38

www.elektro.info.pl

1/2 2004

P R E Z E N T A C J A

(przeskok następuje przy różnych na-
pięciach zależnych, m.in. od stromości
narastania napięcia).

Nowoczesne beziskiernikowe ogra-

niczniki przepięć nie mają powyższej
wady i powinny być stosowane jako
podstawowy środek ochrony w sieciach
elektroenergetycznych. Najbardziej sku-
teczny jest montaż ograniczników bez-
iskiernikowych w możliwie bliskim są-
siedztwie chronionych urządzeń. Bardzo
efektywna jest ochrona strefowa przed
przepięciami, w której kolejne stopnie
mają coraz wyższą precyzję działania
przy coraz mniejszym odprowadzanym
ładunku przepięcia. Pierwszym stop-
niem takiej ochrony są zazwyczaj napo-
wietrzne ograniczniki przepięć (klasa A),
których zadaniem jest ograniczenie
przepięcia do poziomu bezpiecznego dla
izolacji urządzeń energetycznych. Ich
zadaniem jest odprowadzenie większo-
ści ładunku elektrycznego wyładowania
piorunowego. Przepięcia o niższej war-
tości, które pozostają po zadziałaniu
ograniczników „pierwszej linii”, są na-
stępnie ograniczane przez kolejne stop-
nie ochrony, oparte zwykle także na
ogranicznikach beziskiernikowych.

Ograniczniki napowietrzne typu

ASA-A produkcji Apator SA mają para-
metry pozwalające na stosowanie ich

jako pierwszy stopień ochrony syste-
mów energetycznych niskiego napięcia.

działanie

ograniczników

z warystorami

z tlenków metali

Głównym zadaniem ogranicznika

jest odprowadzenie do ziemi nadmier-
nego ładunku elektrycznego pojawiają-
cego się na skutek wyładowania atmo-
sferycznego na przewodach liniowych
sieci. Najważniejszym elementem skła-
dowym ogranicznika jest warystor
z tlenków metali – element o nieliniowej
charakterystyce napięciowo-prądowej,
który zmienia swoją rezystancję wraz ze
zmianą napięcia na zaciskach. Podda-
ny działaniu normalnego napięcia robo-
czego sieci, przewodzi prąd rzędu mi-
kroamperów, natomiast przy pojawieniu
się na przewodach linii przepięcia, jego
rezystancja radykalnie spada, odprowa-
dzając ładunek elektryczny do ziemi
i nie dopuszczając do wystąpienia prze-
pięcia o wartości mogącej zagrozić izo-
lacji urządzeń. Dzięki gwałtownemu nie-
liniowemu spadkowi rezystancji, napię-
cie na zaciskach ogranicznika (a zatem
na przewodach chronionej linii) w no-

woczesnych beziskiernikowych ogra-
nicznikach nie wzrasta do wartości
większej niż 3-krotna szczytowa war-
tość napięcia trwałej pracy. Oczywiście
wiąże się to z koniecznością odprowa-
dzenia dużej ilości energii przez ogra-
nicznik (krótkotrwały przepływ prądu
rzędu kilkudziesięciu kA).

budowa

Warystor zastosowany w ogranicz-

nikach ASA-A produkowany jest z ma-
teriału ceramicznego opartego na bazie
tlenku cynku (ZnO) z szeregiem dodat-
ków innych tlenków metali, które two-
rzą półprzewodnikowe warstwy po-
wierzchniowe i międzyziarnowe krysz-
tałów tlenku cynku, zapewniając pożą-
daną charakterystykę napięciowo-prą-
dową. Warystor „zamknięty” jest
w szczelnej obudowie poliamidowej.

zastosowanie

napowietrznych

ograniczników

przepięć

Ograniczniki ASA-A są przezna-

czone do ochrony przepięciowej przed

czy potrzebna jest

ochrona?

W naszych domach znajduje się co-

raz więcej czułych urządzeń elektronicz-
nych, takich jak komputery, drukarki,
sprzęt AGD i RTV. Prawie każdy z nas
słyszał lub spotkał się z przypadkami
poważnych uszkodzeń elektroniki do-
mowego użytku na skutek wyładowań
atmosferycznych. Przemysł również nie
jest w pełni zabezpieczony przed skut-
kami przepięć w sieci niskiego napięcia.
W skali kraju straty z powodu uszko-
dzeń urządzeń elektronicznych i elek-
trycznych na skutek przepięć sięgają
milionów złotych rocznie i ciągle rosną.
Ochrona przeciwprzepięciowa staje się
koniecznością, ponieważ ryzyko ponie-
sienia strat na skutek przepięć rośnie
wraz ze zwiększającą się liczbą urzą-
dzeń elektronicznych.

Najczęstszymi przyczynami prze-

pięć są wyładowania atmosferyczne
oraz operacje łączeniowe. Aby chronić
wyposażenie elektryczne przed skut-
kami przepięć, należy stosować urzą-
dzenia do ograniczania przepięć zwa-
ne ogranicznikami przepięć. Najwięk-
szym zagrożeniem dla napowietrznych
sieci niskonapięciowych są przepięcia
piorunowe. Gwałtowne wzrosty napię-
cia w systemach energetycznych są
spowodowane najczęściej:

n

przepięciami związanymi z bezpo-

średnim uderzeniem pioruna w linię
napowietrzną,

n

przepięciami spowodowanymi

sprzężeniami między systemami
przenoszącymi prądy wyładowcze,

n

przepięciami indukowanymi w li-

niach napowietrznych na skutek
wyładowań piorunowych w pewnej
odległości.

