OCHRONA ODGROMOWA
I PRZEPI
CIOWA
Niezawodny system ochrony przepięciowej
Realna możliwość czy fikcja
Andrzej Sowa
W instalacji elektrycznej w obiekcie budowa-
ochrony odgromowej obiektów budowla-
nym mogą wystąpić przepięcia wywołane
nych,
przez wyładowania piorunowe oraz różnorod-
instalacji elektrycznej w obiekcie budow-
ne procesy Å‚Ä…czeniowe i stany awaryjne wy-
lanym,
stępujące w ten instalacji.
W przypadku wyładowań piorunowych zagro-
ograniczników przepięć przeznaczonych
żenie może być wywołane przez bezpośrednie
do montażu w instalacji elektrycznej,
oddziaływanie prądu piorunowego na instala-
koordynacji izolacji urządzeń elektrycz-
cję elektryczną (np. podczas bezpośredniego
nych w układach niskiego napięcia,
uderzenia piorunowego w budynek) lub przez
przepięcia atmosferyczne w niej indukowane.
poziomów odporności udarowej chronio-
Zapewnienie ochrony odgromowej i przepiÄ™-
nych urządzeń elektrycznych i elektro-
ciowej urządzeń i instalacji elektrycznej wy-
nicznych.
maga:
W tym ostatnim przypadku normy i wymaga-
" zaprojektowania, zgodnie z obowiązują- nia adresowane są do producentów urządzeń,
cymi normami i zaleceniami, systemu
którzy powinni zbadać i określić odporności
ograniczającego przepięcia,
 swoich wyrobów na działanie napięć i prą-
dów udarowych.
" właściwego wykonania i rozmieszczenia
układów ograniczników przepięć.
Z powyższego zestawienie widać, że zapro-
Poniżej podjęta zostanie próba odpowiedzi na jektowanie i wykonanie systemu ochrony
pytanie: Czy postępując zgodnie z obowiązu- przepięciowej w instalacji elektrycznej wy-
jącymi normami i zaleceniami można opra- maga uwzględnienia zasad i zaleceń zawartych
cować i wykonać w instalacji elektrycznej w w kilkunastu normach.
obiekcie budowlanym pewną i niezawodną Równocześnie nasuwają się następujące pod-
ochronÄ™ przed prÄ…dem piorunowym i wszel- stawowe pytania:
kiego rodzaju przepięciami. Podstawę rozwa-
- Czy jest możliwe stworzenie niezawodnego
żań będą stanowiły normy i zalecenia dotyczą-
systemu ochrony przepięciowej, jeśli stoso-
cych ochrony odgromowej i przepięciowej.
wane sÄ… zalecenia zawarte w obowiÄ…zujÄ…-
Szczególna uwaga zostanie zwrócona na wy-
cych zaleceniach i normach?.
stępujące w nich niejasności i sprzeczności.
- Czy normy zawarte w tych pięciu działach
są spójne i przedstawione w nich zalecenia
Normy i zalecenia
nie wykluczajÄ… siÄ™ wzajemnie?.
Dobierając urządzenia ochrony przepięciowej
w instalacji elektrycznej należy uwzględnić
normy i zalecenia dotyczÄ…ce:
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
przypadkach wartość akceptowalną częstości
Wymagania wynikajÄ…ce z norm
wyładowań ustalają  komitety krajowe  (chyba
ochrony odgromowej
dotyczy to Komitetów Normalizacyjnych 
Zasady postępowania dotyczące ochrony odgro-
uwaga autora), a  w szczególnych przypadkach
mowej obiektów budowlanych zawarte są w
uprawnione instytucje lokalne . (W jakich
normach:
przypadkach?. Jakie instytucje lokalne sÄ… do te-
PN-86/E-05003/01:Ochrona odgromowa go uprawnione?)
obiektów budowlanych. Wymagania ogólne.
Poniżej przedstawione zostaną wymagania do-
PN-89/E-05003/03: Ochrona odgromowa tyczące ograniczania przepięć w instalacji
obiektów budowlanych. Ochrona obostrzona elektrycznej w obiekcie wyposażonym w urzą-
dzenie piorunochronie. Nie będzie analizo-
PN-92/E-05003/04: Ochrona odgromowa
wany sposób określania poziomów ochrony.
obiektów budowlanych. Ochrona specjalna.
Zgodnie z zaleceniami obowiÄ…zujÄ…cych norm
PN-IEC 61024-1: Ochrona odgromowa obiek-
ochrony odgromowej (PN-86/E-05003/01, 03,
tów budowanych. Zasady ogólne
04), wszelkie instalacje wprowadzane do obiek-
Obowiązkowe stosowanie powyższych norm
tu oraz instalacje przebiegajÄ…ce wewnÄ…trz
wynika z RozporzÄ…dzenia Ministra Rozwoju
obiektu należy objąć ekwipotencjalizacją.
