Mężczyzna instaluje ochronę przed przepięciami w szafie sterowniczej

Podstawy ochrony przed przepięciami Technika, normy i dyrektywy ochrony przed przepięciami

Tutaj znajdziesz odpowiedzi na następujące pytania:

  • Jak powstają przepięcia i jakie wywołują skutki?
  • Na czym polega skuteczny układ ochrony przepięciowej?
  • Jaka technologia kryje się w koncepcji ochrony oraz w produktach?
  • Na co trzeba zwrócić uwagę?
Technika, normy i dyrektywy ochrony przed przepięciami
Od powstawania przepięć do kompleksowej koncepcji ochrony
Z pewnością masz wiele pytań – począwszy od powstawania przepięć, poprzez techniczne szczegóły systemów sieciowych lub pojedynczych części składowych koncepcji ochrony przed przepięciami, aż po informacje na temat samych urządzeń. Na tych stronach oraz w naszej broszurze chcielibyśmy odpowiedzieć na te pytania. Życzymy przyjemnej lektury!
Otwórz broszurę
Uderzenie pioruna w mieście

Przyczyny powstawania przepięć

Przepięcie – co to właściwie jest? W jaki sposób powstają przepięcia? Jak przepięcia docierają do urządzeń i systemów? To pytania, które być może już sobie nieraz zadawałeś. Na kolejnych stronach znajdziesz obszerne informacje na temat technologii ochrony przed przepięciami.

Przyczyny powstawania

Przepięcia trwają jedynie ułamek sekundy. Dlatego określa się je mianem napięć krótkotrwałych. Mają one bardzo krótkie czasy narastania, wynoszące kilka mikrosekund. Następnie spadają stosunkowo powoli w czasie do 100 mikrosekund.
Przepięcia powstają wskutek następujących zdarzeń:

Wyładowania atmosferyczne (LEMP)
Fachowe określenie wyładowania piorunowego to w skrócie LEMP (ang. Lightning Electromagnetic Pulse), czyli piorunowy impuls elektromagnetyczny.
Uderzenia pioruna podczas burzy powodują bardzo wysokie krótkotrwałe przepięcia. Są one znacznie wyższe, niż przepięcia powstałe wskutek operacji łączeniowych, czy wyładowań elektrostatycznych. Lecz w porównaniu z innymi przyczynami występują one znacznie rzadziej.

Operacje łączeniowe (SEMP)
Operacje łączeniowe są oznaczane skrótem SEMP (ang. Switching Electromagnetic Pulse).
Pod pojęciem operacji łączeniowych rozumie się w tym kontekście włączanie i wyłączanie maszyn o wysokiej mocy lub zwarcia w sieci zasilającej. Podczas takich operacji w przewodach powstają bardzo wysokie zmiany prądu trwające ułamki sekundy.

Wyładowania elektrostatyczne (ESD)
ESD to skrót od Electrostatic Discharge i oznacza wyładowanie elektrostatyczne.
W momencie zbliżenia lub dotknięcia ciała o innym potencjale elektrostatycznym następuje przeniesienie ładunku elektrycznego. Znanym przykładem na to jest wyładowanie osoby, która przeszła po dywanie a następnie dotknęła metalowego, uziemionego elementu, na przykład stalowej balustrady.

Rodzaje sprzężenia

Przepięcia mogą dostać się do obwodów różnymi drogami. Drogi te nazywa się rodzajami sprzężenia.

Rodzaje sprzężenia przepięć

Sprzężenie galwaniczne (z lewej strony), indukcyjne (w środku) i pojemnościowe (z prawej)

Sprzężenie galwaniczne
W ten sposób oznacza się przepięcia, które sprzężają się bezpośrednio w jednym obwodzie. Można to zaobserwować na przykład podczas uderzeń piorunów. Wysokie amplitudy prądu piorunowego przy rezystancji uziemienia danego budynku powodują przepięcie.
Wszystkie przewody, które są podłączone przy centralnym wyrównaniu potencjałów, są zasilane tym napięciem. Przy przewodach, przez które przepływa prąd piorunowy, powstaje dodatkowo przepięcie. Ze względu na dużą stromość prądu jest ono głównie powodowane przez indukcyjną część rezystancji przewodu. Podstawę do obliczeń stanowi prawo indukcyjne:: u0 = L x di/dt.

Sprzężenie indukcyjne
Sprzężenie indukcyjne następuje poprzez pole magnetyczne przewodu przewodzącego prąd zgodnie z zasadą transformacji. Przepięcie wprowadzone bezpośrednio do przewodu powoduje powstanie w nim prądu udarowego o wysokich wartościach narastania.
Jednocześnie powstaje odpowiednio silne pole magnetyczne wokół tego przewodu, jak w uzwojeniu pierwotnym transformatora. Pole magnetyczne indukuje przepięcie w innych przewodach, znajdujących się w obszarze jego oddziaływania, jak w uzwojeniu wtórnym transformatora. Przepięcie to dociera przewodami do podłączonego urządzenia.