Stosowane od kilkudziesięciu lat

odgromniki i ograniczniki iskierniko-
we, działające na zasadzie wyładowa-
nia w wąskiej szczelinie między elek-
trodami iskiernika, okazały się w wie-
lu przypadkach niewystarczające ze
względu na małą precyzję działania

Napięcie

Znamionowy prąd

Maksymalny prąd

Napięciowy

Up/Uc

trwałej pracy

wyładowczy 8/20µs wyładowczy 8/20 µs poziom ochrony

TYP

Uc

In

Imax

[V

rms

]

[kA]

[kA]

[V

peak

]

–

ASA – A280-5

280

5

30

1110

4,0

ASA – A440-5

440

5

30

1750

4,0

ASA – A500-5

500

5

30

1990

4,0

ASA – A660-5

660

5

30

2650

4,0

ASA – A280-10

280

10

40

1110

4,0

ASA – A440-10

440

10

40

1750

4,0

ASA – A500-10

500

10

40

1990

4,0

ASA – A660-10

660

10

40

2650

4,0

Dla napięć systemu

do 1000 V

Częstotliwość

48 – 62 Hz

Zdolność pochłaniania energii dla ASA 5 kA

3 kJ/ 1000 V Uc

Zdolność pochłaniania energii dla ASA 10 kA

5 kJ/ 1000 V Uc

na pierwszej linii

bbeezziisskkiieerrnniikkoow

wee nnaappoow

wiieettrrzznnee ooggrraanniicczznniikkii pprrzzeeppiięęćć nniisskkiieeggoo nnaappiięę--

cciiaa ttyyppuu A

AS

SA

A--A

A ddoo ssiieeccii 222200//338800 V

V ((223300//440000 V

V)) ffiirrm

myy A

AP

PA

ATTO

OR

R S

SA

A

5

30

10

40

Tabela 1 Dane techniczne ograniczników ASA-A

bezpośrednim i pośrednim wpływem
przepięć piorunowych i łączeniowych
w niskonapięciowych systemach
elektroenergetycznych. Typowe miejs-
ca montażu ograniczników to:

n

zejścia kablowe z elektroenerge-

tycznych linii napowietrznych,

n

przyłącza napowietrzne,

n

elektroenergetyczne stacje SN/nn

po stronie niskiego napięcia,

n

końce linii promieniowych niskiego

napięcia,

n

odgałęzienia linii niskiego napięcia,

n

długie odcinki linii napowietrznych

– zaleca się, aby ograniczniki prze-
pięć klasy A były montowane na li-
nii co 1000 m, a na terenach „bu-
rzowych” co 500 m.

dobór urządzenia

do ograniczania

przepięć

Przy wyborze ograniczników prze-

pięć należy kierować się trzema głów-
nymi parametrami elektrycznymi:

n

napięciem trwałej pracy Uc,

n

napięciowym poziomem ochrony Up,

n

zdolnością pochłaniania energii.

Ponadto powinno się znać konfigu-

rację sieci niskiego napięcia i stosowa-
ny system uziemień. Problem doboru
ograniczników przepięć jest na tyle sze-
roki, że przekracza ramy tego artykułu
trzeba jednak stwierdzić, że jednym
z najważniejszych parametrów jest na-
pięcie trwałej pracy Uc. Ważny parame-
trem jest też napięciowy poziom ochro-
ny Up ograniczników, który musi być
niższy od wytrzymałości napięciowej
chronionych urządzeń. Napięcie obni-
żone Up ograniczników powinno być
możliwie najniższe w celu zapewnienia
najskuteczniejszej ochrony.

O jakości ochrony świadczy stosu-

nek Up/Uc (Up – wartość szczytowa na-
pięcia na zaciskach ogranicznika przy
przepływie znamionowego prądu wyła-
dowczego In, Uc -wartość skuteczna
trwałego napięcia pracy). Dla ogranicz-
ników beziskiernikowych zawiera się on
w granicach od 4 do 5. Im mniejszy sto-
sunek Up/Uc, tym większy margines
ochronny i większa skuteczność ochro-
ny. Ograniczniki ASA-A nadają się do za-
stosowania we wszystkich typowych

konfiguracjach sieci niskiego napięcia
stosowanych w Polsce.

Ograniczniki o takich parametrach

pokrywają praktycznie wszystkie mogą-
ce wystąpić w sieci niskiego napięcia,
zagrożenia przepięciami i zapewniają
skuteczną ochronę od przepięć atmo-
sferycznych. Wraz z ogranicznikami do-
stępne są akcesoria liniowe i uziomowe.

cechy ograniczni-

ków produkcji

Apator

n

Niski poziom ochrony, niezależny

od stromości i biegunowości
wchodzącego udaru.

n

Wysoka zdolność pochłaniania

energii.

n

Stabilność charakterystyk w czasie.

n

Wysoka odporność na wpływ wa-

runków środowiskowych.

n

Łatwość montażu.

n

Wskaźnik przeciążenia ogranicznika –

informuje o długotrwałym wzroście
napięcia w sieci, co może być przyczy-
ną uszkodzenia ogranicznika (dostęp-
ny w sprzedaży od stycznia 2004).

zgodność

z normami

Ograniczniki ASA są zgodne z wy-

maganiami norm:

n

PN-IEC 61643-1: 2001 Urządzenia

do ograniczania przepięć w sie-
ciach rozdzielczych niskiego napię-
cia. Część 1: Wymagania technicz-
ne i metody badań.

n

PN-EN 60099-4: 2002 Ograniczni-

ki przepięć. Beziskiernikowe ogra-
niczniki przepięć do sieci prądu
przemiennego

n

oraz norm związanych.

q

mgr inż. Jarosław Wojtulewicz

APATOR SA

ul. Żółkiewskiego 13/29,

87-100 Toruń,

tel. [phone]

faks (0-56) 61 91 295

e-mail: [e-mail]

www.apator.com.pl