Regionalnego i Budownictwa z dnia
Ekwipotencjalizacją należy wykonać za po-
31.08.2001 zmieniajÄ…ce rozporzÄ…dzenie w spra-
mocą połączeń wyrównawczych bezpośred-
wie wprowadzenia obowiÄ…zku stosowania nie-
nich lub ochronnikowym. W przypadku połą-
których Polskich Norm dla budownictwa.
czeń wyrównawczych instalacji elektroener-
Uzupełniające informacje dotyczące wybranych
getycznych o napięciu znamionowym o 1 kV
problemów ochrony odgromowej zawarte są
należy uwzględnić, że:
również w normach (niewprowadzonych do
f&  przy wprowadzaniu elektroenergetycznych
obowiÄ…zkowego stosowania):
linii kablowych w płaszczach metalowych
PN-IEC 61024-1-1, Ochrona odgromowa
lub w osłonach metalowych należy łączyć
obiektów budowanych. Zasady ogólne. Wybór
płaszcze te i osłony z urządzeniem pioruno-
poziomów ochrony dla urządzeń pioruno-
chronnym (punkt 4.3.5c ),
chronnych.
f&  w instalacjach zerowanych należy połączyć
PN-IEC 61024-1-2, Ochrona odgromowa
przewód zerowy * (* - nazewnictwo stoso-
obiektów budowlanych. Zasady ogólne. Prze-
wane w normie) z urzÄ…dzeniem pioruno-
wodnik B  Projektowanie, montaż, konserwacja
chronnym (punkt 4.3.5d ),
i sprawdzanie urządzeń piorunochronnych.
f&  w instalacjach z przewodem zerowymi i
PN-IEC 61312-1, Ochrona przed piorunowym
uziemieniem ochronnym należy łączyć prze-
impulsem elektromagnetycznym. Zasady ogólne.
wód zerowy z urządzeniem piorunochron-
W przypadku ochrony odgromowej obiektów
nym przez odgromnik bez względu na układ
budowlanych, w pierwszym etapie należy okre-
połączeń punktu zerowego transformatora
ślić potrzebę stosowania urządzenia pioruno-
(punkt 4.3.5e),
chronnego i wybrać odpowiedni poziom ochro-
f&  w instalacjach z uziemieniem ochronnym
ny. Niestety już na tym etapie występują nieja-
bez przewodu zerowego należy połączyć z
sności, gdyż przy określaniu poziomu ochrony
urzÄ…dzeniem piorunochronnym przez od-
podstawową sprawą jest ustalenie wartości ak-
gromnik jeden z przewodów fazowych bez
ceptowalnej częstości wyładowań piorunowych.
względu na układ połączeń transformatora *
W normie PN-IEC 61024-1-1 podana jest tyl-
 (punkt 4.3.5f).
ko wartość zalecana dla obiektów zwykłych.
Należy zaznaczyć, iż wymóg połączenia tylko
Jeśli straty wystąpią tylko w obiektach prywat-
jednego przewodu fazowego z urzÄ…dzeniem
nych to wartość akceptowanej częstości wyłado-
piorunochronnym został zastąpiony zalece-
wań piorunowych określa właściciel lub projek-
niem łączenia każdego z przewodów fazowych
tant urzÄ…dzenia piorunochronnego. W innych
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
przez odgromnik z urządzeniem pioruno- być wykonane możliwie najbliżej punktów
chronnym. wejściowych do obiektu. (punkt 3.1.5.).
W normach ochrony odgromowej wspomniano
" Wszystkie przewody linii elektrycznych i te-
również o połączeniach wyrównawczych in-
lekomunikacyjnych powinny być połączone
stalacji telekomunikacyjnych i sygnalizacyj-
bezpośrednio lub pośrednio. Przewody pod
nych stwierdzając, że:
napięciem powinny być połączone z urzą-
-  Urządzenia elektryczne i elektroniczne (np. dzeniem piorunochronnym wyłącznie za
sterujące, techniki cyfrowej), których dzia- pomocą ograniczników przepięć. W ukła-
łanie w sposób niedopuszczalny może być dzie TN przewody PE lub PEN powinny być
zakłócane niskimi wartościami napięć, wy- połączone bezpośrednio z urządzeniem pio-
woływanych przepływem prądu pioruno- runochronnym. (punkt 3.1.5.).
wego w urzÄ…dzeniach piorunochronnych,
"  Najważniejszym środkiem ochrony przed
należy chronić za pomocą ochronników
zagrożeniem życia w chronionej przestrzeni
(punkt 4.5.).
jest połączenie wyrównawcze (punkt 3.3.).
-  Ochronniki należy łączyć miedzy prze-
Podstawowe informacje dotyczÄ…ce ograniczni-
wodem zasilajÄ…cym a ekranem lub przewo-
ków przepięć znajdują się w normie PN-IEC
dem zerowym (jeśli istnieje) lub najbliż-
61312-1, ( niewprowadzonej do obowiÄ…zkowe-
szym elementem urzÄ…dzenia piorunochron-
go stosowania), w której stwierdzono m.in., że:
nego. Rodzaj ochronników oraz ich cha-
rakterystyki należy dobierać zależnie od
 Połączenia z szynami wyrównawczymi po-
urzÄ…dzenia chronionego (punkt 4.5.).
winny być wykonane za pomocą przewodów
i zacisków, a gdzie to jest konieczne za po-
Znacznie bardziej precyzyjne zalecenia doty-
mocą urządzeń ochrony przepięciowej
czÄ…ce ekwipotencjalizacji znajdujÄ… siÄ™ w nor-
(SPD) (punkt 3.4.).
mie PN-IEC 61024-1 (również obowiązko-
Urządzenia ochrony przepięciowej muszą
wego stosowania  uwaga autora), która zawiera
(punkt 3.4.1.1.),
m.in. następujące stwierdzenia:
- wytrzymać przepływ części prądu pioru-
"  Ekwipotencjalizacja jest ważnym środkiem
nowego o określonych w normie parame-
do zredukowania zagrożenia pożarowego i
trach,
wybuchowego oraz zagrożenia życia w chro-
- ograniczyć przepięcia do określonych po-
nionej przestrzenie (punkt 3.1.1.).
ziomów,
"  Ekwipotencjalizacja jest osiÄ…galna za po-
- zgasić prądy następcze.
mocą przewodów wyrównawczych lub ogra-
Parametry ograniczników przepięć wyko-
niczników przepięć, łączących urządzenie
rzystywanych do połączeń wyrównawczych
piorunochronne, konstrukcjÄ™ metalowÄ…
powinny być dobierane indywidualnie
obiektu, metalowe instalacje, zewnętrzne
(punkt 3.4.1.2.),.
części przewodzące oraz elektryczne i tele-
komunikacyjne instalacje w obrębie chro-
Wnioski wynikajÄ…ce z norm ochrony odgro-
nionej przestrzeni (punkt 3.1.1.).
mowej obiektów budowlanych
"  Jeśli nie jest stosowane zewnętrzne urządze-
nie piorunochronne, a wymagana jest ochro- " W obiekcie budowlanym posiadajÄ…cym urzÄ…-
dzenie piorunochronne (instalacjÄ™ odgro-
na przed oddziaływanie piorunowym na
wchodzące instalacje, to powinny być zasto- mową) do wyrównywania potencjałów nale-
ży stosować ograniczniki przepięć (w instala-
sowane połączenia wyrównawcze (punkt
cji elektrycznej do połączenia przewodów
3.1.1.).
pod napięciem z szyną wyrównywania po-
" Połączenie wyrównawcze instalacji elek-
tencjałów).
trycznych i telekomunikacyjnych powinny
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
" Połączenie wyrównawcze ( w tym również
Normy i zalecenia dotyczÄ…ce
podłączenia ograniczników przepięć  uwaga
ochrony przed przepięciami
autora) powinny być wykonane możliwie
w instalacji elektrycznej
najbliżej punktów wejściowych instalacji do
W tej grupie tematycznej należy wymienić
obiektu.
normy dotyczÄ…ce instalacji elektrycznej w
" Ograniczniki przepięć w instalacji elektrycz-
obiekcie budowlanym:
nej w obiekcie z urzÄ…dzeniem piorunochron-
PN-IEC 60364-4-443, Instalacje elek-
nym powinny:
tryczne w obiektach budowlanych. Ochrona
- zapewnić ochronę przed działaniem części
dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona
prÄ…du piorunowego (parametry prÄ…du pio-
przez przepięciami. Ochrona przed przepię-
runowego przedstawiono w normie),
ciami atmosferycznymi i Å‚Ä…czeniowymi.
- ograniczyć przepięcia do określonych po-
PN-IEC 60364-4-444. Instalacje elek-
ziomów,
tryczne w obiektach budowlanych. Ochrona
- zgasić prądy następcze występujące po za-
dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona
działaniu ogranicznika.
przed przepięciami. Ochrona przed zakłóce-
niami elektromagnetycznymi (EMI) w insta-
" Maksymalne napięcia na wejściu do obiektu
lacjach obiektów budowlanych.
powinny być skoordynowane z wytrzymało-
ścią udarową analizowanych systemów i
Norma PN-IEC 60364-4-443:1999, dotyczy
urządzeń.
 ochrony instalacji elektrycznej przed przepiÄ™-
ciami atmosferycznymi przenoszonymi przez
" Ograniczniki przepięć powinny być tak insta-
rozdzielczą sieć zasilającą oraz ochrony przed
lowane, aby istniała możliwość ich ciągłej
przepięciami łączeniowymi, powstającymi w
kontroli.
urządzeniach przyłączonych do instalacji .
