Εάν το σπίτι σας έχει πολλές ακριβές οικιακές συσκευές, είναι καλύτερο να φροντίσετε να οργανώσετε ολοκληρωμένη ηλεκτρική προστασία. Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για συσκευές προστασίας από υπερτάσεις, γιατί χρειάζονται, τι είναι και πώς τοποθετούνται.

Η φύση των παλμικών υπερτάσεων και ο αντίκτυπός τους στην τεχνολογία

Πολλοί άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι από την παιδική ηλικία με τη φασαρία της αποσύνδεσης των οικιακών ηλεκτρικών συσκευών με το πρώτο σημάδι μιας καταιγίδας που πλησιάζει. Σήμερα, ο ηλεκτρικός εξοπλισμός των δικτύων πόλεων έχει γίνει πιο προηγμένος, γι' αυτό και πολλοί άνθρωποι παραμελούν τις βασικές συσκευές προστασίας. Ταυτόχρονα, το πρόβλημα δεν έχει εξαφανιστεί εντελώς.

Η φύση της εμφάνισης υπερτάσεων παλμών (IP) μπορεί να είναι φυσική και ανθρωπογενής. Στην πρώτη περίπτωση, το IP συμβαίνει λόγω κεραυνού που χτυπά τις εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας και η απόσταση μεταξύ του σημείου πρόσκρουσης και των καταναλωτών που κινδυνεύουν μπορεί να φτάσει αρκετά χιλιόμετρα. Είναι επίσης δυνατό να χτυπήσετε ραδιοπύργους και αλεξικέραυνα που είναι συνδεδεμένα στο κύριο κύκλωμα γείωσης, οπότε εμφανίζεται μια επαγόμενη υπέρταση στο οικιακό δίκτυο.

1 - απομακρυσμένο χτύπημα κεραυνού σε καλώδια ρεύματος. 2 - καταναλωτές. 3 - βρόχος γείωσης? 4 - κλείσιμο κεραυνού σε καλώδια ρεύματος. 5 - απευθείας κεραυνό στο αλεξικέραυνο

Οι ανθρωπογενείς πηγές ενέργειας είναι απρόβλεπτες, προκύπτουν ως αποτέλεσμα υπερφόρτωσης σε μετασχηματιστές και υποσταθμούς διανομής. Με μια ασύμμετρη αύξηση της ισχύος (μόνο σε μία φάση), είναι δυνατή η απότομη αύξηση της τάσης.

Οι τάσεις παλμών είναι πολύ μικρές χρονικά (λιγότερο από 0,006 s), εμφανίζονται συστηματικά στο δίκτυο και τις περισσότερες φορές περνούν απαρατήρητες από τον παρατηρητή. Οι οικιακές συσκευές έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν υπερτάσεις έως και 1000 V, αυτές συμβαίνουν πιο συχνά. Σε υψηλότερη τάση, είναι εγγυημένη η βλάβη της μόνωσης στην καλωδίωση του σπιτιού, η οποία οδηγεί σε πολλαπλά βραχυκυκλώματα και πυρκαγιά.

Πώς λειτουργεί το SPD και πώς λειτουργεί

Το SPD, ανάλογα με την κατηγορία προστασίας, μπορεί να έχει μια συσκευή ημιαγωγών που βασίζεται σε βαρίστορ ή να έχει απαγωγέα επαφής. Στην κανονική λειτουργία, το SPD λειτουργεί σε λειτουργία παράκαμψης, το ρεύμα μέσα σε αυτό ρέει μέσω μιας αγώγιμης διακλάδωσης. Η διακλάδωση συνδέεται με προστατευτική γείωση μέσω ενός βαρίστορ ή δύο ηλεκτροδίων με αυστηρά ρυθμιζόμενο διάκενο.

Κατά τη διάρκεια ενός κύματος τάσης, ακόμη και πολύ σύντομης, το ρεύμα διέρχεται από αυτά τα στοιχεία και εξαπλώνεται κατά μήκος της γείωσης ή αντισταθμίζεται από μια απότομη πτώση της αντίστασης στον βρόχο φάσης μηδέν (βραχυκύκλωμα). Αφού σταθεροποιηθεί η τάση, ο απαγωγέας χάνει την ικανότητά του και η συσκευή λειτουργεί ξανά σε κανονική λειτουργία.

