Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego (2)
OGRANICZANIE PRZEPIĆ W INSTALACJI ELEKTRYCZNEJ Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Andrzej Sowa WiÄ™kszość współczesnych systemów elektronicznych (np. systemów informatycznych, tele- komunikacyjnych, sterujÄ…cych i kontrolno-pomiarowych) wymaga ciÄ…gÅ‚ego i niezawodnego zasilania. Z tego wzglÄ™du niezwykle istotne jest zapewnienie stabilnoÅ›ci parametrów systemu zasilania elektro- energetycznego urzÄ…dzeÅ„ elektronicznych, gdyż konsekwencje nawet bardzo krótkotrwaÅ‚ych zaników napiÄ™cia sÄ… coraz bardziej kosztowne i niebezpieczne. RozwiÄ…zaniem tego problemu jest zastosowanie wydzielonej instalacji elektrycznej, w której zasilanie o gwarantowanych parametrach zapewniajÄ… bezprzerwowe systemy zasilania, tzw. zasilacze UPS (ang. Uninterruptible Power System) oraz generatory prÄ…dotwórcze. PrzykÅ‚adowy schemat blokowy instalacji zasilania gwarantowanego lokalnej sieci komputerowej przedstawia rys.1. W takich instalacjach należy ograniczyć przepiÄ™cia SIEĆ ELEKTROENERGETYCZNA do poziomów wytrzymywanych przez: " zastosowane zasilacze UPS, RG Rozdzielna Główna " urzÄ…dzenia różnorodnych systemów elek- trycznych i elektronicznych pracujÄ…cych w Generator obiekcie zasilane z instalacji zasilania gwa- prÄ…dotwórczy rantowanego. RNR Rozdzielnia NapiÄ™cia Rezerwowanego Poniżej przedstawione zostanÄ… przykÅ‚ady tworzenia systemów ograniczania przepięć w instalacji zasi- lania gwarantowanego sieci komputerowych o lo- kalnym charakterze, tzw. sieci LAN (ang. Local UPS Area Network). DobierajÄ…c i rozmieszczajÄ…c ukÅ‚ady ograniczników przepięć należy uwzglÄ™dnić konieczność ochrony RNG Rozdzielnia NapiÄ™cia Gwarantowanego instalacji elektrycznej i zasilanych z niej urzÄ…dzeÅ„ przed: f& bezpoÅ›rednim oddziaÅ‚ywaniem części prÄ…du piorunowego (systemy napiÄ™cia gwaranto- RK Rozdzielnia Kondygnacyjna wanego w obiektach budowlanych wyposa- żonych w urzÄ…dzenia piorunochronne) oraz f& dziaÅ‚aniem wszelkiego rodzaju przepięć (obiek- ty nie wyposażone w urzÄ…dzenia pio- TK Tablica Komputerowa runochronne i zasilane z dÅ‚ugich podejść ka- blowych). KOMPUTERY Rys. 1. Schemat blokowy instalacji zasilania gwaran- SERWERY towanego lokalnej sieci komputerowej A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Podstawowe informacje, jakie należy posiadać w celu okreÅ›lenia parametrów ograniczników przepięć i miejsc ich montażu to: f& lokalny poziom zagrożenia piorunowego i przepiÄ™ciowego instalacji zasilania gwarantowanego, f& poziomy odpornoÅ›ci udarowej zastosowanych zasilaczy UPS i urzÄ…dzeÅ„ systemów elektrycznych i elektronicznych, f& możliwoÅ›ci rozmieszczenia poszczególnych ukÅ‚adów ograniczników przepięć w instalacji elek- trycznej w obiekcie. f& plan rozmieszczenia w obiekcie zasilaczy UPS i urzÄ…dzeÅ„ elektronicznych. Należy zauważyć, że zapewnienie bezpiecznej i bezawaryjnej pracy urzÄ…dzeÅ„ i systemów wymaga za- stosowania ukÅ‚adów ochrony przepiÄ™ciowej zarówno instalacje elektrycznej, jak i wszelkiego rodzaju systemach przesyÅ‚u sygnałów. Temat ochrony portów sygnaÅ‚owych