Pulsbeveiligingsapparaat. Heeft u een overspanningsbeveiliging nodig?

Puls-overspanningen in elektrische netwerken- niet ongewoon. Ze komen voor bij directe of korte blikseminslagen, als gevolg van schakelingen in hoogspanningsnetwerken, maar ook als gevolg van verschillende noodprocessen. Tegelijkertijd lopen particuliere huishoudens die stroom ontvangen via een bovengrondse elektriciteitsleiding (OHL) een bijzonder risico.

Bliksem is een elektrische ontlading van atmosferische oorsprong die ontstaat tussen een onweerswolk en de grond of tussen onweerswolken. Er wordt aangenomen dat de stroom van een directe blikseminslag ongeveer is 100 duizend ampère, en de spanning is maximaal 1 miljard volt. De vorm van de overspanningsimpuls tijdens een blikseminslag is weergegeven in onderstaande figuur.

Het is duidelijk dat de impact van een spanning van tienduizenden volt op elektrische apparaten die zijn ontworpen voor 220V op zijn minst zal leiden tot falen ervan, en vaker tot brand.

Wanneer moet u SPD gebruiken?

Bescherming van gebouwen en constructies tegen brand als gevolg van een directe blikseminslag wordt uitgevoerd door bliksemafleiders. Voor woongebouwen is het een gelast staalgaas met een diameter van 8 mm op een plat dak, met een celafstand van 15x15, of een kabel die langs de nok van het dak wordt gespannen als deze van het hellende type is.

Bescherming van apparatuur en elektrische bedrading tegen de gevolgen van bliksem wordt uitgevoerd speciale apparaten— . Het gebruik van een SPD bij het betreden van een bovenleiding in een gebouw is verplicht. Deze eis wordt opgelegd door PUE-clausule 7.1.22. SPD's kunnen verschijnen als op een DIN-rail gemonteerde modules of als apparaten die in stekkers of stopcontacten zijn ingebouwd.

Elk huishoudelijk elektrisch apparaat dat in de huisbedrading werkt, is door fabrikanten ontworpen om te worden gevoed door een harmonisch sinusgolfsignaal met een spanning van 220 of 380 volt.

Moeilijk elektronische apparatuur toepassingen rechtgetrokken met speciale blokken DC.

Wanneer de vorm en amplitude van de voedingsspanning verandert, heeft dit een grote invloed op de kwaliteit van het werk van huishoudelijke consumenten, waardoor hun levensduur wordt verkort.

Huishoudelijke bescherming huishoudelijke apparaten ernstige aandacht moet worden besteed aan:

hoogwaardig werk uitvoeren met uw eigen handen of door het inschakelen van elektrospecialisten;
zorgen voor een betrouwbare werking;
toepassen in risicogebieden;
gebruik, waardoor de impact van voedingsstoornissen wordt geëlimineerd noodsituaties uit het energiesysteem;
zorg voor iets dat bestand is tegen bliksemontladingen die enorme schade toebrengen aan het gebouw en de bewoners;
het huishoudnetwerk tegen te gaan met apparaten met overspanningsbeveiliging SPD's.

Welke stroompulsen kunnen in een thuisnetwerk optreden?

De aard van de stroom door de apparatuur wordt als basis voor het ontwerp genomen elektrische apparaten en wordt weergegeven op de onderstaande afbeelding.

Een ideale sinusoïde en de daaruit gelijkgerichte gelijkstroom zorgen voor de nominale bedrijfsmodus. Het kan worden verstoord door een impuls afkomstig van:

bliksemontlading;
overspanning van het elektrische netwerk in noodmodi.

De kenmerken in de onderste grafieken zijn van algemene aard. Ze veranderen van geval tot geval. Er moet echter onmiddellijk worden opgemerkt dat de bliksemimpuls veel groter is in omvang en 17 keer langer in de tijd (350/20=17).

De kracht van bliksem is veel groter dan de impuls van een normale netwerkoverspanning en heeft in vergelijking hiermee een groter destructief vermogen.

Om de nawerkingen van bliksem te elimineren, wordt daarom gespecialiseerde pulsbescherming gebruikt.

Laten we ze samenvatten tot vier punten:

De overspanningsbeveiliging is ontworpen om bedrijfsklaar te blijven wanneer de nominale netspanning lager is. Wanneer overspanningen optreden als gevolg van ongelukken, kunnen deze beschadigd raken en moeten ze zelf worden beschermd.
gemaakt voor de werking van sinusoïdale of gelijkstroom. Het is niet geschikt voor het werken onder een gepulseerde bliksemontlading.
Het beveiligen van SPD's met automatische apparaten is verboden. Er worden alleen zekeringen voor geselecteerd.
Volgens de voorwaarden veilige werking Het is beter om een eersteklas SPD-behuizing te gebruiken met een ontwerp uit één stuk zonder extra verwijderbare modules.
Bij het kiezen van ovdie zijn ontworpen om bliksemstromen van meer dan 20 kA met pulsverhoudingen van 10/350 milliseconden te verwerken, is het noodzakelijk om zich te concentreren op afleiders.
SPD-installatie moet worden uitgevoerd in een elektrisch paneel met metalen lichaam, die het beste voldoet aan de brandveiligheidseisen.

Laten we het eens bekijken aan de hand van het voorbeeld in de onderstaande afbeelding.

Elektrische energie de woning kan worden gevoed via een bovenleiding voorzien van:

zelfdragende geïsoleerde draden SIP - VLI;
gewone draden zonder een buitenste isolatielaag - bovengrondse lijnen.

De aanwezigheid van een diëlektrische laag op de geleidende elementen van de bovenleiding vermindert de impact van een bliksemontlading en beïnvloedt het ontwerp van de werkende SPD en het aansluitschema ervan.

