29
1/2 2004
www.elektro.info.pl
P R E Z E N T A C J A
C
oraz częściej w zakładach
przemysłowych podstawowe-
go znaczenia nabiera pewność
zasilania, co związane jest z zapewnie-
niem ciągłości produkcji i unikaniem
strat postojowych.
Nowoczesne zakłady przemysło-
we, wykorzystujące czułe urządzenia
elektroniczne w halach produkcyjnych,
narażone są na szkodliwe oddziaływa-
nie prądów piorunowych, które mogą
przedostać się do urządzeń nie tylko
przez kabel zasilający, ale również
w wyniku różnic potencjałów występu-
jących w rozległych systemach uzio-
mowych hal produkcyjnych.
W rzeczywistych warunkach elimi-
nacja zagrożeń na drodze minimaliza-
cji oddziaływań hipotetycznych źródeł
przepięć, ograniczania możliwości
sprzężeń między źródłami zakłóceń
a torami sygnałowymi lub przez sto-
sowanie urządzeń o większej odpor-
ności udarowej, jest bardzo trudna lub
niemożliwa do wykonania. Najczęściej
jedynym skutecznym rozwiązaniem
jest zastosowanie ograniczników
przepięć, które powinny zapewnić
bezawaryjne działanie urządzeń oraz
nie wpływać na jakość ich pracy.
Przykładowe koszty jednogodzin-
nych przestojów dla zakładów przemy-
słowych w państwach Wspólnoty Euro-
pejskiej pokazano w tabeli 1, która pow-
stała na podstawie materiałów zamiesz-
czonych w niemieckim czasopiśmie de
Deutsche Elektromeister nr 3/98 s.134.
Wartości strat przeliczono na EURO dla
poziomu cen z 2002 roku.
Jak pokazuje praktyka, koszty
strat
postojowych
przekraczają
znacznie wartość środków, jakie na-
leżałoby wydać na zapewnienie
ochrony przeciwprzepięciowej ma-
szyn i urządzeń elektrycznych. Przy-
kładem takich urządzeń elektronicz-
nych, które mogą być narażone na
uszkodzenia w wyniku wyładowania
piorunowego w teren zakładu są np.
przetwornice częstotliwości do płyn-
nej regulacji prędkości obrotowej trój-
fazowych silników asynchronicznych.
Przetwornice takie znajdują po-
wszechne zastosowanie do napędów
mieszadeł, pomp tłokowych, spręża-
rek, podajników, wciągarek i nawija-
rek. Poziomy odporności udarowej
urządzeń elektrycznych i elektronicz-
nych przedstawiono w tabeli 2.
Przykładowe zagrożenie dla ukła-
dów elektronicznych znajdujących się
w hali przemysłowej pokazuje rys. 2.
W rozległej hali przemysłowej mo-
że znajdować się kilka rozdzielnic za-
silających różnego rodzaju maszyny
dużej mocy. Rozdzielnice zasilane są
kablami czterożyłowymi o przekrojach
120 – 240 mm
2
. Konstrukcje rozdziel-
nicy (a tym samym żyła ochronno-
neutralna PEN) połączone są galwa-
nicznie z przewodzącymi elementami
konstrukcyjnymi hali (słupy, elementy
fundamentów itp.). W rozdzielnicy
oprócz zabezpieczeń dla maszyn pra-
cujących na hali zamontowane są
również elementy sterujące regulacyj-
ne (np. przetwornice sterujące pracą
pomp lub sprężarek). Te czułe urzą-
dzenia zasilane są z szyn zbiorczych
rozdzielnicy. W przypadku uderzenia
pioruna w teren zakładu może okazać
się, że urządzenia te mogą być nara-
żone na bezpośrednie oddziaływanie
części prądu piorunowego.
Aby skutecznie zabezpieczyć takie
urządzenia, należy ograniczyć docho-
dzące do nich linią zasilającą przepię-
cia do poziomu mniejszego niż 2 kV
(zgodnie z normą PN-EN 61000-4-5,
klasa B). Jednym z urządzeń, które
jest w stanie spełnić ostre kryteria
związane z ochroną przed działaniem
prądów piorunowych, a jednocześnie
ograniczyć poziom przepięć do warto-
ści bezpiecznej dla izolacji urządzeń,
jest ogranicznik przepięć typu DEH-
Nventil
®
.