" W obiekcie niewymagającym zewnętrznej in-
Norma nie dotyczy przypadków bezpośredniego wy-
stalacji odgromowej powinny być stosowane
ładowania piorunowego w linie niskiego napięcia
ograniczniki przepięć, jeśli wymagana jest
sieci zasilającej lub instalacje elektryczne budynków
ochrona przed oddziaływaniem prądu pioru-
(jest to oczywiste gdyż te problemy, w przypadku
nowego na wchodzÄ…ce instalacje.
uderzenia piorunu w obiekt rozwiÄ…zujÄ… normy
ochrony odgromowej  uwaga autora)
W przedstawionych normach pominięto lub
 UrzÄ…dzenia pracujÄ…ce w obiekcie budowlanym
niezbyt jasne przedstawiono sprawy dotyczÄ…ce:
powinny być tak dobrane, aby ich znamionowe
- wyznaczania wymaganych poziomów ochro-
napięcie udarowe wytrzymywane nie było mniej-
ny odgromowej i zwiÄ…zanych z nimi pa-
sze niż wymagane napięcie udarowe wytrzymy-
rametrów prądu piorunowego,
wane (punkt 443.4.1).
W przypadku sieci trójfazowej 230/400V wymagane
- zasad montażu urządzeń do ograniczania
znamionowe napięcia wytrzymywane wynoszą:
przepięć służących do wyrównywania poten-
cjałów (układy połączeń, wymagane przekro-
- urządzenia w/przy złączu instalacji (wytrzyma-
je i długości przewodów łączących ogranicz- łość udarowa kategorii IV) 6 kV,
niki, miejsca montażu),
- urządzenia rozdzielczych i obwodów odbior-
- podziału prądu piorunowego i określenie jaka
czych (wytrzymałość udarowa kategorii III) 4
część prądu piorunowego może wpłynąć do kV,
instalacji elektrycznej a następnie do ogra-
- odbiorniki (wytrzymałość udarowa kategorii II)
niczników.
2,5kV,
- koordynacji energetycznej między ogranicz-
- urzÄ…dzenia specjalnie chronionych (wytrzyma-
nikami instalowanymi na granicach różnych
łość udarowa kategorii I) 1, 5kV.
stref ochronnych,
Pytanie: Przepięcia, o jakich wartościach szczy-
- właściwości ograniczników kolejnych stopni
towych przedostanÄ… siÄ™ do instalacji z rozdzielczej
ochrony przepięciowej.
sieci zasilajÄ…cej?.
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
W przypadku przepięć atmosferycznych dochodzą- zasilane są urządzenia wrażliwe na zakłócenia.
cych z rozdzielczej sieci zasilajÄ…cej do instalacji,
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę właściwe:
norma odpowiada na to pytanie twierdząc, że
- rozmieszczenie instalacji względem po-
"  w przypadku, gdy instalacja jest zasilana za po-
tencjalnych z
ródeł zakłóceń,
mocą ułożonej w ziemi linii kablowej niskiego
- oddzielenie przewodów instalacji elek-
napięcia i nie jest podłączona z liniami napo-
trycznej od linii przesyłu sygnałów oraz
wietrznymi, to napięcie udarowe wytrzymywane
od przewodów urządzenia piorunochron-
urządzeń, (zgodnie z podanymi powyżej warto-
nego.
ściami) jest wystarczające i nie jest potrzebna
żadna dodatkowa ochrona przed przepięciami at-
Bardzo ważne jest również stwierdzenie, że
mosferycznymi (punkt 443.3.1.1.),
urządzenia elektryczne  powinny spełniać od-
"  w przypadku, gdy instalacja jest zasilana napo-
powiednie wymagania kompatybilności elek-
wietrzną linią niskiego napięcia lub z taką linią
tromagnetycznej (EMC - Electromagnetic
się łączy i spełniony jest warunek AQ1 (< 25 dni
Com-patibility), oraz powinny być wykonane
burzowych) to nie jest wymagana dodatkowa
zgodnie z postanowieniami stosownych norm
ochrona przed przepięciami atmosferycznymi
dotyczÄ…cych EMC .
(punkt 443.3.1.2.).
O poziomach przepięć w przyłączu wspomina
Po przeczytaniu powyższych stwierdzeń powsta-
również norma PN-EN 50160, Parametry na-
je pytanie, jakie są poziomy przepięć do-
pięcia zasilającego w publicznych sieciach roz-
chodzących do instalacji, jeśli nie jest wymaga-
dzielczych.
na ochrona i nie stanowią one zagrożenia.
Niniejsza norma dotyczy parametrów napięcia
I tu trzeba zauważyć, że norma jednoznacznie
w złączach elektroenergetycznych sieci roz-
tego nie określa, ale stwierdza, że:
dzielczych niskiego napięcia w normalnych wa-
-  rozważania ( rozważania dotyczące ochrony
runkach pracy (pomijalne są zagrożenia zwią-
przepięciowej  uwaga autora) powinny być
zane z bezpośrednim oddziaływaniem prądu
ukierunkowane na przepięcia, które mogą
piorunowego).
wystąpić w złączu instalacji (punkt
W normie tej, określając wartości przepięć
443.1.1.),
przejściowych stwierdzono, że  przejściowe
- w przypadku wymagania zastosowania ogra-
przepięcia pomiędzy przewodami pod napię-
niczników powinny być instalowane blisko
ciem a ziemią z reguły nie przekraczają 6 kV
złącza, albo w linii napowietrznej, albo w in-
wartości szczytowej, jednakże sporadycznie
stalacji budynku.
występują wartości większe.
Takie ukierunkowanie normy (na ochronÄ™ in-
Pokrywa się to z uwagami zawartymi w omó-
stalacji oraz ukierunkowanie na przepięcia w
wionej już normie PN-IEC 60364-4-443. Na-
złączu instalacji) powoduje, że jeśli przepięcia
leży zaznaczyć, że parametry napięcia podawa-
nie przekroczÄ… 6 kV to sÄ… dopuszczalne w przy-
ne w niniejszej normie PN-EN 50160, nie sÄ…
łączu - czyli spełniające wymogi wytrzymałości
przeznaczone do stosowania jako poziomy
udarowej kategorii IV.
kompatybilności elektromagnetycznej (EMC)
Jest to rozwiązanie logiczne  gdyż, z punktu
ani jako dopuszczalne poziomy emisji zaburzeń
widzenia ochrony instalacji jako całości przed
przewodzonych przez odbiorców zasilanych z
przepięciami dochodzącymi z sieci rozdzielczej,
publicznych sieci rozdzielczych.
nie doprowadza się przepięć przekraczających
wytrzymałość instalacji i urządzeń w złączu,
Pytanie: Jakie będą skutki działania przepięć
czyli instalacji widzianej od strony sieci.
o wartościach szczytowych ok. 6 kV, jeśli do-
Zagadnienia ochrony przepięciowej występują
stanÄ… siÄ™ one do instalacji elektrycznej w obiek-
również w normie PN-IEC 60364-4-444, w
cie?.
której stwierdzono, że w celu ograniczenia skut-
Odpowiedz jest prosta  nastÄ…piÄ… zniszczenia
ków zakłóceń projektanci powinni uwzględnić
urządzeń elektrycznych i elektronicznych gdyż:
możliwość zastosowania w instalacji elektrycz-
nej filtrów i/lub ograniczników przepięć, jeśli
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
-  przepięcia atmosferyczne nie są tłumione
Wymagania zawarte w normie
w znacznym stopniu wzdłuż większości in-
dotyczącej ograniczników przepięć
stalacji (stwierdza to norma PN-IEC
Zgodnie z zaleceniami przedstawionymi w
60364-4-443, (punkt 443.2.1),
normie IEC 61643-1 i jej polskim odpowied-
- urzÄ…dzenia gospodarstwa domowego, elek-
niku PN IEC 61643-1, 2001.  UrzÄ…dzenia do
tryczne narzędzia przenośne oraz inne od-
ograniczania przepięć w sieciach rozdzielczych
biorniki przyłączane do instalacji elek-
niskiego napięcia. Część 1. Wymagania tech-
trycznej w obiekcie budowlanym zaliczane
niczne i metody badań przeznaczeniem urzą-
są do II kategorii wytrzymałości udarowej
dzenia ograniczającego przepięcia jest ochrona
(wytrzymywane znamionowe napięcie uda-
instalacji i urządzeń przed działaniem przepięć
rowe 2500 V - tak sugeruje norma PN-IEC
przejściowych oraz odprowadzanie prądów pio-
60364-4-443).
runowych.
Należy jednak stwierdzić, że powyższe sugestie
Urządzenia ograniczające przepięcia przezna-
dotyczące wytrzymałości udarowej urządzeń ty-
czone do montażu w instalacji elektrycznej o na-
powych urządzeń są nieprawdziwe gdyż produ-
pięciu do 1000V wewnątrz obiektów budowla-
cenci urządzeń nie są zobowiązani do badań ich
nych zawierajÄ…, co najmniej jeden element nieli-
odporności udarowej na przepięcia o tak dużych
niowy i powinny być poddane próbom klasy I, II
wartościach szczytowych.
lub III. Podstawowy zakres badań w ramach po-
szczególnych prób zestawiono w tablicy 1.
Zalecenia dotyczÄ…ce zapienienia ochrony prze-
Urządzenia do badania przepięć poszczególnych
pięciowej urządzeń elektrycznych i elektronicz-
klas będą w dalszej części opracowania nazy-
nych zawarte są również w warunkach tech-
wane ogranicznikami przepięć klasy I, II lub
nicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i
III.
ich usytuowanie. Pierwsze zalecenie wymaga-
W normie PN IEC 61643-1 stwierdzono, że:
jące stosowania ograniczników zawarto w
Dzienniku Ustaw nr 132 z dnia 28 10 1997r
-  próba klasy I przewidywana jest do symula-
oraz w znowelizowanym Dzienniku Ustaw nr
cji przepływu części prądu piorunowego ,
15 z 1999r.
