Eaton Moeller: Praktyczne sposoby ochrony przeciwprzepięciowej urządzeń w obiektach budowlanych
Firma Eaton Moeller ma w swojej ofercie aparaty, które skutecznie chronią urządzenia znajdujące się w obiektach budowlanych przed skutkami przepięć. Aby zapobiec uszkodzeniu tych urządzeń, stosuje się wewnątrz budynku...
...trójstopniowy system ochrony przeciwprzepięciowej: klasy I, II, III (wg IEC 61643-1) /B, C, D (wg DIN VDE 0675). Posługując się oznaczeniami literowymi z wyżej przytoczonej normy niemieckiej firma Eaton Moeller rozróżnia kilka rodzajów ograniczników przepięć i ich zestawów, mających różne przeznaczenie. Ograniczniki przepięć klasy B zabezpieczają przed bezpośrednim i bliskim uderzeniem pioruna. Ograniczniki przepięć klasy C zabezpieczają większość odbiorników elektrycznych przed przepięciami komutacyjnymi i zredukowanymi przez ograniczniki przepięć klasy B. Ograniczniki przepięć klasy D dodatkowo zabezpieczają szczególnie czułe i kosztowne urządzenia elektryczne i elektroniczne. Zestawy ograniczników przepięć klasy B+C montowane w jednej rozdzielnicy oferowane w dwu wersjach: do domów jednorodzinnych i obiektów przemysłowych (rys. 1).
W poniższym artykule chcemy przedstawić kilka praktycznych przykładów rozwiązań z zakresu ochrony przepięciowej polecanych przez firmę Eaton Moeller.
Pierwszy przypadek przedstawia dom jednorodzinny na terenie nizinnym, który nie jest wyposażony w instalację odgromową i jest zasilany linią napowietrzną (rys. 2).
Złącze kablowe znajduje się w szafce wraz licznikiem na ścianie budynku. W tym wypadku istnieje możliwość bezpośredniego wniknięcia udaru do instalacji elektrycz¬nej. Zaleca się montaż ogranicznika przepięć klasy B+C typu SPB-12/280/4 w rozdzielnicy głównej budynku lub w złączu za głównymi zabezpieczeniami, jeśli pozwoli na to zakład energetyczny.
Ograniczniki przepięć klasy B lub zestawy B+C należy stosować wszędzie tam, gdzie istnieje możliwość wniknięcia prądu piorunowego do obiektu i dalej do instalacji przewodzących. Wypadki takie mają miejsce gdy:
- budynek został wyposażony w instalację piorunochronną,
- budynek ma przyłącze z zewnętrzną linią napowietrzną i instalację piorunochronną,
- do budynku jest doprowadzona zewnętrzna linia napowietrzna i brak instalacji piorunochronnej,
- budynek jest zasilany linią kablową, a odległość między budynkiem i stacją trafo jest niewielka.
Przewody łączące ograniczniki przepięć klasy B i zestawy B+C w sieci elektrycznej z szyną wyrównawczą powinny być jak najkrótsze. Stosując możliwie najkrótsze przewody łączeniowe unika się powstawania wysokich napięć dodatkowych w trakcie odprowadzania impulsów do ziemi, a właściwości odgromnika są optymalnie wykorzystane. Zaleca się, aby długość przewodów połączeniowych nie przekraczała 0,5 m. Ze względu na ogromne siły dynamiczne powstające podczas wyładowań, należy pamiętać o solidnym mocowaniu przewodów w zaciskach ograniczników przepięć.
W przypadku bezpośredniego uderzenia pioruna w instalację odgromową budynku, obudowy i prze-wody ochronne połączone z uziomem fundamentowym, w milionowej części sekundy uzyskują wysoki potencjał (rys. 3). Od uziemionych części do sieci zasilającej oraz do sieci transmisji danych wpływa prąd wyrównawczy. Równocześnie w pętlach przewodów, które nie są połączone z szyną wyrównawczą, mogą indukować się niebezpieczne przepięcia.
By uniknąć skutków tego rodzaju zagrożeń należy zastosować układ ochrony przepięciowej składający się minimum z dwóch stopni: B oraz C. Rysunek 4 przedstawia zainstalowany zestaw klasy B+C w rozdzielnicy głównej obiektu.
Dla budynków wielopiętrowych mających instalację odgromową firma Eaton Moeller zaleca montaż ogranicznika przepięć klasy B+C w rozdzielnicy głównej oraz dodatkowych ograniczników przepięć klasy C na każdym piętrze (rys. 5). Chronią one instalacje i odbiorniki przed przepięciami zredukowanymi przez ograniczniki przepięć klasy B oraz przed przepięciami wywołanymi podczas załączania różnego rodzaju urządzeń, np. silników, spawarek, transformatorów. Pamiętajmy, że przy pomiarze rezystancji izolacji niezbędne jest odłączanie ograniczników przepięć klasy C!
Dla czułej i kosztownej aparatury medycznej, informatycznej oraz przemysłowej wymagającej niezawodnej pracy zaleca się stosowanie dodatkowo stopnia klasy D. Najczęściej ograniczniki klasy D są instalowane przed serwerami, sprzętem Hi-Fi i TV.