Ogranicznik DEHNventil
®
, który
posiada właściwości ochronne, jakie
dotychczas gwarantowały układy
ograniczników klasy I i II z dodatkowy-
mi indukcyjnościami sprzęgającymi.
Ograniczniki te posiadają następujące
zalety:
n
zapewniają ochronę instalacji
i urządzeń przed bezpośrednim
działaniem prądów piorunowych
o wartościach szczytowych do 200
kA i kształcie 10/350 i wszelkiego
rodzaju przepięciami,
ochrona przeciwprzepięciowa
w zakładach przemysłowych
nowe zastosowania ogranicznika DEHNventil
®
Rys. 1 Przykład rozległego układu uziomowego w zakładzie przemysłowym
Tabela 1 Zestawienie kosztów ponoszonych przez przedsiębiorstwa przemy-
słowe przy wystąpieniu przerw w pracy trwających min. 1 godzinę
Branża przemysłu
Koszt jednogodzinnego przestoju
papiernictwo
ok 10 000 EURO
browarnictwo
ok 10 000 EURO
motoryzacja – kooperanci
produkujący podzespoły
ok 12 500 EURO
motoryzacja – montaż
końcowy samochodów
ok 250 000 EURO
centrum obliczeniowe
ok 500 000 EURO (przy możliwej
utracie przetwarzanych danych)
30
www.elektro.info.pl
1/2 2004
P R E Z E N T A C J A
n
jest to pierwszy zblokowany ogra-
nicznik iskiernikowo-warystorowy,
który przeszedł badania prądami
udarowymi o kształtach odwzoro-
wujących prądy piorunowe ,
n
pomimo zastosowania warystorów,
nie wprowadzają prądów upływu
w instalacji elektrycznej,
n
istnieje możliwość montażu ograni-
czającego lub eliminującego spadki
napięć na przewodach łączących
ogranicznik z przewodami fazowymi
i szyną wyrównywania potencjałów
(połączenie w tzw. „układzie V”),
n
ograniczają przepięcia do I katego-
rii wytrzymałości udarowej (tj. po-
niżej 1500 V),
n
nie są wymagane odstępy ochron-
ne między ogranicznikiem a sąsied-
nimi urządzeniami technicznymi
(obudowane iskierniki, nie wystę-
puje wydmuch na zewnątrz),
n
zastosowana metoda gaszenia łu-
ku zapewnia poprawne współdzia-
łanie ograniczników z bezpiecznika-
mi (zadziałanie ogranicznika nie po-
woduje przepalenia wkładek bez-
piecznikowych o wartościach od
Tabela 2 Poziomy odporności udarowej urządzeń elektrycznych i elektronicznych przeznaczonych do użytkowania w środo-
wisku mieszkalnym oraz lekko przemysłowym PN-EN 50081-1 i przemysłowym PN-EN 50081-2
Rys. 2
Zjawiska środowiskowe
rodzaj zakłócenia
Serie szybkich
elektrycznych zakłóceń
Serie szybkich
elektrycznych zakłóceń
Serie szybkich
elektrycznych zakłóceń
Udary
Przewód – ziemia
Przewód – przewód
Serie szybkich
elektrycznych zakłóceń
Udary
Przewód – ziemia
Przewód – przewód
PN-EN
50081-1
± 0,5
5/50
5
------
± 0,5
5/50
5
1,2/50 (8/20)
± 0,5
± 0,5
± 1
5/50
5
1,2/50 (8/20)
± 2
± 1
PN-EN
50082-2
1
5/50
5
2
5/50
5
2
5/50
5
1,2/50 (8/20)
0,5
0,5
2
5/50
5
1,2/50 (8/20)
4
4
Jednostki
kV (wartość szczytowa)
T
r
/T
h
ns
kHz (częstotliwość
powtarzania)
kV (wartość szczytowa)
T
r
/T
h
ns
kHz (częstotliwość
powtarzania)
kV (wartość szczytowa)
T
r
/T
h
ns
kHz (częstotliwość
powtarzania)
T
r
/T
h
µs
kV (wartość szczytowa)
kV (wartość szczytowa)
kV (wartość szczytowa)
T
r
/T
h
ns
kHz (częstotliwość
powtarzania)
T
r
/T
h
µs
kV (wartość szczytowa)
kV (wartość szczytowa)
Norma
podstawowa
EN 61004-4
EN 61004-4
EN 61004-4
EN 61004-5
EN 61004-4
EN 61004-5
Przyłącza linii sygnałowych i magistrali danych nie związanych z regulacją procesu
Przyłącza linii kontroli procesu, linii pomiarowych i linii regulacyjnych oraz długich magistrali danych
i linii regulacyjnych
Wejściowe i wyjściowe przyłącza zasilanie prądem zmiennym
Wejściowe i wyjściowe przyłącza zasilania prądem stałym
zabudowanych wewnątrz tych
urządzeń).