urzÄ…dzeÅ„ nie bÄ™dzie analizowany w tym artykule. Ocena wystÄ™pujÄ…cego zagrożenia PostÄ™pujÄ…c zgodnie z zaleceniami zawartymi w normie PN- IEC 61024-1-1 [3], w pierwszej fazie two- rzenia systemu ochrony odgromowej i przepiÄ™ciowej należy okreÅ›lić poziom ochrony wymagany dla analizowanego obiektu. Procedura wyboru poziomu ochrony jest nastÄ™pujÄ…ca: Etap 1 okreÅ›lenie Å›redniej rocznej czÄ™stoÅ›ci wyÅ‚adowaÅ„ piorunowych Nd w obiekt (wartość Nd jest iloczynem lokalnej gÄ™stoÅ›ci doziemnych wyÅ‚adowaÅ„ piorunowych Ng i równoważnej powierzchni zbie- rania wyÅ‚adowaÅ„ przez obiekt Ae). Etap 2 okreÅ›lenie akceptowalnej czÄ™stoÅ›ci wyÅ‚adowaÅ„ piorunowych w obiekt Nc. Etap 3 wyznaczenie wymaganej skutecznoÅ›ci urzÄ…dzenia piorunochronnego z zależnoÅ›ci Nc E e" 1- Nd Etap 4 wybranie poziomu ochrony, odpowiedniego dla wyznaczonej skutecznoÅ›ci E. Ze wzglÄ™du na brak innych danych, do obliczenia Å›redniej rocznej czÄ™stoÅ›ci Nd bezpoÅ›rednich wyÅ‚ado- waÅ„ piorunowych w obiekt ( PN-IEC 61024-1-1[3]) należy przyjmować wartoÅ›ci Ng podane w ZaÅ‚Ä…cz- niku nr 1 do normy PN-86/E-05003/01 [1], które wynoszÄ…: " 1,8 wyÅ‚adowaÅ„ na km2 w ciÄ…gu roku dla obszarów Polski o szerokoÅ›ci geograficznej powyżej 51°30 , " 2,5 wyÅ‚adowaÅ„ na km2 na rok dla pozostaÅ‚ych obszarów kraju. Po okreÅ›leniu wymaganego poziomu ochrony tworzymy systemy ochrony odgromowej i przepiÄ™ciowej uwzglÄ™dniajÄ… konieczność ich dostosowania do normatywnych parametrów wyÅ‚adowaÅ„ piorunowych, które zostaÅ‚y zestawione w tablicy 1. Dodatkowo, zgodnie z zaleceniami normy PN-IEC 61312-1 [4], przy ocenia zagrożenia piorunowego należy przyjąć, że: " ok. 50 % caÅ‚kowitego prÄ…du piorunowego wpÅ‚ywa do uziomu stacji, " ok. 50% rozpÅ‚ywa siÄ™ w pozostaÅ‚ych instalacjach (w zewnÄ™trznych częściach przewodzÄ…cych, in- stalacji zasilania elektroenergetycznego i liniach przesyÅ‚u sygnałów). A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Odporność udarowa urzÄ…dzeÅ„ Zadaniem elementów i ukÅ‚adów ochrony przepiÄ™ciowej jest ograniczenie napięć i prÄ…dów udaro- wych do poziomów leżących poniżej poziomów odpornoÅ›ci udarowej chronionych urzÄ…dzeÅ„. Tablica 1. WartoÅ›ci podstawowych parametrów dla równych poziomów ochrony Parametr Poziom I Poziom II Poziom III i IV wartość szczytowa pierwszej skÅ‚adowej prÄ…du 200 kA 150 kA 100 kA ksztaÅ‚t prÄ…du pierwszej skÅ‚adowej (czas czoÅ‚a/czas do półszczytu) 10/350 wartość szczytowa kolejnej skÅ‚adowej prÄ…du 50 kA 37,5 kA 25 kA ksztaÅ‚t prÄ…du kolejnej skÅ‚adowej (czas czoÅ‚a/czas do półszczytu) 0,25/100 Å‚adunek impulsowy pierwszej skÅ‚adowej 100 C 75 C 50 C energia wÅ‚aÅ›ciwa 10 MJ/&! 5,6 MJ/&! 2,5 MJ/&! maksymalna szybkość narastania prÄ…du piorunowego 200kA/µs 150kA/µs 100kA/µs W przypadku analizowanego systemu zasilania gwarantowanego sieci LAN sÄ… to urzÄ…dzenia informa- tyczne oraz zasilacze UPS. Badania odpornoÅ›ci na dziaÅ‚ania napięć i prÄ…dów udarowych okreÅ›lonych ksztaÅ‚tów przeprowadza pro- ducent urzÄ…dzeÅ„. W czasie takich badaÅ„ urzÄ…dzenie powinno być zasilane napiÄ™ciem znamionowym i dodatkowo do wybranych portów doprowadzane sÄ… probiercze napiÄ™cia i prÄ…dy udarowe. DokÅ‚adny opis badaÅ„ odpornoÅ›ci urzÄ…dzeÅ„ na dziaÅ‚anie napięć i prÄ…dów udarowych zawiera norma PN- EN 61000-4-5 [5]. W normie tej podano również: zasady doboru poziomów udarów probierczych do badania urzÄ…dzeÅ„ instalowanych w różnorod- nych Å›rodowiskach elektrycznych, dokÅ‚adnÄ… charakterystykÄ™ poszczególnych Å›rodowisk elektrycznych i ich podziaÅ‚ na tzw. klasy in- stalacji. WartoÅ›ci zalecanych poziomów udarów probierczych oraz opis ich przebiegów czasowych przedsta- wiono w tablicy 2. TworzÄ…c warunki do bezpiecznego dziaÅ‚ania zasilaczy UPS i urzÄ…dzeÅ„ w sieci LAN można wybrać je- den z przedstawionych poniżej sposobów postÄ™powania: " na podstawie informacji o zasadach uÅ‚ożenia instalacji, zainstalowanych ukÅ‚adach ograniczników przepięć, systemie wyrównywania potencjałów oraz uziemienia okreÅ›lamy klasÄ™ Å›rodowiska [5] i dobieramy zasilacz o odpowiednim poziomie odpornoÅ›ci udarowej, " tworzymy w obiekcie odpowiednie warunki do pracy wybranego zasilacza UPS i urzÄ…dzeÅ„ informa- tycznych o okreÅ›lonych poziomach odpornoÅ›ci udarowej. Poziomy odpornoÅ›ci udarowej w przypadku systemów bezprzerwowego zasilania oraz urzÄ…dzeÅ„ infor- matycznych okreÅ›lajÄ… normy PN-EN 62040-2[9] oraz PN-EN 55024[7] (Tabl.3). Wymogi wysokiej niezawodnoÅ›ci systemu zasilania powodujÄ…, że producenci czÄ™sto wybierajÄ… wartoÅ›ci udarów probierczych charakteryzujÄ…ce wyższe klasy instalacji zapewniajÄ…c odporność udarowÄ… zasila- czy na poziomie 4 kV lub nawet 6 kV. Podobne poziomy odpornoÅ›ci udarowej charakteryzujÄ… zasilacze badane zgodnie z wymogami zaleceÅ„ amerykaÅ„skich ANSI/IEEE C62.45-1987 [10]. Zakres badaÅ„ urzÄ…dzeÅ„ w zależnoÅ›ci od okreÅ›lonych w tej normie kategorii przedstawiono w tablicy 2. A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Tablica 2. PrzykÅ‚adowe wartoÅ›ci poziomów i ksztaÅ‚tów udarów probierczych stosowanych do badaÅ„ urzÄ…dzeÅ„ Zakres badaÅ„ Poziomy probiercze Klasa instalacji przewód- przewód-ziemia PN-EN 61000-4-5 przewód " udary napiÄ™ciowe o ksztaÅ‚cie 1,2/50 µs/µs 0 NA NA o wartoÅ›ci szczytowej napiÄ™cia regulowanej 1 NA 0,5 kV od 500 V do 4 kV w przypadku otwartego wyjÅ›cia generatora, 2 0,5 kV 1,0 kV 3 1,0 kV 2,0 kV " udary prÄ…dowe 8/20 µs/µs i wartoÅ›ci szczy- towej prÄ…du od 0,25 kA do 2 kA na wyjÅ›ciu 4 2,0 kV 4,0 kV zwartym. 5 * * x NA - nie stosowane, * - zależy od klasy lokalnego systemu sieciowego. ANSI/IEEE C62.45-1987 " Udary napiÄ™ciowe 0,5µs/100kHz 6 kV wysokoimpedancyjne obciążenie generatora, 0,5µs/100kHz Kategoria A 200A " Udary prÄ…dowe 0,5µs/100kHz niskoimpedancyjne obciążenie generatora " udary napiÄ™ciowe o ksztaÅ‚cie 1,2/50 µs/µs 0,5µs/100kHz 6 kV o wartoÅ›ci szczytowej 6 kV - wysokoimpedan- 500A cyjne obciążenie generatora, Kategoria B " udary prÄ…dowe 8/20 µs/µs i wartoÅ›ci szczy- 1,2/50 8/20µs/µs 6 kV towej prÄ…du 3 kA niskoimpedancyjne obciÄ…- 3 kA żenie generatora, Tablica 3. PrzykÅ‚adowe poziomy odpornoÅ›ci udarowej przyÅ‚Ä…czy wejÅ›ciowych zasilania prÄ…dem przemien- nym urzÄ…dzeÅ„ w systemie zasilania gwarantowanego