Bij het voeden van het huis vanuit VLI wordt een aardingssysteem gecreëerd volgens het TN-C-S-schema. De SPD wordt tussen de fasegeleiders en de PEN gemonteerd. De plaats waar PEN zich splitst in PE- en N-draden op een afstand van 30 meter van het gebouw vraagt om extra bescherming.

De aanwezigheid van externe bliksembeveiliging geïnstalleerd op het huis, de levering van metalen communicatie van technische systemen zijn van invloed op de elektrische veiligheid van het gebouw, de keuze en het aansluitschema van de SPD.

Laten we vier opties voor mogelijke schema's bekijken.

Optie 1

Voorwaarden

zonder externe bliksembeveiliging;
met ontbrekende metalen communicatie ingebouwd in het huis;

Oplossing

In deze situatie wordt de kans op een directe blikseminslag op het gebouw sterk verminderd:

isolatie van VLI-draden;
gebrek aan bliksembeveiliging en externe metalen open geleidende delen.

Daarom is het voldoende om te beschermen tegen overspanningspulsen met een stroomvorm van 8/20 µs.

Een SPD met een gecombineerde beschermingsklasse van 1+2+3 in een enkele behuizing van het merk DS131VGS-230 is zeer geschikt. Bovendien, haar beschermende functie het is onwaarschijnlijk dat bliksemstroompulsen van de vorm 10/350 μs met een amplitude tot 12,5 kA worden gebruikt.

Het stroombereik van overspanningspulsen kan worden geselecteerd uit het bereik van 5-20 kA, rekening houdend met de periode van onweersbuien. Het is gemakkelijker om te stoppen bij de maximale waarde.

Optie 2

Voorwaarden

Elektriciteit wordt geleverd via VLI. Gebouw:

zonder externe bliksembeveiliging;
met metalen water- of gasleidingen ingebouwd in het huis;
TN-C-S aardingssysteemschema.

Oplossing

Vergeleken met het vorige geval is hier een blikseminslag door een pijpleiding met een kracht tot 100 kA mogelijk. Deze stroom in de buis vertakt zich naar beide uiteinden bij 50 kA. Aan onze kant van het huis wordt dit deel in 25 kA verdeeld in de grondlus en het gebouw.

De PEN-geleider zal zijn aandeel van 12,5 kA op zich nemen, en de resterende helft van de puls van dezelfde sterkte zal via de SPD de fasegeleider binnendringen. Daarom zal het onderdrukt moeten worden.

Het is heel goed mogelijk om hetzelfde SPD-model als voorheen te kiezen, maar het vermogen om te beschermen tegen een bliksemimpuls met een vorm van 10/350 μs en een piek-tot-piekwaarde van maximaal 12,5 kA zal absoluut noodzakelijk zijn.

Optie 3

Voorwaarden

Elektriciteit wordt geleverd via VLI. In het gebouw:

er zijn geen metalen communicatiemiddelen in het huis ingebouwd;
TN-C-S aardingssysteemschema.

Oplossing

Een bliksemontlading van 100 kA komt de bliksemafleider binnen en wordt verdeeld in twee stromen van elk 50 kA naar het aardingsapparaat en het elektrische circuit van het gebouw.

Op de PE-bus wordt deze opnieuw afgetakt in een PEN-geleider en een fasegeleider van elk 25 kA. Er zal dus een puls met een vorm van 10/350 μs en een sterkte van 25 kA door de SPD stromen. Met deze parameters moet u bescherming selecteren.

Optie 4

Voorwaarden

Elektriciteit wordt geleverd via VLI. Bij het gebouw:

externe bliksembeveiliging is geïnstalleerd;
er zijn metalen watertoevoerleidingen in het huis ingebouwd;
TN-C-S aardingssysteemschema.

Oplossing

Een bliksemontlading van 100 kA nadat de bliksemafleider in twee stromen van 50 kA in de aardlus divergeert en elektrisch schema invoerapparaat. De tweede stroom wordt ook gelijk verdeeld: 25 kA verspreidt zich door de watertoevoerleidingen, en de volgende 25 worden ook verdeeld in 12,5 kA, elk in een PEN-geleider en een fasegeleider via een SPD. Het kan worden gekozen met hetzelfde ontwerp als in de tweede optie.

Kenmerken van het kiezen van een SPD wanneer aangedreven door VLI

In de vier geanalyseerde voorbeelden wordt VLI met SIP als basis genomen voor de stroomvoorziening van het gebouw. Ze hebben een nulonderbreking en daarom is het onwaarschijnlijk dat er een lineaire spanning van 380 verschijnt in plaats van een fasespanning. Daarom kan de keuze van de SPD worden beperkt door de maximale netwerkspanning.

Gezien de werklast in de vier opties die voor SPD's worden overwogen, is het heel acceptabel om deze laatste in metalen kasten in huis te installeren. Rekening houdend met de kleine afmetingen van het gebouw is het toegestaan om één SPD-apparaat tussen de fase- en PEN-geleiderpotentialen te installeren.

Optie 5

Voorwaarde

Elektriciteit komt het gebouw binnen via bovengrondse elektriciteitsleidingen met blootliggende draden.

Oplossing

In een dergelijke situatie is er een grote kans op een bliksemontlading in de bovenleidingsdraden en maakt het huis gebruik van een TT-aardingssysteemcircuit.

Het is noodzakelijk om bescherming te creëren tegen indringende pulsen, niet alleen van fasedraden ten opzichte van de aarde, maar ook van nul. Dit laatste wordt in de meeste gevallen aanbevolen, maar is mogelijk niet van toepassing afhankelijk van de lokale omstandigheden.

Bij aansluiting op open bovenleidingdraden wordt de elektrische veiligheid van het huis beïnvloed door het ontwerp van de aftakking. De implementatie ervan is mogelijk:

kabel;
zelfdragende geïsoleerde SIP-draden, zoals op VLI;
open draden zonder isolatie.

Bij een luchtvertakking worden kleinere risico's geboden door individueel geïsoleerde SIP-draden met een doorsnede van 16 mm² en het creëren van een opening ten opzichte van de fase- en neutrale geleiders. Daarin is een directe blikseminslag bijna onmogelijk, maar deze kan het snijgebied nabij de isolatoren aan de ingang raken. Dan zal 50% van de bliksemontladingskracht in de fase verschijnen.

Dit geval moet worden uitgesloten:

plant SIP in het invoerapparaat;
het verbinden van de PE-bus van de afscherming met het aardingsapparaat, waardoor de mogelijkheid van een blikseminslag op deze plaats vanaf de buitenkant van het gebouw wordt geblokkeerd.

Zonder volledig aan deze voorwaarden te voldoen, zal het nodig zijn een SPD van 50 kA 10/350 μs te installeren, en als dit wordt gedaan, zal de bliksemstroom in een open fase-geleider met een kracht van 100 kA in twee stromen worden verdeeld, van welke 50 kA gaat richting het gebouw naar de ingangspaal. Als hij de laatste aan de lijn is, komt de hele afvoer het huis binnen, en als de bovenleiding verder wordt aangelegd, splitst deze zich in ons gebouw en gaat naar anderen.

Deze voorwaarden zijn doorslaggevend bij het kiezen van een SPD op basis van de bliksemontladingssterkte.

Op een bovengrondse hoogspanningslijn met open draden is een nulbreuk waarschijnlijk, waarvoor een SPD moet worden gekozen voor een spanning tot 0,4 kV, en niet voor 220 volt.

Bij het installeren van overspanningsbeveiligers moet u rekening houden met de fabrieksaanbevelingen van de fabrikant technische kenmerken volgens aansluitschema's in verschillende systemen aarding, hun kenmerken. Anders kan het gebruik van bescherming meer kwaad dan voordeel opleveren.

De rol van de zekering bij het beschermen van SPD's

Een onweersbui treedt meestal op bij harde wind, die tijdens of vóór een blikseminslag de PEN-geleider van een bovenleiding kan breken. Fasestroom zal door de werknul stromen.

Wanneer er een bliksemontlading plaatsvindt langs een open fasedraad, bedienen we een SPD waardoor een onweersimpuls en de stroom die gepaard gaat met de PEN-breuk door de keten stromen: zekering, afleider, PE-bus en aardlus.

Al deze elementen hebben een bepaalde elektrische weerstand, waardoor de hoeveelheid stroom die vloeit, wordt verminderd. Het kan worden berekend, bepaald met behulp van de wet van Ohm, de waarde van de bijbehorende stroom, en vergeleken met de kenmerken van de SPD. Als ze operatie toestaan op grotere waarde, dan kan de zekering niet worden gebruikt.

Het bedrijf Elektromir legt in zijn video uit waarom het noodzakelijk is om in elk huis een SPD te installeren.

(10 stemmen, gemiddeld: 5 uit 5)

Oorzaken van overspanningen

Huishoudelijke elektrische apparaten zijn gemaakt met halfgeleiders en microprocessors, die slecht geïsoleerd zijn. Deze techniek kan zelfs bij een kleine pulsspanningsstoot mislukken. Om elektrische apparatuur daarom te beschermen tegen pieken Er worden overspanningsonderdrukkers SPD's gebruikt.

Er zijn verschillende redenen voor het optreden van impulsruis. Dit zijn blikseminslagen op elektriciteitsleidingen of metalen constructies die zich in de buurt van elektriciteitsverbruikers bevinden. Blikseminslagschade aan bliksembeveiligingsapparatuur, blikseminslagen in wolken en blikseminslagen in de buurt veroorzaken ook elektrische impulsruis in het stroomvoorzieningssysteem.

Schakelen van grote inductieve en capacitieve belastingen in energie-intensieve ondernemingen, kortsluiting in het netwerk. Zelfs in bedrijven ontstaat elektromagnetische interferentie tijdens de werking van krachtige elektrische installaties.

Overspanningsbeveiliging SPD

De werking van het SPD-apparaat is vergelijkbaar met de werking van een overspanningsbeveiliging met een stroom-spanningskarakteristiek. Om een hoogwaardige bescherming tegen overspanningen te bieden, is er een drietrapsbeveiliging gecreëerd. Elke trap is ontworpen voor zijn eigen geluidsniveau en zijn eigen pulsstijgingshelling.

De SPD-I is dus ontworpen voor een interferentieamplitude van 25-100 kA met een pulsstijgtijd van 350 μs. SPD-II onderbreekt het pulsamplitudeniveau met een waarde van 15-20 kA. Beschermt dit apparaat tegen impulsruis veroorzaakt door tijdelijke processen in distributienetwerken. SPD-III is ontworpen voor installatie dichtbij de belasting en beschermt elektrische apparatuur tegen resterende overspanningen.

Alle SPD-modules zijn op een DIN-rail gemonteerd, wat handig is om een defect exemplaar snel te vervangen puls blok. Om de werking en tijdsvertraging van alle drie de fasen te coördineren, mag de afstand ertussen niet minder zijn dan 5 meter (voor overspanningsbeveiligers op niet-lineaire elementen - varistoren).

Vermindering van overspanningen na elke fase van de SPD-beveiliging

Deze afstand tussen de geleiders wordt veroorzaakt door een tijdsvertraging, die nodig is voor het opbouwen van de puls in de volgende fase van de SPD. Deze vertraging maakt het mogelijk om de vorige fase te berekenen, waardoor volgende SPD's tegen overbelasting worden beschermd.

Wanneer de lengte van de geleiders minder dan 5 meter bedraagt, worden compensatie-inductanties geïnstalleerd, die worden berekend rekening houdend met 1 μG/m. Om een draadlengte van 5 meter te compenseren, moet je de inductie op 5 mH instellen. In het elektrische netwerk van een privéwoning moet SPD-I worden geïnstalleerd aan de ingang van het elektrische paneel,

Aansluitschema voor één SPD in een privéwoning

SPD-II na de meter en meerdere SPD-III voor elke elektriciteitsverbruiker. Voor de SPD-II en SPD-III wordt een compensatie-inductie van 5 mH geplaatst. Deze beschermingsmethode geeft de beste resultaten.

Spanningspieken hebben niet alleen een schadelijk effect op de elektronica, maar op alle elektrische apparatuur in het algemeen. Ter bescherming dus huishoudelijke elektrische apparaten installatie van verschillende beveiligingsapparatuur is vereist: spanningspieken kunnen verschillende storingen veroorzaken. Een van de meest gevaarlijke soorten Er wordt aangenomen dat pulsoverspanning optreedt vanwege de volgende redenen:

Ter bescherming tegen dit soort overspanning in het dagelijks leven en op het werk wordt het veel gebruikt. speciaal apparaat SPD of overspanningsonderdrukker (SPD).

Algemene informatie

Dit beveiligingsapparaat is bedoeld voor installatie in laagspanningsnetwerken (tot 1000 V) voor huishoudelijke en industriële doeleinden. SPD heeft de volgende voordelen:

Technische perfectie;
Efficiëntie en betrouwbaarheid van bescherming;
Lage kosten.

Deze factoren maken het mogelijk om het apparaat in elk huis of appartement te installeren en te garanderen betrouwbare bescherming alle elektrische apparatuur tegen gepulseerde stroompieken.

Werkingsprincipe

Het belangrijkste element van de SPD is een varistor, die is gemaakt van een speciale geleider. Het unieke van de ontwikkeling ligt in het vermogen van de varistor om elektrische stroom door te laten bij een veelvoudig hogere spanning. Wanneer er een puls optreedt, daalt de varistorweerstand tot honderdsten van een ohm. Hierdoor wordt de belasting overbrugd, de opgenomen impuls omgezet en afgevoerd in de vorm van thermische energie (woningverwarming).

Belangrijk! Het geleidende element van de varistor verliest zijn eigenschappen na twee of drie blikseminslagen.

De meeste modellen bieden een indicatievenster waarmee u visueel kunt bepalen of de varistor operationeel is. Er is ook een overstroomzekering in het beveiligingsapparaat geïnstalleerd.

Classificatie

De regelgeving vereist de installatie van overspanningsbeveiliging op drie niveaus. Voor dit doel worden drie soorten SPD's geproduceerd en gebruikt:

Klasse B. Een apparaat van dit type wordt geïnstalleerd op een ASU of hoofdschakelbord en is ontworpen om de inkomende potentiaal te egaliseren in geval van een directe blikseminslag of overspanningen schakelen. Als er luchtinlaat is en er is een bliksemafleider aanwezig, is de installatie van dit type SPD verplicht;
Klasse C wordt aan de ingang geïnstalleerd op plaatsen waar er geen kans is op directe bliksem en wanneer de ingangskabel ondergronds ligt. Ook wordt een dergelijk apparaat aanbevolen voor aansluiting als tweede beschermingsniveau in woongebouwen. In dit geval biedt de SPD bescherming voor interne bedrading, schakelverbindingen en stopcontactgroepen tegen resterende overspanning;
Klasse D is bedoeld voor installatie in interne elektrische panelen of direct voor de consument (elektrisch apparaat). Voert de functie uit om consumenten te beschermen tegen resterende overspanning die door eerdere begrenzers is gegaan.

Overspanningsbeveiligers van klasse D zijn compact van formaat en kunnen in verschillende uitvoeringen worden vervaardigd. Ze worden vaak geïnstalleerd in aansluitdozen of op een aparte stopcontactgroep waarop elektronische apparaten zijn aangesloten.

De meest populaire zijn de begrenzers van de OPS1-serie, die de voorkeur hebben van professionele elektriciens. Laten we deze apparaten in meer detail bekijken.

OPS1-serie

Het OPS1-begrenzingsapparaat wordt geproduceerd in alle drie de beschermingsklassen: B, C en D.

Waarom zijn beschermende apparaten nodig?

OPS1 kan alle elektrische apparatuur beschermen. Dankzij compact formaat Dit apparaat is geschikt voor installatie en aansluiting in een regulier elektrisch paneel van een appartement, huisje of kantoor. Het installeren van een SPD in dergelijke gebouwen zal dure apparatuur helpen besparen en computerapparatuur. In chalets uitgerust met de " slim huis» installatie van OPS1 wordt voorgeschreven door de instructies van de fabrikant, aangezien de elektronische vulling zeer gevoelig is voor overspanningen. Soortgelijke bescherming is ook vereist voor alle autonome levensondersteunings-, bewakings- en beveiligingssystemen.

Daarom wordt een dergelijk apparaat niet alleen geïnstalleerd in de particuliere sector en stadsappartementen, maar ook in administratieve, kantoor-, commerciële en andere gebouwen.

Ontwerpkenmerken en kenmerken

OSB1 heeft standaard maten en modulair ontwerp: hierdoor installeer je het apparaat eenvoudig op een DIN-rail. In dit geval kan het apparaat 1 tot 4 vervangbare modules hebben (afhankelijk van de klasse). Vervangbare module(gebruikte varistorontlader) kan eenvoudig worden vervangen door een nieuwe: hiervoor zijn geleiders aanwezig in het midden van de behuizing waarin deze wordt geplaatst nieuwe module. Hierdoor kun je hem snel vervangen zonder de draden los te koppelen en het hele apparaat te demonteren.

De in de module gebruikte varistor is gemaakt van een keramisch mengsel en zinkoxide, met toevoeging van speciale onzuiverheden om unieke borgende eigenschappen te verkrijgen. Elk blok biedt ook bescherming tegen verhoogde stroombelasting.

Om de prestaties te monitoren vervangbaar blok Er is een venster met een kleurstatusindicator aanwezig. Om een betrouwbaar contact te garanderen, zijn de klemmen (terminals) ingekerfd, waardoor een groot contactoppervlak ontstaat. Dit vermindert automatisch de weerstand van het contact zelf.

Afhankelijk van de beschermingsklasse en fabrikant hebben overspanningsbeveiligers de volgende kenmerken:

Beschermingsklasse – IP;
De ontlaadstroom heeft de vorm 8/20 µs;
De nominale spanning bedraagt 230–400 V;
De responstijd bedraagt maximaal 25 ns;
Beschermde lijnspanning: van 1 tot 2 kV;
De maximale ontlading die het apparaat kan weerstaan: 10 – 60 kA.

Voor het aansluiten van het beveiligingsapparaat worden koper- of aluminiumdraden met een doorsnede van 4 tot 25 mm 2 gebruikt

Let op! Bij het aansluiten van OPS1 is het belangrijk om op de polariteit te letten. Om dit te doen, zijn alle klemklemmen op de behuizing van het apparaat gemarkeerd welke draad op deze connector moet worden aangesloten.

Aansluitschema

Laten we nu eens kijken naar wat een diagram is voor het aansluiten van een SPD op het elektriciteitsnet, aan de hand van het voorbeeld van een privéwoning.

Het voorbeeld laat zien hoe u overspanningsbeveiligers zonaal correct aansluit: dit schema wordt als het meest effectief beschouwd. Het is het concept van drietrapsbeveiliging met SPD's binnenshuis geplaatst dat in de praktijk de grootste toepassing heeft gevonden. Het is belangrijk om voor elke zone de juiste limiterklasse in te stellen.

Let op! Bij het installeren van OSB1 is het belangrijk om de juiste afstand tussen apparaten aan te houden: er moet minimaal 10 meter tussen zitten.

Zoneverdedigingsconcept

Volgens de door de IEC aangenomen normen is elke faciliteit die is uitgerust met elektrische bedrading verdeeld in voorwaardelijke zones. De indeling (of classificatie van zones) gebeurt op basis van de theoretische impact van een bliksemontlading: direct of indirect. Vanuit dit oogpunt worden verschillende zones onderscheiden:

0A: alle punten van elektriciteitsleidingen in dit gebied zijn onderhevig aan direct contact met een bliksemkanaal of bliksemontlading, evenals aan het elektromagnetische veld dat voortkomt uit dit natuurverschijnsel;
0B: Deze zone behoort tot externe omgeving huis of ander voorwerp dat niet direct in contact komt met bliksem. Meestal wordt dit gebied op betrouwbare wijze beschermd door een correct geïnstalleerde bliksemafleider. Het is de moeite waard om te overwegen dat dit gebied wordt blootgesteld aan de sterkste elektromagnetisch veld;
Zone 1 verwijst naar de binnenruimte van het gebouw. In dit gebied zijn niet alle punten van de elektriciteitsleiding onderhevig aan directe blikseminslagen. Als gevolg hiervan is de waarde van de ontlaadstroom die door deze zone gaat aanzienlijk lager dan in de externe gebieden. Door de afscherming van het elektromagnetische veld door de muren van het gebouw wordt ook de impact ervan verminderd.

Opdeling in opeenvolgende interne gebieden (zone 2, 3, enzovoort) vindt plaats als verdere dissipatie van gepulseerde stromen of elektromagnetische velden noodzakelijk is. Dit ontwerp wordt toegepast wanneer het nodig is gevoelige elektrische apparatuur in deze gebieden te plaatsen elektronische apparaten. Elk volgend gebied wordt gekenmerkt door een afname van de ontlaadstroom en de invloed (kracht) van het elektromagnetische veld.

Laten we het samenvatten

Uit dit artikel leerden we het doel en ontwerpkenmerken overspanningsbeveiligers, het belang van hun correcte installatie. We onderzochten ook hun classificatie en werkingsprincipes en raakten vertrouwd met het zonale concept van het beschermen van gebouwen en objecten.

Dus, binnen eerdere publicaties werden overwogen fysieke processen, die ten grondslag liggen aan het aanzienlijke bereik van secundaire effecten tijdens een bliksemontlading - en. Na het lezen van het materiaal zul je zeker tot de conclusie komen dat het noodzakelijk is om interne bliksembeveiliging te installeren.

Dergelijke bescherming omvat, naast wat al is besproken, ook de installatie van ov(SPD's). Hieronder vindt u een overzicht verschillende soorten deze apparaten, werkingsprincipes en regels voor hun installatie in het bouwen van elektrische communicatiesystemen.

