przepięcia

Ei
O c h r o n a
p r z e d
z a g r o ż e n i a m i
PRZEPIĘCIA
CZY TO JEST GROźNE?
Przepiêcie to jest taka wartoœæ napiêcia, która
w krótkim czasie (poni¿ej 1 ms) mo¿e osi¹gn¹æ
amplitudê nawet kilkadziesi¹t razy wiêksz¹ ni¿
napiêcie znamionowe. Wystêpowanie przepiêæ
w instalacjach elektrycznych jest zjawiskiem
niebezpiecznym, powoduj¹cym wiele uszkodzeñ
i zniszczeñ urz¹dzeñ elektrycznych oraz
elektronicznych. Pewnym sposobem ochrony tych
urz¹dzeñ przed skutkami przepiêæ jest instalowanie
ograniczników przeciwprzepiêciowych, które
skutecznie ograniczaj¹ ich amplitudê
do bezpiecznego poziomu i umo¿liwiaj¹
odprowadzenie pr¹du udarowego do ziemi.
Wed³ug Dz.U. nr 132 z 1997 r. ochrona
przeciwprzepiêciowa musi byæ stosowana w ka¿dej
nowej lub modernizowanej instalacji elektrycznej.
Jeœli w instalacji nie ma ograniczników przepiêæ
(a po³o¿enie obiektu, jego wyposa¿enie i sposób
doprowadzenia zasilania wymaga³oby takiego
zabezpieczenia), firmy ubezpieczeniowe mog¹ nie
zwróciæ czêœci lub ca³oœci odszkodowania
oraz podwy¿szyæ sk³adki ubezpieczeniowe.
Sk¹d siê bior¹ przepiêcia?
Uderzenia piorunów oraz towarzysz¹ce im zjawiska elektromagnetyczne to jedno ze Ÿróde³ powstawania przepiêæ. Zniszczenie budynków jest najbardziej spektakularnym efektem wy³adowania atmosferycznego, jednak najczêstsze i najbardziej kosztowne jest uszkodzenie urz¹dzeñ i sprzêtu elektrycznego, które mo¿e siê zdarzaæ nawet
François Drouin
Rys. 2. Przepiêcia bezpoœrednie, poœrednie, ³¹czeniowe
w odleg³oœci do kilku kilometrów od miejsca wy³adowania oraz wystêpowaæ jednoczeœnie w wielu domach i mieszkaniach. 'ród³em przepiêæ s¹ równie¿ procesy ³¹czeniowe w sieciach elektroenergetycznych zwi¹zane z za³¹czaniem i wy³¹czaniem obci¹¿eñ indukcyjnych oraz pojemnoœciowych (np. transformatorów, silników), zadzia³aniem wy³¹czników i bezpieczników. Zak³ócenia o krótkim czasie
trwania mog¹ osi¹gaæ amplitudê nawet o wartoœci kilkunastu kilowoltów, a tak¿e doprowadziæ do uszkodzenia lub ca³kowitego zniszczenia urz¹dzeñ zasilanych w pobli¿u Ÿród³a ich wystêpowania. Na
rysunku 1 przedstawiono typowy kszta³t przepiêcia w sieci i jego ograniczenie przez ochronnik, natomiast na rys. 2 poziomy przepiêæ bezpoœrednich, poœrednich i ³¹czeniowych.
Jaki produkt wybraæ, klasê B czy C?
Dla instalatorów i projektantów wa¿ne jest okreœlenie, czy
w instalacji jest mo¿liwe wyst¹pienie przepiêcia pochodz¹cego od
Rys. 1. Kszta³t przepiêcia
w sieci (z lewej)
i jego ograniczenie
przez ochronnik
(z prawej)
12
Elektroinstalator 10/2004
O c h r o n a . . .
Ei
Rys. 3. Bezpoœrednie uderzenie pioruna w instalacjê odgromow¹
budynku
bliskiego wy³adowania atmosferycznego i jak¹ mo¿e mieæ energiê.
Je¿eli budynek jest wyposa¿ony w instalacjê odgromow¹ lub jeœli
linia zasilaj¹ca jest napowietrzna, bezpoœrednie uderzenie pioruna
w obiekt lub liniê (rys. 3 i 4) spowoduje przedostanie siê du¿ej energii
do sieci zasilaj¹cej i odbiorników. Gdy instalacja odgromowa odprowadza pr¹d piorunowy do ziemi, przewody ochronne – uzyskuj¹c wysoki potencja³ – przenosz¹ przepiêcia do wewnêtrznej sieci budynku.
Równie¿ podczas bezpoœredniego uderzenia pioruna w liniê napowietrzn¹ czêœæ pr¹du udarowego mo¿e pop³yn¹æ do instalacji, staj¹c
siê Ÿród³em przepiêcia. Jeœli uwzglêdni siê taki przypadek, nale¿y zastosowaæ ograniczniki przepiêæ klasy B, które odprowadz¹ do ziemi
Rys. 4. Uderzenie pioruna w liniê napowietrzn¹
Rys. 5.
