Bármely háztartási elektromos készüléket, amely az otthoni vezetékekben működik, a gyártók úgy tervezték, hogy 220 vagy 380 voltos harmonikus szinuszos jelről táplálják.

Az összetett elektronikus berendezések speciális egységek által egyenirányított egyenáramot használnak.

Amikor a tápfeszültség alakja és amplitúdója megváltozik, az nagyban befolyásolja a háztartási fogyasztók munkaminőségét, csökkenti élettartamukat.

A háztartási gépek védelmére komoly figyelmet kell fordítani:

• minőségi munkát végezzen saját kezűleg vagy elektromos szakemberek bevonásával;
• megbízható működés biztosítása;
• alkalmazza a magas kockázatú területeken;
• használat, a vészhelyzetekből származó áramkimaradások hatásának kiküszöbölése az energiarendszerből;
• gondoskodjon valamiről, ami ellenáll a villámkisüléseknek, amelyek óriási károkat okoznak az épületben és a lakókban;
• ellensúlyozza a háztartási hálózatot túlfeszültség-védelmi SPD-kkel ellátott eszközökkel.

Milyen áramimpulzusok fordulhatnak elő egy hazai otthoni hálózatban?

A berendezésen átfolyó áram természete az elektromos készülékek tervezésének alapja, és az alábbi képen látható.

Egy ideális szinusz és az abból egyenirányított egyenáram biztosítja a névleges üzemmódot. Megzavarhatja egy impulzus, amely a következőkből származik:

1. villámkisülés;
2. az elektromos hálózat túlfeszültsége vészüzemmódban.

Az alsó grafikonokon látható jellemzők általános jellegűek. Ezek eseti alapon változnak. Mindazonáltal azonnal meg kell jegyezni, hogy a villámimpulzus nagysága sokkal nagyobb, időben pedig 17-szer hosszabb (350/20=17).

A villám ereje sokkal nagyobb, mint egy normál hálózati túlfeszültség impulzusa, és ehhez képest megnövekedett pusztító képességgel rendelkezik.

Ezért a villámlás utóhatásainak kiküszöbölésére speciális impulzus típusú védelmet alkalmaznak.

Fogjuk össze négy pontra:

1. A túlfeszültség elleni védelmet úgy tervezték, hogy üzemkész állapotban maradjon a névleges hálózati feszültség alatt. Ha balesetből eredő túlfeszültség lép fel, azok megsérülhetnek, és maguk is védelmet igényelnek.
   szinuszos vagy egyenáramok működtetésére készült. Nem alkalmas pulzáló villámkisülés alatti munkára.
   Az SPD-k automatikus eszközökkel való védelme tilos. Csak biztosítékokat választanak ki hozzá.
2. A biztonságos üzemeltetés feltételei szerint célszerű egy első osztályú SPD-házat használni egy darabból, további eltávolítható modulok nélkül.
3. A 20 kA-nál nagyobb villámáramok kezelésére tervezett túlfeszültség-védelmi eszközök kiválasztásakor 10/350 milliszekundumos impulzusarány mellett a levezetőkre kell összpontosítani.
4. Az SPD-t olyan fémházas elektromos panelbe kell beépíteni, amely a legjobban megfelel a tűzbiztonsági követelményeknek.

Nézzük meg az alábbi képen látható példa segítségével.

Az elektromos energia a házba a következőkkel felszerelt felsővezetéken keresztül juthat el:

1. önhordó szigetelt vezetékek SIP - VLI;
2. közönséges vezetékek külső szigetelőréteg nélkül - felsővezetékek.

A felsővezeték vezető elemein lévő dielektromos réteg jelenléte csökkenti a villámkisülés hatását, és befolyásolja az üzemi SPD kialakítását és csatlakozási rajzát.

A ház VLI-ről történő táplálásakor a TN-C-S séma szerint földelési rendszer jön létre. Az SPD a fázisvezetők és a PEN közé van szerelve. Az a hely, ahol a PEN az épülettől 30 méter távolságban PE és N vezetékekre szakad, további védelmet igényel.

A házra telepített külső villámvédelem jelenléte, a mérnöki rendszerek fémkommunikációjának ellátása befolyásolja az épület elektromos biztonságát, az SPD kiválasztását és csatlakozási rajzát.

Nézzünk négy lehetőséget a lehetséges sémákra.

1.opció

Körülmények

• külső villámvédelem nélkül;
• a házba beépített hiányzó fémkommunikációkkal;

Megoldás

Ebben a helyzetben az épületbe történő közvetlen villámcsapás valószínűsége jelentősen csökken:

• VLI vezetékek szigetelése;
• a villámvédelem és a külső fém nyitott vezető részek hiánya.

Ezért elégséges a 8/20 µs áramformájú túlfeszültség-impulzusok elleni védelem.

A DS131VGS-230 márka egyetlen házában 1+2+3 kombinált védelmi osztályú SPD eléggé megfelelő. Ezenkívül a 10/350 μs formájú, legfeljebb 12,5 kA amplitúdójú villámáram-impulzusok kiküszöbölésére szolgáló védelmi funkciója valószínűleg nem használható.

A túlfeszültség impulzusok áramtartománya az 5÷20 kA tartományból választható, figyelembe véve a zivataros napok időszakát. Könnyebb megállni a maximális értéknél.

2. lehetőség

Körülmények

Az áramellátás a VLI-n keresztül történik. Épület:

• külső villámvédelem nélkül;
• a házba épített fém víz- vagy gázvezetékekkel;
• TN-C-S földelési rendszer diagramja.

Megoldás

Az előző esethez képest itt akár 100 kA erejű csővezetéken keresztül történő villámcsapás is lehetséges. Ez az áram a csőben mindkét végére 50 kA-en ágazik ki. A mi oldalunkon ez a rész 25 kA-ra lesz osztva a földhurokra és az épületre.

A PEN-vezető kiveszi a részét 12,5 kA-ból, és az azonos erősségű impulzus fennmaradó fele az SPD-n keresztül áthatol a fázisvezetőn. Ezért el kell majd nyomni.

Teljesen lehetséges ugyanazt az SPD modellt választani, mint korábban, de a 10/350 μs alakú, maximum 12,5 kA csúcstól csúcsig tartó villámimpulzus elleni védelemre feltétlenül szükség lesz.

3. lehetőség

Körülmények

Az áramellátás a VLI-n keresztül történik. Egy épületben:

• a házba nincs beépített fém kommunikáció;
• TN-C-S földelési rendszer diagramja.

Megoldás

100 kA-es villámkisülés lép be a villámhárítóba, és két, egyenként 50 kA-es áramlásra osztódik a földelő berendezésbe és az épület elektromos áramkörébe.

A PE buszon át van ágazva egy PEN vezetékre és egy 25 kA-es fázisvezetőre. Így egy 10/350 μs alakú és 25 kA erősségű impulzus fog átfolyni az SPD-n. Ezekkel a paraméterekkel kell kiválasztania a védelmet.

4. lehetőség

Körülmények

Az áramellátás a VLI-n keresztül történik. Az épületben:

• külső villámvédelem van felszerelve;
• a házba fém vízvezetékek vannak beépítve;
• TN-C-S földelési rendszer diagramja.

Megoldás

A villámhárítót követő 100 kA-es villámkisülés két, egyenként 50 kA-es áramlásra vált át a földelő hurokba és a bemeneti eszköz elektromos áramkörébe. A második áramlás is egyenlő arányban lesz megosztva: 25 kA terül szét a vízellátó csöveken, a következő 25 pedig szintén 12,5 kA-ra osztódik egy PEN vezetékre és egy SPD-n keresztül egy fázisvezetőre. Ugyanazzal a kialakítással választható, mint a második lehetőségnél.

Az SPD kiválasztásának jellemzői VLI-n keresztül

A négy elemzett példában SIP-vel ellátott VLI-t vettünk az épület áramellátásának alapjául. Nulla törésük van, ezért nem valószínű, hogy fázisfeszültség helyett 380 lineáris feszültség jelenik meg. Ezért az SPD választását a maximális hálózati feszültség korlátozhatja.

Figyelembe véve az SPD-knél figyelembe vett négy lehetőség munkaterhelését, ez utóbbit teljesen elfogadható a házon belüli fémszekrényekbe szerelni. Figyelembe véve az épület kis méreteit, a fázis és a PEN vezetőpotenciálok közé egy SPD készülék beépítése megengedett.

5. lehetőség

Feltétel

A villamos energia szabad vezetékekkel ellátott légvezetékeken keresztül jut be az épületbe.

Megoldás

Ilyen helyzetben nagy a valószínűsége annak, hogy villámkisülés a felsővezeték vezetékeibe kerül, és a ház TT földelő rendszer áramkört használ.

Védelmet kell létrehozni a behatoló impulzusok ellen, nemcsak a földhöz viszonyított fázisvezetékekből, hanem a nulla vezetékekből is. Ez utóbbi a legtöbb esetben javasolt, de előfordulhat, hogy a helyi körülményektől függően nem alkalmazható.

Nyitott felsővezetéki vezetékekhez való csatlakozáskor az otthon elektromos biztonságát befolyásolja az elágazás kialakítása. Megvalósítása lehetséges:

1. kábel;
2. önhordó szigetelt SIP vezetékek, mint a VLI-n;
3. nyissa ki a vezetékeket szigetelés nélkül.

Levegőágnál kisebb kockázatot jelentenek az egyedileg szigetelt, 16 mm négyzetméter keresztmetszetű SIP vezetékek, amelyek a fázis- és nullavezetőhöz képest rést képeznek. Bennük a közvetlen villámcsapás szinte lehetetlen, de a bemenetnél a szigetelők közelében lévő vágási területet elérheti. Ekkor a villámkisülési erő 50%-a megjelenik a fázisban.

Ezt az esetet ki kell zárni:

• SIP üzem a beviteli eszközön belül;
• a pajzs PE buszának a földelő berendezéshez való csatlakoztatása, ezen a helyen az épületen kívülről történő villámcsapás lehetőségének blokkolása.

E feltételek teljes körű teljesítése nélkül 50 kA-es 10/350 μs SPD-t kell beépíteni, és ha ez megtörténik, a 100 kA erejű nyitott fázisú vezetékbe érkező villámáram két áramlásra oszlik, amely 50 kA megy az épület felé a bemeneti oszlopra. Amikor ő áll utoljára a vezetéken, a teljes kivezetés bekerül a házba, és ha tovább fektetik a légvezetéket, akkor az a mi épületünkre szakad és másokhoz kerül.

Ezek a feltételek meghatározóak az SPD kiválasztásánál a villámkisülés erőssége alapján.

Nyitott vezetékekkel rendelkező légvezetéken nulla törés valószínű, amihez SPD-t kell választani legfeljebb 0,4 kV feszültséghez, nem pedig 220 volthoz.

Az SPD-k telepítésekor figyelembe kell venni a gyártó gyári ajánlásait, amelyeket a különböző földelési rendszerek csatlakozási rajzaira vonatkozó műszaki leírások tartalmaznak, és azok jellemzőit. Ellenkező esetben a védőeszközök használata több kárt okozhat, mint hasznot.

A biztosíték szerepe az SPD-k védelmében

Általában erős széllel fordul elő zivatar, amely villámcsapás közben vagy előtt megszakíthatja a felsővezeték PEN-vezetőjét. A fázisáram átfolyik a működő nullán.

Amikor egy nyitott fázisú vezeték mentén villámkisülés lép fel, SPD-t működtetünk, amelyen keresztül a zivatarimpulzus és a PEN-szakadást kísérő áram folyik át a láncon: biztosítékon, levezetőn, PE buszon és földhurokon.

Mindezek az elemek bizonyos elektromos ellenállással rendelkeznek, ami csökkenti az átfolyó áram mennyiségét. Kiszámolható, meghatározható az Ohm-törvény segítségével, a kísérőáram értéke, és összehasonlítható az SPD jellemzőivel. Ha ezek lehetővé teszik a nagyobb értékű működést, akkor a biztosítékot nem kell használni.

Az Elektromir cég videójában elmagyarázza, miért szükséges minden otthonban SPD-t telepíteni.