- urządzenia ochrony przepięciowej badane
zgodnie z wymogami próby klasy I (ogra-
W powyższych rozporządzeniach stwierdzono,
niczniki klasy I) powinny być stosowane w
że w instalacji elektrycznej należy stosować
przypadku dużego zagrożenia np. w instala-
urządzenia ograniczające przepięcia.(ż 183
cjach elektrycznych w obiektach posiadajÄ…-
punkt 8).
cych urzÄ…dzenia piorunochronne,
Czyli są to urządzenia ograniczające przepięcia,
- ograniczniki klasy I powinny być stosowane
które powinien stosować odbiorca w swojej in-
w miejscach dużego narażenia udarowego,
stalacji. Powinny one zapewnić poprawne dzia-
np. w miejscach wprowadzania instalacji do
łanie zasilanych urządzeń (przypuszczenie au-
obiektów budowlanych,
tora).
- ograniczniki klasy II i III badane sÄ… udarami
W opisanych normach i rozporzÄ…dzeniach doty-
o krótszych czasach trwania w porównaniu z
czÄ…cych instalacji elektrycznej brak podstawo-
udarami stosowanymi do badań ograniczni-
wych informacji o:
ków klasy I,
- wymaganych właściwościach ochronnych
- ograniczniki klasy II i III stosowane sÄ… w
wymaganych urządzeń ograniczających
miejscach o mniejszym zagrożeniu.
przepięcia,
Oczywiste jest, że norma PN IEC 61643-1, nie
- układach połączeń ograniczników przepięć
określa szczegółowo wymagań dotyczących
w różnych systemach sieci,
właściwości poszczególnych typów urządzeń do
- sposobach koordynacji współdziałania ogra-
ograniczania przepięć. Podawane są tylko szere-
niczników przepięć różnych klas.
gi wartości, z których producenci ograniczników
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
wybierajÄ… takie, jakie uznajÄ… za odpowiednie do sÄ… urzÄ…dzeniami zasilanymi z instalacji sta-
swoich wyrobów. łej.
Należy tu również stwierdzić, że zaliczenie do
Tablica 1. Podstawowy zakres badań ogranicz-
kategorii II typowych urządzeń nie jest w peł-
ników różnych klas
ni prawdziwe, gdyż ich producenci nie są zo-
Klasy Podstawowe badania
bowiązani do badań ich odporności udarowej
prób *
na tak duże przepięcia.
o znamionowym napięciem udarowym
1,2/50,
Klasa I (B)
Wymagania dotyczÄ…ce odporno-
o prÄ…dem udarowy impulsowym Imax,
ści udarowej urządzeń
o znamionowym prądem wyładowczym
8/20.
Podstawowe zalecenia dotyczące badań od-
porności poszczególnych urządzeń lub syste-
Klasa II (C) oznamionowym prądem wyładowczym in,
mów elektrycznych i elektronicznych na dzia-
onajwiększym prądem wyładowczym imax ,
łanie udarów wywoływanych przez przepięcia
onapięciem udarowym 1,2/50.
piorunowe zawarto w normie PN-EN 61000-
Klasa III Badania znamionowym udarem napiÄ™-
4-5 Kompatybilność elektromagnetyczna
(D) ciowo-prÄ…dowym 1,2/50-8/20.
(EMC). Metody badań i pomiarów. Badania
* klasy I, II i III zgodnie z IEC 61643-1 z 1998.02 , klasy B,C i
odporności na udary.
D zgodnie DIN VDE 0675 Teil 6
Badania obejmujÄ… laboratoryjne pomiary po-
Problem dobory ograniczników o parametrach
ziomów odporności urządzeń na udary docho-
odpowiednich do zagrożenia występującego w
dzÄ…ce z instalacji elektrycznej. Udary dopro-
konkretnej instalacji należy do projektanta.
wadzane są pomiędzy poszczególne przewody
fazowe oraz pomiędzy przewody fazowe / neu-
Wymagania określane przez normę
tralne a przewód PE.
Schemat blokowy układu do badań odporności
dotyczÄ…cÄ… koordynacji izolacji
udarowej przedstawiono na rys.1.
w układach niskonapięciowych
GENERATOR
WPROWADZANE
PROBIERCZY
UDARU
Uzupełniające wymagania znajdują się w nor-
SYGNAA
Z SYSTEMU
NP. ZASILANIE
mie PN-IEC 664-1. Koordynacja izolacji
OBWÓD
SPRZ
GAJ
CY
urządzeń elektrycznych w układach niskona-
POZOSTAA
A
URZ
DZENIE
CZ
ŚĆ
URZ
DZENIE
BADANE
SYSTEMU
SEPARUJ
CE
pięciowych. Zasady, wymagania i badania.
