Zasady doboru ogranicznikÔw przepi¾¦ (SPD)

Zasady doboru ogranicznikÔw przepi¾¦ (SPD)

Zasady doboru ograniczników przepiêæ
10
Zasady doboru ograniczników przepiêæ
(SPD) w obiektach budowalnych
0B /1
1. Okreœlanie strefy ochronnej (wg normy PN-EN 62305, czêœæ 1)
oraz przejϾ rozdzielczych.
Przewodnik
Ÿród³a
zasilania
MB
1/2
2/3
SB
SA
EBB
Przejœcia rozdzielcze stref ochronnych i instalacje us³ugowe MB, SB, SA
- to miejsca, w których nale¿y zainstalowaæ SPD.
Przejœcia rozdzielcze przez strefy ochronne
MB
SB
SA
Na MB (g³ównej tablicy rozdzielczej) bêd¹cej przejœciem rozdzielczym 0B/1
(tzn. nara¿onym na dzia³anie czêœciowego bezpoœredniego uderzenia wy³adowania
atmosferycznego) nale¿y zainstalowaæ SPD klasy 1 testowej. SPD klasy pierwszej
testowej ma na celu ochronê przed impulsem wy³adowania o fali o kszta³cie 10/350 µs.
g³ówna tablica rozdzielcza
pomocnicza tablica rozdzielcza
gniazdo wyjœciowe - punkt
bezpoœrednio przed urz¹dzeniem
chronionym
2. Okreœlenie typowego pr¹du udarowego dla typowych obiektów.
Iimp - punkt uderzenia
200 kA (100%)
2.a. Okreœlenie obiektów nara¿onych (np. stacje radiowe, zak³ady wodoci¹gowe,
nadajniki RTV, itd.)
Przewodnik
wy³adowania
(LPS)
Za³ó¿my nastêpuj¹cy podzia³ pr¹du wy³adowania:
50% do LPS, 50% do Ÿród³a zasilania
(Iimp / 2) / n = (200 kA / 2) / 4 = 25 kA 10/350 µs
Iimp / biegun = 25 kA 10/350 µs
MB
Przewodnik
Ÿród³a
zasilania
gdzie:
n - liczba przewodników (w celu uproszczenia obliczeñ pomija siê
gaz, wodê i inne przewodniki).
W ka¿dym przewodniku mo¿na oczekiwaæ maksymalnej wartoœci pr¹du
25 kA 10/350 µs.
100 kA (50%)
EBB
100 kA (50%)
Iimp - punkt uderzenia
2.b. Przyk³ad dwóch przylegaj¹cych obiektów
(o tej samej rezystancji uziemienia)
200 kA (100%)
Przewodnik
wy³adowania
(LPS)
Za³ó¿my nastêpuj¹cy podzia³ pr¹du wy³adowania:
50% - LPS
50% - Iimp = (Iimp / 2) / (1 + RA / RB) = 100 kA / 2 = 50 kA 10/350 µs
Iimp / biegun = Iimp / n = 50 kA / 4 = 12,5 kA 10/350 µs
W tym przyk³adzie mo¿na spodziewaæ siê
takiego samego rozdzia³u w obu obiektach
i we wszystkich przewodnikach oraz maksymalnego
wzrostu wartoœci pr¹du 12,5 kA na przewodnik.
MB
Przewodnik
Ÿród³a
zasilania
MB
50 kA (25%)
EBB
EBB
50 kA (25%)
100 kA (50%)
RA
2.c. Przyk³ad dwóch obiektów nie znajduj¹cych siê
we wzajemnie bliskim s¹siedztwie
(rezystancja uziemienia nie jest taka sama)
RA = RB
RB
Iimp - punkt uderzenia
200 kA (100%)
Za³ó¿my nastêpuj¹cy podzia³ pr¹du wy³adowania:
Przewodnik
wy³adowania
(LPS)
50% - LPS
50% - Iimp = (Iimp / 2) / (1 + RA / RB) = 100 kA / 1,25 = 80 kA 10/350 µs
Iimp / biegun = Iimp / n = 80 kA / 4 = 20 kA 10/350 µs
MB
Przewodnik
Ÿród³a
zasilania
MB
80 kA (40%)
EBB
EBB
20 kA (10%)
Iimp = (Iimp / 2) / (1 + RA / RB) = 100 kA / 5 = 20 kA 10/350 µs
Iimp / biegun = Iimp / n = 20 kA / 4 = 5 kA 10/350 µs
www.relpol.com.pl
100 kA (50%)
RA
1
RA = RB
Dzia³ Marketingu Tel./Fax +48 68 47 90 830 • Wsparcie Techniczne Tel. +48 68 47 90 820
RB
2
Zasady doboru ograniczników przepiêæ
11
Przyk³ad 2.c. dotyczy najpowszechniej spotykanej dystrybucji pr¹du, czyli 40%
do obiektu o ni¿szej rezystancji uziemienia i 10% do obiektu o wy¿szej rezystancji
uziemienia oraz odpowiednia dystrybucja pr¹du po poszczególnych przewodnikach.
