A túlfeszültség-védelmi eszközök (SPD-k) ismerete

A túlfeszültség-védelem szükségessége

A mai világ tele van elektronikai termékekkel és elektromos eszközökkel, amelyek érzékenyek a túlfeszültség okozta károsodásokra

A statikus kisülések, kapacitív és induktív terhelések vagy villámlás okozta túlfeszültségek gyorsan tönkretehetik az ipari és kereskedelmi alkalmazásokban használt kifinomult elektronikus berendezéseket és alkatrészeket. Ezek a túlfeszültségek megbénítják a műveleteket – különösen azokat az adat- és kommunikációs rendszereket, amelyekre ma gyakorlatilag minden vállalat támaszkodik,

18. kiadás túlfeszültség-védelmi követelmények

Míg a 17. kiadás az AQ-kritériumokat követve a villámcsapás valószínűségén – az elektromos túlfeszültségek fő okán – dolgozott, a BS7671:2018 ehelyett a villámcsapás és a kapcsolódó túlfeszültség következményeit veszi figyelembe. A 443.4 szabály ugyanis kimondja, hogy SPD-t kell felszerelni ott, ahol a túlfeszültség okozta következmények a következők:

• ‘Emberi élet súlyos sérülése vagy elvesztése’
• ‘A közszolgáltatások megszakítása és/vagy a kulturális örökség károsodása’
• ‘A kereskedelmi vagy ipari tevékenység megszakítása’
• ‘Számos, helyben elhelyezkedő egyént érint’

Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a kis háztartási lakásokon kívül mindennek megfelelő túlfeszültség-védelemmel kell rendelkeznie.

Az elektromos túlfeszültség okai és következményei

A legtöbb elektromos túlfeszültséget vagy villámcsapás vagy áramváltás okozza. Egy villám 200 000 A áramot hordozhat, és különösen veszélyes, mivel a villanás tüzet vagy áramütést okozhat. A nagy induktív terhelések leállítása által okozott kapcsolási túlfeszültségek általában kevésbé szélsőségesek, de inkább ismétlődnek, ami potenciálisan korlátozza a rendszerelemek élettartamát.

• Villámcsapás — Nagy léptékű becsapódás, nagy áramerősség és feszültség, de a legkevésbé gyakori előfordulás.
• Tápfeszültség kapcsolás – Egyre gyakoribb előfordulások:

1. Közmű- és ügyfélterhelés kapcsolás – Motorok, nagy terhelések, hibák, kondenzátortelepek, biztosítékok és megszakítók működése stb.
2. Forrásváltás – intelligens hálózat, generátorok, fotovoltaikus energiarendszerek és szélenergia-termelés stb.

Ami az SPD-ket illeti, az elektromos berendezések és a csatlakoztatott készülékek minden részének károsodásának megelőzésére szolgál. Ezt az elektromos berendezések névleges ellenállási határát meghaladó tranziens túlfeszültség okozza, ami károkat, például égett alkatrészeket, megromlott szigetelést és akár megolvadt vezetékeket is okoz.

A túlfeszültség-védelmi eszközök típusai

A túlfeszültség-védelmi készülékeknek három fő típusa van általánosan használatban, attól függően, hogy a telepítésen belül hol vannak beépítve.

Először is, az 1-es típusú SPD-k 10/350 µs hullámformájú részleges villámáramot képesek kisütni. Ez alkalmassá teszi őket a fő szervizbejárat tápoldali elhelyezésére, védve az egész berendezést, beleértve a szervizpanelt is a túlfeszültségtől. Általában szikraközt használnak, hogy a túlfeszültséget a földre irányítsák, és megakadályozzák, hogy elérje az épületet.

Másodszor, a 2-es típusú SPD-k a létesítményhez csatlakoztatott berendezések védelmét szolgálják. A fő szervizbejárat terhelési oldalán helyezkednek el a nulla- vagy fázisfázisban, és megakadályozzák a túlfeszültség terjedését egy 8/20 µs áramhullámmal rendelkező fémoxid-varisztoron (MOV) keresztül. A MOV-ok nagyon nagy ellenállást tartanak fenn, amíg túlfeszültség nem lép fel, ekkor az ellenállás drámaian csökken, és a felesleges áramot a földre lehet irányítani.