Sprzężenie pojemnościowe
Ten rodzaj sprzężenia następuje głównie poprzez pole elektryczne między dwoma punktami o wysokiej różnicy potencjałów. Po wyładowaniu wzdłuż przewodu odprowadzającego prąd piorunowy od odgromnika pojawia się wysoki potencjał. Tworzy się pole elektryczne pomiędzy tym odprowadzeniem i innymi elementami o niższym potencjale.
Mogą to być np. przewody zasilacza i transmisji sygnałów lub urządzenia wewnątrz budynku. Przez pole elektryczne przenoszony jest ładunek. Prowadzi to do wzrostu napięcia lub do przepięcia w sąsiednich przewodach i urządzeniach.

Kierunek działania przepięć

Przepięcia działają w obwodach w dwóch kierunkach.

Kierunek działania przepięć z napięciem wspólnym i skrośnym

Napięcie wspólne (z lewej strony) i napięcie skrośne (z prawej strony)

Napięcie wspólne
Napięcia wzdłużne [UL] powstają głównie wskutek wpływu przepięć lub napięć zakłócających o wysokiej częstotliwości między aktywnymi przewodami a ziemią. Używa się w tym zakresie również pojęcia asymetryczności i common mode.
Asymetryczne napięcia zagrażają głównie elementom budowlanym, które znajdują się między aktywnymi potencjałami a uziemionym podłożem, oraz izolacji między aktywnymi potencjałami a ziemią. Dochodzi do przeskoków iskry na PCB lub z wyposażenia czynnego na uziemione części obudowy.

Napięcie skrośne
Napięcia skrośne [UQ] powstają głównie wskutek wpływu przepięć lub napięć zakłóceniowych o wysokiej częstotliwości między aktywnymi przewodami danego obwodu. Używa się w tym zakresie również pojęcia symetryczności i differential mode.
Przepięcia symetryczne zagrażają wejściu napięciowemu i sygnalizacyjnemu urządzeń i interfejsów. Dochodzi do bezpośredniego przeciążenia z uszkodzeniem danego wyposażenia w zasilaczu lub elementów przetwarzających sygnał.

Skutki przepięć

Przepięcia w obwodzie powodują w większości przypadków poważne uszkodzenia urządzeń i maszyn. Szczególnie wysokie ryzyko występuje w przypadku urządzeń działających w sposób ciągły. Ich uszkodzenie może powodować olbrzymie koszty.
Niestety wydatki nie ograniczają się do zakupu nowych lub naprawy uszkodzonych urządzeń. Jeszcze bardziej przykre konsekwencje finansowe ma długi przestój oraz utrata oprogramowania lub danych.

Schemat: Częstotliwość występowania szkód w wyniku przepięć (źródło: GDV / 2019)

Częstotliwość występowania szkód w wyniku przepięć (źródło: GDV / 2019)

Częstotliwość występowania szkód

Statystyki towarzystw ubezpieczeniowych wykazują każdego roku częste występowanie szkód w wyniku przepięć. Uszkodzenia sprzętowe systemów elektronicznych są najczęściej objęte ubezpieczeniem. Jednak szkody w zakresie oprogramowania oraz uszkodzenia i awarie systemów wymagające kosztownych napraw często pozostają nieubezpieczone.
Według statystyk niemieckich zakładów ubezpieczeniowych z 2019 roku odsetek szkód spowodowanych wyładowaniami atmosferycznymi i przepięciami jest znaczny. Nawet jeśli liczba szkód w ostatnich latach nieznacznie spadła, wartość wypłaconych odszkodowań z tytułu ubezpieczenia budynków wynosiła rocznie 200 milionów euro. (Źródło: GDV)

Uszkodzenie elementu elektronicznego wskutek przepięcia

Uszkodzenie elementu elektronicznego wskutek przepięcia

Potencjalne zagrożenia

Każdy obwód elektryczny pracuje przy napięciu zgodnym z jego specyfikacją. Dlatego każdy wzrost napięcia prowadzący do przekroczenia górnej granicy tolerancji stanowi przepięcie.
Zakres uszkodzenia zależy w znacznym stopniu od wytrzymałości elektrycznej zastosowanych elementów oraz od energii, która może być przeniesiona w danym obwodzie.

Schemat koncepcja obwodu ochronnego ochrony przed przepięciami

Koncepcja obwodu ochronnego

Koncepcja ochrony

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:

  • Zasilacz
  • Technologia AKPiA
  • Urządzenia informatyczne
  • Urządzenia nadawczo-odbiorcze
Położenie poszczególnych stref ochronnych na przykładzie typowego domu jednorodzinnego

Położenie poszczególnych stref ochronnych na przykładzie typowego domu jednorodzinnego

Strefy ochrony

Dla zapewnienia skutecznej ochrony konieczne jest określenie, gdzie znajdują się zagrożone urządzenia i jakie czynniki im zagrażają. Na poniższej ilustracji 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.
Schemat: Indukowanie napięć w przewodach

Indukowanie napięć w przewodach

Skutki prądów udarowych 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 V
L = indukcyjność Vs/A w H
di = zmiana prądu A
dt = cykl 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.