Pulsoverspanningen die optreden in het elektrische netwerk zijn van twee soorten: tegenfase en gemeenschappelijke modus. De eerste, ook wel transversaal of draad-naar-draad genoemd, komen voor bij de L/N-aansluitingen van elektrische apparatuur. Om tegen dergelijke overspanningen te beschermen, wordt een geschikte SPD geïnstalleerd tussen fase L en geaarde PEN-geleiders of tussen fase L en neutrale N en neutrale N- en PE-geleiders. Common-mode (longitudinale of draad-aarde) overspanningen treden op bij de N/PE- en L/PE-klemmen. Om hiertegen te beschermen, wordt een geschikte SPD geïnstalleerd tussen L- en PE- en N- en PE-geleiders. Tegenfasespanningen zijn gevaarlijker voor elektrische apparatuur, maar bij het ontwerpen van interne bliksembeveiliging worden in de regel aansluitschema's gebruikt bij zonegrenzen om te beschermen tegen beide soorten overspanningen.

BELANGRIJKSTE KENMERKEN en EIGENSCHAPPEN van SPD's

De SPD kan op drie manieren op elektriciteitsleidingen worden aangesloten: op verschillende manieren. Het meest optimaal is om een V-vormige configuratie te gebruiken. In dit geval stroomt de bedrijfsstroom door het inkomende gedeelte van het circuit, vervolgens in het apparaat via de shunt en vervolgens door het uitgaande gedeelte. Seriële aansluiting in de geleideropening van de voeding. Wanneer u deze configuratie gebruikt, is het noodzakelijk dat nominale stroom apparaat belasting I L overschreden maximale waarde bedrijfsstroom van het elektrische circuit.

En de derde optie is een T-vormige configuratie of parallelle verbinding maakt het gebruik van een SPD mogelijk in een voedingssysteem van welk vermogen dan ook, omdat in dit geval de bedrijfsstroom niet door het apparaat gaat. Maar tegelijkertijd mag de lengte van de draad die de SPD met het elektrische netwerk verbindt, niet groter zijn dan 50 cm, omdat de steilheid van de voorflank van de puls te wijten is aan inductieve reactantie draad op elke meter zal er een spanningsval zijn van ongeveer 1 kV, die na de SPD aan de spanningswaarde zal worden toegevoegd.

Volgens internationale standaard IEC 61643 SPD's voor voedingslijnen zijn onderverdeeld in drie typen (1 – 3) volgens drie testklassen (I – III). De Russische GOST R 51992-2002, aangenomen op basis van deze standaard, gebruikt alleen testklassen. Volgens de Duitse norm E DIN VDE 0675-6 zijn ovonderverdeeld in vier vereistenklassen, aangegeven met letters (A, B, C en D).

Testklasse I betekent testen met een 10/350 µs-puls die de impact van een directe blikseminslag simuleert. Tests worden uitgevoerd in de bedrijfsmodus met een stroompuls I imp, waarvan de waarde vervolgens op de productbehuizing wordt aangegeven.

Testklasse II omvat een controle op het vermogen van de SPD om één keer door te gaan en niet te falen (dat wil zeggen, zonder vernietiging) stroompuls met een waarde van 8/20 μs I maximaal

In dit geval moeten SPD's van beide klassen bestand zijn tegen een reeks van vijf toenemende pulsen met een amplitude van 0,1; 0,25; 0,5; 0,75 en 1,0 van waarde I imp voor klasse I en vanaf I max – voor klasse II. Ook worden apparaten van beide klassen getest met een puls van 8/20 µs om de waarde van de nominale pulsontlaadstroom te bepalen I n, dat wil zeggen een zodanige impact dat de SPD vele malen kan weerstaan zonder gevolgen voor de prestaties (minstens 15 pulsen).

Bij I n definieer vaak een van de belangrijkste kenmerken SPD – beveiligingsspanningsniveau of beschermingsniveau U P . Deze parameter geeft aan in hoeverre het apparaat in staat is de spanningspuls die op de aansluitingen verschijnt te beperken, dat wil zeggen tot welke waarde de overspanning die op de elektrische apparatuur inwerkt daarna zal afnemen. U p kan bijvoorbeeld ook bij andere actuele pulswaarden worden gemeten I max , daarom moet de SPD aangeven onder welke parameters het beschermingsniveau is bepaald.

Testklasse III betekent het controleren van de werking van een gecombineerde golf op de SPD: wanneer het circuit open is, wordt een testspanningspuls van 1,2/50 μs toegepast, en wanneer het circuit wordt kortgesloten, wordt een stroompuls van 8/20 μs toegepast. In dit geval wordt de waarde aangegeven op de behuizing van het apparaat U oc - nullastspanning.

Naast het bovenstaande zijn belangrijke parameters voor alle SPD's ook:

U n - nominaal bedrijfsspanning(dat wil zeggen, naar het elektriciteitsnet waarmee effectieve spanning de toepassing van het apparaat wordt berekend);
U c - de hoogste toegestane bedrijfsspanning op lange termijn (dat wil zeggen de maximale spanning in het elektrische netwerk AC waarin het apparaat lange tijd normaal zal functioneren);
T A - responstijd.

De basis van elke SPD is een niet-lineair element, dat de geleidbaarheid sterk verhoogt wanneer de binnenkomende spanning een bepaalde waarde overschrijdt en de oorspronkelijke waarde herstelt nadat de ingangsspanning daalt. Als zodanig worden in SPD's voor laagspanningsleidingen (tot 1000 V) in huishoudens een niet-lineair element, varistoren, afleiders en dubbelgeleidende diodes gebruikt.