UrzÄ…dzenia Poziomy odpornoÅ›ci przyÅ‚Ä…czy wejÅ›ciowych zasilania prÄ…dem przemiennym na udar 1,2/50-8/20 µs UrzÄ…dzenia elektryczne i elektroniczne przeznaczone do użytkowania w Å›ro- UrzÄ…dzenie elektryczne i dowisku mieszkalnym, handlowym i lekko przemysÅ‚owym elektroniczne (PN-EN 50082-1) - 2000 V niesymetryczne * / 1000 V symetryczne **. Bezprzerwowe systemy zasilania (badania rozważane) Bezprzerwowe systemy za- silania - 2000 V niesymetryczne * / 1000 V symetryczne **. (PN-EN 62040-2:2002) UrzÄ…dzenia informatyczne UrzÄ…dzenia informatyczne. - 2000 V linia linia * / 1000 V linia do ziemi (uziemienia)** . (PN-EN 55024) PodajÄ…c poziomy odpornoÅ›ci stosowano zapis wystÄ™pujÄ…cy w normach. Pomimo różnic w zapisie można przyjąć, że badajÄ…c odporność urzÄ…dzenia udary doprowadzano miÄ™dzy: * - przewodem fazowym i przewodem ochronnym oraz miÄ™dzy neutralnym a ochronnym, ** - przewodami fazowymi oraz miÄ™dzy przewodem fazowym a neutralnym. ZwiÄ™kszenie odpornoÅ›ci udarowej wymaga najczęściej zainstalowania w zasilaczach dodatkowych elementów ograniczajÄ…cych przepiÄ™cia. W wielu przypadkach zainstalowane ukÅ‚ady ochrony przepiÄ™- ciowej speÅ‚niajÄ… wymogi ograniczników klasy III. A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej Zalecenia zawarte w normie PN-IEC 61643-1 [8], okreÅ›lajÄ… 3 klasy badaÅ„ urzÄ…dzeÅ„ ochrony przepiÄ™- ciowej przeznaczonych do montażu w instalacji elektrycznej o napiÄ™ciu do 1000 V. Zadania, miejsca montażu oraz wymagany zakres badaÅ„ ograniczników różnych klas zestawiono w tabl. 4. W dalszej części niniejszej publikacji urzÄ…dzenia ochrony przepiÄ™ciowej bÄ™dÄ… nazywane ogranicznikami przepięć z dodatkowych oznaczaniem klasy badaÅ„, którym one podlegajÄ…. Zapewnienie poprawnego dziaÅ‚ania wielostopniowego systemu ograniczania przepięć wymaga skoor- dynowania dziaÅ‚anie poszczególnych ukÅ‚adów ograniczników. KoordynacjÄ™ uzyskujemy: " stosujÄ…c w ukÅ‚adach ograniczniki o odpowiednio dobranych poziomach ograniczania przepięć (w takich ukÅ‚adach koordynacja dziaÅ‚ania nastÄ™puje niezależnie od odlegÅ‚oÅ›ci pomiÄ™dzy poszczegól- nymi stopniami ograniczników różnych klas), " zachowujÄ…c odpowiednie, zalecane przez producentów, odlegÅ‚oÅ›ci pomiÄ™dzy ukÅ‚adami ogranicz- ników różnych klas. W tym ostatnim przypadku, jeÅ›li niemożliwe jest zachowanie wymaganych odlegÅ‚oÅ›ci należy zastoso- wać dodatkowe elementy odsprzÄ™gajÄ…ce. Tablica 4. Zadania, miejsca montażu oraz wymagany zakres badaÅ„ ograniczników różnych klas Charakterystyka ograniczników Parametr Klasa I Klasa II Klasa III Niedopuszczanie do wnikania prÄ…du pioruno- Ograniczanie przepięć pomiÄ™dzy: Ograniczanie przepięć pomiÄ™- Zadanie wego i wszelkiego rodzaju przepięć do instala- przewodami L1,L2,L3 i przewodem dzy: cji elektrycznej wewnÄ…trz obiektu budowla- PE, przewodem L a neutralnym N, nego. przewodami N i PE. przewodami N i PE. Na szynie 35 mm lub w gniazdach bezpieczni- Na szynie 35mm lub w gniazdach bez- Na szynie 35mm, w puszkach, kowych za głównymi zabezpieczeniami zasila- piecznikowych w miejscach rozgaÅ‚Ä™zienia gniazdach, w kanaÅ‚ach kablo- Montaż nia w miejscu wprowadzania instalacji elek- instalacji elektrycznej wewnÄ…trz obiektu wych, w urzÄ…dzeniach lub jako trycznej do obiektu. Typowe miejsca montażu: budowlanego (rozdzielnice główne, roz- ukÅ‚ady przenoÅ›ne wtykane do zÅ‚Ä…cze, dodatkowa szafka obok zÅ‚Ä…cza, roz- dzielnice oddziaÅ‚owe, tablice rozdzielcze). gniazd, dzielnica główna. " znamionowym napiÄ™ciem udarowym " znamionowym prÄ…dem wyÅ‚adowczym Zakres badaÅ„ " znamionowym udarem na- 1,2/50, In, piÄ™ciowo-prÄ…dowym 1,2/50- " prÄ…dem udarowym impulsowym Imax, " najwiÄ™kszym prÄ…dem wyÅ‚adowczym 8/20. Imax, " znamionowym prÄ…dem wyÅ‚adowczym 8/20. " napiÄ™ciem udarowym 1,2/50. Stosowanie dodatkowych elementów odsprzÄ™gajÄ…cych może być kÅ‚opotliwe, gdyż tworzone w taki spo- sób ukÅ‚ady ograniczania przepięć zajmujÄ… wiÄ™cej miejsca w rozdzielniach, a dodatkowo w elementach odsprzÄ™gajÄ…cych mogÄ… pÅ‚ynąć tylko prÄ…dy o okreÅ›lonych granicznych wartoÅ›ciach (najczęściej 35 lub 63 A). W takim przypadku roÅ›nie również ogólny koszt ochrony przepiÄ™ciowej. UwzglÄ™dniajÄ…c powyższe fakty, w dalszej części zostanÄ… przedstawiane ukÅ‚ady ograniczników, których dziaÅ‚anie nie jest uzależnione od ich wzajemnego rozmieszczenia. Najczęściej ochronÄ™ zasilaczy UPS dużej mocy (pracujÄ…cych np. w konfiguracji centralnej) zapewnia jednostopniowy ukÅ‚ad ograniczników przepięć klasy I. PrzykÅ‚adowe rozwiÄ…zanie dla systemów sieci TN-C-S i TN-S przedstawiono na rys.2. W przedstawionym przykÅ‚adzie ograniczniki umieszczono w Rozdzielni Głównej RG, co zapewnia podstawowÄ… ochronÄ™ przed przepiÄ™ciami instalacji w caÅ‚ym obiekcie. W przypadku zastosowania generatora prÄ…dotwórczego (rys.1.) w obiekcie budowlanym zalecanym miejscem montażu ograniczników jest Rozdzielnia NapiÄ™cia Rezerwowanego RNR. JeÅ›li generator jest poza obiektem to należy go dodatkowo chronić przed przepiÄ™ciami. UwzglÄ™dniajÄ…c konieczność pozostawienia marginesu bezpieczeÅ„stwa pomiÄ™dzy poziomem odpor- noÅ›ci udarowej zasilacza UPS a poziomem ochronnym ukÅ‚adu ograniczników zalecane jest ograni- czanie poziomów przepięć do wartoÅ›ci zestawionych w tablicy 5. A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Zasilanie podstawowe Zasilanie rezerwowe System sieci TN-S System sieci TN-C-S ZK L1 L1 L2 L2 L3 L3 RG 230/400 V N PEN PE Ograniczniki przepięć klasy I RNR BY-PASS wewnÄ™trzny UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ ograniczników przepięć ograniczników przepięć Zasilanie klasy I w RG klasy I w RG podstawowe BY-PASS zewnÄ™trzny UPS Baterie zewnÄ™trzne PrzeÅ‚Ä…cznik obejÅ›cia zewnÄ™trznego ODBIÓR RNG RG Rozdzielnia Główna RNR - Rozdzielnia NapiÄ™cia Rezerwowanego RNG Rozdzielnia NapiÄ™cia Gwarantowanego Rys.2. PrzykÅ‚ad ochrony przed przepiÄ™ciami zasilacza UPS Tablica 5. Poziomy ograniczania przepięć w zależnoÅ›ci od poziomów odpornoÅ›ci udarowej urzÄ…dzenia Poziom odpornoÅ›ci udarowej zasilacza UPS Poziom ochrony ukÅ‚adu ograniczników 2000V poniżej 1500V 4000 V poniżej 2500V 6000V poniżej 4000V W przypadku koniecznoÅ›ci ograniczania przepięć do poziomu poniżej 2000 V można zastosować