Увод у СПД и његову улогу

У електричној системи, СПД-ови се обично инсталирају у тап-офф конфигурацији (паралелно) између проводника под напоном и земље. Принцип рада СПД може бити сличан оном код прекидача.

У нормалној употреби (бр пренапон): СПД је сличан отвореном прекидачу.

Када постоји пренапон: СПД постаје активан и испушта струју грома до земља. Може се упоредити са затварањем прекидача који би кратко спојити електричну мрежу са земљом преко еквипотенцијала систем уземљења и изложене проводне делове за веома кратко време, ограничено на трајање пренапона.

За корисника, рад СПД-а је потпуно транспарентан јер траје само мали део други.

Када пренапон је испражњен, СПД се аутоматски враћа у нормалу стање (прекидач отворен).

1. Принципи заштите

1.1 Режими заштите

Постоје два режими пренапона муње: заједнички режим и режим резидуалне струје.

Муња пренапони се јављају углавном у уобичајеном режиму и обично на извору електричне инсталације. Обично се појављују пренапони у режиму диференцијалне струје у ТТ режиму и углавном утичу на осетљиву опрему (електронска опрема, рачунари итд.).

Уобичајена заштита између фазе/неутрале и земље

Фаза/неутрално заштита у ТТ систему уземљења је оправдана када је неутралан на страна дистрибутера је повезана са везом са малом вредношћу (неколико ома док електрода за уземљење инсталације је неколико десетина ома).

Преостала струја заштита режима између фазе и неутралног

Тренутни повратак коло ће тада вероватно бити преко инсталацијског неутралног, а не преко земља.

Остатак струјни режим напон У, између фазе и нуле, може се повећати до вредности једнак збиру заосталих напона сваког елемента СПД, тј. удвостручити ниво заштите у уобичајеном режиму.

Фаза/неутрално заштита у ТТ систему уземљења

Сличан До појаве може доћи у ТН-С систему уземљења ако су и Н и ПЕ проводници су одвојени или нису правилно еквипотенцијални. Струја је тада вероватно да ће прати неутрални проводник на његовом повратку, а не заштитни проводник и систем везивања.

Теоријски оптимални модел заштите, који важи за све системе уземљења, може бити дефинисано, иако у ствари СПД-ови скоро увек комбинују заштиту заједничког режима и заштита режима резидуалне струје (осим ИТ или ТН-Ц модела).

Неопходно је да се проверите да ли су коришћени СПД компатибилни са системом уземљења.

1.2 Каскадна заштита

Баш као прекострујну заштиту морају обезбедити уређаји са одговарајућим оценама за сваки ниво инсталације (почетак, секундарни, терминал) координиран са једни друге, заштита од прелазних пренапона се заснива на сличном приступ користећи „каскадну“ комбинацију неколико СПД-ова.

Два или три нивои СПД-а су генерално неопходни за апсорпцију енергије и ограничења пренапони изазвани спрегом услед феномена осциловања високе фреквенције.

Пример испод заснива се на хипотези у којој се само 80% енергије преусмерава на земљу (80%: емпиријска вредност зависи од типа СПД-а и електричне уградњу, али увек мање од 100%).

Принцип на каскадна заштита се такође користи за апликације мале струје (телефонија, комуникационе и мреже података), комбинујући прва два нивоа заштите у једном уређају који се обично налази на почетку инсталације.

Заснован на искри компоненте дизајниране да испуштају већину енергије на земљу су комбиноване са варисторе или диоде које ограничавају напоне на нивое компатибилне са опрему коју треба заштитити.

Терминал заштита се углавном комбинује са овом заштитом порекла. Терминал заштита је близу опреме, обезбеђена коришћењем близинских СПД.

1.2.1 Комбинација неколико СПД-ова

У циљу ограничавања пренапона што је више могуће, СПД увек мора бити инсталиран близу опрема коју треба заштитити 3.

Међутим, ово заштита штити само опрему која је директно повезана са њом, али изнад све, његов мали енергетски капацитет не дозвољава да се сва енергија испразни.

Да бисте то урадили, СПД неопходно је на почетку инсталације 1.

Исто тако, СПД 1 не може заштитити целу инсталацију због чињенице да дозвољава одређену количину преостале енергије да прође и да је муња феномен високе фреквенције.

У зависности од обим инсталације и врсте ризика (изложеност и осетљивост опреме, критичност континуитета сервиса), заштита кола 2 је неопходно поред 1 и 3.