Układy wyrównania potencjałów w domu

Układy wyrównania potencjałów

Połączenie wyrównawcze

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
Uderzenie pioruna w mieście

Pobierz broszurę Podstawy ochrony przed przepięciami

Nasza broszura zawiera podstawowe informacje na temat ochrony odgromowej i ochrony przed przepięciami dla instalacji elektrycznych. Szybko znajdziesz w niej wszystkie istotne dane. Sprawdzisz, jakie rozwiązania są dostępne dla różnych zadań w tej dziedzinie. Pogłębisz swoją wiedzę na temat zależności znanych jedynie specjalistom.

Życzymy przyjemnej lektury!

Elementy i układy ochronne

W razie wystąpienia przepięcia urządzenia i przewody muszą zostać w bardzo krótkim czasie zwarte z połączeniem wyrównawczym. Są do tego dostępne różne elementy o odpowiednich właściwościach. Elementy te różnią się charakterystyką zadziałania oraz zdolnością wyładowczą.

Symbol graficzny i charakterystyka prądowo-napięciowa diody transil

Symbol graficzny i charakterystyka prądowo-napięciowa diody transil

Diody transil

Właściwości:

  • Funkcję określa się ogólnie jako ochronę dokładną.
  • Szybka reakcja.
  • Niskie ograniczenie napięcia.
  • Standardowa wersja o niewielkiej obciążalności prądowej i wysokiej pojemności.
  • Przy napięciu znamionowym 5 V maksymalna zdolność wyładowcza wynosi ok. 750 A.
  • Przy wyższych napięciach znamionowych zdolność wyładowcza znacznie spada.

Cechy szczególne:

Istnieją również diody o wyższym napięciu znamionowym i większej zdolności wyładowczej. Wersje te są jednak znacznie większe i dlatego nie używa się ich praktycznie w kombinacjach układów ochronnych.

Legenda:

UR = napięcie wsteczne
UB = napięcie przebicia
UC = napięcie progowe
IPP = impuls prądu udarowego
IR = prąd wsteczny

Symbol graficzny i charakterystyka prądowo-napięciowa warystorów metalowo-tlenkowych

Symbol graficzny i charakterystyka prądowo-napięciowa warystorów metalowo-tlenkowych

Warystory

Właściwości:

  • Funkcję określa się ogólnie jako ochronę średnią.
  • Czasy zadziałania leżą w dolnym zakresie nanosekund.
  • Szybsza reakcja niż gazowe urządzenia zabezpieczające.
  • Nie powodują prądów następczych sieci.

Cechy szczególne:

Warystory o znamionowym prądzie wyładowczym do 2,5 kA stosuje się jako średni stopień ochrony w AKPiA. W dziedzinie zasilaczy warystory o znamionowym prądzie wyładowczym do 3 kA stanowią ważny element układów ochronnych w ogranicznikach przepięć typu 3 do ochrony urządzeń. Warystory o wyższej mocy stosuje się w ogranicznikach przepięć typu 2. Standardowa wersja do tych zastosowań ogranicza znamionowe prądy wyładowcze do 20 kA. Do zastosowań specjalnych są dostępne również urządzenia zabezpieczające typu 2 do 80 kA.

Legenda:

A = wysokoomowy zakres pracy
B = niskoomowy zakres pracy/zakres ograniczania

Symbol graficzny i charakterystyka zapłonu gazowego ogranicznika przepięć

Symbol graficzny i charakterystyka zapłonu gazowego ogranicznika przepięć

Gazowe ograniczniki przepięć

Właściwości:

  • Funkcję określa się ogólnie jako ochronę średnią.
  • Czasy zadziałania leżą w środkowym zakresie nanosekund.
  • Wersje standardowe odprowadzają prądy do 20 kA.
  • Niewielkie rozmiary mimo wysokiej zdolności wyładowczej.

Cechy szczególne:

W przypadku tego elementu zapłon zależny od czasu napięcia powoduje powstanie napięcia resztkowego, które może wynosić jeszcze kilkaset woltów.

Legenda:

  1. Statystyczna charakterystyka zadziałania
  2. Dynamiczna charakterystyka zadziałania
Symbol graficzny i charakterystyka zapłonu iskiernika

Symbol graficzny i charakterystyka zapłonu iskiernika

Iskierniki

Właściwości:

  • Zasadniczy element odgromnika
  • Wysoka zdolność gaszenia prądów następczych sieci
  • Stosunkowo wysoka prędkość zadziałania
  • Zdolność zapłonu uzależniona od narostu napięcia w czasie

Cechy szczególne:

Głównym elementem odgromników wysokiej mocy jest zazwyczaj iskiernik. Iskiernik posiada dwa rożki usytuowane w niewielkim odstępie od siebie. Przepięcia powodują przeskok iskry między rożkami, w skutek czego powstaje łuk elektryczny. Odcinek plazmowy powoduje zwarcie przepięcia. W tym czasie następuje przepływ bardzo wysokich lub gwałtownie wzrastających prądów o trzycyfrowych wartościach kA. Iskierniki mogą być otwarte lub zamknięte. Ze względu na uwarunkowania fizyczne zdolność wyładowcza i zdolność gaszenia iskierników otwartych jest większa.

W iskiernikach szczególnie skuteczna okazała się technologia Arc Chopping. W tej technologii naprzeciw elektrod umieszczona jest tzw. przegroda. Łuk elektryczny jest kierowany między elektrodami w stronę przegrody, gdzie zostaje rozdzielony. Tworzą się przy tym fragmenty łuku, które są wydmuchiwane z obszaru iskiernika i następnie gaszone. Wówczas, gdy przepięcie już nie występuje, iskiernik ponownie odzyskuje bardzo wysoką rezystancję.

Legenda:

UZ = napięcie zadziałania / napięcie zapłonu
tZ = czas zadziałania

Dwustopniowy układ ochronny z odsprzężeniem rezystancyjnym (po lewej) i trzystopniowy układ ochronny z odsprzężeniem indukcyjnym (po prawej)

Dwustopniowy układ ochronny z odsprzężeniem rezystancyjnym (po lewej) i trzystopniowy układ ochronny z odsprzężeniem indukcyjnym (po prawej)

Złożone układy ochronne do interfejsów sygnałowych

W zależności od aplikacji stosuje się różne elementy. Mogą one występować indywidualnie lub można je łączyć w złożonych układach ochronnych.

Łączenie różnych elementów ochronnych umożliwia wykorzystanie zalet poszczególnych elementów. Na przykład typowy układ ochronny dla wrażliwych interfejsów sygnałowych składa się z iskiernika gazowego i diody transil. Połączenie to umożliwia uzyskanie skutecznego i szybko reagującego zabezpieczenia o najlepszym napięciowym poziomie ochrony.

Elementy stanowiące poszczególne stopnie ochrony łączy się pośrednio równolegle. Oznacza to, że pomiędzy elementami umieszczone są rezystancyjne lub indukcyjne elementy odsprzężające. Powoduje to przesunięcie w czasie reakcji poszczególnych stopni ochrony.

Poszczególne układy ochronne różnią się następującymi cechami:

  • Liczba stopni ochrony
  • Kierunek działania układu (ochrona wzdłużna/ochrona poprzeczna)
  • Napięcie znamionowe
  • Tłumienność częstotliwości sygnału
  • Napięciowy poziom ochrony (napięcie progowe)
Rozdział napięcia w dwustopniowym układzie ochronnym

Rozdział napięcia w dwustopniowym układzie ochronnym

Zasada działania wielostopniowych układów ochronnych

W razie wystąpienia przepięcia w pierwszej kolejności zadziała dioda transil (jako najszybszy element). Prąd wyładowczy przepływa przez diodę transil i wcześniejszy rezystor odsprzęgający. Nad rezystorem odsprzęgającym następuje spadek napięcia. Spadek ten odpowiada różnicy wartości między różnymi napięciami zadziałania diody transil i gazowego ogranicznika przepięć.

Dzięki temu napięcie zadziałania iskiernika gazowego jest osiągane zanim dojdzie do przeciążenia diody transil przez prąd udarowy. Oznacza to, że po zadziałaniu ogranicznika przepięć prąd wyładowczy przepływa niemal w całości przez iskiernik gazowy. Napięcie resztkowe nad iskiernikiem gazowym wynosi maksymalnie 20 V, dzięki czemu dioda transil nie jest obciążona. Przy niskim prądzie wyładowczym, który nie prowadzi do przeciążenia diody transil, gazowy ogranicznik przepięć nie zadziała.

Przedstawiony powyżej układ charakteryzuje się szybką reakcją przy niskim ograniczeniu napięcia, a jednocześnie wysoką zdolnością wyładowczą. Trójstopniowy układ ochronny z odsprzężeniem indukcyjnym działa w oparciu o tę samą zasadę. Różnica polega na tym, że komutacja jest dwustopniowa – najpierw z diody transil do warystora, a następnie dalej do gazowego ogranicznika przepięć.

Zasada rozdziału napięcia działa także między różnymi stopniami ochrony w obszarze zasilania. Napięcie UW nad przewodem spada między urządzeniami zabezpieczającymi typu 1 i typu 2 oraz typu 2 i typu 3. Istnieją jednak również ograniczniki przepięć do zasilania, przy których możliwa jest koordynacja bez długości przewodów między stopniami ochrony.

Legenda:

UG = napięcie zadziałania gazowanego ogranicznika przepięć
UD = napięcie progowe diody transil
UW = napięcie różnicowe nad rezystorem odsprzęgającym

Normy i dyrektywy Ogólne normy na temat ochrony odgromowej, przepisów montażu i doboru urządzeń zabezpieczających

W różnych normach opisano szczegółowo wymagania dotyczące instalacji i bezpieczeństwa oraz stosowania produktów w różnych aplikacjach. Poniżej znajduje się lista poszczególnych głównych obszarów tematycznych oraz odpowiednich norm międzynarodowych.

Normy, dyrektywy i regulacje w dziedzinie ochrony przed przepięciami
Normy, dyrektywy i regulacje w dziedzinie ochrony przed przepięciami
Schemat Normy, dyrektywy i regulacje
Normy, dyrektywy i regulacje w dziedzinie ochrony przed przepięciami
Normy, dyrektywy i regulacje w dziedzinie ochrony przed przepięciami

Ochrona odgromowa – Część 1 : Zasady ogólne
Protection against lightning – Part 1: General principles
• IEC 62305-1
• EN 62305-1
• DIN EN 62305-1 (VDE 0185-305-1)

Ochrona odgromowa – Część 2: Zarządzanie ryzykiem
Protection against lightning - Part 2: Risk management
• IEC 62305-2
• EN 62305-2
• DIN EN 62305-2 (VDE 0185-305-2)

Ochrona odgromowa – Część 2: Zarządzanie ryzykiem – Dodatek 1: Zagrożenie piorunowe w Niemczech
Protection against lightning - Part 2: Risk management - Supplement 1: Lightning threat in Germany
• DIN EN 62305-2 suplement 1 (VDE 0185-305-2 suplement 1)

Ochrona odgromowa – Część 2: Zarządzanie ryzykiem – Dodatek 2: Pomoc do obliczeń do oceny ryzyka uszkodzenia obiektów budowlanych, z płytą CD
Protection against lightning - Part 2: Risk management - Supplement 2: Calculation assistance for assessment of risk for structures, with CD-ROM
• DIN EN 62305-2 suplement 2 (VDE 0185-305-2 suplement 2)

Ochrona odgromowa – Część 2: Zarządzenie ryzykiem; dodatek 3: Dodatkowe informacje do zastosowania normy DIN EN 62305-2 (VDE 0185-305-2)
Protection against lightning - Part 2: Risk management; Supplement 3: Additional information for the application of DIN EN 62305-2 (VDE 0185-305-2)
• DIN EN 62305-2 suplement 3 (VDE 0185-305-2 suplement 3)

Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structure and life hazard
• IEC 62305-3
• EN 62305-3
• DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)

Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia – Suplement 1: Dodatkowe informacje odnośnie stosowania normy DIN EN 62305-3
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 1: Additional information for the application of DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)
• DIN EN 62305-3 suplement 1 (VDE 0185-305-3 suplement 1)

Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia – Suplement 2: Dodatkowe informacje na temat specjalnych konstrukcji
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 2: Additional information for special structures
• DIN EN 62305-3 suplement 2 (VDE 0185-305-3 suplement 2)

Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia – Suplement 3: Dodatkowe informacje na temat badań i konserwacji systemów ochrony odgromowej
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 3: Additional information for the testing and maintenance of lightning protection systems
• DIN EN 62305-3 suplement 3 (VDE 0185-305-3 suplement 3)

Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia – Suplement 4: Wykorzystywanie dachów metalowych w instalacji odgromowej
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 4: Use of metallic roofs in lightning protection systems
• DIN EN 62305-3 suplement 4 (VDE 0185-305-3 suplement 4)

Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia; Suplement 5: Ochrona odgromowa i ochrona przed przepięciami dla fotowoltaicznych systemów zasilania
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard; Supplement 5: Lightning and overvoltage protection for photovoltaic power supply systems
• DIN EN 62305-3 suplement 5 (VDE 0185-305-3 suplement 5)

Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia; Suplement 6: Dodatkowe informacje dotyczące wymaganych środków ochrony odgromowej wg DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard; Supplement 6: Additional information on the requirement for lightning protection according to DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)
• DIN EN 62305-3 suplement 6 (VDE 0185-305-3 suplement 6)

Ochrona odgromowa – Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach
Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures
• IEC 62305-4
• EN 62305-4
• DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4)

Ochrona odgromowa – Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach – Suplement 1: Rozdział prądu piorunowego
Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures - Supplement 1: Sharing of the lightning current
• DIN EN 62305-4 suplement 1, VDE 0185-305-4 suplement 1

Normy, dyrektywy i regulacje w dziedzinie ochrony przed przepięciami

Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia – Część 11: Urządzenia ograniczające przepięcia w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia – Wymagania i metody badań
Low-voltage surge protective devices – Part 11: Surge protective devices connected to low-voltage power systems – Requirements and test methods
• IEC 61643-11
• EN 61643-11
• DIN EN 61643-11 (VDE 0675-6-11)

Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia – Część 12: Urządzenia ograniczające przepięcia w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia – Wybór i zasady zastosowania
Low-voltage surge protective devices - Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems - Selection and application principles
• IEC 61643-12
• EN: not available
• DIN EN 61643-12 (VDE 0675-6-12)

Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia – Część 21: Urządzenia do ograniczania przepięć w sieciach telekomunikacyjnych i sygnalizacyjnych – Wymagania eksploatacyjne i metody badań
Low voltage surge protective devices - Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Performance requirements and testing methods
• IEC 61643-21
• EN: not available
• DIN EN 61643-21 (VDE 0845-3-1)

Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia – Część 22: Urządzenia do ograniczania przepięć w sieciach telekomunikacyjnych i sygnalizacyjnych – Wybór i zasady zastosowania
Low-voltage surge protective devices - Part 22: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Selection and application principles
• IEC 61643-22 & CLC/TS 61643-22
• EN: not available
• DIN CLC/TS 61643-22 (VDE V 0845-3-2)

Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia – Część 31: Wymagania i metody badań dla SPD instalacji fotowoltaicznych
Low-voltage surge protective devices - Part 31: Requirements and test methods for SPDs for photovoltaic installations
• IEC 61643-31
• EN 61643-31
• DIN EN 61643-31 (VDE 0675-6-31)

Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia – Urządzenia ograniczające przepięcia do zastosowań specjalnych z włączeniem napięcia stałego – Część 32: Dobór i zasady stosowania – Urządzenia ograniczające przepięcia do instalacji fotowoltaicznych
Low-voltage surge protective devices - Surge protective devices for specific use including d.c. - Part 32: Selection and application principles - SPDs connected to photovoltaic installations
• IEC 61643-32
• EN: not available
• DIN EN 61643-32 (VDE 0675-6-32)

Systemy wytwarzania energii wiatrowej – Część 24: Ochrona odgromowa
Wind energy generation systems - Part 24: Lightning protection
• IEC 61400-24
• EN IEC 61400-24
• DIN EN IEC 61400-24 (VDE 0127-24)

Schemat Normy, dyrektywy i regulacje

napięcie znamionowe do 1 000 V

Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 1: Wymagania podstawowe, ustalanie ogólnych charakterystyk, definicje
Low-voltage electrical installations – Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions
• IEC 60364-1
• HD 60364-1
• DIN VDE 0100-100 (VDE 0100-100)

Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 200: Definicje
Low-voltage installations – Part 200: Definitions
• IEC 60050-826
• EN: not available
• DIN VDE 0100-200 (VDE 0100-200)

Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym
Low-voltage electrical installations – Part 4-41: Protection for safety – Protection against electric shock
• IEC 60364-4-41
• HD 60364-4-41
• DIN VDE 0100-410, VDE 0100-410

Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 4-43: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed prądem przetężeniowym
Low-voltage electrical installations – Part 4-43: Protection for safety
• IEC 60364-4-43
• HD 60364-4-43
• DIN IEC 60364-4-43 (VDE 0100-430)

Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 4-44: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed zaburzeniami napięciowymi i zaburzeniami elektromagnetycznymi – Rozdział 443: Ochrona przed przejściowymi przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi
Low-voltage electrical installations – Part 4-44: Protection for safety – Protection against voltage disturbances and electromagnetic disturbances – Clause 443: Protection against transient overvoltages of atmospheric origin or due to switching
• IEC 60364-4-44
• HD 60364-4-443
• DIN VDE 0100-443 (VDE 0100-443)

Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych – Część 5-51: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Postanowienia ogólne
Electrical installations of buildings – Part 5-51: Selection and erection of electrical equipment – Common rules
• IEC 60364-5-51
• HD 60364-5-51
• DIN VDE 0100-510 (VDE 0100-510)

Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 5-53: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Aparatura rozdzielcza i sterownicza – Rozdział 534: Urządzenia do ochrony przed przepięciami
Low-voltage electrical installations – Part 5-53: Selection and erection of electrical equipment – Isolation, switching and control – Clause 534: Devices for protection against transient overvoltages
• IEC 60364-5-53
• HD 60364-5-53
• DIN VDE 0100-534 (VDE 0100-534)

Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych – Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń ochronnych
Low-voltage electrical installations – Part 5-54: Selection and erection of electrical equipment – Earthing arrangements and protective conductors
• IEC 60364-5-54
• HD 60364-5-54
• DIN VDE 0100-540 (VDE 0100-540)

Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 6: Sprawdzanie
Low-voltage electrical installations – Part 6: Verification
• IEC 60364-6
• HD 60364-6
• DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600)

Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym – Wspólne aspekty instalacji i urządzeń
Protection against electric shock – Common aspects for installation and equipment
• IEC 61140
• EN 61140
• DIN EN 61140 (VDE 0140-1)

Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe – Część 1: Postanowienia ogólne
Low-voltage switchgear and controlgear assemblies – Part 1: General rules
• IEC: under preparation
• EN: not available
• DIN EN 61439-1 (VDE 0660-600-1)

Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe - Część 2: Rozdzielnice i sterownice do rozdziału energii elektrycznej
Low-voltage switchgear and controlgear assemblies – Part 2: Power switchgear and controlgear assemblies
• IEC: under preparation
• DIN EN IEC 61439-2 (VDE 0660-600-2)

Normy, dyrektywy i regulacje w dziedzinie ochrony przed przepięciami

Tablice licznikowe – Część 1: Wymagania ogólne
Meter panels - Part 1: General requirements
• DIN VDE 0603-1 (VDE 0603-1)

Bezpieczniki topikowe niskonapięciowe – Część 1: Wymagania ogólne
Low-voltage fuses - Part 1: General requirements
• IEC 60269-1
• EN 60269-1
• DIN EN 60269-1 (VDE 0636-1)

Sprzęt elektroinstalacyjny – Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych – Część 1: Wyłączniki do obwodów prądu przemiennego
Electrical accessories - Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 1: Circuit-breakers for a.c. operation
• IEC 60898-1
• EN 60898-1
• DIN EN 60898-1 (VDE 0641-11)

Sprzęt elektroinstalacyjny – Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych – Część 1: Wyłączniki do obwodów prądu przemiennego; Dodatek 1: Zastosowanie wyłączników serii DIN EN 60898 (VDE 0641) i głównych wyłączników selektywnych DIN VDE 0641-21 (VDE 0641-21)
Electrical accessories - Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 1: Circuit-breakers for a.c. operation; Supplement 1: Operating instructions for the use of circuit breakers according to series DIN EN 60898 (VDE 0641) and of selective main circuit-breakers according to DIN VDE 0641-21 (VDE 641-21)
• DIN EN 60898-1 załącznik 1 (VDE 0641-11 załącznik 1)

Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych – Część 2: Wyłączniki do obwodów prądu stałego i przemiennego
Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 2: Circuit-breakers for a.c. and d.c. operation
• IEC 60898-2
• EN 60898-2
• DIN EN 60898-2 (VDE 0641-12)

Wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego do użytku domowego i podobnego (RCCB) – Część 1: Postanowienia ogólne
Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs) - Part 1: General rules
• IEC 61008-1
• EN 61008-1
• DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10)

Wyłączniki różnicowoprądowe z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym do użytku domowego i podobnego (RCBO) – Część 1: Postanowienia ogólne
Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs) - Part 1: General rules
• IEC 61009-
• EN 61009-
• DIN EN 61009-1 (VDE 0664-20)

Eksploatacja urządzeń elektrycznych – Część 100: Wymagania ogólne
Operation of electrical installations - Part 100: General requirements
• IEC: not available
• EN 50110-1 & EN 50110-1
• DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100)

Sieci kablowe do sygnałów telewizyjnych, sygnałów dźwiękowych i usług interaktywnych – Część 11: Wymagania bezpieczeństwa
Cable networks for television signals, sound signals and interactive services - Part 11: Safety
• IEC: under preparation
• EN: not available
• DIN EN IEC 60728-11 (VDE 0855-1)

Instalacje uziemiające do budynków – Projektowanie, wykonanie i dokumentacja
Earthing systems for buildings - Planning, execution and documentation
• DIN 18014

Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych – Część 1: Podstawy projektowania
Electrical installations in residential buildings - Part 1: Planning principles
• DIN 18015-1

Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych – Część 2: Rodzaj i zakres wyposażenia minimalnego
Electrical installations in residential buildings - Part 2: Nature and extent of minimum equipment
• DIN 18015-2

Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych
Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks; German version
• EN 50160
• DIN EN 50160

Napięcia znormalizowane CENELEC
CENELEC standard voltages
• EN 60038
• DIN EN 60038 (VDE 0175-1)

Wysokonapięciowa technika probiercza – Część 1: Ogólne definicje i wymagania probiercze
High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements
• IEC 60060-1
• EN 60060-1
• DIN EN 60060-1 (VDE 0432-1)

Bezpieczeństwo maszyn – Wyposażenie elektryczne maszyn – Część 1: Wymagania ogólne
Safety of machinery - Electrical equipment of machines - Part 1: General requirements
• IEC 60204-1
• EN 60204-1
• DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1)

Przepięcia i ochrona przed przepięciami w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia napięcie prądu przemiennego – Ogólne informacje podstawowe
Surge overvoltages and surge protection in low-voltage a.c. power systems - General basic information
• IEC/TR 62066
• DIN VDE 0184 (VDE 0184)

Koordynacja izolacji urządzeń elektrycznych w układach niskiego napięcia – Część 1: Zasady, wymagania i badania
Insulation coordination for equipment within low-voltage supply systems - Part 1: Principles, requirements and tests
• IEC 60664-1
• EN: not available
• DIN EN 60664-1 (VDE 0110-1)

Koordynacja izolacji urządzeń elektrycznych w układach niskiego napięcia – Część 2-1: Wytyczne stosowania – Objaśnienia dotyczące stosowania serii norm IEC 60664, przykłady doboru i testy izolacji
Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 2-1: Application guide - Explanation of the application of the IEC 60664 series, dimensioning examples and dielectric testing
• IEC/TR 60664-2-1
• EN: not available
• DIN EN 60664-1 załącznik 1 (VDE 0110-1 załącznik 1)

Koordynacja izolacji urządzeń elektrycznych w układach niskiego napięcia – Załącznik 3: Uwzględnienie interfejsów, wytyczne stosowania
Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Supplement 3: Interface consideration; Application guide
• IEC/TR 60664-2-2
• EN: not available
• DIN EN 60664-1 załącznik 3, VDE 0110-1 załącznik 3

Surge protective devices
• UL 1449

Klasyfikacja ograniczników przepięć

Ograniczniki przepięć to urządzenia, których głównymi elementami są warystory, diody transil, iskierniki gazowe lub iskierniki. Ograniczniki przepięć służą do zabezpieczenia urządzeń i systemów elektrycznych przed niedopuszczalnie wysokimi przepięciami przejściowymi oraz prądami przejściowymi. Podział ograniczników przepięć na „klasy“ odbywa się zgodnie z odnośnymi normami dotyczącymi produktów i zastosowania ograniczników.
Klasyfikacja ograniczników przepięć opiera się na ich zastosowaniu i funkcji ochronnej:

Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia o napięciu znamionowym do 1000 V.

Należy przestrzegać krajowych norm dotyczących doboru i montażu wyposażenia elektrycznego, takich jak IEC 61643-12, IEC 60364-5-53 część 534 oraz VDE 0100 część 534. Normą produktową jest EN(IEC) 61643-11. Zgodnie z nią ograniczniki przepięć są podzielone w normach IEC i EN na trzy klasy prób w zależności od zdolności wyładowczej i typowego usytuowania:

  • Typ 1 : ograniczniki przepięć zabezpieczające przed prądami udarowymi/przepięciami o dużej energii powstałymi wskutek bezpośredniego i bliskiego uderzenia pioruna. Usytuowanie: Na granicy między strefą ochrony odgromowej LPZ 0A i LPZ 1 – zazwyczaj w rozdzielniach głównych. Ograniczniki typu 1 są zalecane, gdy budynek jest wyposażony w system ochrony odgromowej.

  • Typ 2 : ograniczniki przepięć zabezpieczające przed prądami udarowymi/przepięciami powstałymi wskutek dalekiego uderzenia pioruna, sprzężeń indukcyjnych lub pojemnościowych oraz przepięć łączeniowych. Usytuowanie: Na granicy między strefą ochrony odgromowej LPZ 0B i LPZ 1 lub na granicy między strefą ochrony odgromowej LPZ 1 i LPZ 2 – zazwyczaj w rozdzielniach głównych i/lub podrozdzielniach.

  • Typ 3 : dodatkowe ograniczniki przepięć (ochrona urządzeń) do ochrony wrażliwych urządzeń. Usytuowanie: Na granicy między strefą ochrony odgromowej LPZ 2 a strefą LPZ 3 – zazwyczaj w bezpośrednim pobliżu wrażliwych urządzeń. Mogą to być urządzenia do instalacji stacjonarnej w rozdzielnicach lub przenośne urządzenia ochronne instalowane w gniazdku, bezpośrednio przed chronionym urządzeniem.

Informacje ogólne są zawarte w zasadach zastosowania (selection and application principles) IEC 61643-12 lub DIN EN 61643-12. Podstawy ochrony odgromowej, koncepcji stref ochrony odgromowej LPZ i analizy ryzyka zawierają cztery części normy EN(IEC) 62305-… / VDE 0185-305-...

Urządzenia do ograniczania przepięć w sieciach telekomunikacyjnych i sygnalizacyjnych do ochrony przed bezpośrednim i pośrednim wpływem uderzeń pioruna i innymi przepięciami przejściowymi. Zalicza się do nich również niskonapięciowe systemy danych, obwody AKPiA oraz sieci telefoniczne o napięciu znamionowym do 1000 V AC i 1500 V DC.

Normą produktową jest EN 61643-21 VDE 0845 część 3-1. Norma ta dzieli urządzenia na kategorie A1, A2, B1, B2, B3, C1, C2, C3, D1 i D2, określające wymagania dotyczące testów i klasy mocy. Urządzenie ochronne może posiadać oznaczenie i przejść testy dla różnych kategorii i klas mocy.

Informacje ogólne są zawarte są w przewodniku aplikacyjnym IEC (TS) 61643-22. Informacje uzupełniające można znaleźć w częściach VDE 0800… i VDE 0845… . Należy uwzględnić dalsze przepisy krajowe.