Végül, a 3-as típusú SPD-k sokkal kisebb léptékűek, és csak 2-es típusú eszközökkel együtt használhatók. Kifejezetten az érzékeny berendezések, például televíziók és számítógépek túlfeszültség elleni védelmére készültek. Feszültséghullámaik általában 1,5/50 µs körüliek, az áramhullámok pedig 8/20 µs körüliek.

Az AC Power System SPD kiválasztása és alkalmazása

A szükséges SPD osztály meghatározása után meg kell határozni a megfelelő feszültséget és konfigurációt.

TN-C rendszer

Ebben a rendszerben a nulla- és a védőföldelő vezeték egyetlen vezetékben van kombinálva az egész rendszerben. Ezt a vezetőt PEN-nek, “védőföldelésnek és semlegesnek” nevezik. Minden szabadon álló vezetőképes alkatrész csatlakoztatva van a PEN-hez.

TN-S rendszer

Ebben a rendszerben külön nulla- és védőföldelő vezeték van végigvezetve. A védőföldelés (PE) vezeték általában különálló vezető, de lehet a tápkábel fémburkolata is. Az összes szabadon álló vezetőképes alkatrész a PE vezetékhez csatlakozik.

TN-C-S rendszer

Ebben a rendszerben a tápellátás a TN-C szerint, míg a későbbi telepítés a TN-S szerint van konfigurálva. A kombinált PEN vezeték jellemzően az alállomás és az épületbe való belépési pont között található, a főelosztótáblán pedig a földelés és a nulla van elválasztva. Ezt a rendszert többszörösen védőföldelésnek (PME) vagy többszörös földelt semlegesnek (MEN) is ismerik. A betápláló PEN-vezeték a hálózat számos pontján földelve van, és általában olyan közel van a hálózathoza fogyasztó belépési pontját.

TT RENDSZER

Olyan rendszer, amelynek az energiaforrás egyik pontja földelve van, és a berendezés szabadon álló vezető részei független földelt elektródákhoz csatlakoznak. A bejövő táp nulla nincs földelve a fő elosztótáblán.

A TT rendszerben a túláramvédelmi eszközök (biztosítékok és megszakítók) rendeltetésszerű működése érdekében fontos, hogy az SPD-k ne közvetlenül a fázisról kapcsolódjanak a védőföldre, hanem a fázisról a nullára és a nullára a földre. Ezért a semleges-PE SPD mind a PE-t a semleges impulzusáramot, mind a PE-t a fázis impulzusáramot továbbítja. Ezt az SPD-t GDT-nek (Gázkisülési csőnek) ajánljuk, általánosságban kiváló energiakezelési jellemzői miatt.

IT RENDSZER

A rendszernek nincs közvetlen kapcsolata a feszültség alatt álló részek és a föld között, de a berendezés valamennyi szabadon álló vezető része független földelt elektródákhoz csatlakozik. A forrás vagy lebegő, vagy nagy impedancián keresztül földelt (a hibaáramok korlátozása érdekében). Ez azt jelenti, hogy a fázis-földzárlat alatt a rendszerek továbbra is működnek. Ezt észleli, és megkezdte a karbantartási munkákat a hiba elhárítására. Azonban ezalatt a fázis-föld feszültség a szokásos vonalra emelkedikA hálózati feszültségnek és a telepített SPD-knek ezt az idő alatt ki kell bírniuk. A legtöbb telepített informatikai rendszer nem használ nullavezetőt – a berendezéseket vonalról vonalra táplálják. Az informatikai rendszert jellemzően régebbi telepítéseknél használják olyan országokban, mint Norvégia és Franciaország. Speciális alkalmazásokban is használják, például kórházak intenzív osztályain és speciális ipari alkalmazásokban.

A túlfeszültség-védelem koordinálása

Az SPD-k védelmi szintje lényegesen alacsonyabb legyen, mint a névleges impulzusállósági feszültség. Az SPD-knek is mindig ugyanattól a gyártótól kell származniuk.

A túlfeszültség-védelem telepítésekor figyelembe veendő fontos tényező az SPD-t a telepítéssel összekötő vezetékek teljes hossza. A lehető legrövidebbnek kell lenniük, lehetőleg 0,5 méternél kisebbek, és semmi esetre sem lehet több 1 méternél. Az SPD-ket mindig a gyártó utasításai szerint kell telepíteni, lehetőleg az RCD-k szállítási oldalán.