Каскадна заштита

Имајте на уму да је први ниво СПД (1) мора бити инсталиран што је више могуће узводно од инсталације како би се што је више могуће смањили индуковани ефекти муња електромагнетном спрегом.

1.3 Локација СПД-ова

За ефикасно заштита помоћу СПД-ова, можда ће бити потребно комбиновати неколико СПД-ова:

1. Главни СПД ➀

2. Круг СПД ➁

3. Близина СПД ➂

Додатни заштита може бити неопходна у зависности од размере (дужине линија) и осетљивост опреме која се штити (рачунарска, електронска, итд.). Ако инсталирано је неколико СПД-ова, морају се применити врло прецизна правила координације.

 

Порекло инсталација	Дистрибуција ниво	Апликација ниво
Тхе заштита на почетку инсталације (примарна заштита) шантова највише енергије инцидента (заједничка пренапон режима који носи електроенергетски систем) до изједначавања потенцијала система и на земљу.	Струјно коло заштита (секундарна заштита) допуњава заштиту порекла по координација и ограничава пренапоне у режиму резидуалне струје који произилазе из конфигурацију инсталације.	Близина заштита (терминал протецтион) врши коначно ограничење врха пренапони, који су најопаснији за опрему.

Важно је имајте на уму да је заштита целокупне инсталације и опреме потпуно ефикасан само ако:

1. Више нивоа СПД-ова се инсталирају (каскадно) како би се обезбедила заштита опреме која се налази нека удаљеност од почетка инсталације: потребно за опрему налази 30 м или више (ИЕЦ 61643-12) или је потребно ако је ниво заштите Уп главног СПД је виши од категорије опреме (ИЕЦ 60364-4-443 и 62305-4)

2. Све мреже су заштићени:

2.1. Снага мреже које снабдевају главну зграду као и све споредне зграде, екстерне системи осветљења паркинга и др.

2.2. Комуникација мреже: долазни водови и водови између различитих зграда

1.4 Заштићене дужине

Битно је да дизајн ефикасног система заштите од пренапона узима у обзир дужине водова који напајају пријемнике које треба заштитити (види табелу испод).

У ствари, изнад а одређене дужине, напон који се примењује на пријемник може, помоћу а феномен резонанције, знатно премашују очекивани гранични напон. Тхе Обим овог феномена је директно повезан са карактеристикама инсталације (проводници и системи везивања) и са вредношћу струје изазвана светлосним пражњењем.

СПД је исправан ожичен када:

1. Заштићени опрема је еквипотенцијално повезана са истом земљом на коју је СПД повезан

2. СПД и његова повезана резервна заштита је повезана:

2.1. До мреже (жице под напоном) и на главну заштитну шипку (ПЕ/ПЕН) плоче са дужине проводника што је могуће краће и мање од 0,5 м.

2.2. Витх проводници чији су попречни пресеци одговарајући за СПД захтеве (види табела испод).

Табела 1 – Максимум дужина линије између СПДе и уређаја који треба заштитити

СПД позиција		На почетку инсталације		Није на почетку инсталације
Диригент попречни пресек		ожичење (домаћи)	велики каблови (индустрија)	ожичење (домаћи)	велики каблови (индустрија)
Композиција система везивања	НА кондуктер	< 10 м	10 м	< 10 м*	20 м*
	мрежасти/еквипотенцијални	10 м	20 м	20 м*	30 м*

* Заштита препоручује се на месту употребе ако је растојање веће

1.4.1 Утицај двоструког напона

Изнад извесног дужине д, коло заштићено СПД ће почети да резонује када се индуктивност и капацитивност су једнаки:

Лω = -1 / Цω

Круг импеданса се тада смањује на њен отпор. Упркос делу који апсорбује СПД, заостала струја муње И на колу је и даље заснована на импулсима. Његово повећање, услед резонанције, резултираће значајним повећањем Уд, Уц и Урм напони.

Под овим условима, напон који се примењује на пријемник може да се удвостручи.

Ефекат двоструког Волтажа

Где:

•Ц – капацитет који представља оптерећење

•Лд – индуктивност линије напајања

•Лрм – индуктивност система везивања

Инсталација СПД-а не смеју негативно утицати на континуитет услуге, што би супротно жељеном циљу. Морају се инсталирати, посебно на порекло домаћих или сличних инсталација (ТТ системи уземљења), у у комбинацији са уређајем са закашњењем диференцијалне струје типа С.