W ofercie firmy Eaton Moeller znajdują się trzy typy ograniczników przepięć klasy D różniące się sposobem montażu:
- na szynę TS 35 mm w rozdzielnicy SPD-S-1+1,
- bezpośrednio w gniazdku SPD-STC,
- w kanałach kablowych VDK 280ES.
Dla wszystkich wyżej wymienionych ograniczników przepięć klasy D obowiązują wspólne zasady:
- należy je instalować jak najbliżej chronionego urządzenia,
- należy je montować za wyłącznikami różnicowoprądowymi,
- stosowanie w obiekcie tylko ograniczników przepięć klasy D nie zapewnia dostatecznej ochrony urządzeń.
Kolejny przykład, który chcemy przedstawić, dotyczy hali produkcyjnej (rys. 6). Obiekt jest zasilany linią kablową położoną w ziemi na długości powyżej 100 m i ma instalację odgromową. Zalecany jest montaż ograniczników przepięć klasy B+C typu SP-B+C w rozdzielnicy głównej. Jeśli na hali znajdują się maszyny sterowane komputerowo i odcinek zasilającego przewodu od rozdzielnicy do danej grupy maszyn jest dłuższy niż 20 m, zaleca się zamontować ograniczniki przepięć klasy C lub D.
Ograniczniki przepięć firmy Eaton Moeller należy chronić przed zwarciem. Producent podaje maksymalne wartości dobezpieczeń w celu zabezpieczenia odgromników przed długotrwałym działaniem prądów zwarciowych.
Szczególnie niebezpieczne dla instalacji elektrycznej budynku są bezpośrednie uderzenia pioruna w odbiorniki energii elektrycznej zainstalowane na zewnątrz (np. oświetlenie placów, wentylatory na dachach lub reklamy). Uderzenie pioruna w taką instalację stanowi zagrożenie wniknięcia prądu udarowego bezpośrednio do instalacji budynku (rys. 7).
Należy także pamiętać, aby urządzeń elektrycznych instalowanych na zewnątrz nie montować bezpośrednio przy instalacji odgromowej (rys. 8). Dokładne sposoby wyznaczania odstępów opisane są w normach:
- PN-IEC 61024-1 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
- PN-IEC 61024-1-2 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
Projektowanie, montaż, konserwacja i sprawdzenie urządzeń piorunochronnych.
Ograniczniki przepięć B+C są coraz bardziej popularne wśród projektantów oraz elektryków ze względu na brak ograniczeń dotyczących odległości między poszczególnymi stopniami, a także prostotę montażu całego zestawu (rys. 9 i 10).
rys. 1 Zestawy ograniczników przepięć klasy B+C
a) SPB-12/280 do zastosowań w budownictwie mieszkaniowym
b) SP-B+C/3+1 do zastosowań w szczególności do obiektów przemysłowych
rys. 2 Dom jednorodzinny na terenie nizinnym bez instalacji odgromowej zasilany linią napowietrzną. Zalecany montaż ogranicznika przepięć klasy B+C typu SPB-12/280/.. w rozdzielnicy
rys. 3 Rozpływ prądu piorunowego w budynku po uderzeniu pioruna w instalacje odgromową
rys. 4 Dom jednorodzinny na terenie nizinnym z instalacją odgromową zasilany linią kablową. Zalecany montaż ogranicznika przepięć klasy B+C typu SPB-12/280/.. w rozdzielnicy głównej
rys. 5 Budynek wielopiętrowy z instalacją odgromową, zasilany linią kablową. Montaż ograniczników przepięć: w rozdzielnicy głównej - klasa B+C, typ SP-B+C/3.., w rozdzielnicy piętrowej - klasa C, typ SPC-S-20/280/..
rys. 6 Obiekt przemysłowy, usługowy z instalacją odgromową zasilany linią kablową. Montaż ograniczników przepięć: w rozdzielnicy głównej - klasa B+C, typ SP-B+C/3.., w rozdzielnicach piętrowych - klasa C, typ SPC-S-20/280/..
rys. 7 Podrozdzielnia zasila oświetlenie obiektu rekreacyjnego. Montaż ograniczników: w przyłączu - klasa B, typ SPB-60/440, w rozdzielnicy głównej - klasa C, typ SPC-S-20/280/.., w podrozdzielnicy - klasa B+C, typ SP-B+C/3..
rys. 8 Zbyt bliskie zainstalowanie urządzeń elektrycznych przy zwodach instalacji odgromowej stanowi zagrożenie wniknięcia prądu udarowego bezpośrednio do instalacji budynku
rys. 9 Rozdzielnica dla budynku mieszkalnego z zainstalowanym ogranicznikiem przepięć SPB-12/280
rys. 10 Przykład montażu ograniczników przepięć klasy C typu SPC w rozdzielnicy mieszkaniowej
rys. 11 Schematy połączeń dla ograniczników przepięć klasy B, C oraz zestawów B+C ograniczników dla sieci TN-C i TN-S