Ochrona przeciwprzepięciowa w małych obiektach budowlanych
Każdy wznoszony obecnie budynek zawiera wewnątrz nowoczesne urządzenia elektroniczne. W przypadku budownictwa
jednorodzinnego może to być np. komputer, telewizor kino domowe; w przypadku pawilonu usługowo-handlowego np.
kasy fiskalne, system alarmowy itd. Ten nowoczesny i drogi sprzęt jest jednak narażony na uszkodzenia spowodowane
przepięciami pojawiającymi się w instalacji elektroenergetycznej. R
rednio w ciągu roku rejestrowano kilkaset przypadków
przepięć o amplitudach rzędu 300- 500 V , kilkadziesiąt przypadków przepięć o amplitudach 500-1000 V oraz kilkanaS
cie
przypadków w których amplituda przepięcia przekraczała 1000 V.
Zagrożenie od przepięć wchodzących do obiektu od strony sieci zasilającej jest znacznie większe w przypadku obiektów
budowlanych położonych na terenach wiejskich i podmiejskich, gdzie przeważają linie i przyłącza napowietrzne. Należy
zaznaczyć, że nie dotyczy to przepięć powstających w wyniku bezpoS
redniego uderzenia piorunu w linie zasilające lub
budynki. W takim przypadku amplitudy napięć indukowanych w pętlach przewodów ułożonych wewnątrz budynku mogą
nawet osiągnąć wartoS
ć kilkudziesięciu kV.
Skuteczną ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych wewnątrz budynku można uzyskać dzięki stosowaniu
odgromników i ograniczników przepięć. Elementy te pozwalają na obniżenie amplitudy szkodliwych impulsów
zakłócających ( przepięć ) do wartoS
ci bezpiecznej dla chronionych urządzeń. Zapewnienie skutecznej ochrony urządzeń
technicznych przed szkodliwymi skutkami przepięć
wymaga zastosowania :
- instalacji piorunochronnej ( zewnętrzna ochrona odgromowa )
- wewnętrznej ochrony przed przepięciami,
Prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja odgromowa zapewnia przejęcie prądu piorunowego oraz sprowadzenie
go do ziemi bez szkody dla chronionego obiektu.
Zmniejszenie wartoS
ci przepięć atmosferycznych jakie pojawić mogą się w chronionym obiekcie, osiąga się za pomocą
rozprowadzenie prądu piorunowego w możliwe jak największej liczbie przewodów.
Zadaniem wewnętrznej ochrony odgromowej jest ograniczenie do wartoS
ci dopuszczalnych szkodliwych impulsów
przepięciowych dochodzących do urządzeń elektrycznych i elektronicznych we wnętrzu obiektu. Odgromniki oraz
ochronniki przeciwprzepięciowe stanowią ochronę wewnętrzną zabezpieczającą instalację elektryczną przed skutkami
działania prądu piorunowego, przepięć atmosferycznych oraz przepięć wewnętrznych.
Uwzględniając występujące zagrożenie piorunowe oraz zasady strefowej koncepcji ochrony odgromowej i
przeciwprzepięciowej dla urządzeń elektronicznych w instalacji elektrycznej w obiektach budowlanych należy zastosować:
układ jednostopniowy - w niewielkich obiektach bez instalacji piorunochronnej (tylko układ ochronników drugiego stopnia)
lub w przypadku ochrony urządzeń o odpornoS
ci udarowej na poziomie 6 kV instalowanych w obiektach posiadających
instalację piorunochronną (tylko układ odgromników tworzących pierwszy stopień ochrony), układ wielostopniowy -
typowy układ ochrony stosowany w obiektach posiadających instalacje piorunochronną.
W układach wielostopniowych odgromniki tworzące pierwszy stopień chronią przed udarami prądowymi 10/350 i
amplitudzie do 100 kA. Kolejne stopnie ochrony zabezpieczają przed udarami napięciowo-prądowymi 1,2/50 - 8/20.
W przypadku stosowania dwustopniowego układu ochronnego odgromniki i ochronniki
przepięciowe nie mogą być umieszczone bezpoS
rednio obok siebie - gdyż taki układ nie zapewnia właS
ciwej kolejnoS
ci
ich zadziałania. Brak odległoS
ci spowoduje, że w dwustopniowym układzie ochronnym zadziała tylko stopień drugi, który
ulega uszkodzeniu jeżeli do układu ochronnego dopływa bezpoS
rednio częS
ć prądu piorunowego. W małych obiektach
budowlanych , w których nie jest możliwe zachowanie kilkumetrowej odległoS
ci pomiędzy poszczególnymi stopniami
należy zastosować dodatkową indukcyjnoS
ć sprzęgającą. Przykład połączenia odgromnika , ochronnika i elementu
sprzęgającego pokazano na rysunku.
