SP-B+C

2008-12-02 7:34

Ograniczniki przepięć redukują przepięcia do poziomu wymaganego w określonych odcinkach instalacji budynku. Większość elektrycznego sprzętu używanego w naszych domach jest zaprojektowana na wytrzymałość udarową izolacji o wartości 1,5 kV. W przypadku uderzenia pioruna w budynki, które mają wspólne uziemienie, mogą powstać niebezpieczne przepięcia w instalacjach elektrycznych sąsiednich budynków.

Większość niebezpiecznych przepięć w instalacji elektrycznej, które mogą uszkodzić lub zakłócić pracę urządzeń, następuje w wyniku bliskich i dalekich wyładowań atmosferycznych. Kolejną i równie częstą przyczyną powstawania przepięć są procesy łączeniowe urządzeń funkcjonujących w instalacji elektrycznej budynku. Mogą one osiągać wartość wielokrotnie przekraczającą wytrzymałość udarową urządzeń. Aby zapobiec ich uszkodzeniu, wewnątrz budynku stosuje się trójstopniowy system ochrony przeciwprzepięciowej: B, C, D (DIN VDE 0675) / klasy I, II, III (IEC 61643-1). Przy prawidłowym zastosowaniu trójstopniowej kaskady zabezpieczeń wewnątrz budynku ryzyko uszkodzenia kosztownej aparatury można zredukować do minimum. Przepięcia w sieci elektrycznej są przyczyną nie tylko strat bezpośrednich, takich jak uszkodzenie urządzenia, ale także trudnych do oszacowania strat pośrednich (utrata danych, przestoje w procesach produkcji itp.).
Instalacja elektryczna budynku jest podzielona na cztery kategorie; każdemu odcinkowi jest przypisana odpowiednia wytrzymałość udarowa izolacji instalacji i urządzeń tam zainstalowanych.

W instalacji, w której nie ma ograniczników przepięć, gwałtowny skok potencjału może spowodować przebicie izolacji instalacji elektrycznej i podłączonych odbiorników. Ograniczniki przepięć mają na celu obniżenie potencjału pomiędzy przewodami. Powinny być instalowane jak najbliżej miejsca wejścia instalacji do budynku. Przy odległości mniejszej niż 10 m brak indukcyjności odsprzęgającej pomiędzy stopniami B i C spowoduje, że zadziała tylko ogranicznik przepięć klasy C. W takiej sytuacji dochodzi do jego uszkodzenia i w konsekwencji do przedostania się udaru napięciowo-prądowego do chronionych odbiorników.
Do koordynacji działań ograniczników klasy B i C firma Moeller proponowała dotychczas element indukcyjny SPL. Kiedy do układu z ogranicznikami przepięć dochodzi udar piorunowy (napięciowo-prądowy), po przekroczeniu napięcia granicznego najpierw następuje zadziałanie ochronnika klasy C. Suma napięć, które odkładają się na indukcyjności przewodu Uind oraz na ograniczniku przepięć klasy C (Uwar), powoduje zadziałanie ogranicznika przepięć klasy B (Uspb). Napięcie Uind zapewnia zadziałanie iskiernika.

Nowym rozwiązaniem proponowanym przez firmę w sytuacji, kiedy dwa stopnie ochrony przeciwprzepięciowej muszą być zainstalowane w tej samej rozdzielnicy, jest zastosowanie ogranicznika przepięć klasy B typu SPI.
Odgromnik tego typu jest wyposażony w elektroniczny zapłon, który wyzwala iskrę i wymusza zadziałanie iskiernika przy określonym napięciu. Takie rozwiązanie nie dopuszcza do przeciążenia warystora przy równoległym połączeniu iskiernika i warystora.
SPI-35/440 jest jednobiegunowym, szczelnym odgromnikiem zabezpieczającym przed skutkami bezpośredniego i bliskiego uderzenia pioruna. Budowa odgromnika bazuje na technologii Arc-Chopping. Ma on elektrody w kształcie cylindra, dzięki którym możliwe jest opanowanie znacznych prądów udarowych. Pomimo małych wymiarów i zamkniętej budowy odgromnik jest w stanie opanować impuls prądu udarowego Iimp = 35 kA o kształcie 10/350 ¾s. SPI konturem pasuje do innych modułowych ograniczników, pozwala je także łączyć praktycznie ze wszystkimi aparatami poprzez system mostkowy.
W odgromnik jest wbudowane elektroniczne wyzwalanie zapłonu, dzięki czemu istnieje możliwość podłączenia do odgromnika kolejnego stopnia ochrony - ograniczników - ograniczników przepięć klasy C. W tym przypadku nie ma potrzeby instalowania elementu indukcyjnego SPL, który mógł być stosowany do prądów znamionowych maks. 63 A. Dzięki elektrycznemu wyzwalaniu iskiernika nowy system ochrony jest niezależny od szybkości narastania impulsów przepięciowo-prądowych. Wszystkie elementy nowego układu pracują bez wydmuchu zjonizowanych gazów na zewnątrz.
Jeśli odległość między odgromnikami SPI i ogranicznikami przepięć SPC jest mniejsza niż 10m, ograniczniki przepięć klasy C dobieramy na napięcie pracy - 460V (tj. SPC-S-20/460). Dla odległości 10m dobieramy SPC na napięcie pracy 280 V i większe.