W przypadku
przewidywanego
bezpoœredniego
uderzenia pioruna
w instalacjê
odgromow¹
zastosowano
ograniczniki klasy B
REKLAMA 03/01241-04
czêœæ pr¹du piorunowego (o kszta³cie 10/350), charakteryzuj¹cego
siê du¿¹ energi¹. Jeœli budynek nie ma zewnêtrznej instalacji odgromowej i jest zasilany kablem ziemnym zak³ada siê, ¿e odbiorniki nie
s¹ zagro¿one przepiêciem pochodz¹cym od bezpoœredniego wy³adowania atmosferycznego. Przepiêcia, które mog¹ zagra¿aæ odbiornikom maj¹ ju¿ znacznie mniejsz¹ energiê. Mo¿na wiêc stosowaæ
ograniczniki klasy C. To one chroni¹ przed przepiêciami wywo³anymi
uderzeniami piorunów w du¿ej odleg³oœci od budynków i przepiêciami ³¹czeniowymi. Ograniczniki przepiêæ klasy C s¹ testowane impulsem pr¹dowym o kszta³cie 8/20. W przypadku gdy dom, którego
ochronê siê planuje, znajduje siê w pobli¿u obiektu z zewnêtrzn¹
Ei
14
O c h r o n a
Elektroinstalator 10/2004
p r z e d
z a g r o ż e n i a m i
O c h r o n a . . .
Ei
Rys. 6.
W przypadku
przewidywanego
uderzenia pioruna
w liniê napowietrzn¹
nale¿y zastosowaæ
ograniczniki klasy B
Rys. 7.
Poœrednie uderzenie
pioruna – wystarczy
zastosowanie
ograniczników
klasy C
instalacj¹ odgromow¹, nale¿y stosowaæ ograniczniki klasy B o ni¿szej
wartoœci impulsowego pr¹du udarowego (np. Iimp = 7 kA) o kszta³cie
10/350 lub ograniczniki klasy C o wy¿szej wartoœci znamionowego
pr¹du udarowego (np. In = 65 kA) o kszta³cie impulsu 8/20. Na
rysunkach 5-8 pokazano przypadki bezpoœredniego i poœredniego
uderzenia pioruna w linie napowietrzne oraz obiekty z instalacj¹ odgromow¹ i bez niej. Normy (IEC 616436-1, § 7.6.5) okreœlaj¹ kszta³ty
impulsów do badania produktów odpowiednio klasy B i C, które pokazano na rys. 9.
Rys. 8. W przypadku odleg³ego uderzenia pioruna w liniê napowietrzn¹
wystarczaj¹c¹ ochronê zapewniaj¹ ograniczniki klasy C
Ograniczniki klasy B nale¿y umieœciæ najbli¿ej miejsca wprowadzenia instalacji elektrycznej do budynku, np. w z³¹czu rozdzielnicy
g³ównej. Rozpatrzono trzy typowe przypadki.
Instalowanie w rozdzielnicy g³ównej ograniczników przepiêæ klasy
B o du¿ym pr¹dzie udarowym (minimalny pr¹d udarowy Iimp = 12,5 kA)
jest zalecane, gdy:
– budynek jest wyposa¿ony w instalacjê odgromow¹,
– budynek jest zasilany z linii napowietrznej oraz znajduje siê w terenie, gdzie jest wiêcej ni¿ 25 dni burzowych w roku.
Firma ABB zaleca, aby w rozdzielnicy g³ównej instalowaæ ogranicznik przepiêæ klasy B+C (Iimp = 7 kA) lub klasy B (Imax = 65 kA)
w sytuacji, kiedy budynek jest po³o¿ony:
– w odleg³oœci 50 m od obiektu wyposa¿onego w system odgromowy, kiedy nie ma po³¹czenia miêdzy budynkami (kablem lub instalacj¹ napowietrzn¹),
– w odleg³oœci 250 m od obiektu maj¹cego system odgromowy,
kiedy jest po³¹czenie miêdzy budynkami (kablem lub instalacj¹ napowietrzn¹),
– w pobli¿u wysokiego obiektu (w odleg³oœci 50 m).
REKLAMA 03/01241-04
Dobór ograniczników typu OVR
Ei
O c h r o n a . . .
Rys. 9. Fala przepiêciowa o kszta³cie 10/350 i 8/20: 1 – kszta³t 8/20;
impuls pr¹dowy z czasem trwania czo³a 8 s i czasem trwania do pó³szczytu 20 s (odpowiada poœredniemu uderzeniu pioruna), 2 – kszta³t
10/350; impuls pr¹dowy z czasem trwania czo³a 10 s i czasem trwania do pó³szczytu 350 s (odpowiada poœredniemu uderzeniu pioruna)
Rys. 10.
Czterobiegunowy
ogranicznik
klasy C
W innych przypadkach w rozdzielnicy g³ównej mo¿na instalowaæ
ogranicznik przepiêæ klasy C (Imax = 40 kA).
Stosowanie ograniczników przepiêæ klasy C w podrozdzielnicach
jest konieczne, gdy odleg³oœæ miêdzy ogranicznikiem w rozdzielnicy
g³ównej a urz¹dzeniem chronionym jest wiêksza ni¿ 30 m (zaleca siê,
gdy jest wiêksza ni¿ 10 m) oraz w przypadku zbyt wysokiego (w stosunku do urz¹dzenia chronionego) poziomu ochrony Up ogranicznika, zamontowanego w rozdzielnicy g³ównej.
Na rysunku 10 przedstawiono czterobiegunowy ogranicznik typu
OVR klasy C.
Ei
REKLAMA 04/00210-01
François Drouin
ABB
REKLAMA 04/00006-04
16
Elektroinstalator 10/2004