- Proč by měla být SPD chráněna před nadproudy?
- Požadavky na nadproudovou ochranu SPD
- Pojistky v obvodech s SPD
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
SPD, jejichž úlohou v elektrických obvodech je propouštět pulsní proudy skrz sebe za účelem vyrovnání potenciálů mezi několika vodiči napájecího vedení, musí být chráněny před nadproudy.
Proč by měla být SPD chráněna před nadproudy?
SPD, stejně jako jakýkoli jiný prvek elektrických obvodů, může být poškozen při provozu v režimech, které neumožňují jeho technické vlastnosti. To se stane například tehdy, když skutečný vybíjecí proud SPD překročí svou maximální jmenovitou hodnotu nebo když napětí v elektrických obvodech dlouhodobě překračuje maximální dovolené provozní napětí Uc SPD.Pokud SPD v tomto obvodu není dimenzováno na takové napětí, pak se otevře a bude v režimu zkratu (zkrat).
U první i druhé možnosti existuje možnost zničení SPD, poškození izolace vodičů k němu připojených a dalších prvků elektroinstalace umístěných v blízkosti SPD a také požár v tom.
Praxe ukazuje, že v takových situacích nemají vnitřní uvolnění SPD vždy čas reagovat kvůli tepelné setrvačnosti konstrukce. Varistor je zpravidla zničen během několika sekund, poté může být udržován zkratový režim přes oblouk (podle produktů destrukce a spalování). V konstrukci svodičů nejsou tepelné spouště obvykle vůbec zajištěny kvůli nízké účinnosti. Zároveň, pokud má jiskřiště systém indikace jeho poruchy, pak informuje pouze o poškození v řídicím obvodu zapalovací elektrody, nikoli o stavu hlavního jiskřiště.
Tento obvod se zpravidla skládá z malých prvků: varistoru, dvouelektrodového jiskřiště a pulzního transformátoru. Tyto prvky umožňují zvětšit vzdálenost mezi elektrodami hlavního jiskřiště a v souladu s tím zvýšit maximální provozní napětí svodiče Uc, které je výrobcem deklarováno jako významné zvýšení spotřebitelských kvalit produktu. Dále hovoří o zkrácení doby odezvy tao méně než 100 ns, což umožňuje dosáhnout hodnoty úrovně ochranného napětí Up menší než 2,5 kV s řadou pulzních nárazů a klasifikovat svodič jako SPD podmíněné třídy I+II. Tyto prvky jsou však s nepochybnými výhodami nejslabším místem konstrukce: zvyšují složitost a cenu svodiče a zároveň snižují jeho spolehlivost.
V podmínkách ostré konkurence se opakovaně ozývají ujištění různých výrobců SPD, že jejich výrobky jsou plně chráněny před následky výše popsaných mimořádných situací. To ale praxe nepotvrzuje.
Požadavky na nadproudovou ochranu SPD
Uvažujme požadavky na nadproudovou ochranu zařízení na ochranu proti přepětí (SPD), které jsou stanoveny normou IEC 60364-5-53:2020.
IEC 60364-5-53 uvádí:
534.4.5 SPD nadproudová ochrana
534.4.5.1 Obecné požadavky
Instalované SPD musí být chráněny proti nadproudu (zkratovým proudům). Tato ochrana může být vnitřní a/nebo vnější vůči SPD podle pokynů výrobce.
Jmenovité hodnoty a charakteristiky externích nadproudových ochranných zařízení (OSD) k ochraně sestavy SPD musí být vybrány:
v souladu s požadavky oddílu 434 IEC 60364-4-43:2008 (poznámka autora: máme národní normu GOST R 50571.4.43-2012); a
co nejvyšší, aby byla zajištěna schopnost vysokého rázového proudu pro celou sestavu, ale nepřekračující jmenovité hodnoty a specifikace požadované v instalačních pokynech výrobce SPD pro maximální nadproudovou ochranu.
534.4.5.2 Umístění SPD ve vztahu k nadproudovým ochranným zařízením
Jeden z našich čtenářů zanechal následující komentář: "U vchodu do soukromého domu nainstalovali specialisté organizace zásobování energií SPD až po úvodní stroj." „Specialisté“ organizace energetické sítě tak udělali hrubou chybu. SPD by mělo být chráněno nadproudovým ochranným zařízením nainstalovaným před ním, nikoli jističem nebo pojistkou instalovanými v trafostanici a navrženými k ochraně nadzemního nebo kabelového elektrického vedení.
Umístění nadproudových ochranných zařízení používaných k ochraně SPD může ovlivnit kontinuitu napájení instalace a efektivní úroveň ochranného napětí v instalaci.
Poznámka 1 - Národní výbory mohou rozhodnout, která z následujících možností je výhodnější v závislosti na typu instalace.
a) Pokud je v odbočném obvodu SPD umístěno nadproudové ochranné zařízení pro SPD, pak není při poruše SPD ovlivněna kontinuita napájení, ale není chráněna elektroinstalace ani elektrické zařízení. před možnými dalšími přepětími (viz obrázek 6) po provozu takového ochranného zařízení. S tímto uspořádáním je efektivní úroveň ochranného napětí v instalaci zvýšena o úbytek napětí na externím nadproudovém ochranném zařízení zapojeném do série s SPD.
Poznámka 2 - Je-li nadproudová ochrana vnitřní součástí SPD, pak je úbytek napětí nadproudové ochrany již zahrnut v napěťové úrovni SPD Up.
Obrázek 6 - Příklad nadproudové ochrany v odbočném obvodu SPD pomocí vyhrazeného externího nadproudového ochranného zařízení
Na obrázku 6 je uvedeno:
- OSD - nadproudové ochranné zařízení (odpojovač SPD) požadované výrobcem SPD;
- SPD - přepěťová ochrana;
- A a B - spojovací body montáže SPD;
- О/У - elektrické zařízení nebo elektrická instalace, která má být chráněna.
b) Pokud je nadproudové ochranné zařízení pro SPD instalováno před větveným obvodem SPD, je nepravděpodobné, že by byla zajištěna kontinuita napájení v případě poruchy SPD (viz obrázek 7). Avšak s tímto uspořádáním je úroveň efektivního ochranného napětí uvnitř instalace udržována na minimu.
Ochrana podle obrázku 6 by však měla být aplikována také v případě, že jmenovitý výkon nadproudového ochranného zařízení (OSD) překračuje maximální nadproudovou ochranu doporučenou výrobcem SPD.
Obrázek 7 - Ochranné zařízení zahrnuté v elektroinstalaci slouží také k ochraně SPD
Na obrázku 7 je označeno:
- USS - instalační nadproudové ochranné zařízení používané k ochraně SPD;
- SPD - přepěťová ochrana;
- A a B - spojovací body montáže SPD;
- О/У - elektrické zařízení nebo elektrická instalace, která má být chráněna.
534.4.5.3 Selektivita mezi nadproudovými ochrannými zařízeními
V případě potřeby je třeba vzít v úvahu potřebu selektivity mezi nadproudovými ochrannými zařízeními podle konkrétní instalace v místě instalace SPD a informací poskytnutých výrobcem (viz oddíl 535 normy IEC 60364-5- 53:2020).
534.4.5.4 Schopnost rázového proudu upstream zařízení
Většina instalačních zařízení (např. měřiče, svorky, ochranná zařízení, spínače atd.), která jsou instalována před SPD, nemá schopnost rázového proudu vyžadovanou příslušnými výrobkovými normami.
Při instalaci SPD co nejblíže vstupu elektroinstalace se v souladu s 534.4.1 sníží hodnoty impulsních proudů protékajících instalačními zařízeními umístěnými za SPD.
Další informace naleznete v IEC 61643-12 a informace o výrobci.
Pojistky v obvodech s SPD
Použití pojistek ve spojení s SPD různých tříd s různými impulsními odezvami je diskutováno v příloze "P" IEC 61643-12 (2008-11). Současný normativní dokument GOST R IEC 61643-12-2011 je shodný s předchozí verzí normy IEC (IEC 61643-12(2002)), která tuto přílohu neměla.
Příloha "R" uvažuje o použití pojistek ve spojení s SPD na základě charakteristiky tepelného účinku proudu, který způsobí vypnutí pojistky. Tato charakteristika se nazývá Jouleův integrál - I2t, je integrál druhé mocniny aktuální síly za daný časový interval (t0, t1) a vypočítá se pomocí vzorce:
Výsledky studií byly shrnuty v IEC 61643-12 (2008-11) v tabulce P.1 přílohy "P" (tabulka 1), která porovnává hlavní typy provedení a jmenovité hodnoty pojistek s hodnotami impulsních proudů vln 8/20 a 10/350 µs. S vědomím toho, jaká je schopnost SPD propouštět impulsní proudy bez poškození nebo zničení, je možné vybrat pojistky s vypínací charakteristikou gG, které projdou stejné impulsní proudy bez vypnutí.
Tabulka 1. Typické hodnoty pojistek
Je třeba poznamenat, že sloupec „vypočítaná hodnota“ označuje hodnoty proudů při jedné expozici a sloupec „experimentální hodnota“ označuje proudy získané v provozním zkušebním cyklu SPD podle GOST IEC 61643-11-2013, kde se uvádí, že SPD by měly být zkoušeny v kombinaci s nadproudovými ochrannými zařízeními poskytovanými výrobcem. Údaje získané z takových testů vedly k nutnosti snížit původní konstrukční jmenovité hodnoty pojistek. Ve zkušební laboratoři CJSC "Hackel Ros" byly selektivně provedeny experimenty, které potvrdily údaje z tabulky P.1 z přílohy "R" .
Jmenovité hodnoty pojistek a typ jejich časově-proudových charakteristik určuje výrobce SPD a jsou uvedeny v technické dokumentaci. Obvykle se používají pojistky s charakteristickým gG. Jejich provozní doba je mnohem kratší než u jističů stejných jmenovitých hodnot.Pojistky jsou zároveň odolnější vůči výrazným rázovým proudům, mají jednodušší a spolehlivější konstrukci.
Závěr Yu.V. Kharechka: při přípravě národní normy založené na normě IEC 60364-5-53 (poznámka autora článku: V současné době platí GOST R 50571.5.53-2013), jeho požadavky by měly být správně reprodukovány, chyby opraveny, nedostatky opravovány.