ograniczniki typu DEHNventil (rys. 3. [12]), który posiada w porównaniu z klasycznymi rozwiÄ…za- niami ochrony przepiÄ™ciowej, nastÄ™pujÄ…ce zalety: " ZapewniajÄ… ochronÄ™ instalacji i urzÄ…dzeÅ„ przed bezpoÅ›rednim dziaÅ‚aniem prÄ…dów piorunowych i wszelkiego rodzaju przepiÄ™ciami. " Pomimo zastosowania warystorów nie wprowadzajÄ… prÄ…dów upÅ‚ywu w instalacji elektrycznej. " Istnieje możliwość montażu ograniczajÄ…cego lub eliminujÄ…cego spadki napięć na przewodach Å‚Ä…czÄ…cych ogranicznik z przewodami fazowymi i szynÄ… wyrównywania potencjałów. " OgraniczajÄ… przepiÄ™cia do I kategorii wytrzymaÅ‚oÅ›ci udarowej, (poniżej 1500V). " Nie sÄ… wymagane odstÄ™py ochronne pomiÄ™dzy ogranicznikiem a sÄ…siednimi urzÄ…dzeniami tech- nicznymi (obudowane iskierniki, nie wystÄ™puje wydmuch na zewnÄ…trz). " Zastosowana metoda gaszenia Å‚uku, zapewnia poprawne współdziaÅ‚anie ograniczników i bez- pieczników (zadziaÅ‚anie ogranicznika nie powoduje przepalenia wkÅ‚adek bezpiecznikowych o wartoÅ›ciach od 35 A) i zapewniona jest ciÄ…gÅ‚ość zasilania urzÄ…dzeÅ„. A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego " Ograniczniki zajmujÄ… niewielkÄ… przestrzeÅ„ (odpowiednio szerokość odpowiadajÄ…ca 6 lub 8 moduÅ‚om TE). " Nie wymagane sÄ… odstÄ™py pomiÄ™dzy ogranicznikiem DEHNventil a ogranicznikami przepięć klasy III. a) b) L1 L1´ L2 L2´ L3 L3´ Ń Ń Ń H1 H2 H3 +" +" +" PEN Rys.3. Ograniczanie przepięć do wartoÅ›ci poniżej 1500V, a) widok ogranicznika klasy I DEHNventil TNC, b) ogólny schemat sterowych iskierników w ograniczniku DEHNventil TNCil W analogiczny sposób chronione sÄ… zasilacze UPS o odpornoÅ›ci udarowej 4000 V. W takich przypad- kach do ograniczania przepięć można zastosować ukÅ‚ady: " z omówionymi wczeÅ›niej ogranicznikami o poziomie ochrony poniżej 1500V, " z ogranicznikami zapewniajÄ…cymi poziom ochrony poniżej 2500V (klasa I i II w jednym module). W przypadku wybrania drugiej z opisanych możliwoÅ›ci ciekawym rozwiÄ…zaniem jest zastosowanie ograniczników DEHNbloc Maxi (Rys.4).charakteryzujÄ…cych siÄ™ napiÄ™ciowym poziomem ochrony po- niżej 2500 V. b) b) Rys.4. Ograniczanie przepięć do poziomu poniżej 2 500V a) widok ograniczników DEHNbloc Maxi, b) schemat ogólny ukÅ‚adu iskierników i warystora A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego W przedstawionym ograniczniku również zastosowano ukÅ‚ad kontrolny umożliwiajÄ…cy przekazywania informacji o wzroÅ›cie temperatury iskierników i warystora ponad dopuszczalne wartoÅ›ci. W systemie zasilania gwarantowanego ochrona przed przepiÄ™ciami nie ogranicza siÄ™ tylko do zasilacza UPS, ale obejmuje również urzÄ…dzenia elektroniczne zasilane ze zródÅ‚a napiÄ™cia gwarantowanego. Poniżej przedstawiono typowe wielostopniowe ukÅ‚ady poÅ‚Ä…czeÅ„ ograniczników przepięć i ich rozmiesz- czenie w systemie gwarantowanego zasilania lokalnych sieci komputerowych. W przypadku odpornoÅ›ci udarowej zasilaczy UPS na poziomie 6 kV można stosować ograniczniki kla- sy I o napiÄ™ciowym poziomie ochrony poniżej 4000 V (rys. 5). Rys. 5. Ograniczanie przepięć do poziomu poniżej 4 000 V a) ogólny schemat