W rzeczywistoœci chroniona instalacja mo¿e nie byæ identyczna z powy¿szymi
przyk³adami. Wówczas nale¿y wybraæ instalacjê najbli¿sz¹ i zastosowaæ maksymalny
przewidywany pr¹d / biegun SPD.
Zasady ogólne do stosowania:
Dla trójfazowych uk³adów TT wybraæ:
IN-PE = 4 × Iimp / biegun
Dla uk³adów jednofazowych wybraæ:
IN-PE = 2 × Iimp / biegun
3. Ustalenie klasy odpornoœci elektromagnetycznej SPD.
Klasa (wg PN-EN 61000-4-5)
UOC (1,2/50)
ISC (8/20)
1
4 kV
2 kA
2
2 kV
1 kA
3
1 kV
0,5 kA
4
0,5 kV
0,25 kA
UOC oraz ISC s¹ wartoœciami, przy których testuje siê odpornoœæ na EMC (kompatybilnoœæ
elektromagnetyczn¹).
4. Okreœlanie odleg³oœci ( ) miêdzy SPD i urz¹dzeniem ochranianym.
0A
strefa bezpoœrednich wy³adowañ atmosferycznych (pioruny)
0B
strefa czêœciowych bezpoœrednich wy³adowañ atmosferycznych
0B/1 instalacja SPD Klasy I / Typu 1
odleg³oœæ miêdzy SPD i urz¹dzeniem ochranianym
0A
Przewodnik
wy³adowania
(LPS)
0A
0A
Dobór SPD spe³niaj¹cego poni¿sze wymagania
Uprot ≤ Ui
Uprot = Up + ∆U
gdzie:
Up
∆U
Ui
Uprot
0B
Przewodnik
Ÿród³a
zasilania
0B /1
Ochraniane
urz¹dzenie
0B
SPD Klasy I
poziom ochrony SPD [kV]
spadek napiêcia indukcyjnego ∆U = (L x di) / dt
wytrzyma³oœæ dielektryczna urz¹dzenia [kV] wed³ug kategorii instalacyjnej
(od I do IV)
napiêcie wykrywane przez urz¹dzenie
Wytrzyma³oœæ dielektryczna wg kategorii
Kategoria
Wytrzyma³oœæ dielektryczna
I
6 kV
II
4 kV
III
2,5 kV
IV
1,5 kV
Kategoria wytrzyma³oœci dielektrycznej musi byæ okreœlona przez producenta.
Dzia³ Marketingu Tel./Fax +48 68 47 90 830 • Wsparcie Techniczne Tel. +48 68 47 90 820
www.relpol.com.pl
Zasady doboru ograniczników przepiêæ
12
Poziom ochrony SPD okreœla równie¿ d³ugoœæ przewodników.
D³ugoœæ przewodników przyczynia siê dodatkowo do spadku napiêcia indukcyjnego
w nastêpuj¹cy sposób:
Wp³yw d³ugoœci przewodnika
Typowy przewodnik ma indukcyjnoœæ roz³o¿on¹ oko³o 1 µH/m, co przy prêdkoœci
wzrostu pr¹du 1 kA/µs przyczynia siê do oko³o 1 kV na metr bie¿¹cy.
∆U = (L × di) / dt
∆U = 5 µH × (1 kA / µs) = 5 kV
W celu wyeliminowania efektu d³ugoœci przewodu, powinien on byæ w ka¿dym
przypadku tak krótki, jak to mo¿liwe lub nale¿y zastosowaæ pod³¹czenie typu V
do SPD, jak na rysunku poni¿ej:
Uprot ≤ Ui
Uprot = Up + ∆U
Uprot = 1,3 kV + 5 kV
Uprot = 6,3 kV
Uprot = Ui (kategoria I)
Dodatkowe SPD
albo zmniejszenie
d³ugoœci przewodów
po³¹czeniowych
Zasada: powierzchnia przekroju przewodnika uziemiaj¹cego zastosowanego
przy instalacji SPD nie powinna byæ mniejsza ni¿:
16 mm2 - SPD klasy I
6 mm2 - SPD klasy II, III
lub zgodnie z instrukcj¹ producenta.