Luchtspleet bestaat uit elektroden gescheiden door een luchtspleet van een bepaalde grootte - een vonkbrug. Wanneer een overspanningspuls door een elektrische storing gaat, wordt in de opening een elektrische boog ontstoken, waardoor een spanningsval ontstaat. De vonkbrug in een in een huis geïnstalleerde vonkbrug moet worden afgedicht, dat wil zeggen met een gesloten behuizing die beschermt tegen het ontsnappen van hete gassen en plasma. Dergelijke SPD's zijn in staat stroompulsen te verwijderen die overschrijden I imp = 100 kA en behoren tot klasse I.

In een gasgevulde of gasgevulde spleet wordt de vonkbrug gevuld met een inert gas (argon, neon etc.). De elektroden en het lagedrukgas zijn omgeven door een afgedichte metaalkeramische behuizing. Om het beschermingsniveau te verbeteren, wordt vaak een coating van radioactief materiaal op de elektroden aangebracht om de vonkbrug bovendien te ioniseren. In de regel zijn gasafleiders ontworpen om stroompulsen met een grootte van 8/20 µs te verwijderen< 40 кА и относятся к классам ІІ или ІІІ.

Na het einde van de puls zal door de vonkbrug een begeleidende stroom stromen die wordt ondersteund door het elektriciteitsnet zelf, waarvan de waarde de waarde benadert die is berekend voor de stroom kortsluiting op de locatie waar het apparaat is geïnstalleerd. Dat wil zeggen dat de elektrische boog niet alleen de overspanningspuls sluit, maar ook het voedingscircuit. Als de afleider deze stroom niet kan doven, kan langdurige blootstelling tot brand leiden. Daarom moeten bij installatie tussen de geleiders L en N of L en PE (PEN) afleiders worden gekozen waarvan de bijbehorende stroomwaarde op de behuizing is aangegeven. I f is hoger dan de berekende kortsluitstroom op dit punt in het elektrische circuit. Reactietijd van SPD's op basis van afleiders T A ≤ 100 ns.

Een varistor is in wezen een halfgeleiderweerstand, die wordt gekenmerkt door een niet-lineaire afhankelijkheid van de elektrische geleidbaarheid van de aangelegde externe spanning. Tijdens de actie van een overspanningspuls neemt de weerstand van de varistor scherp af en stroomt de hoofdstroomstoot erdoorheen, en niet door de elektrische apparatuur. De energie die vrijkomt wanneer de stroom door de varistor gaat, wordt gedissipeerd in de vorm van warmte. Na het einde van de overspanningspuls herstelt de varistor vrijwel onmiddellijk zijn origineel hoge weerstand. Om oververhitting te voorkomen, wat vernietiging met brandgevaar tot gevolg heeft, bieden toonaangevende fabrikanten apparaten met een interne thermische ontgrendeling.

Varistoren worden geproduceerd door bij een temperatuur van ongeveer 1700 o C “tabletten” te sinteren uit een halfgeleiderpoeder - zinkoxide (ZnO) of siliciumcarbide (SiC) en een bindende korrel van een stof (harsen, vloeibaar glas, vernissen, enz.) . Hierna wordt het oppervlak van zo'n samengestelde "tablet" gemetalliseerd en worden er draden aan gesoldeerd. De niet-lineariteit van veranderingen in de weerstand van varistoren onder aangelegde spanning gaat gepaard met complexe elektrofysische verschijnselen op het oppervlak van korrels van halfgeleiderkristallieten en in de intergranulaire laag.

In tegenstelling tot een vonkbrug heeft een varistor geen begeleidende stroom, maar wordt hij gekenmerkt door de aanwezigheid van een lekstroom. Dat wil zeggen, wanneer normale werking Wanneer een varistor-SPD in de standby-modus staat, vloeit er een stroom doorheen, waarvan de waarde bij de nominale bedrijfsspanning van het elektrische netwerk niet groter is dan 1 mA. De spanningswaarde waarbij een stroom van 1 mA door een bepaalde varistor vloeit, wordt classificatie genoemd. Om de parameters van SPD's te optimaliseren, produceren fabrikanten daarom modellen waarin een overspanningsafleider en een varistor in serie zijn geschakeld. In dit geval wordt eerst de lekstroom geëlimineerd en de begeleidende stroom als tweede geëlimineerd.

Reactietijd van SPD's op basis van varistoren T A ≤ 25 ns. Ze worden gebruikt in apparaten van alle drie de klassen I, II en III. We merken echter op dat het economisch niet haalbaar is om betrouwbare varistor-SPD's te vervaardigen voor pulsen van 10/350 μs groter dan 20 kA. Daarom moet u de waarde die wordt aangegeven op de behuizing van een Klasse I-apparaat niet vertrouwen I imp groter dan 20 kA.

Hoogspanningslawinediodes, gebruikt als een niet-lineair SPD-element, hebben stroom-spanningskarakteristiek met uitgesproken niet-lineariteit. Met deze eigenschap kunnen ze overspanningspulsen beperken met een amplitude die groter is dan de lawine-doorslagspanning van de pn-overgang. Dergelijke diodes worden ook wel suppressors of symmetrische TVS-diodes genoemd. Ze worden gebruikt in SPD's van klasse III met een responstijd T A ≤ 5 ns.

Vaak worden alle soorten SPD's niet helemaal correct bliksemafleiders of overspanningsonderdrukkers genoemd. De laatste term wordt in de hoogspanningstechnologie alleen gebruikt voor varistorapparaten.

In het voedingssysteem kunnen naast korte pulsen ook tijdelijke overspanningen met een duur van meer dan 10 ms en een amplitude van meer dan 1,1 optreden. U N. Als de amplitude van de tijdelijke overspanning de waarde voor de geïnstalleerde SPD overschrijdt U c, dit zal leiden tot uitval van het apparaat met een grote kans op brand. Daarom moeten zekeringen van het gG/gL-type, die een kortere responstijd hebben in vergelijking met automatische stroomonderbrekers, in serie met de SPD worden geïnstalleerd. De zekeringswaarde wordt aangegeven in de kenmerken van de SPD.

