Od redakcji 7-8/2017

Szanowni Państwo,Okladka
Od nowego roku czasopismo „Elektroinstalator” będzie miało nowego wydawcę. Opiekuńcze skrzydła nad tym najstarszym w branży elektroinstalacyjnej tytułem roztoczyło Wydawnictwo SIGMA-NOT.

Więcej…

Kompleksowa ochrona przed przepięciami za pomocą ograniczników przepięć 5SD7

rys 1
Stosowanie niezgodnych z normami ograniczników podyktowane jest często ich niską ceną wynikającą z zastosowania jedynie elementów ograniczających napięcie (warystorów), jak również z niewiedzy projektantów oraz wykonawców instalacji elektrycznych. Należy zwrócić szczególną uwagę na dobór tego typu zabezpieczeń, które mogą uchronić zarówno urządzenia elektryczne, jak i cały budynek przed pożarem spowodowanym wyładowaniem atmosferycznym.

Rozwój elektroniki oraz dążenie do energooszczędności wpływają na obniżenie poziomu znamionowych napięć zasilających urządzenia elektryczne, którymi powszechnie posługujemy się w mieszkaniach, biurach czy zakładach przemysłowych. Jednocześnie wzrasta także wrażliwość takich urządzeń na przepięcia generowane przez wyładowania atmosferyczne, operacje łączeniowe w sieci elektroenergetycznej oraz wyładowania elektrostatyczne. Tego typu zakłócenie jest szczególnie niebezpieczne i może doprowadzić nie tylko do zniszczenia urządzeń elektronicznych i elektrycznych, lecz także do awarii całego systemu elektrycznego, a nawet wywołać pożar budynku. Dlatego tak ważne jest zapewnienie w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia odpowiedniego stopnia ochrony przeciwprzepięciowej za pomocą skoordynowanych ograniczników przepięć (rys. 1).

rys 2
Aby zapewnić skuteczną ochronę przed przepięciami, na etapie przygotowywania projektu budowlanego oraz projektu instalacji elektrycznej należy dobrać odpowiednie środki, które służą zminimalizowaniu wpływu przepięć m.in. na urządzenia elektryczne. Z pomocą przychodzą normy krajowe, które przedstawiają zasady tworzenia skutecznej koncepcji ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej. Norma PN-EN 62305 – Ochrona odgromowa – przedstawia środki ochrony przed udarami piorunowymi. Jej pierwsza część zawiera charakterystykę udarów piorunowych, zaś druga opisuje procedurę oceny ryzyka mogącego wystąpić w obiektach budowlanych lub instalacjach z powodu doziemnych wyładowań piorunowych. Część trzecia normy PN-EN 62305 zawiera wytyczne do projektowania, instalowania, sprawdzania oraz eksploatacji LPS (urządzeń piorunochronnych), jako ochrony przed fizycznymi uszkodzeniami. Czwarta część opisuje środki redukcji uszkodzeń (LPMS – system środków ochrony odgromowej) wewnętrznych urządzeń elektrycznych i elektronicznych w obiektach budowlanych. Norma PN-HD 60364-4-443 przedstawia środki ochrony przed przepięciami przejściowymi pochodzenia atmosferycznego, powstałymi na skutek bezpośredniego uderzenia pioruna w linię zasilającą, oraz przepięciami łączeniowymi. Należy zauważyć, że norma ta nie ma zastosowania w przypadku przepięć wywołanych przez bezpośrednie trafienie pioruna w obiekt lub w jego otoczenie (w tych przypadkach zastosowanie ma norma PN-EN 62305). Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-443 urządzenia zabezpieczające należy stosować wyłącznie wtedy, gdy przepięcia mają wpływ na:
•    życie ludzi, np. w szpitalach,
•    przerwy w działalności usługowej,
•    przerwy w działalności obiektów usługowych i handlowych.
W innych przypadkach obowiązek stosowania ochrony przeciwprzepięciowej określa się na podstawie przeprowadzenia oceny ryzyka.

Strefy ochrony odgromowej
Zgodnie z normą PN-EN 62305-4 zabezpieczenia przeciwprzepięciowe rozmieszcza się na podstawie strefowej koncepcji ochrony odgromowej LPZ (ang. Lightning Protection Zone). Rozróżnia się następujące strefy (rys. 3): Rys 3
1)    LPZ 0A – zewnętrzny obszar budynku narażony na bezpośrednie uderzenie pioruna oraz oddziaływania impulsowego pola elektromagnetycznego. Przez urządzenia zamontowane w tej strefie przepływa pełny prąd piorunowy;
2)    LPZ 0B – zewnętrzny obszar budynku narażony na oddziaływanie impulsowego pola elektromagnetycznego (podobnie jak w przypadku LPZ 0A) oraz napięć i prądów udarowych indukowanych przez prądy piorunowe. Urządzenia zamontowane w tej strefie są chronione przed bezpośrednim uderzeniem pioruna za pomocą zwodów pionowych instalacji odgromowej;
3)    LPZ 1 – wewnętrzny obszar budynku, do którego przenika prąd udarowy zarówno od strony linii zasilającej, jak i od strony głównego połączenia wyrównawczego (rys. 4). Na granicy obszarów LPZ 0B i LPZ 1 stosuję się ograniczniki przepięć SPD (ang. surge protection devices) w celu ograniczenia prądu udarowego Iimp;
4)    LPZ 2 – wewnętrzna strefa budynku, w której prąd udarowy ograniczany jest przez kolejny ogranicznik przepięć SPD. Zwiększony zostaje napięciowy poziom ochrony;
5)    LPZ 3 – w kolejnej strefie umieszcza się najwrażliwsze urządzenia elektroniczne o najniższej odporności na napięcia udarowe.
Na granicy każdej ze stref należy stosować odpowiednie ograniczniki przepięć SPD, które mają za zadanie obniżyć maksymalne spodziewane wartości szczytowe przepięć do ustalonego poziomu, zgodnie z kategoriami wytrzymałości udarowej chronionych urządzeń przedstawionymi w normie PN-HD 60364-4-443.

Klasyfikacja ograniczników przepięć
Dostępne na rynku urządzenia SPD klasyfikuje się zgodnie z normą produktową PN-EN 61643-11 na ograniczniki typu 1, 2 oraz 3. Ograniczniki typu 1 to urządzenia zbudowane z elementów ucinających napięcie (iskierników). Ograniczniki typu 2 oraz typu 3 składają się z elementów ograniczających napięcie (warystory). Norma wyróżnia również kombinacje ograniczników – urządzenia składające się zarówno z elementów ucinających, jak i ograniczających napięcie (iskierników i warystorów).
Głównym parametrem ograniczników typu 1 jest prąd udarowy Iimp o kształcie impulsu 10/350 µs – prąd wywołany przez bezpośrednie uderzenie piorunowe. Ograniczniki typu 1 instaluje się na granicy stref LPZ 0B oraz LPZ 1. Minimalna wartość całkowitego prądu Iimp zależy od klasy ochrony odgromowej LPL (ang. Lightning Protection Level) i wynosi od 50 kA (dla klas III i IV) do 100 kA (dla klasy I). W przypadku sieci TN-S Iimp wynosi od 12,5 kA do 25 kA na biegun ogranicznika przepięć.
Ograniczniki typu 2 oraz typu 3 charakteryzują się znamionowym prądem wyładowczym In o kształcie impulsu 8/20 µs, wywołanym pośrednim uderzeniem pioruna lub operacjami łączeniowymi. Ograniczniki typu 2 oraz typu 3 stosuje się na granicach wewnętrznych stref ochrony odgromowej LPZ.
Wraz z wprowadzeniem przedstawionych typów ograniczników przepięć SPD wycofano stare oznaczenia klas: B, C oraz D. Na rynku można znaleźć ograniczniki przepięć kombinowane klasy B + C, które są niezgodne z obecnie obowiązującą normą produktową PN-EN 61633-11. Norma ta dopuszcza kombinację ogranicznika typu 1 oraz typu 2 w jednym urządzeniu, pod warunkiem, że zawiera on elementy zarówno ucinające, jak i ograniczające napięcie – iskierniki oraz warystory (rys 5). Urządzenia klasy B + C przeważnie nie mają w swojej budowie iskierników, dlatego też nie mogą być traktowane jako ograniczniki przepięć typu ucinającego napięcie (typ 1). Impulsowy prąd udarowy Iimp na biegun nie osiąga w tym przypadku wartości minimalnej wymaganej przez normę, tj. 12,5 kA. Stosując takie ograniczniki na granicy stref ochrony odgromowej LPZ 0B oraz LPZ 1, ryzykujemy niebezpieczeństwo uszkodzenia zabezpieczanych urządzeń odbiorczych w instalacji elektrycznej, a nawet wywołanie pożaru przez prąd udarowy spowodowany bezpośrednim uderzeniem pioruna.

Polska Izba Ubezpieczeń PIU a ograniczniki przepięć
Krajowa Izba Gospodarcza Elektroniki i Telekomunikacji (KIGEiT), której Siemens jest członkiem w ramach Sekcji Producentów Aparatury Elektrycznej (SPAE), wraz z Polską Izbą Ubezpieczeń (PIU) wydała w 2016 r. publikację zatytułowaną „Zabezpieczenia przed skutkami przepięć i wyładowań piorunowych”. Opracowanie to zawiera szczegółowe wytyczne w zakresie ochrony odgromowej i przepięciowej urządzeń elektrycznych i elektronicznych instalowanych oraz użytkowanych w obiektach budowlanych. Przedstawiono również niepokojące praktyki, które wpływają na minimalizację kosztów instalacji odgromowych i przepięciowych, a co za tym idzie – zwiększenie niebezpieczeństwa wynikającego z działania prądów piorunowych. Autorzy zwracają uwagę na błędy w projektach, w których ciągle stosuje się niezgodne z normami ograniczniki przepięć klasy B + C, zalecając jednocześnie stosowanie ograniczników ucinających napięcie lub kombinowanych (z wykorzystaniem technologii iskiernikowej) o wartości impulsowego prądu udarowego Iimp 10/350 µs = 25 kA/biegun na granicy stref LPZ 0 oraz LPZ 1.

RYSUNKI
Rys. 1. Skoordynowany układ ograniczników przepięć typu 1 (w rozdzielnicy głównej), typu 2 (w rozdzielnicy mieszkaniowej) oraz typu 3 (bezpośrednie zabezpieczenie wrażliwego odbiornika)
Rys. 2. Skutki działania prądu udarowego w rozdzielnicy głównej niskiego napięcia z nieprawidłowo dobranym ogranicznikiem przepięć
Rys. 3. Strefowa koncepcja ochrony odgromowej LPZ
Rys. 4. Podczas bezpośredniego uderzenia pioruna w instalację odgromową budynku 50% wartości prądu udarowego Iimp zostaje odprowadzone do ziemi, natomiast druga połowa przedostaje się poprzez główne połączenie wyrównawcze do instalacji wewnątrz budynku
Rys. 5. Kombinowany ogranicznik przepięć typu 1 + typu 2 z serii 5SD7 firmy Siemens (zbudowany z równolegle połączonych iskierników oraz warystorów. Iimp = 25 kA/biegun)

rys 5

 

Wyszukiwarka

like Newsletter!

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem