Jak správně zapojit přepěťovou ochranu?

V průmyslových a domácích elektrických sítích je instalováno zařízení, které pracuje ve stanovených mezích proudu a napětí. U napájecích trafostanic a výkonných výkonových elektromotorů je však nutné periodicky měnit provozní režimy. Proces přechodu je charakterizován prudkým pulzním nárůstem elektrických parametrů sítě. Nejnebezpečnější jsou atmosférické výboje ve formě blesku, kde přepětí dosáhne kritické hodnoty, která může poškodit elektrická zařízení. Aby se předešlo takovým nouzovým situacím, používá se omezovač přepětí.

Princip činnosti

V pulzních přechodových dějích se napětí mění mnohem rychleji než proud. Tudíž klasické proudové jističe známé všem zde budou neúčinné. Přítomnost omezovače s polovodičovým prvkem s nelineární charakteristikou proud-napětí poskytuje zařízením elektrické sítě ochranu před vysokonapěťovými impulsy.

Jak je z grafu patrné, při jmenovité hodnotě napětí je odpor polovodiče (říká se mu varistor) poměrně velký a proud jím procházející je prakticky nulový (zóna 1). Když je varistor vystaven vysokonapěťovým impulzům (zóna 2), jeho odpor prudce klesá a blíží se téměř nule (zóna 3). V tomto provedení bude omezovač varistor fungovat jako bočníkové zapojení, které přebírá celou proudovou zátěž, která je směrována do zemní smyčky.

Výstavba

Kromě hlavního prvku – varistoru s nelineární charakteristikou, se tlumič přepětí vyznačuje speciálním pouzdrem vyrobeným z porcelánu nebo polymeru. Samotný varistor je ve většině případů vyroben z vilitových disků (ze speciální keramické kompozice se základnou ve formě oxidů zinku se speciálními přísadami). Disky jsou pokryty izolační vrstvou a instalovány v pouzdře.

V závislosti na provozních podmínkách mohou mít tlumiče přepětí různé konstrukce.

• Pro instalaci na elektrické vedení a ochranu zařízení v průmyslových zařízeních.
• Ochranu před špičkovými impulsy vybavení domácnosti v domě či bytě zajišťují kompaktní, designově atraktivní zařízení.

Následující konstrukční prvky jsou na obrázku označeny čísly:

• 1 – pouzdro;
• 2 – pojistka, vypnutá po průchodu napěťového impulsu, s parametry zkratového proudu;
• 3 – varistorový modul, snadno vyměnitelný bez odpojení základního prvku;
• 4 – indikátor zobrazující aktuální životnost zařízení;
• 5 – zářezy na kontaktních svorkách, zvyšující hustotu a plochu kontaktu, aby se zabránilo roztavení drátů v důsledku zahřívání.

Технические характеристики

Kromě designu jsou neméně důležitým faktorem při výběru požadovaného (pulzní) supresoru přepětí (SPD) jeho následující hlavní technické parametry.

• Maximální provozní napětí, které působí na svodič přepětí neomezeně dlouho bez ovlivnění jeho výkonu.
• Maximální napětí působící na svodič přepětí po dobu udanou výrobcem, aniž by došlo k jeho poškození.
• Přivedením provozního napětí na konce svodiče se měří proud procházející izolací. Tento parametr se nazývá svodový proud. Jeho hodnota v dobrém stavu omezovače tíhne k nule.
• Výbojový proud – jeho hodnota určuje identitu omezovače přepětí při ochraně před různými faktory způsobujícími přepětí: blesk, elektromagnetický, spínací.
• Schopnost odolat nouzovému provozu při zachování celistvosti všech konstrukčních prvků.

druhy

Klasifikace (pulzních) tlumičů přepětí je určena státními normami. Regulační dokumenty udávají základní požadavky na ochranná zařízení v závislosti na charakteru zdroje. Rozlišují se následující skupiny přepěťových ochran:

• od zkratů na vysokonapěťové straně sítí nízkého napětí;
• před účinky výbojů blesku a napěťových rázů způsobených spínáním průmyslových elektroinstalací;
• před možným přepětím způsobeným elektromagnetickými faktory.

V závislosti na konkrétním typu řešeného problému se mohou svodiče přepětí v těchto parametrech navzájem lišit.

• Třída napětí. Omezovače chrání obvody, jejichž provozní napětí se pohybuje od méně než 1 kV až po podstatně vyšší hodnoty. Existují např. svodiče přepětí pro napěťové třídy 0.38 kV a 0.66 kV, svodiče přepětí pro napěťové třídy 3, 6, 10 kV a další.
• Materiál izolačního pláště. Nejrozšířenější je porcelán a polymery.

Keramické svodiče přepětí mají dobrou odolnost proti slunečnímu záření a mají dostatečnou mechanickou pevnost, což rozšiřuje možnosti provozu v různých podmínkách. Použití je z bezpečnostního hlediska omezeno pouze velkými hmotnostními charakteristikami a povahou šíření úlomků při přetržení.

Polymerové svodiče přepětí úspěšně konkurují porcelánovým. S mnohonásobně nižšími hmotnostními charakteristikami a prakticky bezpečnými v případě zničení přetlakem nemají v žádném případě horší dielektrické vlastnosti. Mezi nevýhody patří schopnost pokrýt povrch prachem, který zvyšuje svodový proud a způsobuje porušení izolace. V provozu jsou náchylnější na vliv slunečního záření a kolísání okolních teplot než porcelánové (impulzní) svodiče přepětí.

• Bezpečnostní třída. Možnost instalace v exteriéru nebo interiéru závisí na hermetickém provedení pouzdra svodiče přepětí, které tento indikátor vlastně určuje.
• Jednosloupové svodiče přepětí. Skládají se z jednoho modulárního bloku varistorů s odlišnou sadou disků z ochranného polovodičového prvku, určeného pro všechny napěťové třídy.
• Vícesloupové svodiče přepětí. Skládá se z několika modulárních bloků. Jsou spolehlivější než konstrukce s jedním sloupcem.

Co znamená zkratka UZIP?

SPD znamená přepěťovou ochranu. Kromě tlumičů přepětí obsahuje seznam zařízení obsažených v SPD již zastaralá ventilová a jiskřiště. Ty se používají v sítích vysokého napětí (elektrické vedení).

Použití polovodičových varistorů jako materiálu umožnilo učinit rozměry SPD tak kompaktní, že jej bylo možné použít jako ochranu před napěťovými rázy v soukromých domech a bytech.

Jak připojit přepěťové ochrany doma

Pravidla pro projektování elektroinstalací upravují povinnou instalaci přepěťových ochran v domech, kde je napájení zajištěno venkovním vedením a s relativně dlouhou dobou bouřek. Na trhu je velké množství modelů SPD, např. omezovače přepětí OIN 1, OPS 1, OPN-RV a mnoho dalších, jejichž rozměry umožňují umístění do vstupního panelu napájecího zdroje soukromého dům.

Napájení domu může být organizováno pomocí jednofázových nebo třífázových obvodů. Organizace uzemňovacího systému domácí elektrické sítě může být také odlišná.

Obrázek níže ukazuje schéma připojení SPD k jednofázovému elektrickému obvodu. Zemnící systém se dvěma neutrálními vodiči: jeden funguje jako neutrální vodič připojený k zemi a druhý se používá jako ochranný vodič.

• fáze – indikována černým vodičem;
• nula – indikována modrým vodičem;
• zelený – ochranný zemnící vodič.

Následující obrázek ukazuje schéma připojení SPD k třífázovému elektrickému obvodu. Konstrukce ochranného zařízení a měřiče je provedena pro třífázovou síť. Uzemnění je vybaveno podle stejného principu jako v příkladu s připojením k jednofázovému obvodu.

• černý drát – první ze tří fází;
• červený vodič – druhá ze tří fází;
• hnědá – třetí fáze;
• modrý – neutrální zemnící vodič;
• zelený – ochranný zemnící vodič.

Doporučení pro instalaci

Pokud dodržíte doporučení pro instalaci a připojení přepěťové ochrany, zařízení zaručí bezpečný provoz domácího vybavení.

• Je důležité mít velmi spolehlivé uzemnění. Ochrana nespolehlivou zemnící smyčkou i při nepříliš velkém rázu napěťového impulsu povede k nouzové situaci v podobě spálených elektrospotřebičů a samotného panelu.
• Je nutné zajistit, aby třída ochrany SPD odpovídala místu instalace štítu. Pokud je štít umístěn venku a zařízení je určeno pro práci uvnitř, pak v nejlepším případě selže, v nejhorším poškodí domácí elektrickou síť.
• Pro zajištění spolehlivé ochrany je v některých případech nutné instalovat SPD různých tříd ochrany.
• Ne každé ochranné zařízení je vhodné pro konkrétní typ uzemnění domácí elektrické sítě. Měli byste si pečlivě prostudovat technickou dokumentaci zařízení, které kupujete, abyste nevyhazovali peníze za poměrně drahé zařízení.
• Je důležité správně připojit obvod bez jakýchkoli porušení. Pokud nemáte dovednosti elektrikáře, neměli byste se do práce pouštět. Kvalifikovaný odborník to udělá správně, bez velkých obtíží.

Údery blesku, výpadky elektrického vedení nebo nehody v trafostanicích nelze předvídat. Instalace svodiče vás ochrání před neočekávanými problémy.

Související videa