Układ TN-C-S
Układ TN-S
Potrzeba umieszczenia dwustopniowej ochrony w jednej rozdzielnicy ( lub na wejS
ciu instalacji elektrycznej do budynku
) może wystąpić w wolnostojących domach jednorodzinnych i innych małych obiektach budowlanych np. pawilonach
handlowych. Dotyczy to zwłaszcza obiektów zasilanych z linii napowietrznej.
W przypadku obiektów o dla których zapotrzebowanie mocy jest mniejsze niż 23 kW stosuje się układy z
indukcyjnoS
ciami sprzęgającymi o prądzie znamionowym 35A. Dla obiektów o mocy zapotrzebowanej nie większej niż 41
kW stosowane są układy z indukcyjnoS
ciami sprzęgającymi o prądzie znamionowym 63 A. Dwustopniowe układy ochrony
przeciwprzepięciowej montowane są w szafkach na wejS
ciu instalacji elektrycznej do budynku lub przed rozdzielnicą
główną obiektu.
Zastosowanie zbokowanego dwustopniowego systemu ochronnego jest korzystne ponieważ:
- Ograniczniki iskiernikowe klasy I są odporne na działanie prądów udarowych o wartoS
ciach szczytowych dochodzących
do 75 kA i ładunku 37,5 As.
- WartoS
ci szczytowe udarów prądowych dochodzących do ograniczników warystorowych klasy II wynoszą tylko do
kilkaset A do ok. 2 kA, a czasy trwania udarów zawierają się w granicach od ułamków *s do kilku *s.
- Analizowany układ charakteryzuje się również bardzo dobrymi właS
ciwoS
ciami w przypadku ochrony przed szybko
narastającymi udarami napięciowymi. Przykładowe wartoS
ci poziomu ograniczenia napięć w funkcji narastającej wartoS
ci
udarów napięciowych 1,2/50 doprowadzanych do układu DEHNport - DEHNbridge - DEHNguard przedstawiono na
rysunku poniżej.
- W badanym zakresie zmian napięcia doprowadzanego do układu, napięcie na jego wyjS
ciu nie przekroczyło wartoS
ci
1200 - 1300 V. Taki poziom gwarantuje zachowanie wybranego marginesu koordynacyjnego.
- W układzie prąd udarowy płyną praktycznie tylko przez ogranicznik iskiernikowy klasy I. W pozostałych ogranicznikach
płynęły krótkotrwałe prądy udarowe o niewielkich amplitudach. W celu uproszczenia systemu montażu ograniczników
przepięć i uniknięcia błędów montażowych można zastosować gotowe rozwiązania.
Przykładem tego typu rozwiązań mogą być skrzynki ochronne zawierające w sobie dwustopniowy system ochrony
produkowane przez firmę A.H w oparciu o omawiane wczeS
niej ograniczniki przepięć firmy DEHN. Firma A.H zapewnia
sprzedaż zestawów do ochrony małych obiektów budowlanych
( budynki jednorodzinne, pawilony, kontenery) w różnych układach konfiguracyjnych :
układ sieci TN-S lub TN-C-S na prądy znamionowe35 lub 63 A
Wszystkie układy ochronne instalowane są w wysokiej jakoS
ci skrzynkach metalowych i posiadają akceptację firmy DEHN
potwierdzoną stosowanym certyfikatem firmy DEHN.
Badania przeprowadzono ( zgodnie z E DIN VDE 0675/T6/A2 ) udarem piorunowym
( zgodnie z IEC 61312-3) o kształcie 10/350 ms i amplitudzie 50 kA.
Druga wersja dwustopniowego układu ochronnego wykonana jest w oparciu o elementy bezwydmuchowe i zamontowana
w obudowach z tworzywa sztucznego. Zastosowany jako pierwszy stopień ochrony ogranicznik przepięć klasy I (B)
DEHNbloc zapewnia niski napięciowy poziom ochrony i szybkie zadziałanie nawet przy prądach piorunowych (10/350)
o amplitudach 100 kA.
Podsumowanie:
Ochrona przeciwprzepięciowa w małych budynkach zaczyna nabierać coraz większego znaczenia z uwagi na wielkoS
ć
szkód w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych spowodowanych przez przepięcia atmosferyczne i łączeniowe.
Skuteczna ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa niewielkich wolnostojących obiektów wymaga zastosowania
 skupionych układów chroniących przed działaniem długotrwałych prądów udarowych o znacznych wartoS
ciach
szczytowych. Dla tego typu obiektów największą skutecznoS
ć ochrony zapewnia układ składający się z ograniczników
iskiernikowych klasy I - indukcyjnoS
ci sprzęgających - warystorowych ograniczników przepięć klasy II. Tak więc budując
lub modernizując swój dom warto zastanowić się nad zastosowaniem S
rodków ochrony przepięciowej - mimo iż koszt
zainstalowania ochronników może wydawać się w pierwszej chwili dosyć wysoki. Jednak w przypadku wystąpienia
przepięcia rzeczywiste koszty związane z usuwanie awarii mogą wielokrotnie przewyższyć koszty ochrony obiektu.
Krzysztof Wincencik