5. Zwi¹zek miêdzy Up [kV] i pr¹dem udarowym [kA] dla SPD
firmy Relpol S.A. (Uc = 320 V).
[kV]
1,60
1,55
1,50
1,45
1,40
1,35
1
1,30
1,25
1,20
2
1,15
1,10
1,05
1,00
0,95
0,90
0,85
0,80
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
1. Up dla fali o kszta³cie 8/20 µs (uderzenie poœrednie)
2. Up dla fali o kszta³cie 10/350 µs (uderzenie bezpoœrednie)
www.relpol.com.pl
60
65
70
75
80
[kA]
Uwaga: producenci zapewniaj¹
zazwyczaj jedynie wartoœci Up i In.
Bardziej przydatny jest pe³ny wykres
(patrz obok) jako, ¿e pozwala na
bardziej precyzyjn¹ koordynacjê SPD
i poziomu wytrzyma³oœci chronionych
urz¹dzeñ.
Dzia³ Marketingu Tel./Fax +48 68 47 90 830 • Wsparcie Techniczne Tel. +48 68 47 90 820
Zasady doboru ograniczników przepiêæ
13
6. Instalacja ograniczników przepiêæ (SPD) klasy testowej I
w g³ównej tablicy rozdzielczej "MB".
Urz¹dzenia takie przeznaczone s¹ do ochrony sprzêtu klasyfikowanego instalacyjnie
w kategoriach I i II (6 kV i 4 kV).
Okreœliæ odleg³oœæ miêdzy instalowanym SPD (MB) a urz¹dzeniem, które ma byæ
chronione.
Jeœli warunek Uprot ≤ Ui/2 nie jest spe³niony, zainstalowaæ dodatkowe SPD.
7. Instalacja ograniczników przepiêæ (SPD) klasy testowej II
w pomocniczej tablicy rozdzielczej "SB".
Urz¹dzenia takie instaluje siê dla ochrony przed napiêciami indukcyjnymi.
SPD musi spe³niaæ wymagania:
In ≥ 5 kA, NPE > 10 kA (dla po³¹czenia 1+1),
NPE > 20 kA (dla po³¹czenia 3+1).
SPD klasy testowej II mo¿na stosowaæ jedynie w obrêbie strefy I / II i zawsze musz¹
spe³niaæ klasê testow¹ I SPD.
8. Okreœlanie odleg³oœci miêdzy ogranicznikami przepiêæ (SPD)
klasy II i pomocnicz¹ tablic¹ rozdzielcz¹ a ochranianym urz¹dzeniem.
Warunek prawid³owej ochrony: Uprot2 ≤ Ui/2
Jeœli warunek zostanie spe³niony, SPD klasy testowej II z powodzeniem ochroni
instalacje kategorii II i III.
Uwaga: SPD klasy testowej II mo¿na instalowaæ tylko, jeœli urz¹dzenia wejœciowe
s¹ w strefie ochrony 0B.
9. Instalacja ograniczników przepiêæ (SPD) klasy testowej III
w punkcie bezpoœrednio przed chronionym urz¹dzeniem "SA".
Urz¹dzenia takie powinny byæ instalowane tylko po SPD klasy testowej I i II.
Prawid³owa kolejnoœæ instalacji wymagana jest dla zapewnienia efektywnej ochrony.
Wykres doboru SPD
W punkcie MB zainstalowaæ SPD klasy I (LPZ 0B/1)
Okreœliæ wytrzyma³oœæ dielektryczn¹ Ui chronionych urz¹dzeñ
Wybraæ Up (poziom ochrony SPD klasy I),
okreœliæ Uprot ≤ Ui/2
TAK
OCHRONA
ZAKOÑCZONA
NIE
W punkcie SB zainstalowaæ SPD klasy II (LPZ 1/2)
Wybraæ Up2 (poziom ochrony SPD klasy II),
okreœliæ Uprot2 ≤ Ui/2
TAK
NIE
W punkcie SA zainstalowaæ SPD klasy III (LPZ 1/2)
Dzia³ Marketingu Tel./Fax +48 68 47 90 830 • Wsparcie Techniczne Tel. +48 68 47 90 820
www.relpol.com.pl