wnioski
Zapewnienie ciągłości pracy linii
produkcyjnych w zakładach prze-
mysłowych wymaga zastosowania
odpowiednich środków pozwalają-
cych na eliminację przerw produk-
cyjnych spowodowanych nieodpo-
wiednią jakością energii zasilającej.
Jednym ze sposobów ograniczania
przepięć w instalacjach elektrycz-
nych rozległych hal przemysłowych
jest stosowanie ograniczników
przepięć klasy I+II.
Jak wynika z doświadczenia, za-
stosowanie tego rozwiązania w zakła-
dach przemysłowych branży spożyw-
czej pozwoliło na wyeliminowanie
przerw produkcyjnych, a tym samym
strat finansowych. Koszty poniesione
na wykonanie systemu ochrony prze-
ciwprzepięciowej zwróciły się prak-
tycznie w ciągu jednego miesiąca. Nie
należy też zapominać o ochronie to-
rów sygnałowych, ponieważ dopiero
takie kompleksowe podejście może
zapewnić bezawaryjne działanie wszy-
stkich urządzeń systemu elektronicz-
nego, nawet w przypadku bezpośre-
dniego uderzenia piorunu w obiekt
i wystąpienia zagrożenia, jakie stwarza
bezpośrednie oddziaływania prądu
piorunowego.
q
Krzysztof Wincencik
DEHN Polska
35 A), co zapewnia ciągłość zasila-
nia urządzeń,
n
ograniczniki zajmują niewielką
przestrzeń (odpowiednio: szero-
kość odpowiadająca 6 lub 8 modu-
łom TE), oszczędność przestrzeni
w rozdzielnicy do 70% w porówna-
niu do układu klasycznego,
n
nie wymagane są odstępy między
ogranicznikiem
DEHNventil®
a ogranicznikami przepięć klasy III
(np. elementami ograniczającymi
przepięcia na zaciskach wejścio-
wych sterowników czy przetwornic
31
1/2 2004
www.elektro.info.pl
P R E Z E N T A C J A
DEHN Polska Sp. z o.o.
ul. Domaniewska 37b
02-672 Warszawa
tel. (0-22) 843 86 67 do 69
faks (0-22) 843 86 66
e-mail: dehn@dehn.pl
www.dehn.pl
literatura
1. Sowa A., Nowa generacja uniwer-
salnych ograniczników przepięć
klasy I, Elektroinstalator 6/2001 s.
82-85.
2. Sowa A., Wincencik K., The ove-
rvoltages protection systems in
main voltage power supply of lar-
ge industrial hall, 26th Internatio-
nal Conference on Lightning Pro-
tection (ICLP 2002), 2-6 Septem-
ber 2002, Cracow, Poland, vol. II,
pp. 568-573.
3. Sowa A., Badania odporności uda-
rowej urządzeń na narażenia sy-
mulujące zagrożenia stwarzane
przez wyładowanie piorunowe,
Biuletyn Techniczny DEHN nr 1, li-
stopad 2001
[http://www.dehn.pl/publika-
cje/biuletyn/1-2001/art1-3.pdf].
4. Materiały katalogowe DEHN Polska.
Rys. 3
DEHNventil
®
zapewnia poziom
ochronny poniżej 1,5 kV zarówno
przy udarach przepięciowych
(8/20), jak i przy udarach pioru-
nowych (10/350)
Rys. 4 Ograniczanie prądów zwarciowych podczas zadziałania ogranicznika przepięć DEHNventil
®
Rys. 5
DEHNventil
®
na wejściu do rozdzielnicy
zasilającej przemysłowe urządzenia
elektroniczne