Firma Moeller oferuje obecnie gotowe zestawy, w skład których wchodzą ograniczniki klasy B i C.

Ograniczniki przepięć klasy B+C w zestawach:
a) dla sieci TN-C
b) dla sieci TN-S/TT (w układzie 3+1 z jednym ogranicznikiem sumującym SPI-100/NPE)
Ograniczniki przepięć klasy B+C w zestawach dla sieci TN-S i TT połączone są w układzie 3+1 z jednym iskiernikiem sumującym SPI-100/NPE.

Układy połączeń zestawu ograniczników SP-B+C
a) dla sieci TN-C
b) dla sieci TN-S
Iskiernik sumujący w układzie 3+1 oddziela galwanicznie przewody N i PE. Podczas przepięcia możliwość pobudzenia wyłącznika różnicowoprądowego jest mniejsza. Zaletą takiego układu jest także małe napięcie resztkowe między fazą L1, L2, L3 i N. Zestawy ograniczników zapewniają poziom ochrony - 1,5 kV.
Zestawy ograniczników przepięć SP-B+C należy instalować w:
- budynkach z zewnętrzną instalacją piorunochronną,
- budynkach z zewnętrzną linią napowietrzną i instalacją piorunochronną,
- budynkach zasilanych linią kablową, kiedy odległość między budynkiem a stacją trafo jest niewielka (możliwość wystąpienia dużych prądów zwarciowych),
- obiektach bez instalacji odgromowej w bliskim sąsiedztwie obiektów wysokich, gdy uziomy obiektów są połączone,
- chronionym obiekcie, w którym jako instalację odgromową wykorzystano wewnętrzną konstrukcję stalową.

Zestawy powinny być instalowane przed urządzeniami pomiarowymi i różnicowoprądowymi
(patrząc od strony zasilania). W ten sposób zapobiega się błędnemu działaniu wyłączników różnicowoprądowych podczas przepływu prądu udarowego po zadziałaniu ograniczników przepięć. Wyłącznik różnicowoprądowy zamontowany przed ogranicznikami przepięć jest narażony na działanie prądów udarowych, które mogą prowadzić do jego zniszczenia lub zbędnego zadziałania. Przewody łączące zestawy SP-B+C w sieci elektrycznej do szyny wyrównawczej powinny być jak najkrótsze. Przy zastosowaniu możliwie najkrótszych przewodów połączeniowych, eliminuje się powstawanie wysokich napięć dodatkowych w trakcie odprowadzania impulsów do ziemi, a właściwości odgromnika są optymalnie wykorzystane. Długość przewodów połączeniowych nie powinna przekraczać 0,5 m (rys.a). Jeśli jest to niemożliwe, można wykonać połączenie typu V (rys.b).

Przy takim połączeniu poziom przepięcia w instalacji jest równy spadkowi napięcia na ograniczniku. Ze względu na ogromne siły dynamiczne, które powstają podczas wyładowań, należy pamiętać o solidnym mocowaniu przewodów w zaciskach ograniczników przepięć klasy B. Podstawowym warunkiem skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej jest prawidłowo przeprowadzone wyrównywanie potencjałów w obiekcie.

Ekwipotencjalizacja ogranicza w znacznym stopniu powstawanie dużych różnic potencjałów w zainstalowanych mediach. Jeśli instalacje zewnętrzne, linie zasilające i sygnałowe nie mogą wchodzić w jednym punkcie obiektu, zaleca się stosowanie lokalnych szyn wyrównawczych. Szyny powinny być połączone z uziomem lub metalowymi elementami konstrukcji żelbetonowych jak najkrótszymi przewodami. W przypadku bezpośredniego uderzenia pioruna w budynek, obudowy i przewody ochronne połączone z uziomem fundamentowym, w milionowej części sekundy uzyskują wysoki potencjał. Od uziemionych części do sieci zasilającej oraz do sieci transmisji danych płynie prąd wyrównawczy, który może spowodować duże zniszczenia. Równocześnie w pętlach przewodów, które nie są połączone z szyną wyrównawczą, mogą indukować się niebezpieczne przepięcia. Badania wykazały, że uszkodzeniu mogą ulec urządzenia, które znajdują się w obszarze do 1000 m od miejsca uderzenia pioruna.
Kombinacja ograniczników SPI + SPC to nowoczesne rozwiązanie, które zapewnia sprawne przeniesienie obciążeń prądowych między warystorem a iskiernikiem.

Mariusz Maszner