Koncepcja ochrony

Skutki przepięć

Koncepcja obwodu ochronnego  

Koncepcja obwodu ochronnego

Zasada obwodu ochronnego opisuje kompleksowe środki ochrony przed przepięciami. Wokół chronionego obiektu należy wyznaczyć okrąg. We wszystkich punktach, w których przewody przecinają ten okrąg, należy zainstalować ograniczniki przepięć. Podczas doboru urządzeń zabezpieczających należy uwzględnić parametry znamionowe danego obwodu. Dzięki temu obszar w obrębie okręgu jest zabezpieczony na tyle, że nie występują sprzężenia przepięć przewodzonych.

Koncepcję obwodu ochronnego można podzielić na następujące obszary:

  • Zasilanie
  • AKPiA
  • Urządzenia informatyczne
  • Urządzenia nadawczo-odbiorcze

Strefy ochrony

Położenie poszczególnych stref ochronnych na przykładzie typowego domu jednorodzinnego  

Położenie poszczególnych stref ochronnych na przykładzie typowego domu jednorodzinnego

Dla zapewnienia skutecznej ochrony konieczne jest określenie, gdzie znajdują się zagrożone urządzenia i jakie czynniki im zagrażają. Na poniższym rysunku przedstawiono typowy dom jednorodzinny, na którego przykładzie zaprezentowano położenie poszczególnych stref ochronnych.

Skrót LPZ oznacza „Lightning Protection Zone“ i określa poszczególne strefy zagrożenia. Rozróżnia się następujące strefy:

  • LPZ 0A (bezpośrednie oddziaływanie prądu piorunowego): określa obszar zagrożenia poza budynkiem.
  • LPZ 0B (bezpośrednie oddziaływanie prądu piorunowego): określa strefę chronioną poza budynkiem.
  • LPZ 1: oznacza strefę wewnątrz budynku, zagrożoną przez przepięcia o wysokiej energii.
  • LPZ 2: oznacza strefę wewnątrz budynku, zagrożoną przez przepięcia o niskiej energii.
  • LPZ 3: ta strefa jest zagrożona przepięciami i innymi czynnikami wywołanymi przez urządzenia i same przewody.

Skutki prądów udarowych w przewodach

Indukowanie napięć w przewodach  

Indukowanie napięć w przewodach

Ograniczanie przepięć polega na odprowadzeniu prądów o wysokiej częstotliwości, czyli krótkotrwałych zjawisk przejściowych. Oznacza to, że nie jest istotna rezystancja, lecz indukcyjność przewodu.

Podczas odprowadzania tego typu prądów udarowych do potencjału masy zgodnie z prawem indukcji ponownie powstają przepięcia pomiędzy punktem wprowadzenia a ziemią.

u0 = L x di/dt
u0 = napięcie indukowane w V
L = indukcyjność w Vs/A w H
di = zmiana prądu w A
dt = czas w s

Indukcyjność można zmniejszyć wyłącznie poprzez skrócenie długości przewodów lub połączenie równoległe torów wyładowczych. Dlatego najlepszym rozwiązaniem technicznym na zapewnienie niskiej impedancji całkowitej toru, a tym samym niskiego napięcia resztkowego, jest siatkowe połączenie wyrównawcze o możliwie jak najdrobniejszych oczkach.

Połączenie wyrównawcze

Układy wyrównania potencjałów  

Układy wyrównania potencjałów

Kompleksowa ochrona jest możliwa wyłącznie poprzez kompleksową izolację lub kompleksowe połączenie wyrównawcze. Jednak z uwagi na to, że w wielu aplikacjach nie jest możliwa kompleksowa izolacja, jedyną opcją pozostaje kompleksowe połączenie wyrównawcze.

W tym celu wszystkie elementy przewodzące trzeba połączyć z układem wyrównania potencjałów. Do połączenia przewodów z głównym połączeniem wyrównawczym służą ograniczniki przepięć. W przypadku przepięcia urządzenia te stają się przewodzące i zwierają przepięcie. Zapewnia to skuteczną ochronę przed szkodami wskutek przepięcia.

Układy wyrównania potencjałów mogą mieć różną budowę:

  • Liniowe połączenie wyrównawcze
  • Gwiazdowe połączenie wyrównawcze
  • Siatkowe połączenie wyrównawcze

Najbardziej skuteczną metodą jest siatkowe połączenie wyrównawcze, ponieważ w tym przypadku wszystkie elementy przewodzące posiadają osobny przewód, a dodatkowe przewody łączą najkrótszą drogą wszystkie punkty końcowe. Ten rodzaj połączenia wyrównawczego jest zalecany do systemów szczególnie wrażliwych, np. centrów obliczeniowych.

Wielostopniowa koncepcja ochrony zasilania

Niezbędne środki ochrony urządzeń i systemów dzielą się na dwa lub trzy stopnie w zależności od zastosowanych ograniczników i spodziewanych czynników środowiskowych. Urządzenia zabezpieczające poszczególnych stopni różnią się zdolnością wyładowczą oraz napięciowym poziomem ochrony.

Trzystopniowa koncepcja ochrony z zainstalowanymi osobno stopniami ochrony:

  • Typ 1: odgromnik
    napięciowy poziom ochrony < 4 kV, typowe miejsce montażu: rozdzielnia główna
  • Typ 2: ogranicznik przepięć
    napięciowy poziom ochrony < 2,5 kV, typowe miejsce montażu: podrozdzielnia
  • Typ 3: ochrona urządzenia
    napięciowy poziom ochrony < 1,5 kV, typowe miejsce montażu: przed chronionym urządzeniem

Stopnie ochrony 1 i 2 można realizować również przy użyciu kombinacji ograniczników typu 1/2. To urządzenie zabezpieczające spełnia wymagania ogranicznika przepięć typu 1 i 2. Istotną zaletą jest prosta instalacja. Nie ma również konieczności uwzględnienia specjalnych warunków instalacyjnych.

Trzystopniowa koncepcja ochrony przy użyciu kombinacji ograniczników typu 1/2 i osobnego ogranicznika przepięć typu 3:

  • Kombinacja ograniczników typu 1/2
    napięciowy poziom ochrony < 2,5 kV, typowe miejsce montażu: rozdzielnia główna
  • Typ 3: ochrona urządzenia
    napięciowy poziom ochrony < 1,5 kV, typowe miejsce montażu: przed chronionym urządzeniem

PHOENIX CONTACT Sp. z o.o

ul. Bierutowska 57-59
51-317 Wrocław
071/ 39 80 410