Опрез! Ако има су значајни удари грома (> 5 кА), секундарна резидуална струја уређаји се и даље могу искључити.

2. Инсталирање СПД-ова

2.1 Повезивање СПД-ова

2.1.1 Систем везивања или уземљење

Органи за стандарде користите генерички израз „уређај за уземљење“ да означите оба концепта везивања система и електроде за уземљење, не правећи разлику између два. Супротно прихваћеном мишљењу, не постоји директна корелација између вредност електроде за уземљење, обезбеђена на ниској фреквенцији да би се осигурала сигурност људи и ефикасност заштите коју пружају СПД.

Као што је показано у наставку, ова врста заштите се може успоставити и у одсуству уземљења електрода.

Импеданса од круг пражњења струје коју шантира СПД може се разбити на два дела.

Први, тхе електрода за уземљење, формирана је од проводника, који су обично жице, и по отпор тла. Његова суштински индуктивна природа значи да његова ефикасност опада са учесталошћу, упркос мерама предострожности за ожичење (ограничење дужине, правило 0,5 м). Други део ове импедансе је мањи видљиво, али битно на високој фреквенцији јер се у ствари састоји од залутали капацитет између инсталације и земље.

Наравно релативне вредности сваке од ових компоненти варирају према врсти и размера инсталације, локација СПД (главни или близински тип) и према шеми електрода за уземљење (систем уземљења).

Међутим, има доказано је да заштитник од пренапона удео у струји пражњења може достићи 50 до 90% на еквипотенцијалном систему док количина директно испражњена електродом за уземљење је око 10 до 50%. Систем везивања је неопходно за одржавање ниског референтног напона, који је мање-више исти преко целе инсталације.

СПД би требало да буде повезан са овим системом везивања за максималну ефикасност.

Минимум препоручени попречни пресек за прикључне проводнике узима у обзир максимална вредност струје пражњења и карактеристике краја животног века заштитни уређај.

То је нереално да се повећа овај попречни пресек да би се надокнадиле дужине везе које то не чине придржавајте се правила 0,5 м. У ствари, на високој фреквенцији, импеданса проводника је директно повезан са њиховом дужином.

У електричним централе и велике плоче, можда би било добро да смањите импеданса везе коришћењем изложених металних проводних делова шасије, плоче и кућишта.

Табела 2 – Минимум пресек проводника СПД прикључка

СПД капацитет		Попречни пресек (мм2)
Класа ИИ СПД	ССтандард: Имак < 15 кА (к 3-класа ИИ)	6
	ЕПовећано: Имак < 40 кА (к 3-класа ИИ)	10
	ХВисока: Имак < 70 кА (к 3-класа ИИ)	16
Класа И СПД		16

Употреба тхе изложени метални проводни делови кућишта као заштитни проводници је дозвољено стандардом ИЕЦ 60439-1 све док је то сертификовано од стране произвођач.

Увек је пожељно је задржати жичани проводник за повезивање заштитних проводника до терминалног блока или колектора, који затим удвостручује везу направљену преко изложени проводни делови шасије кућишта.

2.1.2 Дужина прикључка

У пракси јесте препоручује се да укупна дужина СПД кола не прелази 50 цм. Овај захтев није увек лак за имплементацију, али коришћење доступних изложени проводни делови у близини могу помоћи.

Укупна дужина СПД коло

* може бити инсталиран на истој ДИН шини. Међутим, инсталација ће бити боље заштићена ако обоје уређаји се постављају на 2 различите ДИН шине (СПД испод заштите)

Број удари грома које СПД може да апсорбује смањиће се са вредношћу струја пражњења (од 15 удара за струју вредности Ин до једног удара на Имак/Иимп).

0,5 м правило У теорија, када удари гром, напон Ут на коме је пријемник подвргнута је иста као заштитни напон Уп од напонског удара заштитник (за његов Ин), али је у пракси овај други виши.

У ствари, тхе падове напона изазване импедансама СПД прикључних проводника и његових овоме се додају заштитни уређаји:

Ут = УИ1 + Уд + УИ2 + Горе + УИ3

На пример, тхе пад напона у 1 м проводника преко којег путује импулсна струја од 10 кА за 10 μс ће достићи 1000 В.

Δу = Л × ди / дт

•     ди – Варијација струје 10.000 А

•     дт – Временска варијација 10 μс

•     Л – индуктивност 1 м проводника = 1 μс

•     Вредност Δу треба додати напону Уп

Укупна дужина Стога Лт мора бити што краћи. У пракси се препоручује да 0,5 м није прекорачено. У случају потешкоћа, може бити корисно користити широку, равну проводници (изоловане плетенице, флексибилне изоловане шипке).

0,5 м СПД правило везе

Веза са земљом проводник штитника од пренапона не би требало да буде зелено/жуто у смисао дефиниције ПЕ проводника.

Уобичајена пракса је тако да се ова ознака ипак често користи.

Мало ожичења конфигурације могу створити спреге између узводног и низводног проводнике СПД, који ће вероватно изазвати ширење таласа муње током целе инсталације.

СПД ожичење конфигурација #1

Узводно и низводни проводници повезани на терминалу за заштиту од пренапона са а заједнички пут.

СПД ожичење конфигурација 1

СПД ожичење конфигурација #2

Улаз и излаз проводници физички добро раздвојени и повезани на истом терминалу.

СПД ожичење конфигурација 2

СПД ожичење конфигурација #3

Веза проводници предугачки, излазни проводници су физички одвојени.

СПД ожичење конфигурација 3

СПД ожичење конфигурација #4

Веза проводници што краћи са повратним проводником са терминала за уземљење близу проводника под напоном.

СПД ожичење конфигурација 4

2.2 Заштита од краја животног века СПД-ова

СПД је а уређај чији крај животног века захтева посебну пажњу. Његове компоненте старе сваки пут када дође до удара грома.

На крају живота унутрашњи уређај у СПД-у га искључује из напајања. Индикатор (укључен заштитник) и опциону повратну информацију о аларму (прибор за повратне информације о статусу уграђен) означава овај статус, који захтева замену модула забринути.

Ако СПД премашује својих ограничавајућих капацитета, може се уништити самим кратким спојем. А уређај за заштиту од кратког споја и преоптерећења стога мора бити уграђен серије узводно од СПД (ово се обично назива огранком СПД).

Слика Кс – Принципи инсталације СПД-ова са припадајућом заштитом

Противно одређено примљено мишљење, заштитник од пренапона мора увек бити заштићен против могућих струја кратког споја и преоптерећења. И ово се односи на све штитници од пренапона, класе ИИ и класе И, без обзира на тип компоненти или технологија које се користе.

Ова заштита мора бити обезбеђен у складу са уобичајеним правилима дискриминације.

2.3 Координација СПД-ова

Уређење неколико СПД-ова у каскади захтева да буду координисани тако да сваки од њих апсорбује енергије на оптималан начин и ограничава ширење удара грома кроз инсталацију што је више могуће.

Координација СПД је комплексан концепт који мора чинити предмет специфичних студија и тестови. Минималне удаљености између СПД-ова или уметање пригушница за раздвајање не препоручују произвођачи.

Примарни и секундарни СПД морају бити координирани тако да укупна енергија треба да се распрши (Е1 + Е2) се дели између њих према њиховом капацитету пражњења. Тхе препоручено растојање д1 омогућава одвајање штитника од пренапона и на тај начин спречава да превише енергије прође директно у секундарни СПД уз ризик да га уништи.

Ово је ситуација која у ствари зависи од карактеристика сваког од СПД-а.

Слика Кс – Координација СПД-ова

Два идентична штитници од пренапона. На пример Уп: 2 кВ и Имак: 70 кА) могу бити инсталиран без потребе за растојањем д1: енергија ће се делити мање-више подједнако између два СПД-а. Али два различита СПД-а (нпр Уп: 2 кВ/Имак: 70 кА и Уп: 1,2 кВ/Имак: 15 кА) треба да буду најмање 8 м удаљени од избегавајте да се постављају превелики захтеви за другу заштиту од пренапона.

Ако није назначено, узмите д1 мин (у метрима) као 1% разлике између Уп1 и Уп2 (ин волти). На пример:

Уп1 = 2,0 кВ (2000 В) и Уп2 = 1,2 кВ (1200 В)

⇒ д1 = 8 м мин. (2000 – 1200 = 800 >> 1% од 800 = 8 м)

Други пример, ако:

Уп1 = 1,4 кВ и Уп2 = 1,2 кВ ⇒ д1 = 2 м мин