Ako vaš dom ima puno skupih kućanskih aparata, bolje je voditi brigu o organiziranju sveobuhvatne zaštite električne mreže. U ovom članku ćemo govoriti o uređajima za zaštitu od prenapona, zašto su potrebni, što su i kako se instaliraju.
Priroda udarnih napona i njihov utjecaj na tehnologiju
Mnogi su od djetinjstva bili upoznati s nemirom isključivanja kućanskih električnih uređaja iz mreže na prvi znak nadolazeće grmljavinske oluje. Danas je električna oprema gradskih mreža postala naprednija, zbog čega mnogi ljudi zanemaruju elementarne zaštitne uređaje. Istodobno, problem nije potpuno nestao, kućanski aparati, osobito u privatnim kućama, i dalje su ugroženi.
Priroda pojave impulsnih prenapona (IP) može biti prirodna i umjetna. U prvom slučaju do udara groma dolazi zbog udara groma u nadzemne vodove, a udaljenost mjesta udara od ugroženih potrošača može biti i do nekoliko kilometara. Također je moguće pogoditi radio stupove i gromobran spojen na glavnu petlju uzemljenja, u kojem slučaju se pojavljuje inducirani prenapon u kućnoj mreži.
1 - daljinski udar munje u dalekovode; 2 - potrošači; 3 - uzemljena petlja; 4 - bliski udar groma u vodove; 5 - izravni udar munje u gromobran
Umjetno stvoreni IP su nepredvidivi, nastaju kao rezultat sklopnih preopterećenja na transformatorskim i distribucijskim podstanicama. S asimetričnim povećanjem snage (samo u jednoj fazi) moguć je nagli skok napona, što je gotovo nemoguće predvidjeti.
Impulsni naponi su vremenski vrlo kratki (manji od 0,006 s), pojavljuju se sustavno u mreži i najčešće prolaze nezapaženo od strane promatrača. Kućanski uređaji dizajnirani su da izdrže udare do 1000 V, koji se najčešće pojavljuju. Pri višem naponu zajamčen je kvar napajanja, a moguć je i slom izolacije u ožičenju kuće, što dovodi do višestrukih kratkih spojeva i požara.
Kako je SPD uređen i kako radi
SPD, ovisno o klasi zaštite, može imati poluvodički uređaj na varistorima ili imati kontaktni odvodnik. U normalnom načinu rada, SPD radi u načinu premosnice, struja unutar njega teče kroz vodljivi shunt. Šant je povezan sa zaštitnim uzemljenjem preko varistora ili dvije elektrode sa strogo standardiziranim razmakom.
Tijekom napona, čak i vrlo kratkog, struja prolazi kroz te elemente i širi se duž tla ili se kompenzira oštrim padom otpora u petlji faza-nula (kratki spoj). Nakon stabilizacije napona, odvodnik gubi svoj kapacitet, a uređaj ponovno radi u normalnom načinu rada.
Dakle, SPD zatvara krug na neko vrijeme kako bi se višak napona mogao pretvoriti u toplinsku energiju. Istodobno, značajne struje prolaze kroz uređaj - od desetaka do stotina kiloampera.
Koja je razlika između klasa zaštite
Ovisno o uzrocima nastanka IP-a, razlikuju se dvije karakteristike vala povišenog napona: 8/20 i 10/350 mikrosekundi. Prva znamenka je vrijeme tijekom kojeg IP dobiva svoju maksimalnu vrijednost, druga je vrijeme potrebno da padne na nominalne vrijednosti. Kao što vidite, druga vrsta prenapona je opasnija.
Uređaji klase I dizajnirani su za zaštitu od IP-a s karakteristikom 10/350 µs, koja se najčešće javlja pri udaru groma u vodove bliže od 1500 m od potrošača. Uređaji su sposobni kratkotrajno propustiti kroz sebe struju od 25 do 100 kA, gotovo svi uređaji klase I temelje se na odvodnicima.
SPD-ovi klase II usmjereni su na kompenzaciju IP-a s karakteristikom od 8/20 µs, vršne vrijednosti struje u njima kreću se od 10 do 40 kA.
Zaštitna klasa III dizajnirana je za kompenzaciju prenapona sa strujnim vrijednostima manjim od 10 kA s karakterističnim IP 8/20 µs. Uređaji klase zaštite II i III temelje se na poluvodičkim elementima.
Možda se čini da je dovoljno instalirati samo uređaje klase I, kao najjače, ali to nije tako. Problem je u tome što je niži prag prednje struje veći, SPD je manje osjetljiv. Drugim riječima: s kratkim i relativno niskim IP vrijednostima, snažni SPD možda neće raditi, a osjetljiviji se neće moći nositi sa strujama ove veličine.
Uređaji klase zaštite III dizajnirani su za uklanjanje najnižeg SI - samo nekoliko tisuća volti. Po karakteristikama su potpuno slični zaštitnim uređajima koje proizvođači ugrađuju u napajanja za kućanske aparate. U slučaju redundantne instalacije, oni su prvi koji preuzimaju opterećenje i sprječavaju rad SPD-a u uređajima, čiji je resurs ograničen na 20-30 ciklusa.
Postoji li potreba za SPD, procjena rizika
Potpuni popis zahtjeva za organizaciju zaštite od IP-a naveden je u IEC 61643-21, možete odrediti obveznu ugradnju prema normi IEC 62305-2, prema kojoj se posebna procjena stupnja rizika od munje utvrđuje se štrajk i njime izazvane posljedice.
Općenito, pri opskrbi strujom iz nadzemnih električnih vodova gotovo je uvijek poželjna instalacija SPD-a klase I, osim ako nije poduzet skup mjera za smanjenje utjecaja grmljavinskog nevremena na način napajanja: ponovno uzemljenje nosača, PEN -vodički i metalni nosivi elementi, gromobran sa zasebnom petljom za uzemljenje, sustavi za izjednačavanje potencijala.
Lakši način za procjenu rizika je usporedba troškova nezaštićenih uređaja i sigurnosnih uređaja. Čak iu višekatnicama, gdje su prenaponi vrlo niski s karakteristikom 8/20, rizik od proboja izolacije ili kvara uređaja je prilično visok.
Ugradnja uređaja u glavnu razvodnu ploču
Većina SPD-ova je modularna i može se montirati na DIN tračnicu od 35 mm. Jedini uvjet je da štitnik za ugradnju SPD-a mora imati metalno kućište s obaveznim priključkom na zaštitni vodič.
Prilikom odabira SPD-a, osim glavnih karakteristika performansi, također biste trebali uzeti u obzir nazivnu radnu struju u načinu premosnice, ona mora odgovarati opterećenju u vašoj mreži. Drugi parametar je maksimalni napon stezanja, on ne smije biti niži od najviše vrijednosti unutar dnevnih fluktuacija.
SPD-ovi su spojeni u seriju na jednofaznu ili trofaznu opskrbnu mrežu, preko dvopolnog i četveropolnog prekidača. Njegova ugradnja je neophodna u slučaju lemljenja elektroda iskrišta ili kvara varistora, što uzrokuje trajni kratki spoj. Faze i zaštitni vodič spojeni su na gornje stezaljke SPD-a, a nula na donje stezaljke.
Primjer spajanja SPD: 1 - ulaz; 2 - automatski prekidač; 3 - SPD; 4 - zemaljska sabirnica; 5 - petlja uzemljenja; 6 - mjerač električne energije; 7 - diferencijalni stroj; 8 - na automatske strojeve potrošača
Prilikom ugradnje nekoliko zaštitnih uređaja s različitim klasama zaštite, oni moraju biti usklađeni pomoću posebnih prigušnica spojenih u seriju s SPD-om. Zaštitni uređaji ugrađeni su u krug uzlaznim redoslijedom klase. Bez koordinacije, osjetljiviji SPD-ovi će preuzeti glavno opterećenje i otkazati ranije.
Ugradnja prigušnica može se izbjeći ako duljina kabelskog voda između uređaja prelazi 10 metara. Iz tog razloga, SPD-ovi klase I montirani su na fasadu čak i prije brojila, štiteći mjernu jedinicu od prenapona, a druga i treća klasa su instalirane, odnosno, na ASU i podne / grupne štitove.