SELECTIE en INSTALLATIE VAN SPD

Ovvan klasse I (type 1 of klasse B) in voedingsleidingen worden geïnstalleerd bij de ingang van het gebouw, waar de grens van de bliksembeveiligingszones LPZ 0 - LPZ 1 passeert. Apparaten van dit type bieden een beveiligingsniveau van Up ≤ 4 in de LPZ 1-zone. De geselecteerde SPD's na de ingangsstroomonderbreker worden gemonteerd in het ingangsverdeelapparaat, het hoofdverdeelbord (MSB) of, als er niet genoeg ruimte is, vlakbij in een apart paneel. In het geval dat geïnstalleerd systeem externe bliksembeveiliging en vooral wanneer luchttoevoerleidingen de woning binnenkomen, is de installatie van interne bliksembeveiliging uiterst noodzakelijk.

De keuze van de I imp-parameter voor apparaten van de eerste verdedigingslinie van elektrische apparatuur kan worden bepaald op basis van de regel dat 50% van de bliksemstroom tijdens een directe aanval het huis binnenkomt via externe geleidende communicatie. Voor landhuis(III-klasse van bliksembeveiliging) Er wordt aangenomen dat de waarde van de bliksemontladingsstroom 100 kA is (volgens observatiestatistieken overschrijden bliksemontladingen deze waarde slechts in 5% van de gevallen).

Voor een betrouwbaar niveau van veiligheid van voedingslijnen wordt ervan uitgegaan dat de volledige bliksemstroom er doorheen zal stromen stroomkabels. Dus als een bliksemafleider wordt getroffen door een ontlading van 100 kA, zal er 50 kA door de draden gaan die het huis binnenkomen, gedeeld door het aantal ingangen. Bij een directe impact op de bovengrondse elektriciteitsleiding zal de stroom in ongeveer gelijke delen naar het transformatorstation en naar de woning vloeien. Dat wil zeggen, met twee inkomende draden (TN-C-aardingssysteem) kan op elk ervan een stroom van 25 kA worden verkregen. Daarom, rekening houdend met een mogelijke ongelijkmatige stroomverdeling, hebben we I imp ≤ 30 kA.

Voor installatie in huis huishoudelijke apparaten Het beveiligingsniveau van LPZ 1 is niet voldoende, daarom wordt in het huis een tweede bliksembeveiligingszone toegewezen en worden ovvan klasse II (type 2 of klasse C) geïnstalleerd op de grens LPZ 1 - LPZ 2. Ze worden gemonteerd in interne verdeelborden (verdieping of andere) of in speciale borden ernaast. De installatie van dergelijke SPD's moet een beschermingsniveau Up ≤ 2,5 kV in de LPZ-zone 1 bieden.

Als er slechts één hoofdschakelbord in het huis is of als het nodig is om er rechtstreeks apparatuur op aan te sluiten die een beschermingsniveau vereist dat overeenkomt met zone LPZ 2, dan worden SPD's van klasse I en II of een kant-en-klare module I + II geïnstalleerd in het hoofdschakelbord. Voor een correcte ontstekingsvolgorde tussen apparaten verschillende klassen Er moet een vertragingslijn aanwezig zijn, gevormd door de voedingsdraad, van minimaal 10 meter lang. Daarom is het bij installatie in één paneel noodzakelijk om geschikte smoorspoelen te gebruiken om ze te coördineren. In de voltooide module is deze coördinatie al voltooid. Aan de andere kant, als één SPD in de module defect raakt, moet de hele module worden vervangen.

Voor nog gevoeligere apparatuur (bijvoorbeeld computers of servers, faxapparaten, enz.) is een bliksembeveiligingszone LPZ 3 toegewezen. In dit geval zijn aan de grens LPZ 2 - LPZ 3 overspanningsbeveiligers van klasse III (type 3 of type 3) toegewezen. klasse D) zijn geïnstalleerd, die een beschermingsniveau U p ≤ 1,5 kV bieden. In dit geval mag de beschermde apparatuur zich niet verder dan 5 meter van het beveiligingsapparaat bevinden. Overspanningsbeveiligingen van klasse III kennen de grootste verscheidenheid aan uitvoeringen: voor installatie in een paneel op een DIN-rail, voor wandmontage, voor installatie in stopcontacten en kabelgoten of als netwerkadapter.

Het ontwerp- en installatieschema van de SPD hangt af van welk aardingssysteem wordt gebruikt bij het organiseren van de stroomvoorziening van het gebouw - TT, TN-C of TN-S (verkregen door de PEN-geleider bij de ingang van het huis te verdelen). Omdat het doel van deze publicatie is om de noodzaak aan te tonen om SPD's te gebruiken om elektrische apparatuur te beschermen en kort te beschrijven wat ze zijn en wat ze hebben belangrijke parameters, zullen we geen specifieke regels en instructies voor de installatie ervan bespreken.

Als u niet zo sterk bent in elektrotechniek, raden wij u af om zelf overspanningsbeveiligingen in uw huisschakelborden te installeren, aangezien deze apparaten hun functies alleen goed kunnen uitvoeren als correcte installatie. Naast het voedingssysteem is het ook noodzakelijk om het juiste te installeren beschermende apparaten en op communicatielijnen met lage stroomsterkte: satelliet televisie, telefoon kabel, gedraaid paar enz. Laat daarom de berekening en installatie van interne bliksembeveiliging over aan specialisten, wier competentie zal worden geverifieerd door de publicaties op de site.