Ochrona przeciwprzepiêciowa w ma³ych obiektach budowlanych

Ka¿dy wznoszony obecnie budynek zawiera wewn¹trz nowoczesne urz¹dzenia elektroniczne. W przypadku budownictwa
jednorodzinnego mo¿e to byæ np. komputer, telewizor kino domowe; w przypadku pawilonu us³ugowo-handlowego np.
kasy fiskalne, system alarmowy itd. Ten nowoczesny i drogi sprzêt jest jednak nara¿ony na uszkodzenia spowodowane
przepiêciami pojawiaj¹cymi siê w instalacji elektroenergetycznej. Œrednio w ci¹gu roku rejestrowano kilkaset przypadków
przepiêæ o amplitudach rzêdu 300- 500 V , kilkadziesi¹t przypadków przepiêæ o amplitudach 500-1000 V oraz kilkanaœcie
przypadków w których amplituda przepiêcia przekracza³a 1000 V.

Zagro¿enie od przepiêæ wchodz¹cych do obiektu od strony sieci zasilaj¹cej jest znacznie wiêksze w przypadku obiektów
budowlanych po³o¿onych na terenach wiejskich i podmiejskich, gdzie przewa¿aj¹ linie i przy³¹cza napowietrzne. Nale¿y
zaznaczyæ, ¿e nie dotyczy to przepiêæ powstaj¹cych w wyniku bezpoœredniego uderzenia piorunu w linie zasilaj¹ce lub
budynki. W takim przypadku amplitudy napiêæ indukowanych w pêtlach przewodów u³o¿onych wewn¹trz budynku mog¹
nawet osi¹gn¹æ wartoœæ kilkudziesiêciu kV.

Skuteczn¹ ochronê urz¹dzeñ elektrycznych i elektronicznych wewn¹trz budynku mo¿na uzyskaæ dziêki stosowaniu
odgromników i ograniczników przepiêæ. Elementy te pozwalaj¹ na obni¿enie amplitudy szkodliwych impulsów
zak³ócaj¹cych ( przepiêæ ) do wartoœci bezpiecznej dla chronionych urz¹dzeñ. Zapewnienie skutecznej ochrony urz¹dzeñ
technicznych przed szkodliwymi skutkami przepiêæ
wymaga zastosowania :
- instalacji piorunochronnej ( zewnêtrzna ochrona odgromowa )
- wewnêtrznej ochrony przed przepiêciami,
Prawid³owo zaprojektowana i wykonana instalacja odgromowa zapewnia przejêcie pr¹du piorunowego oraz sprowadzenie
go do ziemi bez szkody dla chronionego obiektu.

Zmniejszenie wartoœci przepiêæ atmosferycznych jakie pojawiæ mog¹ siê w chronionym obiekcie, osi¹ga siê za pomoc¹
rozprowadzenie pr¹du piorunowego w mo¿liwe jak najwiêkszej liczbie przewodów.
Zadaniem wewnêtrznej ochrony odgromowej jest ograniczenie do wartoœci dopuszczalnych szkodliwych impulsów
przepiêciowych dochodz¹cych do urz¹dzeñ elektrycznych i elektronicznych we wnêtrzu obiektu. Odgromniki oraz
ochronniki przeciwprzepiêciowe stanowi¹ ochronê wewnêtrzn¹ zabezpieczaj¹c¹ instalacjê elektryczn¹ przed skutkami
dzia³ania pr¹du piorunowego, przepiêæ atmosferycznych oraz przepiêæ wewnêtrznych.

Uwzglêdniaj¹c wystêpuj¹ce zagro¿enie piorunowe oraz zasady strefowej koncepcji ochrony odgromowej i
przeciwprzepiêciowej dla urz¹dzeñ elektronicznych w instalacji elektrycznej w obiektach budowlanych nale¿y zastosowaæ:
uk³ad jednostopniowy - w niewielkich obiektach bez instalacji piorunochronnej (tylko uk³ad ochronników drugiego stopnia)
lub w przypadku ochrony urz¹dzeñ o odpornoœci udarowej na poziomie 6 kV instalowanych w obiektach posiadaj¹cych
instalacjê piorunochronn¹ (tylko uk³ad odgromników tworz¹cych pierwszy stopieñ ochrony), uk³ad wielostopniowy -
typowy uk³ad ochrony stosowany w obiektach posiadaj¹cych instalacje piorunochronn¹.

W uk³adach wielostopniowych odgromniki tworz¹ce pierwszy stopieñ chroni¹ przed udarami pr¹dowymi 10/350 i
amplitudzie do 100 kA. Kolejne stopnie ochrony zabezpieczaj¹ przed udarami napiêciowo-pr¹dowymi 1,2/50 - 8/20.
W przypadku stosowania dwustopniowego uk³adu ochronnego odgromniki i ochronniki
przepiêciowe nie mog¹ byæ umieszczone bezpoœrednio obok siebie - gdy¿ taki uk³ad nie zapewnia w³aœciwej kolejnoœci
ich zadzia³ania. Brak odleg³oœci spowoduje, ¿e w dwustopniowym uk³adzie ochronnym zadzia³a tylko stopieñ drugi, który
ulega uszkodzeniu je¿eli do uk³adu ochronnego dop³ywa bezpoœrednio czêœæ pr¹du piorunowego. W ma³ych obiektach
budowlanych , w których nie jest mo¿liwe zachowanie kilkumetrowej odleg³oœci pomiêdzy poszczególnymi stopniami
nale¿y zastosowaæ dodatkow¹ indukcyjnoœæ sprzêgaj¹c¹. Przyk³ad po³¹czenia odgromnika , ochronnika i elementu
sprzêgaj¹cego pokazano na rysunku.

Uk³ad TN-C-S

Uk³ad TN-S

Potrzeba umieszczenia dwustopniowej ochrony w jednej rozdzielnicy ( lub na wejœciu instalacji elektrycznej do budynku
) mo¿e wyst¹piæ w wolnostoj¹cych domach jednorodzinnych i innych ma³ych obiektach budowlanych np. pawilonach
handlowych. Dotyczy to zw³aszcza obiektów zasilanych z linii napowietrznej.

W przypadku obiektów o dla których zapotrzebowanie mocy jest mniejsze ni¿ 23 kW stosuje siê uk³ady z
indukcyjnoœciami sprzêgaj¹cymi o pr¹dzie znamionowym 35A. Dla obiektów o mocy zapotrzebowanej nie wiêkszej ni¿ 41
kW stosowane s¹ uk³ady z indukcyjnoœciami sprzêgaj¹cymi o pr¹dzie znamionowym 63 A. Dwustopniowe uk³ady ochrony
przeciwprzepiêciowej montowane s¹ w szafkach na wejœciu instalacji elektrycznej do budynku lub przed rozdzielnic¹
g³ówn¹ obiektu.

Zastosowanie zbokowanego dwustopniowego systemu ochronnego jest korzystne poniewa¿:

- Ograniczniki iskiernikowe klasy I s¹ odporne na dzia³anie pr¹dów udarowych o wartoœciach szczytowych dochodz¹cych
do 75 kA i ³adunku 37,5 As.
- Wartoœci szczytowe udarów pr¹dowych dochodz¹cych do ograniczników warystorowych klasy II wynosz¹ tylko do
kilkaset A do ok. 2 kA, a czasy trwania udarów zawieraj¹ siê w granicach od u³amków *s do kilku *s.
- Analizowany uk³ad charakteryzuje siê równie¿ bardzo dobrymi w³aœciwoœciami w przypadku ochrony przed szybko
narastaj¹cymi udarami napiêciowymi. Przyk³adowe wartoœci poziomu ograniczenia napiêæ w funkcji narastaj¹cej wartoœci
udarów napiêciowych 1,2/50 doprowadzanych do uk³adu DEHNport - DEHNbridge - DEHNguard przedstawiono na
rysunku poni¿ej.

- W badanym zakresie zmian napiêcia doprowadzanego do uk³adu, napiêcie na jego wyjœciu nie przekroczy³o wartoœci
1200 - 1300 V. Taki poziom gwarantuje zachowanie wybranego marginesu koordynacyjnego.
- W uk³adzie pr¹d udarowy p³yn¹ praktycznie tylko przez ogranicznik iskiernikowy klasy I. W pozosta³ych ogranicznikach
p³ynê³y krótkotrwa³e pr¹dy udarowe o niewielkich amplitudach. W celu uproszczenia systemu monta¿u ograniczników
przepiêæ i unikniêcia b³êdów monta¿owych mo¿na zastosowaæ gotowe rozwi¹zania.

Przyk³adem tego typu rozwi¹zañ mog¹ byæ skrzynki ochronne zawieraj¹ce w sobie dwustopniowy system ochrony
produkowane przez firmê A.H w oparciu o omawiane wczeœniej ograniczniki przepiêæ firmy DEHN. Firma A.H zapewnia
sprzeda¿ zestawów do ochrony ma³ych obiektów budowlanych
( budynki jednorodzinne, pawilony, kontenery) w ró¿nych uk³adach konfiguracyjnych :
uk³ad sieci TN-S lub TN-C-S na pr¹dy znamionowe35 lub 63 A

Wszystkie uk³ady ochronne instalowane s¹ w wysokiej jakoœci skrzynkach metalowych i posiadaj¹ akceptacjê firmy DEHN
potwierdzon¹ stosowanym certyfikatem firmy DEHN.
Badania przeprowadzono ( zgodnie z E DIN VDE 0675/T6/A2 ) udarem piorunowym
( zgodnie z IEC 61312-3) o kszta³cie 10/350 ms i amplitudzie 50 kA.

Druga wersja dwustopniowego uk³adu ochronnego wykonana jest w oparciu o elementy bezwydmuchowe i zamontowana
w obudowach z tworzywa sztucznego. Zastosowany jako pierwszy stopieñ ochrony ogranicznik przepiêæ klasy I (B)
DEHNbloc zapewnia niski napiêciowy poziom ochrony i szybkie zadzia³anie nawet przy pr¹dach piorunowych (10/350)
o amplitudach 100 kA.

Podsumowanie:

Ochrona przeciwprzepiêciowa w ma³ych budynkach zaczyna nabieraæ coraz wiêkszego znaczenia z uwagi na wielkoœæ
szkód w urz¹dzeniach elektrycznych i elektronicznych spowodowanych przez przepiêcia atmosferyczne i ³¹czeniowe.
Skuteczna ochrona odgromowa i przeciwprzepiêciowa niewielkich wolnostoj¹cych obiektów wymaga zastosowania
“skupionych” uk³adów chroni¹cych przed dzia³aniem d³ugotrwa³ych pr¹dów udarowych o znacznych wartoœciach
szczytowych. Dla tego typu obiektów najwiêksz¹ skutecznoœæ ochrony zapewnia uk³ad sk³adaj¹cy siê z ograniczników
iskiernikowych klasy I - indukcyjnoœci sprzêgaj¹cych - warystorowych ograniczników przepiêæ klasy II. Tak wiêc buduj¹c
lub modernizuj¹c swój dom warto zastanowiæ siê nad zastosowaniem œrodków ochrony przepiêciowej - mimo i¿ koszt
zainstalowania ochronników mo¿e wydawaæ siê w pierwszej chwili dosyæ wysoki. Jednak w przypadku wyst¹pienia
przepiêcia rzeczywiste koszty zwi¹zane z usuwanie awarii mog¹ wielokrotnie przewy¿szyæ koszty ochrony obiektu.

Krzysztof Wincencik