Ana güç dağıtımlarında aşırı gerilim koruması Yanlış monte edilen aşırı gerilim koruması, anahtarlama cihazlarının planlayıcıları ve montajcıları için bir sorumluluk riski oluşturmaktadır. Çok uzun kabloların bağlanması genellikle sorunlara yol açar. Doğru montaj ve gerekli kablo uzunluklarına nasıl uyulacağı hakkında bilgi edinin.

Aşırı gerilim korumasının kurulu olduğu ana güç dağıtımının görünümü

Büyük elektrik sistemlerinde besleme için genellikle ayrı bir trafo kullanılır. Alçak gerilim tarafına 7.000 A'e kadar bir minyatür devre kesicili ana güç dağıtımı kuruludur. Bu dağıtımlarda DIN VDE 0100-443 uyarınca aşırı gerilim koruması da sağlanmalıdır.

Alttan besleme, üstte veya ortada bir bara sistemine sahip güç dağıtımlarında, aşırı gerilim koruması genellikle minyatür devre kesicinin üzerine monte edilir. Giriş panosunda aşırı gerilim koruma cihazı ve gerekli sigorta için çok yer bulunur.

Aşırı gerilim korumasına giden bağlantı kabloları aşılması gereken mesafeler nedeniyle aşırı derecede uzar. Bu, L1, L2 ve L3'e sahip üstte veya ortada bulunan baralardan gelen hatlardan ve aşağıda bulunan PE, N ve PEN rayları arasında gerçekleşir. Bu sadece estetik bir kusur değildir: Aşırı uzun kablolar, şalt cihazındaki etkin gerilim koruma seviyesini doğru olmayan bir seviyeye yükseltir.

Montaj sırasında dikkat edilmesi gereken hususlar nelerdir?

Bir şalt cihazında gerilim koruma seviyesi

Bir şalt cihazında gerilim koruma seviyesi

1. Ayrıntılarıyla kablo boyları ve gerilim koruma seviyesi

Aşırı gerilim koruma cihazlarının bağlantısı, özellikle de kablo boyu, şalt cihazındaki etkin gerilim koruma seviyesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
DIN VDE 0100-534 bu nedenle faz ve PE arasında maksimum 0,5 m kablo uzunluğu öngörmektedir.

Bir şalt cihazında etkili gerilim koruma seviyesi

Bir şalt cihazında etkili gerilim koruma seviyesi

Düz bir hatta monte edilen 1 m uzunluğunda bir iletkende, 10 kA'lık bir darbe akımında (10/350 µs) yaklaşık 1 kV'luk bir gerilimi düşümü meydana gelir.

ΔUL = (-) L ∙ di/dt
L = 1 µH/m

ΔUL = 1 µH ∙ 10 kA / 10 µs = 1 kV

Toplam etkili gerilim koruma seviyesi değerlendirilirken bu gerilim düşümü dikkate alınmalıdır.

Bağlantı kabloları üzerindeki gerilim düşümü hızlıca SPD'nin gerilim koruma seviyesinden daha yüksek bir değere ulaşabilir. Bu durum genellikle hafife alınır.

2. Etkin gerilim koruma seviyesinin değerlendirilmesi

Özellikle büyük şalt cihazlarında, kablo uzunluklarını 0,5 m'nin altında tutmak her zaman kolay değildir.
Alternatif olarak, sistemdeki etkin gerilim koruma seviyesini özel olarak da değerlendirebilirsiniz. Bu karmaşık görünebilir, ancak böyle olmak zorunda değildir. Bu, aslında daha büyük şalt cihazları için önerilir.
Etkili gerilim koruma seviyesini değerlendirmek için koruma amacını bilmeli ve anlamalısınız. Korumanın amacı açıkça tanımlanmıştır: Ekipmanın yeterli şekilde korunmasını sağlamak için, gerilim koruma seviyesi Up, aktif iletkenler ile koruma iletkeni arasında hiçbir koşulda, korunacak ekipmanın gerekli nominal aşırı gerilimini Uw aşmamalıdır.
Bu, aktif iletkenler ile koruma iletkeni arasındaki gerilimin hiçbir zaman kullanılan ekipmanın dielektrik gücünden veya elektrik gücünden daha yüksek olmaması gerektiği anlamına gelir. Buna kontrol panosu da dahildir.
Ekipmanın elektrik gücü nominal aşırı gerilim Uw ile tanımlanır. Cihazlar aşırı gerilim kategorilerine ayrılmıştır.

230/400 V şebekeler için aşırı gerilim kategorileri

Aktif iletkenler ile PE (toprak) arasında aşırı gerilim Uw.

Nominal aşırı gerilim

Ekipman

Aşırı gerilim kategorisi
IV 6 kV Çok yüksek nominal aşırı gerilimi olan ekipmanlar, örn. elektrik sayaçları, dalga kontrol alıcıları
III 4 kV Yüksek nominal aşırı gerilime dayanabilen ekipmanlar, örn. dağıtım panoları, şalt cihazları, soketler
II 2,5 kV Normal nominal aşırı gerilime dayanabilen ekipmanlar, örn. ev aletleri, el aletleri
I 1,5 kV Düşük nominal aşırı gerilime dayanabilen ekipmanlar, örn. hassas elektronik cihazlar

Elektrik sistemi için sadece etkin gerilim koruma seviyesinin nominal aşırı gerilimin Uw altında kalmasını sağlamanız gerekir.

Bunu yapmak o kadar da zor değildir. Büyük ana güç dağıtımında tüm ekipman genellikle aşırı gerilim kategorisi III, hatta bazen kategori IV'e uygundur. Bu, 400 V şebekelerdeki ekipmanın 4 kV veya 6 kV'a kadar aşırı gerilime dayanıklı olduğu anlamına gelir.

3. Bağlantı kablolarında gerilim düşümü

Düz bir hatta monte edilen 1 m uzunluğunda bir iletkende, 10 kA (10/350 µs) darbe akımı yaklaşık 1 kV'luk bir gerilim düşümü üretir. SPD'ler her zaman kablolarla bağlı değildir. Bakır raylar tipik olarak büyük şalt cihazlarına monte edilir. Geometrik şekillerinden dolayı raylar kablolardan daha düşük endüktansa sahiptir.

Geometrik şeklin endüktans üzerindeki etkisi montaj panelleri için de geçerlidir. Montaj paneli kablodan çok daha düşük bir endüktansa sahiptir, bu da darbe akımının önemli ölçüde daha düşük bir gerilim düşümüne neden olur. Fakat dikkat edin: Montaj paneli üzerindeki gerilim düşümünü göz ardı etmeyin ve montaj paneli bağlantılarını dikkate aldığınızdan emin olun.

Akım değişikliği di/dt, bağlantı kablosu üzerindeki gerilim düşümü için belirleyicidir. 10 kA (10/350 µs) darbe akımı için düz bir hatta monte edilen 1 m uzunluğunda bir iletken üzerindeki gerilim düşümü yaklaşık 1 kV'tur. Bununla birlikte, kutup başına 25 kA ve toplamda 100 kA'e kadar deşarj kapasitesine sahip tip 1 SPD'ler genellikle büyük anahtarlama cihazlarına monte edilir – yani, normlarda belirtilen 10 kA değerinin on katı. On kat di/dt on kat gerilim düşümüne neden olur. Bu, 1 kV'un hızla 10 kV'a yükselmesi anlamına gelir.

Farklı darbe akımları için bağlantı şekline bağlı gerilim düşümü

Bir elektrik sistemindeki toplam gerilim koruma seviyesini kabaca belirlemek için tabloyu kullanabilirsiniz. Belirtilen değerler bağlantıların pratik boyutlandırılması için yeterince doğrudur.

10 kA

25 kA

40 kA

75 kA

Dairesel iletken, herhangi bir kesit 1,0 2,5 4,0 7,5
30 x 2 mm bakır düz şerit 0,9 2,3 3,6 6,8
30 mm bakır ray 0,9 2,3 3,6 6,8
60 mm bakır ray 0,8 2,0 3,2 6,0
100 mm bakır ray 0,7 1,8 2,8 5,3
120 mm bakır ray 0,7 1,8 2,8 5,3
Çelik sac 0,4 1,0 1,6 3,0
VA paslanmaz çelik tabaka 0,3 0,8 1,2 2,3
Sigortalı bir şalt cihazında gerilim koruma seviyesi

Sigortalı bir şalt cihazında gerilim koruma seviyesi

Sigortanın gerilim koruma seviyesi üzerindeki etkisi

Elektrik sistemindeki toplam etkin gerilim koruma seviyesini hesaplamak için hat iletkeni (terminal noktası A) ile koruma iletkeni (terminal noktası B) arasındaki tüm bağlantı parçalarının kısmi gerilimleri SPD'nin gerçek gerilim koruma seviyesine eklenmelidir. Sigortaya giden kablo yolları da burada dikkate alınmalıdır.

Sigortaya gelen ve giden kablo yolları da ihmal edilmemelidir. Ayrıca tip 1 SPD için gerekli sigorta da büyük bir nominal değere sahiptir. 25 kA nominal darbe akımını her kutupta açtırma olmadan güvenli şekilde taşımak için NH sigorta 315 A nominal değerinde olmalıdır. Bu, ancak boyutları oldukça büyük olan ve kontrol panosunda yer kaplayan NH2 sigortaları ile mümkün olur.

Açıklandığı gibi, hat iletkeni (terminal noktası A) ile koruma iletkeni (terminal noktası B) arasındaki tüm bağlantı parçalarının kısmi gerilimleri aşırı gerilim koruma cihazının (SPD) gerçek gerilim koruma seviyesine eklenmelidir.

Bu hesaplamayı aşağıdaki üç örnek için gerçekleştirdik.

İlgili kablolar üzerindeki gerilim düşümü “geometriye bağlı gerilim düşümü” tablosundan alınmıştır.

Devre kesicinin üzerinde FLT-SEC-HYBRID montajı

Devre kesicinin üzerinde FLT-SEC-HYBRID

1. Montaj: Devre kesicinin üstü

Montaj, altındaki PEN barasından oldukça uzakta olan topraklı bir montaj plakasındaki devre kesicinin üzerinde yapılır.
Açıklama:
Montaj plakası üzerinden bağlantıya paralel olarak koruma cihazından PEN barasına doğrudan kablo bağlantısı oluşturun. Bu bağlantı SPD kombinasyonunun gerilim koruma seviyesini arttırmaz, ancak DIN VDE 0100-534'te tarif edilmiştir.

Etkin gerilim koruma seviyesi, örnek 1

8,2 kV'luk bir gerilim koruma seviyesi ile, 230/400 V şebekelerindeki şalt cihazları için aşırı gerilim kategorisi IV'e göre koruma sağlanamaz.

Uzunluk (cm)

Kısmi akım (kA)

Gerilim düşümü (kV)

SPD'den montaj plakasına PEN bağlantısı 15 75 1,1
Montaj plakasına PEN bağlantısı 115 75 3,5
Montaj plakasından PEN barasına PEN bağlantısı 15 75 1,1
L1-L3 bağlantısı 40 25 1,0
SPD (gerilim koruma seviyesi) - 25 1,5
Toplam gerilim koruma seviyesi 8,2
Ana dağıtımda devre kesicinin altında FLT-SEC-HYBRID montajı

Ana dağıtımda FLT-SEC-HYBRID

2. Montaj: Devre kesicinin altı

SPD, devre kesicinin altına monte edilmiştir.

Bu montaj tipi için koruma iletkenine olan mesafe nispeten kısadır.

Etkin gerilim koruma seviyesi, örnek 2

4 kV'luk bir gerilim koruma seviyesi ile, 230/400 V şebekelerindeki şalt cihazları için aşırı gerilim kategorisi III'e göre koruma sağlanabilir.

Uzunluk (cm)

Kısmi akım (kA)

Gerilim düşümü (kV)

SPD'den PEN barasına PEN bağlantısı 20 75 1,5
L1-L3 bağlantısı 40 25 1,0
SPD (gerilim koruma seviyesi) - 25 1,5
Toplam gerilim koruma seviyesi 4,0
Devre kesicinin altında FLT-SEC-HYBRID montajı

Gerilim koruma seviyesinin hesaplanması

3. Montaj: Devre kesicinin altı

SPD, optimize edilmiş PEN bağlantısı ile devre kesicinin altına monte edilir.

Örnek 1 ve 2, gerilim koruma seviyesini optimize ederken, odağın SPD'den PEN bara bağlantısı üzerinde olması gerektiğini açıkça göstermektedir. Bu bağlantı ne kadar kısa olursa gerilim koruma seviyesi o kadar iyi olur. Örnek 1 ve 2'de PEN bağlantısının etkisi, aktif iletkenler L1, L2 ve L3'e olan bağlantılardan üç kat daha yüksektir.

PEN barasına bağlantıyı sağlamak için bir kablo kullanmak yerine, diğer seçenek her kutup için ayrı bir kablo, yani üç ayrı kablo kullanmaktır. Bu durumda kablolardan geçen kısmi akım 75 kA değil sadece 25 kA'dır. Buna göre, gerilimi düşümü de sadece üçte birdir.

Etkin gerilim koruma seviyesi, örnek 3

2,5 kV'luk bir gerilim koruma seviyesi ile, 230/400 V şebekelerindeki şalt cihazları için aşırı gerilim kategorisi II'ye göre koruma sağlanabilir.

Uzunluk (cm)

Kısmi akım (kA)

Gerilim düşümü (kV)

SPD'den PEN barasına PEN bağlantısı 10 25 0,25
L1-L3 bağlantısı 10 25 0,75
SPD (gerilim koruma seviyesi) - 25 1,5
Toplam gerilim koruma seviyesi 2,5
FLT-SEC-HYBRID

Ana dağıtımda FLT-SEC-HYBRID

Entegre FLT-SEC-Hybrid sigortalı tip 1 aşırı gerilim koruma cihazı, yerden, paradan ve kablo uzunluğundan tasarruf sağlayan bir çözümdür.

Ayrı bir sigorta gerekmez, bu da aşırı gerilim koruma cihazının (SPD) montaj yeri için yeni olanaklar sağlar. SPD arka planda gizlice çalışır ve güvenliği sağlar.

FLT-SEC-H, hat art akımsız bir kıvılcım aralığını aşırı gerilime dayanıklı bir sigortayla birleştirir ve ayrı bir sigorta olmadan kullanılabilir. 100 kA'e kadar kısa devre gücü, büyük güç dağıtımları için de uygun olduğu anlamına gelir.

FLT-SEC-H ile montajın avantajları Ayrı sigortalı bir montajla karşılaştırıldığında

  • [x]Kontrol panosunda %80'e kadar daha fazla alan
  • [x]Daha düşük gerilim koruma seviyesi için daha kısa kablo yolları
  • [x]Geçmeli koruma modülleri ile güvenli sistem testi