W normie tej, podobnie jak w normie PN-IEC
60364-4-443, urządzenia zasilane z sieci ni- Rysunek 1. Schemat blokowy układu do ba-
skiego napięcia podzielono na kategorie. dań odporności
UrzÄ…dzenia zaliczane do kategorii I (w sieci o
W prowadzonych badaniach z
ródłem udarów
napięciu znamionowym 230/400 V znamionowe
jest generator wytwarzajÄ…cy:
napięcie udarowe tych urządzeń wynosi 1500V)
powinny być zasilane z instalacji elektrycznej, w
" udary napiÄ™ciowe o ksztaÅ‚cie 1,2/50 µs/
której zastosowano środki ograniczające prze-
µs o wartoÅ›ci szczytowej napiÄ™cia od 500
pięcia przejściowe do odpowiednio niskiego po-
V do 4 kV (otwarte wyjście generatora),
ziomu.
" udary prÄ…dowe o ksztaÅ‚cie 8/20 µs/µs i
Dodatkowo stwierdzono, że:
wartości szczytowej prądu od 0,25 kA do
- urządzania kategorii IV mogą być instalo-
2 kA (wyjście zwarte).
wane na poczÄ…tku instalacji (w sieci o na-
Wybrany poziom wartości szczytowej udarów
pięciu 230/400V znamionowe napięcie tych
probierczych stosowanych do badania danego
urządzeń wynosi 6000V),
urządzenia lub systemu uzależniony jest od tzw.
- urzÄ…dzenia kategorii II (przyrzÄ…dy i narzÄ™-
 klasy instalacji  .
dzia przenośne, odbiorniki domowe i inne)
Poszczególne klasy instalacji charakteryzują za-
stosowane zabezpieczenia przepięciowe, sposo-
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
by uziemiania i układania przewodów instalacji należy ograniczyć przepięcia do 1500V. (czyli
elektrycznej i linii przesyłu sygnałów. do wytrzymałości udarowej kategorii I  uwaga
Wymagane poziomy probiercze, w zależności autora).
od klasy instalacji, zestawiono w tablicy 2.
Pozytywny wynik badania odporności udarowej
urządzenia może nie zapewnić wymaganego po-
Tablica 2. Wybór poziomów probierczych w in- ziomu odporności systemu, w którym to urzą-
stalacji elektrycznej dzenie pracuje.
Poziom probierczy (zasilanie siecio- Tablica 3. Przykładowe poziomy odporności
we) udarowej urządzeń elektryczny i elektronicznych
Klasa
Rodzaj sprzężenia
instalacji
Poziomy wytrzymałości urządzeń od
Między przewo- Między przewodem a strony zasilania napięciem przemien-
nym na udary napięciowo-prądowe
dami linii (kV) ziemiÄ… (kV) UrzÄ…dzenia
(1,2/50-8/20 µs)
0 NA NA
1 NA 0,5 Zasilacze UPS - 2000 V pomiędzy przewodami fazo-
(EN 50091-2: wymi (i neutralnym jeśli występuje) a
2 0,5 1,0
1995) ochronnym,
3 1,0 2,0 - 1000 V pomiędzy przewodami fazo-
wymi oraz przewodem ochronnym.
4 2,0 4,01)
Urządzenia za- Obwody zasilania zespołów prostowni-
2) 2)
5
silające w tele- czych i siłowni oraz obwodów wyjścio-
komunikacji wych przetwornic napięcia przemien-
x
(PN-T-83101) nego
NA - nie stosowane,
- 2000 V (udary niesyme-
1)
- badania wykonywane głownie z zabezpieczeniem
tryczne),
pierwotnym,
- 1000 V (udary symetryczne).
2)
- zależy od klasy lokalnej systemu zasilania siecio-
UrzÄ…dzenie elek- UrzÄ…dzenia elektryczne i elektroniczne
wego.
tryczne i elektro- przeznaczone do użytkowania w środo-
niczne wisku mieszkalnym, handlowym i lekko
W przypadku klasy 5 instalacji do odwzoro-
(PN-EN 50082-1) przemysłowym
wania zagrożeń udarowych zalecane jest sto-
- 2000 V- (udary niesymetrycz-
sowanie udarów napięciowo-prądowych (1,2/50
ne),
- 1000 V (udary symetryczne).
- 8/20) oraz udarów napiÄ™ciowych 10/700 µs.
W normie PN-EN 61000-4-5 przedstawiono
Urządzenie elek- Urządzenia powszechnego użytku, na-
dokładny opis właściwości charakteryzujących
tryczne po- rzędzia elektryczne, podobne urządze-
wszechnego nia elektryczne
warunki występujące w poszczególnych kla-
użytku
- 2000 V pomiędzy przewodami fazo-
sach.
(PN-EN 5014-2) wymi (i neutralnym jeśli występuje)
a ochronnym,
Wykaz zalecanych przez normy poziomów od-
- 1000 V pomiędzy przewodami fazo-
porności udarowych urządzeń zestawiono w tabl.
wymi oraz przewodem ochronnym
3.
UrzÄ…dzenia in- UrzÄ…dzenia informatyczne.
Przedstawione poziomy odporności udarowej - 2000 V pomiędzy przewodami fa-
formatyczne.
zowymi (i neutralnym jeśli występu-
wynoszÄ…:
(PN-EN 55024)
je) a ochronnym,
- 2000 V pomiędzy przewodami fazowymi
- 1000 V pomiędzy przewodami fazo-
wymi oraz przewodem ochronnym
(i neutralnym, jeśli występuje) a ochron-
nym,
- 1000 V pomiędzy przewodami fazowymi Fakt ten powoduje, że coraz częściej może wy-
oraz przewodem ochronnym. stąpić potrzeba wykonania badań symulujących
rzeczywistÄ… instalacjÄ™ z elementami ochronnymi
Takie poziomy odporności udarowej wymagają
(np. różnorodnymi ogranicznikami przepięć, fil-
ograniczania przepięć poniżej 2000V. Uwzględ-
trami).Do badań systemów, które posiadają od-
niajÄ…c potrzebÄ™ zachowania marginesu bezpie-
powiednie elementy lub układy ochronne mogą
czeństwa pomiędzy poziomem ograniczania
być wykorzystywane udary o większych po-
przepięć a wytrzymałością udarową urządzeń
A. Sowa Niezawodny system ochrony przepięciowej. Realna możliwość czy fikcja
ziomach napięcia w porównaniu z poziomami 6. Niejasna ocena poziomów odporności
napięć udarów stosowanych do badań laborato- udarowej podstawowych urządzeń elek-
ryjnych urządzeń. Zwiększenie poziomów uda- trycznych i elektronicznych powszech-
rów może wynikać z potrzeby dodatkowego nego użytku (inne poziomy odporności
przetestowania urządzeń ochronnych zainstalo- udarowej określają normy dotyczące
wanych w analizowanym systemie elektronicz- ochrony przepięciowej i koordynacji izo-
nym. lacji a inne określające zasady badań
tych urządzeń).
Podsumowanie
7. Brak informacji o wpływie działających
Podsumowując wymagania zawarte w przed- ograniczników na inne urządzenia w in-
stawionych normach i zaleceniach można stalacji elektrycznej.
przedstawić następujące wnioski:
8. Brak podstawowych zaleceń określają-
1. W obiekcie budowlanym posiadającym cych zasady montażu i schematy ukła-
urządzenia piorunochronne należy zain- dów ograniczników.
stalować ograniczniki przepięć klasy I
Należy zaznaczyć, że na większość z przedsta-
chroniące przed bezpośrednim oddzia-
wionych niejasności lub braków informacji pró-
ływaniem części prądu piorunowego.
bują odpowiedzieć producenci ograniczników
Podstawowym ich zadaniem jest wyrów-
przepięć zamieszczając w swoich materiałach
nywanie potencjałów.
informacyjnych propozycje gotowych rozwiÄ…-
2. Zgodnie z wymaganiami norm określają- zań. Należy się jednak zastanowić, czy są to
cych metody badań ograniczników oraz rozwiązania rzeczywiście spełniające wszelkie
norm ochrony odgromowej ograniczniki wymogi poprawnego działania oraz gwarantują-
przepięć klasy I, służące do wyrówny- ce pewną i niezawodną ochronę urządzeń i po-
wania potencjałów, powinny być insta- zbawione są komercyjnych uproszczeń.
lowane w miejscach wprowadzania in-
Dodatkowo należy zauważyć, że w takich wa-
stalacji elektrycznej do obiektu (norma
runkach projektant i wykonawca nie może być
nie określa dokładnie miejsca).
całkowicie pewny swojego rozwiązania. Na
3. Stosując obowiązujące normy można szczęście w żadnej z norm nie twierdzi się, że
określić wartości podstawowych cha- spełnienie zawartych w niej wymogów zapewni
rakteryzujących ograniczniki przepięć 100% ochronę odgromową i przepięciową.
klasy I.
4. W normach wspomniano tylko o ko-
nieczności koordynacji energetycznej
między ogranicznikami różnych klas.
Spełnienie tego warunku jest bardzo waż-
ne, gdyż nawet zastosowanie układów
ograniczników spełniających wymagania
poszczególnych klas w rozbudowanym
systemie ochronnym nie gwarantuje:
- ich wzajemnej poprawnej współpra-
cy,
- zapewnienia ograniczania przepięć do
wymaganego poziomu.
5. Brak zaleceń dotyczących wzajemnego
współdziałania ograniczników przepięć
klasy II lub III z elementami ogranicza-
jącymi przepięcia instalowanymi we-
wnątrz urządzeń.