Έτσι, το SPD κλείνει το κύκλωμα για λίγο, ώστε η πλεονάζουσα τάση να μπορεί να μετατραπεί σε θερμική ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, σημαντικά ρεύματα διέρχονται από τη συσκευή - από δεκάδες έως εκατοντάδες κιλοαμπέρ.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των κατηγοριών προστασίας

Ανάλογα με τα αίτια της IP, διακρίνονται δύο χαρακτηριστικά του αυξημένου κύματος τάσης: 8/20 και 10/350 μικροδευτερόλεπτα. Το πρώτο ψηφίο είναι ο χρόνος κατά τον οποίο το PI φτάνει στη μέγιστη τιμή του, το δεύτερο είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να πέσει στις ονομαστικές τιμές. Όπως μπορείτε να δείτε, ο δεύτερος τύπος υπέρτασης είναι πιο επικίνδυνος.

Οι συσκευές κλάσης I έχουν σχεδιαστεί για προστασία από υπερτάσεις ισχύος με χαρακτηριστικό 10/350 μs, οι οποίες συμβαίνουν συχνότερα κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού σε γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος σε απόσταση μικρότερη των 1500 m από τον καταναλωτή. Οι συσκευές μπορούν να περάσουν για λίγο ρεύμα από 25 έως 100 kA μέσα από τον εαυτό τους.

Τα SPD κλάσης ΙΙ επικεντρώνονται στην αντιστάθμιση IP με χαρακτηριστικό 8/20 μs, με τις μέγιστες τιμές ρεύματος σε αυτά κυμαίνονται από 10 έως 40 kA.

Η κατηγορία προστασίας III έχει σχεδιαστεί για να αντισταθμίζει υπερτάσεις με τιμές ρεύματος μικρότερες από 10 kA με χαρακτηριστικό IP 8/20 μs. Οι συσκευές κατηγορίας προστασίας II και III βασίζονται σε στοιχεία ημιαγωγών.

Μπορεί να φαίνεται ότι αρκεί η εγκατάσταση μόνο συσκευών Κατηγορίας Ι ως των πιο ισχυρών, αλλά αυτό δεν ισχύει. Το πρόβλημα είναι ότι όσο υψηλότερο είναι το χαμηλότερο όριο του ρεύματος διεκπεραίωσης, τόσο λιγότερο ευαίσθητο είναι το SPD. Με άλλα λόγια: σε μικρές και σχετικά χαμηλές τιμές IP, ένα ισχυρό SPD μπορεί να μην λειτουργεί και ένα πιο ευαίσθητο δεν θα αντιμετωπίσει ρεύματα τέτοιου μεγέθους.

Οι συσκευές με κατηγορία προστασίας III έχουν σχεδιαστεί για να εξαλείφουν τις χαμηλότερες τάσεις - μόνο μερικές χιλιάδες βολτ. Είναι εντελώς παρόμοια σε χαρακτηριστικά με τις συσκευές προστασίας που εγκαθιστούν οι κατασκευαστές σε τροφοδοτικά για οικιακές συσκευές. Σε περίπτωση εφεδρικής εγκατάστασης, είναι οι πρώτοι που αναλαμβάνουν το φορτίο και εμποδίζουν τη λειτουργία του SPD σε συσκευές των οποίων η διάρκεια ζωής περιορίζεται στους 20-30 κύκλους.

Υπάρχει ανάγκη για ΕΕΠ, εκτίμηση κινδύνου

Ένας πλήρης κατάλογος απαιτήσεων για την οργάνωση της προστασίας από την τροφοδοσία ρεύματος ορίζεται στο IEC 61643-21 υποχρεωτική εγκατάσταση με χρήση του προτύπου IEC 62305-2, σύμφωνα με το οποίο μια ειδική αξιολόγηση του βαθμού κινδύνου από κεραυνό και διαπιστώνονται οι συνέπειες που προκαλούνται από αυτό.

Γενικά, κατά την τροφοδοσία ρεύματος από εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας, η εγκατάσταση ενός προστατευτικού υπερτάσεως κατηγορίας Ι είναι σχεδόν πάντα προτιμότερη, εκτός εάν έχει ληφθεί ένα σύνολο μέτρων για τη μείωση της επίδρασης των καταιγίδων στη λειτουργία τροφοδοσίας ρεύματος: επαναγείωση στηρίξεων, αγωγός PEN και μεταλλικά φέροντα στοιχεία, τοποθέτηση αλεξικέραυνου με ξεχωριστό βρόχο γείωσης, συστήματα εξισορρόπησης δυναμικού εγκατάστασης.

Ένας ευκολότερος τρόπος αξιολόγησης του κινδύνου είναι να συγκρίνετε το κόστος των απροστάτευτων οικιακών συσκευών και συσκευών ασφαλείας. Ακόμη και σε πολυώροφα κτίρια, όπου οι υπερτάσεις έχουν πολύ χαμηλές τιμές με χαρακτηριστικό 8/20, ο κίνδυνος βλάβης της μόνωσης ή βλάβης των συσκευών είναι αρκετά υψηλός.

Εγκατάσταση συσκευών στον κεντρικό πίνακα διανομής

Τα περισσότερα προστατευτικά υπέρτασης είναι αρθρωτά και μπορούν να εγκατασταθούν σε ράγα DIN 35 mm. Η μόνη απαίτηση είναι η θωράκιση για την εγκατάσταση του SPD να έχει μεταλλικό περίβλημα με υποχρεωτική σύνδεση με τον προστατευτικό αγωγό.

Κατά την επιλογή ενός SPD, εκτός από τα κύρια χαρακτηριστικά απόδοσης, θα πρέπει επίσης να λάβετε υπόψη το ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας σε λειτουργία παράκαμψης που πρέπει να αντιστοιχεί στο φορτίο στο ηλεκτρικό σας δίκτυο. Μια άλλη παράμετρος είναι η μέγιστη οριακή τάση που δεν πρέπει να είναι χαμηλότερη από την υψηλότερη τιμή εντός των ημερήσιων διακυμάνσεων.

Τα SPD συνδέονται σε σειρά σε μονοφασικό ή τριφασικό δίκτυο τροφοδοσίας, αντίστοιχα, μέσω ενός διπολικού και τετραπολικού διακόπτη κυκλώματος. Η τοποθέτησή του είναι απαραίτητη σε περίπτωση συγκόλλησης των ηλεκτροδίων με διάκενο σπινθήρα ή βλάβης του βαρίστορ, που προκαλεί μόνιμο βραχυκύκλωμα. Οι φάσεις και ο προστατευτικός αγωγός συνδέονται στους άνω ακροδέκτες του SPD και ο ουδέτερος αγωγός συνδέεται στους κάτω ακροδέκτες.

Παράδειγμα σύνδεσης SPD: 1 – είσοδος; 2 - αυτόματος διακόπτης. 3 - SPD; 4 - δίαυλος γείωσης. 5 - βρόχος γείωσης? 6 - μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας. 7 - διαφορικό αυτόματο. 8 - σε καταναλωτικές μηχανές

Κατά την εγκατάσταση πολλών προστατευτικών συσκευών με διαφορετικές κατηγορίες προστασίας, απαιτείται ο συντονισμός τους με τη χρήση ειδικών τσοκ συνδεδεμένων σε σειρά με το SPD. Οι προστατευτικές συσκευές είναι ενσωματωμένες στο κύκλωμα με αύξουσα σειρά κατηγορίας. Χωρίς έγκριση, τα πιο ευαίσθητα SPD θα πάρουν το κύριο φορτίο και θα αποτύχουν νωρίτερα.

Η τοποθέτηση τσοκ μπορεί να αποφευχθεί εάν το μήκος της γραμμής καλωδίου μεταξύ των συσκευών υπερβαίνει τα 10 μέτρα. Για το λόγο αυτό, τα SPD κατηγορίας I τοποθετούνται στην πρόσοψη ακόμη και πριν από τον μετρητή, προστατεύοντας τη μονάδα μέτρησης από υπερτάσεις, και η δεύτερη και τρίτη κατηγορία τοποθετούνται, αντίστοιχα, στους πίνακες διανομής ASU και δαπέδου/ομάδας.