METODY BADAŃ I ZASADY DOBORU.pdf

METODY BADAŃ I ZASADY DOBORU

URZĄDZEŃ DO OGRANICZANIA PRZEPIĘĆ

Andrzej Sowa

Podstawowe wymagania dotyczące urządzeń do

ograniczania przepięć SPD (ang. S urge P rotec-

tive D evices) przeznaczonych do montażu w in-

stalacji elektrycznej przedstawiono w normach

opracowanych przez Komitet Normalizacyjny

IEC S.C. 37A (rys.1).

Z zestawionych norm międzynarodowych, w

kraju wprowadzono norma PN-IEC 61643-1

Urządzenia do ograniczania przepięć w sieciach

rozdzielczych niskiego napięcia. Część 1:

Wymagania techniczne i metody badań.

IEC S.C. 37A

“Low-Voltage surge protective devices” Niskona-

pięciowe urządzenia ograniczające przepięcia

Standard IEC 61643-1 Ed.1.0.

“ Surge protective devices connected to low-

voltage power distribution systems. Part 1.

Performance requirements and testing

methods ”(opublikowane 1998-02) Urządzenia

do ograniczania przepięć w sieciach rozdziel-

czych niskiego napięcia. Część 1. Wymagania

techniczne i metody badań.

Standard IEC 61643-2 Ed.1.0.

“Surge protective devices connected

to low-voltage power distribution sys-

tems” . Part 2. Selection and application

principles ” IEC 37A/97/CDV (Urządzenia

ograniczające przepięcia dołączane do sieci

rozdzielczych . Część 2. Dobór i przykłady za-

stosowań).

Standard IEC 61644-1 Ed.1.0

„Surge protective devices connected to tele-

communication signalling network”

IEC 37A/61/CDV Urządzenia ograniczające prze-

pięcia dołączane do linii telekomunikacyjnych.

Standard IEC 61644-2 Ed.1.0.

“ Surge protective devices connected

to telecommunication and signalling

networks.”. Part 2. Selection and ap-

plication principles ” IEC 37A/58/NP. (Urzą-

dzenia ograniczające przepięcia do linii tele-

komunikacyjnych. Część 2. Wybór i przykłady

zastosowań)

Rys.1 . Zakres prac normalizacyjnych komitetu IEC S.C. 37A

Urządzenia do ograniczania

• SPD badane zgodnie z wymaganiami

próby klasy I - ochrona przed bezpo-

średnim działaniem prądu piorunowego

(wyrównanie potencjałów w obiekcie)

oraz wszelkiego rodzaju przepięciami,

przepięć w instalacji elektrycznej

Norma PN-IEC 61643-1 podzieliła urządzenia

do ograniczania przepięć SPD w instalacji elek-

trycznej na 3 następujące grupy:

• SPD badane zgodnie z wymaganiami

próby klasy II - ochrona przed przepię-

ciami atmosferycznymi indukowanymi,

A. Sowa Wymagania techniczne i metody badań urządzeń do ograniczania przepięć

przepięciami łączeniowymi, przepię-

ciami przepuszczonymi przez ogranicz-

niki klasy I,

• SPD badane zgodnie z wymaganiami

próby klasy III – ochrona przed prze-

pięciami łączeniowymi powstającymi w

obiekcie budowlanym.

W dalszej części urządzenia do ograniczania

przepięć badane zgodnie wymaganiami prób

klasy I, II i III nazywane będą ogranicznikami

odpowiednio klasy I, II lub III. Podstawowe

właściwości i charakterystyki poszczególnych

typów ograniczników przedstawiono w tabli-

cach 1 i 2.

Tablica 1. Właściwości różnych typów ograniczników

Typ ogranicznika

Właściwości

Ucinający napięcie

Dużą impedancją przy braku przepięcia, która zmniejsza się gwałtownie w od-

powiedzi na występowanie udaru napięciowego. Elementy stosowane do „uci-

nania napięcia” - iskierniki *, rury gazowe, tyrystory i triaki

Ograniczający napięcie

Dużą impedancją przy braku przepięcia, która zmniejsza się w sposób cią-

gły w miarę wzrostu prądu udarowego i napięcia. Podstawowe elementy -

warystory* i diody ograniczające

Kombinowany

Zawierają zarówno element ucinający napięcie jak i element ograniczający

napięcie i mogą ucinać napięcie, ograniczać napięcie lub spełniać te obie

funkcje w zależności od charakteru doprowadzonego napięcia (np. równo-

ległe lub szeregowe połączenie iskiernika z warystorem).

Tablica 2. Zadania, miejsca montażu oraz wymagany zakres badań ograniczników klasy I, II i III

Parametr

Charakterystyka

Ograniczniki przepięć klasy I

Zadanie

Niedopuszczanie do wnikania prądu piorunowego i wszelkiego rodzaju przepięć

do instalacji elektrycznej wewnątrz obiektu budowlanego.

Zakres badań pró-

by klasy I

Podstawowe badania:

znamionowym napięciem udarowym 1,2/50,

prądem udarowy impulsowym I max,

znamionowym prądem wyładowczym 8/20.

Ograniczniki przepięć klasy II

Zadanie

Ograniczanie przepięć pomiędzy:

• przewodami falowymi L1,L2,L3 i przewodem ochronnym PE,

• przewodami neutralnym N i ochronnym PE.

Zakres badań pró-

by klasy II

Podstawowe badania:

znamionowym prądem wyładowczym i n ,

największym prądem wyładowczym i max ,

napięciem udarowym 1,2/50.

Ograniczniki przepięć klasy II

Zadanie

Ograniczanie przepięć pomiędzy:

• przewodem fazowym L a neutralnym N,

• przewodami neutralnym N i ochronnym PE.

Zakres badań pró-

by klasy III

Badania znamionowym udarem napięciowo-prądowym 1,2/50-8/20.

A. Sowa Wymagania techniczne i metody badań urządzeń do ograniczania przepięć

Ogólne zasady doboru

ograniczników przepięć

Przystępując do tworzenia w instalacji elek-

trycznej systemu ochrony przed działaniem prą-

du piorunowego i wszelkiego rodzaju przepięć

należy ocenić występujące zagrożenie.

Przykładowe problemy, które należy przeanali-

zować i rozwiązać w początkowej fazie postę-

powania przedstawione zostaną na przykładzie

obiektów nowopowstającego oraz modernizo-

wanego.

nych klas montowane w instalacji elektrycz-

nej.

Ogólne wymagania dotyczące układów

ochrony przepięciowej

Liczbę układów ograniczników przepięć i

sposób ich montażu należy dostosować do

systemu sieci, występującego zagrożenia

oraz wymaganych kategorii przepięcio-

wych.

Układy ograniczników należy rozmieścić w

taki sposób, aby zapewniały ograniczenie

przepięć do wartości wymaganych w wy-

branych kategoriach przepięciowych.

Zachować, zgodne z zaleceniami produ-

centa, najmniejsze dopuszczalne odległości

pomiędzy:

- układami ograniczników różnych klas,

- układami ograniczników a chronionymi

urządzeniami.

Wymagania dotyczące ograniczników

klasy I

1. Układy ograniczników klasy I powinny

być instalowane za zabezpieczeniami

głównymi, w pobliżu miejsca wprowa-

dzania instalacji elektrycznej do obiektu

budowlanego (złącze kablowe, szafka

obok złącza, rozdzielnica główna).

2. Układ połączeń ograniczników powinien

być dobrany odpowiednio do systemu sie-

3. Należy określić skuteczną wartość napię-

cia trwałej pracy ogranicznika oraz po-

ziom ograniczenia napięć udarowych

przez ograniczniki.

4. Przewody wykorzystywane do przyłącze-

nia ogranicznika powinny być możliwie

najkrótsze.

5. Układając przewody łączące ograniczniki

należy uwzględnić możliwości oddziały-

wania na nie sił dynamicznych wywoły-

wanych przez płynący prąd piorunowy.

6. Określić potrzebę stosowania dodatko-

wych zabezpieczeń nadprądowych w sze-

reg z ogranicznikiem klasy I.

Przypadek 1. Obiekt nowy

♦ Określić poziom ochrony, jaki należy zasto-

sować w tworzonym systemie ochrony od-

gromowej danego obiektu.

♦ Na podstawie informacji o wybranym pozio-

mie ochrony, dobrać wartości podstawo-

wych parametrów charakteryzujących prze-

bieg prąd piorunowego.

♦ Określić wymagane klasy środowisk dla

urządzeń oraz kategorie przepięciowe dla in-

stalacji elektrycznej, które będą tworzone

wewnątrz obiektu.

Przypadek 2. Obiekty modernizowane

• Sprawdzić jakie środki ochrony odgromo-

wej zastosowano w obiekcie ( zewnętrzna i

wewnętrzna ochrona odgromowa) oraz do-

konać oględzin ich stanu aktualnego .

• Ocenić, czy od czasu powstania obiektu:

nie zmieniło się jego przeznaczenie,

nie wykonywano w obiekcie prac, które

wprowadziły zmiany w instalacji elek-

trycznej i ochronie odgromowej.

• Sprawdzenie sposobu doprowadzania

wszelkich instalacji do obiektu.

W dalszej kolejności można wykonać zalece-

nia analogiczne jak w przypadku obiektu no-

wego.

W kolejnej fazie należy uwzględnić przedsta-

wione poniżej podstawowe wymagania jakie

powinny spełniać zarówno układy ochrony

przepięciowej, jak i ograniczniki poszczegól-

A. Sowa Wymagania techniczne i metody badań urządzeń do ograniczania przepięć

7. Określić dopuszczalne odległości pomię-

dzy iskiernikowymi ogranicznikami prze-

pięć klasy I a innymi urządzeniami w

miejscu ich montażu (jeśli takie są zalece-

nia producenta ograniczników).

Wymagania dotyczące ograniczników

klasy II

1. Układ połączeń ograniczników klasy II po-

winien być dobrany odpowiednio do sys-

temu sieci.

2. Miejsce montażu układu ograniczników

przepięć klasy II uzależnione jest od jego

zadań. W przypadku układu dwustopnio-

wego są to rozdzielnice na poszczególnych

kondygnacjach, rozdzielnice oddziałowe,

tablice rozdzielcze wewnątrz obiektu

(wskazany jest montaż ograniczników przed

wyłącznikami różnicowo-prądowymi).

3. Jeśli nie występuje zagrożenie oddziaływa-

niem prądu piorunowego to układy ogra-

niczników klasy II można instalować w

miejscu wprowadzania instalacji do obiektu

(zamiast ograniczników klasy I).

4. Określić potrzebę stosowania dodatkowych

zabezpieczeń nadprądowych w szereg z

ogranicznikiem klasy II.

5. Określić sposób sygnalizacji uszkodzenia

ograniczników.

6. Zachować wymagane odległości pomiędzy

ogranicznikami klasy I i II.

7. Jeśli zachowanie wymaganych odległości

jest niemożliwe należy zastosować induk-

cyjności sprzęgające.

• występowaniu zbyt dużych odległości

pomiędzy układami ograniczników

przepięć klasy II i chronionymi urzą-

dzeniami,

• ochrony urządzeń o nieznanej odpor-

ności udarowej lub o mniejszej odpor-

ności od pozostałych urządzeń pracują-

cych w danym obiekcie.

W większości przypadków dwustopniowy

układ ochronny, zawierający ograniczniki klas

I i II, zapewnia dostateczną ochronę urządzeń

elektronicznych i elektrycznych, a ograniczni-

ki klasy III są najczęściej jedynie uzupełnie-

niem wielostopniowego system ochronny i

przed ich doborem należy dokładnie przeana-

lizować celowość ich stosowania.

Dodatkowo należy uwzględnić wymagania do-

tyczące zachowania minimalnych odległości

pomiędzy ogranicznikami klasy III i II oraz

ogranicznikami klasy III a chronionym urzą-

dzeniem, które posiada zainstalowane elemen-

ty ochrony przepięciowej.

W stosowanych układach ograniczników klasy

III do ochrony przed przepięciami występują-

cymi pomiędzy przewodem fazowym a neu-

tralnym wykorzystywane są elementy zmien-

no-oporowe np. warystory. Skoki potencjałów

przewodu PE ogranicza odgromnik gazowany.

W instalacji elektrycznej ograniczniki prze-

pięć klasy III montowane są za wyłączni-

kach różnicowoprądowych.

Eksploatacja i konserwacja

ograniczników przepięć

Ograniczniki przepięć klasy I jako część instala-

cji odgromowej powinny być poddawane oglę-

dzinom w terminach wymaganych przez obo-

wiązujące normy ochrony odgromowej. W

przypadku stosowania „dobezpieczeń” ogra-

niczników wskazane jest sprawdzenie bezpiecz-

ników włączanych szeregowo z ogranicznikami

po każdej burzy nad obiektem lub po zadziałaniu

głownych zabezpieczeń nadprądowych. Po-

dobne wymogi zawierają wprowadzane obecnie

zalecenia międzynarodowe.

Szczególnie dużo informacji zawarto w PN-IEC

61024-1-2.

Ograniczniki przepięć klasy III

Ograniczniki klasy III zapewniają ochronę

urządzeń przed przepięciami atmosferycznymi

wywołanymi przez odległe wyładowania at-

mosferyczne (kilkaset metrów od obiektu)

oraz przed przepięciami łączeniowymi wystę-

pującymi w instalacji elektrycznej.

W instalacji elektrycznej ograniczniki przepięć

klasy III współpracują najczęściej z ogranicz-

nikami klas I i II tworząc wielostopniowe

układy ochronne.

Ograniczniki klasy III należy stosować w

przypadku:

A. Sowa Wymagania techniczne i metody badań urządzeń do ograniczania przepięć

W normie tej, przedstawiając wskazówki doty-

czące konserwacji i sprawdzania urządzeń

ochrony przepięciowej zawartych, stwierdzono:

• sprawdzanie ograniczników przepięć jest

częścią procedury sprawdzania instalacji

piorunochronnej,

• programy sprawdzania i konserwacji po-

winny być sprecyzowane przed odpowiednią

władzę lub przez projektanta instalacji pio-

runochronnej lub przez wykonawcę w

uzgodnieniu z właścicielem lub ze wskaza-

nym przez niego przedstawicielem,

• charakterystyki elektryczne urządzeń po-

winny być zachowane,

• jeśli w budynku dokonano modyfikacji lub

zmieniono jego przeznaczenie to może oka-

zać się niezbędna modyfikacja systemu

ograniczania przepięć.

Tworząc programy konserwacji należy określić

częstość jej przeprowadzania oraz dokładny

program, który powinien obejmować:

- sprawdzenie dokumentacji technicznej,

- oględziny,

- dokonanieprób,

- wykonanie dokumentacji sprawdzania.

W ramach tego programu powinny zawierać się

postanowienia dotyczące sprawdzania urządzeń

ograniczających przepięcia.

Należy sprawdzić, czy nie ma znaków uszko-

dzeń urządzeń ograniczających przepięcia

lub chroniących je bezpieczników.

W przypadku uzupełnień lub zmian w obiek-

cie należy sprawdzić potrzebę uzupełnienia w

systemie ochrony przepięciowej.

Sprawdzenia instalacji piorunochronnej i ogra-

niczników przepięć powinien dokonywać spe-

cjalista z dziedziny ochrony odgromowej. Okre-

sy pomiędzy poszczególnymi sprawdzaniami in-

stalacji piorunochronnej, a tym samym ogra-

niczników przepięć zestawiono w tablicy 3.

Tablica 3 . Okresy pomiędzy sprawdzaniem

instalacji piorunochronnej

Poziom ochrony

odgromowej

Odstęp pomiędzy

dwoma kolejnymi

sprawdzaniami

Okres pomiędzy

krytycznym

sprawdzeniem

urządzeń.

2 lata

6 miesięcy

4 lata

12 miesięcy

III i IV

6 lat

12 miesięcy

W przedstawionej tablice uwzględniono nie

tylko pełne badania i sprawdzanie instalacji,

ale również możliwości prowadzenia znacznie

częstszych oględzin (przynajmniej raz w roku

lub nawet co 6 miesięcy)

Przestrzeganie powyższych zasad ułatwia two-

rzenie pewnej i niezawodnej ochrony przed dzia-

łaniem prądu piorunowego i wszelkiego rodzaju

przepięć jakie mogą wystąpić w instalacji elek-

trycznej.

Dokładne informacje o ogranicznikach prze-

pięć poszczególnych klas przedstawiono na

stronie – ww w.ochrona.net.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: