OGRANICZANIE PRZEPI
Ć
W INSTALACJI ELEKTRYCZNEJ
Ograniczniki przepięć przeznaczone do montażu
w podstawach bezpiecznikowych
Andrzej Sowa
Wykonanie efektywnego systemu ochrony odgromowej i przepięciowej w instalacji elektrycznej w
obiekcie budowlanym wymaga:
" zastosowania pewnych i niezawodnych ograniczników przepięć o parametrach zgodnych z zalece-
niami obowiÄ…zujÄ…cych norm,
" odpowiedniego rozmieszczenia poszczególnych układów ograniczników w obiekcie,
" zapewnienia poprawnego montażu ograniczników.
Najczęściej stosowane w instalacji elektrycznej ograniczniki montowane są na szynie 35 mm. W niektó-
rych przypadkach, ze względu na zastosowane aparaty elektryczne oraz ich rozmieszczenie, łatwiej jest
zastosować ograniczniki montowane w podstawach bezpiecznikowych i takie ograniczniki zostaną
omówione w dalszej części niniejszego opracowania.
1. Ograniczniki przepięć klasy I
Układy ograniczników przepięć klasy I , tworząc podstawowy stopień ochrony w instalacji elektrycznej,
powinny zapewnić ochronę przed zagrożeniem występującym podczas bezpośredniego wyładowania
piorunowego w elementy urzÄ…dzenia piorunochronnego obiektu budowlanego oraz wszelkiego rodzaju
przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi, jakie mogą wystąpić w instalacji elektrycznej.
Uwzględniając powyższe zadania ochronne należy, dobierając ograniczniki przepięć klasy I, zwrócić
uwagę na ich właściwości przy badaniu tzw. prądem impulsowym Iimp (ang. Impulse current Iimp, niem.
Blitzstossstrom Iimp ). Celem tego badania ograniczników przepięć jest sprawdzenie ich możliwości
ochrony przed oddziaływaniem części prądu piorunowego.
Podstawowe parametry charakteryzujące prąd impulsowy Iimp, określono na podstawie danych zawar-
tych w normach ochrony odgromowej i przepięciowej [2,3,5]. Pojawiły się jednak pewne różnice w
doborze parametrów opisujących kształt prądu impulsowego.
Dokładne odwzorowanie przebiegu czasowego prądu piorunowego wprowadzono w normach niemiec-
kich [6,7,8], w których prąd impulsowy charakteryzuje:
" wartość szczytowa (kA)
" Å‚adunek przenoszony przez prÄ…d udarowy (As),
" impuls kwadratu prądu ( kJ/&! - określany jako energia właściwa wydzielana na rezystancji 1&!),
" ksztaÅ‚t udaru - przyjÄ™to prÄ…d udarowy o czasie narastania 10 µs i czasie do półszczytu 350 µs, tzw.
udar 10/350.
W zaleceniach międzynarodowych ograniczono się tylko do przyjęcia wartości szczytowej prądu im-
pulsowego, Å‚adunku oraz czasu w jakim jest on przenoszony (tabl.1.).
A. Sowa Ograniczniki przepięć przeznaczone do montażu w podstawach bezpiecznikowych
Tablica 1. Podstawowe parametry charakteryzujące prądy impulsowe stosowane do badań ograniczników
klasy I [4, 7]
IEC 61643-1 DIN VDE 0675 Teil 6/A1
Iimp (kA) Q (As) Iimp (kA) Q (As) Kształt udaru
W/R (kJ/&!)
50 25 625
20 10 20 10 100
10 5 10 5 25
5 2,5 5 2,5 6,3 10/350
2 1 2 1 1
1 0,5 1 0,5 0,25
0,5 0,25 0,063
Ograniczniki klasy I należy również badać prądem wyładowczym. Zalecane wartości podstawo-
wych parametrów tego prądu zestawiono Tablicy 2.
Tablica 2. Zalecane wartości znamionowych prądów wyładowczych oraz poziomów ochrony ograniczników
[4]
Parametr Zalecane wartości
Znamionowy prÄ…d
0,05 0,1 0,25 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 5,0 10,0 15,0 20,0
wyładowczy (kA)
Poziom ochrony 0,08 0,09 0,10 0,12 0,15 0,22 0,33 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
ogranicznika (kV) 1,2 1,5 1,8 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10
Maksymalne wartości napięć obniżonych jakie mogą wystąpić na zaciskach ogranicznika (tabl. 3.).
Tablica 3. Maksymalne wartości napięć obniżonych ograniczników różnych klas
Znamionowe napięcie instalacji Klasa B * (I) Klasa C (II) Klasa D (III)
150V do 300 V 4 kV 2,5 kV 1,5 kV
300 V do 600 V 6 kV 4 kV 2,5 kV
600 V do 1 200 V 8 kV 6 kV 4 kV
* - w przypadku ograniczników iskiernikowych przedstawione wartości dotyczą maksymalnych wartości uda-
rowych napięć zapłonu ograniczników
Przedstawione wymagania spełniają ograniczniki przepięć klasy I typu DEHNbloc NH produkowa-
ne przez firmÄ™ DEHN (rys.1.).
Cechą odróżniającą te ograniczniki od ograniczników innych typów jest możliwość ich montażu w
podstawach bezpiecznikowych. Ograniczniki przepięć DEHNbloc NH charakteryzują się również:
" brakiem wydmuchu ciepłych zjonizowanych gazów na zewnątrz ogranicznika podczas gaszenia
prądów następczych,
" zapewnieniem ochrony przed działaniem prądu piorunowego jaki może wystąpić w instalacji
elektrycznej (ograniczniki badane są prądami impulsowymi o wartościach szczytowych 50 kA i
kształcie 10/350),
A. Sowa Ograniczniki przepięć przeznaczone do montażu w podstawach bezpiecznikowych
" ucinanie przepięć do poziomów poniżej 4 kV.
a) b)
Rys.1. Ograniczniki przepięć klasy I , a) widok ogólny ograniczników typu DEHNbloc NH oraz DEHNgap
B/NH/n, b) wymiary ograniczników
Zakładając równomierny podział prądu piorunowego pomiędzy uziom obiektu i instalację elek-
tryczną, ograniczniki DEHNbloc NH zapewniają ochronę nawet w przypadku wpływających do
instalacji piorunochronnej prądów piorunowych o wartościach szczytowych dochodzących do
200 kA (wymagania tzw. I poziomu ochrony odgromowej).
Przykład występującego w takim przypadku rozpływu prądu piorunowego i jego wartości jakie mo-
gą popłynąć w poszczególnych ogranicznikach przedstawia rys.2.
Rys.2. Rozpływ prądu piorunowego po zadziałaniu ograniczników klasy I
Dodatkową cechą ograniczników DEHNbloc NH jest łatwość ich montażu i możliwość zastosowa-
nia krótkich przewodów łączeniowych.
Przykłady rozwiązań układów ochronnych tworzonych z ograniczników DEHNbloc NH w syste-
mach sieci TN-C i TN-C-S zawierajÄ… rys. 3.
A. Sowa Ograniczniki przepięć przeznaczone do montażu w podstawach bezpiecznikowych
Rys.3. Połączenie ograniczników DEHNbloc NH w systemie sieci TN-C i TN-S
W przypadku systemu sieci TT można zastosować tzw. układ 3+1, w których ograniczniki przepięć
klasy I łączą przewody poszczególnych faz z przewodem neutralnym N, a do połączenia przewodu
N i PE stosowane są tzw. ograniczniki przepięć N-PE.
Przykład układu połączeń ograniczników w układzie 3+1 w systemie sieci TT przedstawiono na
rys.4.
Rys.4. Połączenie ograniczników DEHNbloc NH w systemie sieci TT
W przedstawiony przykładzie zastosowano ogranicznik N-PE typu DEHNgap B montowany na
szynie 35 mm. Istnieje również możliwość zastosowania ogranicznika przepięć N-PE klasy I , typu
DEHNgap B/NH/n (rys.1.), przeznaczonego do montażu w podstawie bezpiecznikowej.
2. Ograniczniki przepięć klasy II
Ograniczniki klasy II tworzą drugi stopień w systemie ograniczania przepięć w instalacjach elek-
trycznych w obiektach posiadajÄ…cych instalacjÄ™ piorunochronnÄ….
Mogą być instalowane jako pierwszy stopień ochrony w przypadku obiektów nie wymagających
instalacji piorunochronnej i zasilanych z sieci niskiego napięcia ułożonej w ziemi lub z linii napo-
wietrznej poprzez kabel niskiego napięcia ułożony w ziemi [11].
Ograniczniki klasy II mogą również mieć kształt przemysłowej wkładki bezpiecznikowej. Tego
typu ograniczniki oraz przykłady ich montażu przedstawiono na rys. 5, 6 i 7.
A. Sowa Ograniczniki przepięć przeznaczone do montażu w podstawach bezpiecznikowych
a) b) c)
Rys.5. Ogranicznik przepięć klas II typ VNH 280 FM : a) widok ogólny, b) wymiary ogranicznika, c) schemat
elektryczny.
a) b)
Rys.6. Ogranicznik przepięć klas II typ VNH 280 : a) widok ogólny, b) typowy układ połączeń w systemie
sieci TN-S
Rys.7. Przykłady montażu ograniczników przepięć klasy II typ VNH 280
Podobnie jak ograniczniki montowane na szynÄ™ 35 mm , ograniczniki klasy II przeznaczone do
montażu w podstawach bezpiecznikowych posiadają wskaz
nik uszkodzenia.
Uszkodzenie ogranicznika sygnalizowane jest wypychaniem trzpienia, który może spowodować
zadziałanie mikroprzełącznika (rys. 8). W takim przypadku ogranicznik należy wymienić. Zasto-
sowane w ogranicznikach szeregowe połączenia bezpiecznika i warystora powoduje, że nie wyma-
gają one dodatkowych bezpieczników dobezpieczających.
A. Sowa Ograniczniki przepięć przeznaczone do montażu w podstawach bezpiecznikowych
Rys.8. Ogranicznik VNH 280 FM z dodatkowym mikroprzełącznikiem
Ograniczniki produkowane są w wielkościach 00, 1, 2 i 3.
Wśród przedstawionych ograniczników należy zwrócić uwagę na ogranicznik typu VANH 280
składający się z szeregowego połączenia warystora, bezpiecznika i iskiernika. Takie ograniczniki
zalecane są do stosowania w przypadkach jeśli separacja łączonych elementów instalacji.
Przedstawione typy ograniczników klasy I i II charakteryzuje łatwość montażu oraz bardzo dobre
właściwości ochronne. Takie właściwości powodują, że są szczególnie chętnie stosowane w insta-
lacjach elektrycznych w zakładach przemysłowych. Nie stanowią one konkurencji do klasycznych
rozwiązań są jedynie ich uzupełnieniem.
3. Literatura
1. PN-IEC 61024-1:2001, Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
2. PN-IEC 61312-1:2001, Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym. Zasady ogólne.
3. PN-IEC 61024-1-2:2002,Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne. Przewodnik B
 Projektowanie, montaż, konserwacja i sprawdzanie urządzeń piorunochronnych.
4. PN-IEC 61643-1:2001, Urządzenia do ograniczania przepięć w sieciach rozdzielczych niskiego na-
pięcia. Część 1: Wymagania techniczne i metody badań.
5. PN-IEC/TS 61312-3:2003, Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym. Część 3.
Wymagania urządzeń do ograniczania przepięć (SPD).
6. VDE 0675 Teil 6. Überspannungsableiter zur Verwendung in Wechselstromnetzen mit Nennspan-
nungen zwischen 100V und 1000V. November 1989.
7. VDE 0675 Teil 6/A1. Überspannungsableiter zur Verwendung in Wechselstromnetzen mit Nenn-
spannungen zwischen 100V und 1000V. März 1996.
8. VDE 0675 Teil 6/A2. Überspannungsableiter. Teil 6: Verwendung in Wechselstromnetzen mit Nenn-
spannungen zwischen 100V und 1000V. Oktober 1996.
9. PN IEC 99-1. Ograniczniki przepięć. Iskiernikowe zaworowe ograniczniki przepięć do sieci prądu
przemiennego. 1993
10. PN IEC 99-4. Ograniczniki przepięć. Beziskiernikowe zaworowe ograniczniki przepięć z tlenków
metali do sieci prÄ…du przemiennego. 1993.
11. PN-IEC 60364-4-443:1999, Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnie-
nia bezpieczeństwa. Ochrona przez przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi i łą-
czeniowymi.
12. Materiały reklamowe firmy DEHN