broszura etitec.pdf

SPIS TREŚCI

Zagrożenia przepięciowe instalacji i urządzeń elektrycznych ......................................... 4

Mechanizmy indukowania przepięć przejściowych spowodowanych wyładowaniami

bezpośrednimi ...................................................................................................................8

Ochrona odgromowa i przepięciowa obiektów budowlanych .......................................10

Ochrona odgromowa - zewnętrzna obiektów budowlanych przed bezpośrednim

działaniem prądu piorunowego .....................................................................................12

Systemy ograniczania przepięć w instalacjach elektrycznych ......................................16

Podział instalacji elektrycznej na kategorie wytrzymałości udarowej - koordynacja

izolacji ...........................................................................................................................18

Ograniczniki przepięć w instalacjach elektrycznych .....................................................19

Podział ograniczników przepięć ...................................................................................21

Ograniczniki przepięć ETITEC A - do montowania na liniach napowietrznych........... 22

Ograniczniki przepięć ETITEC B - Typ 1 (Klasa B)..................................................... 2 9

Ograniczniki przepięć ETITEC C - Typ 2 (Klasa C).....................................................33

Ograniczniki przepięć ETITEC D - Typ 3 (Klasa D) ....................................................33

Układy połączeń ograniczników przepię w różnych systemach sieci ...........................36

Dobezpieczanie ograniczników przepięć.......................................................................37

Bezpieczniki topikowe SRF specjalne - do dobezpieczania ograniczników przepięć .. 40

Ograniczanie spadków napięć na przewodach ograniczników przepięć .......................42

Rozpływ prądu piorunowego w instalacjach obiektu budowlanego..............................43

Wielostopniowe układy ochronne..................................................................................45

Warunki dwustopniowego (T1+T2) systemu ochronnego.............................................49

Ograniczniki przepięć ETITEC WENT ( dwustopniowe zespolone) ............................50

Układy połączeń ograniczników ETITEC WENT (T1+T2) 3-fazowych...................... 51

Miejsca instalacji ograniczników przepięć.................................................................... 52

Ochrona przeciwprzepięciowa systemów fotovoltaicznych.......................................... 56

Ochrona przeciwprzepięciowa w liniach przesyu sygnałów (automatyki, kontroli

telekomunikacji i pomiarów .......................................................................................... 61

Przykłady układów ochronnych linii przenoszenia sygnałów cyfrowych

i analogowych.................................................................................................................66

Przykłady zastosowania ograniczników przepięć ETITEC........................................... 68

ETI Polam Sp. z o.o. zastrzega sobie prawo do wprowadzania zmian technicznych podyktowanych stałym postępem technicznym

„ Obecne środowisko elektrotechniczne wymaga ochrony przeciwprzepięciowej”

Zagrożenia przepięciowe instalacji i urządzeń elektrycznych

Trudno wyobrazić sobie aby w dzisiejszych czasach nie istniały urządzenia elektryczne i elektroniczne jak:

układy zasilające, regulacyjne i kontrolne zarówno w przemyśle jak i w budownictwie mieszkaniowym. Skom-

plikowane urządzenia elektroniczne ułatwiają, a niekiedy ratują ludzkie życie. Nie są one jednak zbyt odporne

na przypadkowy wzrost napięcia – przepięcie. Występujące obecnie anomalie pogodowe oraz coraz częściej

występujące burze z wyładowaniami atmosferycznymi przyczyniły już się do wielu uszkodzeń, zniszczeń sprzętu

elektronicznego i wyposażenia, powstania znacznych strat materialnych oraz utraty życia ludzi i zwierząt.

Te przykre doświadczenia przyczyniły się do zwrócenia szczególnej uwagi na wyposażenie

obiektów budowlanych w ochronę

odgromową i przeciwprzepięciową.

Problem systematycznie zyskuje na

znaczeniu w miarę stosowania do

budowy urządzeń elektrycznych i

elektronicznych o coraz większym

stopniu scalenia jak również o coraz

mniejszej odporności na prądowe

i napięciowe impulsy udarowe

(Wykres 1). Układy te w czasie pracy

pobierają niewielką moc, co znacz-

nie obniża próg ich odporności na

działanie zewnętrznych czynników

elektromagnetycznych. Szczególni

niebezpieczne dla urządzeń i insta-

lacji są impulsy elektromagnetyczne,

których zasięg działania obejmuje

znaczne obszary. Źródłem takich

impulsów, które charakteryzują się

dużą wartością szczytową oraz bardzo krótkim czasem narastania i trwania są wymienione już wcześniej wyłado-

wania atmosferyczne. Parametry impulsów piorunowych stwarzają różnorodne możliwości oddziaływania wyła-

dowań atmosferycznych na przewody dochodzące do urządzeń oraz bezpośrednio na same urządzenia. Chodzi tu

nie tylko o uszkodzenie urządzeń występujące pod wpływem przepływającego prądu piorunowego, ale również o

zakłócenia w ich poprawnym działaniu, wywołane przez impulsy elektromagnetyczne LEMP (Lighting Electro-

magnetic Impulses), o wartości porównywalnej z sygnałami użytecznymi.

Prąd płynący generuje w kanale

wyładowania impuls LEMP,

który w niektórych przypadkach

może zakłócać urządzenia elek-

troniczne nawet w promieniu

kilku kilometrów od miejsca

uderzenia piorunu. LEMP działa

bezpośrednio na urządzenia lub

też może indukować fal przepię-

ciową w elektroenergetycznych

i telekomunikacyjnych liniach

napowietrznych i kablowych.

Fala ta przemieszczając się do

instalacji zasilających i sygna-

łowych obiektów budowlanych

może być przyczyną wadliwej

pracy lub trwałego uszkodze-

nia różnych urządzeń technicz-

nych zainstalowanych wewnątrz

budynku. Z wystąpieniem takich

impulsów należy się liczyć

niemal przy każdym wyładowaniu,

nawet dość odległym od obiektu, w którym są zainstalowane urządzenia elektroniczne. Główne zagrożenie wiąże

się z wyładowaniami piorunowymi w bliskiej odległości, a zwłaszcza z przypadkami bezpośredniego traﬁ enia

piorunu w budynek. Wówczas mogą pojawić się zarówno udary napięciowe i prądowe o dużej wartości szczyto-

wej jak i impulsowe pola elektromagnetyczne. Zagrożenie związane jest z bezpośrednim oddziaływaniem części

prądu piorunowego przenikającego do obwodów urządzeń elektronicznych oraz z oddziaływaniem rezystancyj-

nych spadków napięcia. Groźne są również przepięcia indukowane w wiązkach przewodów oraz różnice poten-

cjałów występujące wewnątrz obiektu budowlanego. Sieci teleinformatyczne z ciągle rosnącą ilością przepły-

wających informacji są coraz częściej nękane (Wykres 2) przez zakłócenia lub uszkodzenia pojawiające się w

sieciach zasilających, w liniach transmisji danych, instalacjach teleinformatycznych oraz w samych urządzeniach

końcowych.

1950

19 7 0

2000

Wykres 2

1950

19 7 0

2000

Wykres 1

Rys. 1 Jak widać, wyładowania atmosferyczne nie omijają

nawet najważniejszych budynków na świecie.

Najczęstszą przyczyną uszkodzeń urządzeń elektronicznych są przepięcia. Sieć komputerowa, która jest

obecnie coraz lepiej chroniona przed wirusami lub przed zewnętrzną ingerencją, jest wciąż mało odporna na

niekontrolowane przepięcia pojawiające się w elektrycznej instalacji zasilającej i instalacji transmisji sygnałów,

które mogą zniszczyć urządzenia lub zablokować działanie sieci. Sposób w jaki urządzenia elektryczne reagują

na zakłócenia impulsowe jest nieprzewidywalny. Ponadto przy powtarzających się w instalacjach zasilających

przepięciach, nawet o małych wartościach, należy mieć na uwadze skrócony czas bezawaryjnego działania

systemu instalacji elektrycznych.

Przepięcia w instalacjach elektroenergetycznych niskiego napięcia

Niebezpieczne przepięcia występujące w instalacjach elektroenergetycznych niskiego napięcia są najczęściej

spowodowane :

- czynnościami łączeniowymi - manewrowymi aparatów elektrycznych ( przepięcia wewnętrzne - (SEMP -

Switching Electromagnetic Impulses)

- zjawiskiem elektryczności statycznej (ESD -

Electrostatic Discharge)

- wyładowaniami atmosferycznymi

(przepięcia zewnętrzne )

Wartości maksymalne tych przepięć mogą osiągać

wartości wielokrotnie przekraczające wytrzymałość

elektryczną izolacji urządzeń elektrycznych co może

być przyczyną ich zniszczenia lub stanowić zagrożenie

dla życia ludzi lub zwierząt. Aby temu zapobiec,

konieczne jest zatem stosowanie odpowiednich

urządzeń zabezpieczających.

Tzw. przepięcia łączeniowe - wewnętrzne mogą być

spowodowane :

- szybkimi i częstymi zmianami obciążenia

urządzeń indukcyjnych (silniki, transformatory,

elektromagnesy) lub pojemnościowych (baterie

kondensatorowe)

- wyłączaniem zwarć przez bezpieczniki topikowe

( Rys. 2)

- czynnościami manewrowymi (załączaniem

i wyłączaniem ) odbiorników indukcyjnych i

pojemnościowych za pomocą łączników np.

tyrystorowych, wyłączających obciążenie prądem

przemiennym przed osiągnięciem przez prąd wartości

zero. Przepięcia te mogą osiągać bardzo niebezpieczne wartości, przekraczające wielokrotnie wartości napięć

znamionowych urządzeń i często stwarzają poważne zagrożenie dla izolacji układu łączeniowego. Natomiast

przepięcia na skutek elektryczności statycznej powstają w wyniku ładowania się ładunkami elektrostatycznymi

urządzeń technicznych co prowadzi do powstania w ich wnętrzu silnych pól elektrycznych, które mogą niekorzystnie

oddziaływać na pracę tych urządzeń poprzez przepływ prądów powierzchniowych (wyrównywanie potencjałów)

lub indukowanie napięć i prądów zakłócających.

Rys. 2 Przebieg przepięcia łączeniowego na bezpieczniku

w przypadku przerwania obwodu na skutek zwar-

cia

Wyładowania

bezpośrednie

Wyładowania

pośrednie

Przepięcia

łączeniowe

Wyższe

harmoniczne

Mikro przerwy

[s]

Zjawiska chwilowe

Zjawiska przejściowe

0 czasie trwania > 100 ms

0 czasie trwania < 1 ms

Rys. 3 Reprezentacja różnych poziomów przepięć w sieci elektrycznej

W przypadku wyładowania elektrostatycznego - najczęściej iskrowego od naładowanej pewnym

ładunkiem osoby do obudowy urządzenia elektronicznego zawierającego bardzo wrażliwe na wszelkie wyłado-

wania układy logiczne o dużym stopniu integracji, przepływ krótkotrwałego prądu może być przyczyną jego

poważnego uszkodzenia lub zniszczenia.

Najskuteczniejszą metodą ochrony przed ładunkami elektrostatycznymi jest sprowadzenie zgromadzonych

ładunków do ziemi. W tym celu stosuje się dwa rodzaje rozwiązań technicznych:

- dla obiektów dobrze przewodzących (o przewodności > 10 -4 S/m) - ekwipotencjalizację, polegającą na uziemia-

niu wszystkich możliwych przewodzących części urządzeń.

- dla obiektów o mniejszej przewodności powierzchniowej - do ekwipotencjalizacji dodaje się zabieg zwiększa-

jący ich przewodność, poprzez pokrycie danego obiektu (o ile to możliwe) preparatami przewodzącymi - anty-

statykami, szczególnie w przypadku dielektryków. W celu przeciwdziałania powstawaniu warunków, w których

może dojść do naładowania należy utrzymywać względną wilgotność powietrza ok. 50 % w otoczeniu urządzeń

wrażliwych na wyładowania takich jak: sale komputerowe, laboratoria elektroniczne, pomieszczenia sterowania,

sale operacyjne itp. Również dobrą metodą jest stosowanie wykonanych z siatki lub blachy metalowej ekranów

elektrostatycznych otaczających chronione urządzenia, pozbawionych źródeł pola elektrycznego.

Przyczyny przepięć przejściowych spowodowanych wyładowaniami bezpośrednimi

Powyższe przyczyny występują w dwóch przypadkach :

• Kiedy wyładowanie atmosferyczne następuje w przewód instalacji odgromowej zewnętrznej lub dach

budynku, które są uziemione i prąd wyładowczy zostaje odprowadzony do gruntu. Impedancja uziemienia

gruntu oraz płynący prąd wyładowczy o dużej wartości są źródłem różnicy potencjałów - przepięcia.

Przepięcie to rozprzestrzenia się do wnętrza budynku za pomocą przewodów i części przewodzących

niszcząc jednocześnie mało odporne sprzęt i urządzenia znajdujące się w budynku.

• Kiedy wyładowanie atmosferyczne nastąpi w napowietrzną linię zasilającą budynek. Linią popłynie dużej

wartości prąd wyładowczy do wnętrza budynku powodując znaczne przepięcia. Uszkodzenia wewnątrz

budynku i w jego wyposażeniu powstałe na skutek przepływu tak wysokiego prądu są zwykle bardzo

rozległe i groźne ( np. otwarty pożar w rozdzielnicy lub jej eksplozja).

Bezpośrednie wyładowanie w element dachu budynku

Bezpośrednie wyładowanie w sieć zasilającą budynek

Przyczyny przepięć przejściowych spowodowanych wyładowaniami pośrednimi

Przepięcia przejściowe wymienione poprzednio powstają również na skutek wyładowania atmosferycz-

nego w sąsiedztwie budynku. Spowodowane są gwałtownym wzrostem potencjału ziemi w punkcie

wyładowania.

Podobnie nagły wzrost natężenia pola magnetycznego i elektrostatycznego spowodowany wyładowa-

niem w obiekt sąsiedni (np. drzewo) jak również wyładowaniem pomiędzy chmurami może być źró-

dłem wzrostu przepięcia przenikającego do budynku. Przepięcia te chociaż posiadają mniejszy poziom,

to i tak mogą być przyczyną uszkodzeń mało odpornego (elektronicznego i elektrycznego ) wyposaże-

Wyładowanie w otoczenie budynku

Wyładowanie w wysoki obiekt sąsiadujący z budynkiem

(Sprzężenie magnetyczne)

_ _ _ _ _ _ _

+ +

_ _ _ _ _

_ _ _ _

+ +

_ _

+ + +

Wyładowanie w wysoki obiekt sąsiadujący z budynkiem

(Sprzężenie elektrostatyczne)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: