 |
| Rysunek nr 1 |
Szczegółowe wskazówki dotyczące projektowania i instalowania znajdują się w normie PN-EN 62305-X. Ciekawym też może być to, że w niemieckiej normie DIN VDE0100-534 (VDE0100-534):2009-02 są sformułowane dodatkowe, wspierające, warunki brzegowe dla fachowo wykonanych instalacji urządzeń ochrony przed przepięciami. Inne wytyczne, jak VdS 2010 (ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa z uwzględnieniem ryzyka), odnoszą się one nie tylko do klasycznych urządzeń ochrony przed przepięciami Typ 1 o konstrukcji iskiernikowej ale również do urządzeń Typ 1 opartych na innych technologiach. (patrz rysunek nr 1)
Urządzenie ochrony przed przepięciami Typ1 włącza przewody energetyczne w obwód wyrównania potencjału systemu ochrony odgromowej na przejściu ze strefy ochrony odgromowej LPZ (Lightning Protection Zone) 0 do strefy LPZ 1.
W normie PN-EN 62305-2 (analiza ryzyka) opisana jest między innymi procedura określanie potrzeby ochrony i ustalanie poziomu zagrożenia (klasa ochrony odgromowej obiektu) dla analizowanych budynków.
Z uzyskanej klasy ochrony odgromowej z PN-EN 62305-3 wynikają dla projektantów wskazówki dotyczące wykonania instalacji, np. wielkość oczek siatki, liczba przewodów odprowadzających, wykonanie instalacji uziemiającej i wydajność urządzeń ochrony przed przepięciami Typ 1 w instalacji zasilania niskiego napięcia. W przypadku prostych instalacji jak i budynków fachowa analiza ryzyka jest najczęściej zbyt kosztowna.
 |
| Rysunek nr 4 |
W przybliżonych obliczeniach przyjmuje się, że połowa prądu piorunowego przepływa do instalacji uziemiającej budynku, a druga połowa przepływa przez wszystkie przewodzące prąd systemy budynku. (patrz rysunek nr 4) Uwzględnić trzeba więc zarówno wszystkie pasywne jak i aktywne systemy przewodzące prąd elektryczny. Systemy pasywne na przykład stanowią rurociągi, elementy konstrukcyjne, przewody PEN lub PE systemów energetycznych lub ekrany przewodów. Do aktywnych systemów zalicza się wszystkie systemy pod napięciem, które nie można bezpośrednio uziemić.
Pasywne systemy są podłączone na przejściu stref ochrony odgromowej wprost do instalacji wyrównania potencjału właściwej dla danej strefy ochrony odgromowej. Warto przy tym pamiętać o zmianach przekrojów przewodów łączących w aktualnym wydaniu PN-EN 62305.
Z kolei systemy aktywne są włączone do instalacji wyrównania potencjału za pośrednictwem odpowiednich dla siebie urządzeń ochrony przed przepięciami.
Przy tym pod uwagę należy wziąć nie tylko wchodzące główne obwody zasilania ale i te wszystkie inne instalacje elektryczne, które również wychodzą z budynku. Są to na przykład przewody oświetlenia zewnętrznego, przewody łączące różne zewnętrzne szafy sterownicze lub przewody zasilające inne budynki. Na granicach stref LPZ 0/1 (patrz rysunek nr 5) należy w obwodach zasilania zastosować ogranicznik zdolny odprowadzić oszacowany prąd piorunowy w miejscu zainstalowania na granicy stref LPZ 0/1. Tu również warto pamiętać o zdolności przerwania prądu zwarciowego, który może powstać w miejscu zainstalowania ogranicznika z pobliskiego źródła prądu. Często niedoceniane są też obwody napięcia stałego, np. potrzeb własnych 220VDCczy też 24V DC, które wychodzą na zewnątrz. Oczywiście należy też uwzględnić w pod względem zagrożenia wszystkie instalacje telekomunikacyjne.
 |
|
Rysunek nr 5 Jeśli z budynku wychodzi więcej niż jeden system przewodów, zmniejsza się obciążenie prądem udarowym zainstalowane tam urządzenia ochrony przed przepięciami Typ 1. Można zatem zastosować urządzenia ochrony przed przepięciami typu 1 o parametrach dla klasy III/IV ochrony odgromowej wewnątrz instalacji systemu ochrony odgromowej obiektu klasy II lub I. Zdarzyć się to może gdy mamy przynajmniej dwa systemy przewodów wychodzące z budynku. Jest to przypadek, gdy obok systemu głównego zasilania jednego z budynków prowadzi obwód zasilania użytkowników zewnętrznych |
Ciekawym może być to, że u sąsiadów zza Odry dopuszcza się stosowanie w instalacjach budynków publicznych ograniczniki Typ 1 przed licznikami energii elektrycznej. Oczywiście przy spełnieniu pewnych ważnych warunków, jak np. dopuszczenie jedynie urządzeń Typ 1 o konstrukcji iskiernikowej. Dalej, takie urządzenie nie może wywoływać żadnych, nawet niewielkich prądów obciążenia poprzez działanie układu monitorowania stanu tego ogranicznika. Phoenix Contact również posiada takie ograniczniki.
Gdy dla danego obiektu nie istnieją żadne szczególne przepisy dotyczące klasy ochrony odgromowej, a wymagane jest zaprojektowanie urządzenia ochrony przed przepięciami Typ 1 zgodnie z klasą I ochrony odgromowej, wtedy, jeśli jest tylko jedna linia główna zasilająca, urządzenie ochrony przed przepięciami Typ 1 musi być w stanie przenieść prąd udarowy nie mniejszy niż 100 kA (10/350 µs).
Tam, gdzie nie ma potrzeby zastosowania ochrony przed licznikiem, dodatkowe wymagania, jak wspomniane powyżej, dotyczące ogranicznika Typ 1 również nie musza być zastosowane. Można zatem w przestrzeni za licznikiem obok przyłącza rozdzielnicy licznikowej zainstalować jedno, oparte na warystorach, urządzenie ochrony przed przepięciami Typ 1 o prądzie udarowym 12,5 kA (10/350 µs) na jedno pole/fazę, (patrz rysunek nr 3)
Tego typu rozwiązanie idealnie nadaje się do ochrony małych obiektów chronionych w klasie III i IV takich, jak niewielkie domy, niewielkie szafy sterowania samodzielnie stojące na obiekcie, gdzie występuje niskie prawdopodobieństwo wyładowania bezpośredniego. Tam też, gdzie dopuszcza się możliwość czasowego braku działania systemu.
 |
|
Rysunek numer 2 Obok wypróbowanych już urządzeń ochrony przed przepięciami Typ 1 z iskiernikami dostępne są również urządzenia Typ 1 w technologii warystorowej. Nowoczesne urządzenia ochrony przed przepięciami Typ 1 spełniają wszystkie wymagania stosownych przepisów i wytycznych. |
Również w obwodach zasilania odbiorów, które wychodzą z budynku, a także w zastosowaniach przemysłowych z własnym zasilaniem można zastosować urządzenie ochrony przed przepięciami Typ 1 oparte na warystorach. (patrz rysunek nr 2) Niezależnie od zastosowanej technologii ogranicznik Typ 1 powinien być włączony do instalacji przewodami o łącznej długości nie przekraczającej 1 metr. Należy przy projektowaniu obwodów zasilania i ich wykonywaniu uwzględnić elektromagnetyczne wpływy na sąsiednie trasy przewodów lub inne aparaty elektryczne.
Nowoczesne urządzenia ochrony przed przepięciami Typ 1 Phoenix Contact oparte na warystorach spełniają wszystkie wymagania odnośnych norm produktowych, na przykład posiadają zintegrowane urządzenie odłączające dla każdego z elementów ochrony jak i optyczną i elektryczną sygnalizację statusu: sprawny/niesprawny. (patrz rysunek nr 2)
 |
| Rysunek nr 3 |
Istotne również może być i to, że dążąc do poprawy bezpieczeństwa ludzi jak i sprzętu, firma preferuje swe ograniczniki łączone w układzie 3+1 dla sieci pięcioprzewodowych TN-S oraz TT. Zaletą jest to, że zastosowany iskiernik pomiędzy przewodem N a PE poprawia bezpieczeństwo ludzi, brak upływności to brak wpływu na potencjał obwodu PE który w przypadku warystora w tym miejscu może wzrosnąć do niebezpiecznych poziomów. W układzie 3+1 jest również lepszy, bo niższy, poziom ochrony wejścia systemu/urządzenia. Na tą wartość ma wpływ tylko wartość spadku napięcia na jednym elemencie chroniącym pomiędzy fazą a N a nie na dwóch, jak we wcześniejszym układzie 4+0, gdzie wszystkie elementy chroniące łączy się do PE.
Zgodnie z normą PN-EN 62305-3 systemy ochrony odgromowej należy sprawdzać w regularnych odstępach czasu. Zaletą tych aparatów jest to, że wszystkie aktywne elementy można wyjąć i sprawdzić bez przerywania bieżącej pracy, jak i bez ingerencji w instalację. Ograniczniki Phoenix Contact o konstrukcji podstawka + wkładka mogą być regularnie sprawdzane elektrycznie wraz z raportowaniem przy pomocy mobilnego laboratorium o nazwie CHECKMASTER.
Dodatkowo omawiana rodzina ograniczników warystorowych jest wyposażona w zatrzaski uniemożliwiające przypadkowe wysunięcie się wkładek, co może mieć miejsce przy silnych drganiach, np. w pobliżu pomp.
Autor wiodący
Mgr inż. Carsten Plattmann, Produkt-Marketing, Netz- & Signal-Qualität Trabtech, Phoenix Contact
Autor uzupełniający
Mgr inż. Mieczysław Ludwików
Literatura
- EN 62305-X :2006-10, Lightning protection - Part 1: General principles. Part 2: Risk management. Part 3: Protection of physical structures and persons. Part 4: Electrical and electronic systems in physical structures.
- Wolff, G. K., DIN VDE 0100-534:2009-02: Neue Errichtungsbestimmung für Überspannungs-Schutzeinrichtungen in Niederspannungsanlagen. Ausgewählte Praxishinweise [New installation regulations for surge protection devices in low-voltage systems. Selected practical information.] 8th VDE/ABB lightning protection conference 2009, Neu-Ulm, Germany.
- Katalog: Jakość sieci i sygnału TRABTECH, wydanie 11/12(rozdział o ochronie przed przepięciami)
