Ylijännite- ja ukkossuojauksella tarkoitetaan sähkölaitteiden ja järjestelmien suojaamista sähköverkossa ja järjestelmissä esiintyviltä vaarallisen korkeilta jännitepiikeiltä. Nämä haitalliset jännitepiikit aiheutuvat esimerkiksi salaman iskuista ja tavallisista kytkentätapahtumista sähköverkossa. Tehokas ylijännite- ja ukkossuojaus on kattava ja monitasoinen. Tälle sivulle on koottu tiiviissä muodossa perustietoa ylijännitesuojauksesta, mikäli asia herättää kysymyksiä tai ajatuksia, olethan yhteydessä niin selvitetään asia yhdessä.
Ylijännitteiden syyt
Ylijännite - mitä se oikeastaan tarkalleen on? Miten ylijännitteet syntyvät? Miten ylijännitteet pääsevät koneisiin ja laitteisiin? Olet ehkä jo joskus pohtinut näitä kysymyksiä. Seuraavassa saat kattavaa tietoa ylijännitesuojausteknologiasta.
Syntymisen syyt
Ylijännitteiden kesto on vain sekunnin murto-osa. Tämän takia niitä kutsutaan myös transienttijännitteiksi tai transienteiksi. Niillä on hyvin lyhyet, muutaman mikrosekunnin nousuajat, minkä jälkeen ne laskevat verraten hitaasti, viimeistään 100 mikrosekunnin kuluessa.
Ylijännitteitä syntyy seuraavista syistä:
Ukkospurkaukset (LEMP)
Ukkospurkausta kuvataan käsitteellä LEMP. Lyhenne tulee sanoista Lightning Electromagnetic Pulse. Ukkosmyrskyn yhteydessä esiintyvät salamaniskut aiheuttavat äärimmäisen suuria transienttiylijännitteitä. Ne ovat huomattavasti korkeampia kuin kytkentätapahtumien tai sähköstaattisten purkausten yhteydessä syntyvät. Näihin verrattuna ukkospurkauksia kuitenkin esiintyy suhteellisen vähän.
Kytkennät (SEMP)
Kytkentöjä kuvataan lyhenteellä SEMP. Tämä lyhenne tulee sanoista Switching Electromagnetic Pulse. Kytkentätapahtumiksi katsotaan tässä yhteydessä vahvavirtalaitteiden kytkentätoiminnot tai sähköverkon oikosulut. Tällaisten tapahtumien yhteydessä kyseessä olevat kaapelit altistuvat sekunnin murto-osissa erittäin voimakkaille virran muutoksille.
Sähköstaattiset purkaukset (ESD)
Lyhenne ESD tulee sanoista "Electrostatic Discharge" ja merkitsee sähköstaattista purkausta. Sähköstaattiselta potentiaaliltaan eriarvoisten kappaleiden lähestyessä tai koskettaessa toisiaan tapahtuu sähköisen varauksen siirtymä. Tunnettu esimerkki tästä on maton yli kävelleen henkilön sähköisen varauksen purkautuminen maadoitettuun metallikappaleeseen, kuten metalliseen kaiteeseen.
Nämä ylijännitteet tai häiriöt voivat kytkeytyä virtapiireihin, laitteisiin ja järjestelmiin eri tavoin riippuen mm. laitteiston rakenteesta aiheuttaen useimmissa tapauksissa huomattavia vahinkoja.
Jokainen virtapiiri tai laite toimii tietyllä nimellisjännitteellä. Tästä syystä jokainen toleranssirajan ylittävä jännitteen nousu on ylijännitettä. Vaurioiden laajuus riippuu paljolti käytettyjen komponenttien jännitteenkestävyydestä sekä siitä, kuinka suurta energiaa kyseessä oleva virtapiiri pystyy käsittelemään.
Jatkuvasti käytettävissä laitteissa ylijännitevaurioiden riski on erityisen suuri. Niissä vahingot voivat johtaa erittäin suuriin kustannuksiin. Kustannuksia ei aiheuta pelkästään vahingoittuneiden laitteiden vaihtaminen uusiin tai korjaaminen. Vielä kalliimmaksi tulevat pidemmät seisokkiajat tai tietojen menetys.
Suojapiiriperiaate
Aukoton suojauskonsepti suunnitellaan suojapiiriperiaatteen mukaisesti. Kun suojattavan kohteen, kiinteistön tai laitteiston, ympärille piirretään kuvitteellinen ympyrä ja etsitään kaikki johtimet, jotka leikkaavat tämän ympyrän, löydämme kaikki järjestelmät ja kohteet, joihin ylijännitesuojaus tulee asentaa. Suojapiiriperiaatteen mukaisesti seuraavat käyttöalueet tulee ottaa huomioon:
- sähkönsyöttö
- mittaus-, säätö- ja ohjausjärjestelmät
- tietoliikennejärjestelmät
- antennijärjestelmät.
Sähkönsyöttö
Kiinteistön sähkönsyöttöön, ryhmäkeskukseen ja päätelaitteiden suojaksi, jokaiseen paikaan on tarjolla oma ylijännitesuojansa. Asennuspaikan ja muiden vaatimusten perusteella sähkönsyötön ylijännitesuojat ryhmitellään seuraaviin tyyppeihin:
- tyyppi 1
- tyyppi 2
- tyyppi 3.
Tämä luokitus perustuu standardeissa määriteltyihin testeihin. Ylijännitesuoja voi olla myös ns. yhdistelmäsuoja, jolloin se täyttä useamman eri tyypin testivaatimukset.
Tyypin 1 suoja on ukkossuoja ja se on tarkoitettu asennettavaksi kiinteistöjen sähkönsyöttöön, pääkeskuksiin ja ulkona alttiina oleviin kohteisiin. Niiden tulee täyttää korkeimmat vaatimukset, sillä niiden tehtävänä on suojata suorien salamaniskujen vaikutuksilta. Pääkeskukseen asennettaessa suojan oikosulunkestävyydelle asetetaan erittäin korkeat vaatimukset. Mikäli kiinteistössä on ulkoinen salamasuojausjärjestelmä, eli ns ukkosenjohdatin, tai liittymä on toteutettu ilmajohdolla on tyypin 1 ylijännitesuoja pakollinen.
Tyypin 2 suoja on ylijännitesuoja, joka on tarkoitettu käytettäväksi laajasti pienjänniteasennuksissa, esimerkiksi ryhmäkeskuksissa ja koneiden ja järjestelmien kytkentäkaapeissa. Näiden ylijännitesuojien on suojattava turvallisesti epäsuoran salamaniskun tai kytkemistapahtuman aiheuttamilta ylijännitteiltä, ei kuitenkaan suorilta salamavirroilta.
Tyypin 3 ylijännitesuoja on laitesuoja ja sillä on kaikkein alhaisin purkauskapasiteetti. Tyypin 3 suojan on tarkoitettu asennetavaksi tyypin 2 suojan lisäksi kohteeseen, jossa on erityisen herkkiä sähkölaitteita. Tyypin 3 suoja asennetaan mahdollisimman lähelle suojattavaan laitetta.
Mittaus- säätö- ja ohjausjärjestelmät
Mittaus- säätö- ja ohjausjärjestelmissä on tavallisesta todella paljon kaapeleita, jotka kulkevat häiriöalttiissa ympäristössä, jolloin järjestelmän liityntöihin voi kytkeytyä helposti häiriöitä. Järjestelmä luotettavan toiminnan ja pitkän käyttöiän takaamiseksi ylijännitesuojaus on mietittävä huolellisesti.
Erilaisille singnaaleille, mittauksille ja väylille löytyyy omat ylijännitesuojavaihtoehtonsa meidän kattavasta valikoimasta.
Tietoliikennejärjestelmät
Tietojärjestelmien liitännät ovat erityisen herkkiä ylijännitteille. Ihannetapauksessa suojapiiri ei saisi heikentää järjestelmän suuria siirtonopeuksia. Tehokkaat ja nopeasti toimivat komponentit tarjoavat hyvän suojatason minimaalisella vaimennuksella. Ylijännitteet on rajoitettu turvallisesti ja kaistanleveys pysyy käytännössä ennallaan. Erilaisiin DSL, ja Ethernet pohjaisiin sekä muihin tietoliikennesovelluksiin löytyy omat ylijännitesuojatyyppinsä.
Esimerkiksi Ethernet verkkoihin tarkoitettu DIN-kiskolle asennettava suoja DT-LAN-CAT.6+ sopii jopa 10Gbps nopeuksiin ja tukee uusimpia POE standardeja.
Antennijärjestelmät
Antennijärjestelmien lähetin- ja vastaanotinlaitteistot ovat erityisen herkkiä ylijännitteen aiheuttamille vaurioille. Rakennuksesta toiseen ulottuvat ja siten hyvinkin pitkät antennijohdot sekä itse antennit ovat suoraan alttiina ilmakehässä tapahtuville purkauksille. Johdinreittejä pitkin ylijännitteet voivat päästä laitteistojen herkkiin liitäntöihin ja haitata tiedonsiirtoa tai jopa katkaista sen.
Langattoman tiedonsiirron korkeat taajuudet vaativat ominaiskapasitanssiltaan pieniä tai pienellä läpimenovaimennuksella ja hyvällä impedanssisovituksella varustettuja suojalaitteita. Tästä huolimatta niiden suojausvaikutuksen ja nimellispurkausvirran on oltava hyvät.
Aurinkosähköjärjestelmien ylijännitesuojaus
Investointi aurinkosähköjärjestelmään on vähintään 20 vuoden suunnitelma. Pitkä aika, jonka kuluessa voi tapahtua paljon. Kaikkien sähkölaitteiden tapaan myös aurinkopaneelijärjestelmät ovat herkkiä ylijännitteille: invertterit, aurinkopaneelijärjestelmät, akkuvarastot ja johdot ovat kaikki järjestelmän osia, jotka voivat vaurioitua. Tehokas suojaus ylijännitteiltä lisää siten järjestelmän käyttövalmiutta ja tarjoaa omistajalle turvallisuutta. Aurinkosähköjärjestelmien suojaaminen ylijännitteiltä ei ole monimutkaista eikä kallista.
Aurinkopaneelijärjestelmien asentamisessa ei ole yhtä oikeaa tapaa, mutta olennaista on aina kunnollinen potentiaalintasaus. Järjestelmä voidaan asentaa joko ulkoisen ukkossuojauksen kanssa tai ilman ulkoista ukkossuojausta.
Kysy lisää