poÅ‚Ä…czeÅ„ ogranicznika DEHN- bloc/3 , b) widok zamontowanego ogranicznika PrzykÅ‚ad 1. Obiekt z instalacjÄ… piorunochronnÄ… i zasilaczem UPS dużej mocy (tzw. konfiguracja centralna) Jak już wspomniano, odporność udarowa takich zasilaczy bezprzerwowych wynosi najczęściej 2 kV lub 4kV, a odporność poszczególnych urzÄ…dzeÅ„ informatycznych można przyjąć na poziomie 1500V 2000V. W takich przypadkach do ochrony przed dziaÅ‚aniem prÄ…du piorunowego i przepiÄ™ciami należy w insta- lacji elektrycznej obiektu zastosować wielostopniowy ukÅ‚ad ochronny (rys.6.) tworzony przez: " ograniczniki przepięć klasy I zainstalowane np. w Rozdzielni Głównej RG, " ograniczniki przepięć klasy II (rys.7.) instalowane np. w Tablicach Komputerowych TK, z któ- rych zasilane sÄ… komputery, " ograniczniki przepięć klasy III instalowane przed chronionymi urzÄ…dzeniami w przypadkach znacznego ich oddalenia od tablic z ogranicznikami klasy II. A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Zasilanie podstawowe Zasilanie rezerwowe ZK L1 L2 L3 RG 230/400 V PEN RG Rozdzielnia Główna Ograniczniki RNR - Rozdzielnia NapiÄ™cia przepięć Rezerwowanego klasy I RNG Rozdzielnia NapiÄ™cia Gwarantowanego RNR UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ ograniczników przepięć klasy I w RG Zasilanie podstawowe UPS Baterie zewnÄ™trzne PrzeÅ‚Ä…cznik obejÅ›cia zewnÄ™trznego ODBIÓR RNG TK2 RK L RK Rozdzielnia Kondygnacyjna N TK - Tablica Komputerowa PE Do tablic komputerowych TK2 TK1 Ograniczniki Ograniczniki UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ przepięć przepięć ograniczników przepięć klasy II Zasilanie urzÄ…dzeÅ„ klasy II w TK2 klasy II L1 N PE Ograniczniki przepięć klasy III UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ ograniczników klasy III Rys.6. System ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej napiÄ™cia gwarantowanego (ukÅ‚ad z centralnym zasilaczem UPS) PrzykÅ‚ad 2. Obiekt z instalacjÄ… piorunochronnÄ… z kilkoma zasilaczami UPS (tzw. konfiguracja rozproszona ). Innym rozwiÄ…zaniem jest zastosowanie zasilaczy UPS maÅ‚ej lub Å›redniej mocy, które tworzÄ…cÄ… sieć na- piÄ™cia gwarantowanego w wydzielonych pomieszczeniach obiektu (np. pomieszczenia z serwerami, wybrane stacje robocze). A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego Rys.7. PrzykÅ‚ad montażu ograniczników klasy II typu DEHNquard. Odporność udarowa takich zasilaczy, podobnie jak i urzÄ…dzeÅ„ informatycznych, jest najczęściej na po- ziomie 2 kV. W takich systemach należy zastosować wielostopniowe ukÅ‚ady ochronne (rys.8.) tworzo- ne przez: " ograniczniki przepięć klasy I zainstalowane w Rozdzielnicy Głównej RG, " ograniczniki przepięć klasy II instalowane w tablicach komputerowych TK, z których zasilane sÄ… UPS-y i komputery. " ograniczniki przepięć klasy III instalowane przed chronionymi urzÄ…dzeniami w przypadkach znacznego ich oddalenia od tablic z ogranicznikami klasy II. W instalacji elektrycznej obiektu nie posiadajÄ…cego instalacji piorunochronnej i zasilanego z dÅ‚ugiego podejÅ›cia kablowego można zastosować jednostopniowy ukÅ‚ad ochronny skÅ‚adajÄ…cy siÄ™ z ograniczni- ków klasy II. SÄ… one najczęściej instalowane w tablicy, do której podÅ‚Ä…czony jest zasilacz UPS. W przypadku wiÄ™kszych obiektów i znacznych odlegÅ‚oÅ›ci pomiÄ™dzy tablicÄ… z ogranicznikami klasy II a zasilaczami należy dodatkowo zastosować ograniczniki klasy III. Podsumowanie Kompleksowe potraktowanie zagadnieÅ„ ochrony odgromowej i przepiÄ™ciowej w systemach napiÄ™cia gwarantowanego wymaga: - przeanalizowania wystÄ™pujÄ…cego zagrożenia, - uzyskania informacji o odpornoÅ›ci udarowej zasilaczy UPS i zasilanych przez nie urzÄ…dzeÅ„, - odpowiedniego dobrania i rozmieszczenia ograniczników przepięć różnych klas w instalacji zasilania elektroenergetycznego. W niniejszym opracowaniu przedstawiono tylko ogólny tok postÄ™powania przy ograniczaniu przepięć w systemach napiÄ™cia gwarantowanego. W podobny sposób można dobierać i rozmieszczać ukÅ‚ady ogra- niczników przepięć w dowolnym systemie zasilania urzÄ…dzeÅ„ elektrycznych i elektronicznych. A. Sowa Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego L1 RG L2 L3 RG Rozdzielnia Główna ograniczniki przepięć RK Rozdzielnia Kondygnacyjna klasy I TK Tablica Komputerowa PEN RK UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ ograniczników przepięć klasy I w RG TK ograniczniki przepięć klasy II UPS UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ ograniczników przepięć klasy II w TK L1 N UPS PE Ograniczniki przepięć UkÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ klasy III ograniczników klasy III, np. w kanale Rys.8. System ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej z kilkoma zasilaczami UPS. Literatura 1. PN-86/E-05003/01: Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Wymagania ogólne. 2. PN-IEC 61024-1: 2001, Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne. 3. PN-IEC 61024-1-1:2001, Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne. Wy- bór poziomu ochrony dla urzÄ…dzenia piorunochronnego. 4. PN-IEC 61312-1: 2001, Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym. Zasady ogólne. 5. PN-EN 61000-4-5:1998, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Metody badaÅ„ i po- miarów. Badania odpornoÅ›ci na udary. 6. PN-IEC 60364-4-443:1999, Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla za- pewnienia bezpieczeÅ„stwa. Ochrona przez przepiÄ™ciami. Ochrona przed przepiÄ™ciami atmosferycz- nymi i Å‚Ä…czeniowymi. 7. PN-EN 55024:2000, Kompatybilność elektro-magnetyczna (EMC). UrzÄ…dzenia informatycz- ne. Charakterystyka odpornoÅ›ci. Metody pomiaru i dopuszczalne poziomy. 8. PN IEC 61643-1:2001, UrzÄ…dzenia ogranicza-jÄ…ce napiÄ™cia doÅ‚Ä…czone do sieci rozdzielczych niskiego napiÄ™cia. Wymagania techniczne i metody badaÅ„. 9. PN-EN 62040-2:2002, Bezprzerwowe systemy zasilania. Część 2. Wymagania dotyczÄ…ce kompatybilnoÅ›ci elektro-magntycznej (EMC). 10. ANSI/IEEE C62.45-1987 IEEE Guide on Surge Testing for Equipment Connected to Low- Voltage AC Power Circuits. 11. Interpretacja postanowieÅ„ norm serii PN-86-92/E-05003 i serii PN IEC 61024 wg decyzji NKP 55 www.ochrona.net.pl 12. Katalog wyrobów firmy DEHN