Svodiče přepětí v domácím zapojení - typy a schémata zapojení

Každé elektrické zařízení je vytvořeno pro práci s určitou elektrickou energií, v závislosti na proudu a napětí v síti. Když se jejich hodnota zvýší než navržená norma, dojde k nouzovému režimu.

Aby se zabránilo možnosti jeho vzniku nebo aby se eliminovalo zničení elektrického zařízení, je vyžadována ochrana. Jsou vytvářeny za zvláštních podmínek nehody.

Vlastnosti ochrany domácí elektroinstalace před vysokým napětím

Izolace domácí elektrické sítě se počítá na mezní hodnotě napětí mírně nad jeden a půl kilovoltů. Pokud roste více, pak jiskrovým výbojem začne pronikat dielektrickou vrstvou, která se může vyvinout do oblouku, který vytvoří oheň.

Aby zabránili jeho rozvoji, vytvářejí ochrany, které fungují podle jednoho ze dvou principů:

1. odpojení elektrického obvodu domu nebo bytu od vysokého napětí;

2. odstranění nebezpečného přepětí z chráněné oblasti z důvodu jeho rychlého přesměrování na zemnící obvod.

S mírným nárůstem napětí v síti se také požaduje, aby situaci napravili. stabilizátory různých provedení. Z velké části jsou však vytvořeny pro udržení provozních parametrů napájení v omezeném rozsahu jeho regulace na vstupu, a nikoli jako ochranné zařízení. Jejich technické možnosti jsou omezené.

Při domácím zapojení se napětí může zvýšit:

1. po relativně dlouhou dobu, kdy v trojfázovém obvodu dochází k vypalování nuly a nulový potenciál se mění v závislosti na odporu náhodně zapojených spotřebičů;

2. krátkodobý impuls.

První typ poruchy je úspěšně řešen relé pro monitorování napětí. Neustále sleduje vstupní parametry sítě a když dosáhne horní žádané hodnoty, odpojí obvod od napájení až do vyloučení nehody.

Důvody výskytu krátkodobých přepěťových impulsů mohou být dvě situace:

1. současné vypnutí několika výkonných spotřebitelů na napájecím vedení, když transformátorová stanice nemá čas na okamžitou stabilizaci systému;

2. úder blesku do elektrického zařízení elektrických vedení, rozvoden nebo domů.

Druhou možností vzniku nehody je největší nebezpečí než ve všech předchozích případech. Síla bleskového proudu dosahuje obrovských množství. V průměrných výpočtech je odebrána při 200 kA.

Při zásahu do vzduchového terminálu a při normálním provozu ochrany objektu před bleskem protéká bleskozvodem zemní smyčka. V tuto chvíli se na všech sousedních vodičích indukčním zákonem indukuje EMF, jehož hodnota se měří v kilovoltech.

Může se dokonce objevit v kabeláži odpojené od sítě a vypálit její zařízení, včetně drahých televizorů, chladniček, počítačů.

Blesk může zasáhnout nadzemní elektrické vedení v budově, která je napájí. V této situaci svodiče normálně fungují a tlumí svou energii na potenciál Země. Ale nejsou schopni to úplně eliminovat.

Část vysokonapěťového pulsu podél vodičů připojeného obvodu se rozšíří všemi možnými směry a přijde na vstup do bytového domu az něj - do všech připojených zařízení, aby spálila jejich nejslabší místa: elektrické motory a elektronické komponenty.

Díky tomu jsme dostali dvě možnosti poškození drahého elektrického vybavení domácnosti v obytném domě s běžným odstraněním následků úderu blesku do hromosvodu vlastní budovy nebo elektrického vedení se standardní ochranou.Závěr sám o sobě naznačuje: je třeba je stanovit automatická ochrana proti pulzním výbojům.

Typy přepěťových supresorů pro domácí elektroinstalaci

Sortiment těchto ochran je vytvořen pro práci v různých podmínkách, liší se v designu, použitých materiálech a technologii práce.

Principy utváření elementární základny svodiče

Při vytváření přepěťové ochrany se berou v úvahu technické možnosti různých konstrukčních řešení. U svodičů naplněných plynem je charakteristické, že po průchodu výbojového impulzu podporují tok přídavného proudu blízkého rozsahu zátěže zkratu. Říká se tomu doprovodný proud.

Svodiče přepětí, které poskytují sledovací proud řádově 100 ÷ 400 ampér, se mohou stát zdrojem ohně a neposkytují ochranu. Nelze je instalovat pro ochranu izolace před poruchami mezi jakoukoli fází, pracovní a ochrannou nulou. Modely jiných typů svodičů pracují v síti 0,4 kV docela spolehlivě.

V domácím zapojení má přednost přepěťová ochrana varistorová zařízení. Za normálních provozních podmínek elektrické instalace vytvářejí velmi malé svodové proudy až několik miliampérů a během průchodu vysokonapěťového impulsu jsou napětí přenášena do tunelového režimu co nejrychleji, když jsou schopna projít až tisíce ampér.

Třídy přepěťové izolace domácích elektrických kabelů pro přepěťové napětí

Elektrické vybavení bytových domů je tvořeno ve čtyřech kategoriích, které jsou označeny římskými číslicemi IV ÷ I a vyznačují se maximálním přípustným přepětím 6, 4, 2,5 a 1,5 kilovoltů. Pod těmito zónami je navržena ochrana proti přepětí.

V technické literatuře se jim říká „SPD“to znamená přepěťové ochrany. Výrobci elektrických zařízení pro marketingové účely zavedli srozumitelnější definici pro běžné lidi - omezovače. Další jména najdete na internetu.

Proto, aby nedošlo k záměně v použité terminologii, doporučuje se odkazovat na technické vlastnosti zařízení, nikoli pouze na jejich název.

Hlavní parametry vztahu mezi kategoriemi izolačního odporu a nebezpečnými zónami budov a použití tří tříd SPD pro ně pomohou porozumět níže uvedenému obrázku.

Prokazuje, že z transformátorové trafiky podél elektrického vedení ke vstupnímu panelu může přijít impuls 6 kilovoltů. Jeho hodnota by měla snížit přepěťový supresor třídy I v zóně 1 na čtyři kV.

V rozvodném panelu zóny 2 pracuje omezovač třídy II, který snižuje napětí na 2,5 kV. V obývacím pokoji se zónou 3 poskytuje SPD třídy III konečnou redukci pulsu až o 1,5 kilovoltů.

Jak vidíte, všechny tři třídy omezovačů pracují komplexně, postupně a střídavě snižují přepěťový impuls na hodnotu, která je přijatelná pro izolaci vedení.

Pokud se ukáže, že alespoň jeden z prvků tohoto ochranného řetězce je vadný, celý systém selže a na koncovém zařízení dojde k poškození izolace. Je nutné je používat komplexně a během provozu je nutné zkontrolovat stav technického stavu alespoň externí kontrolou.

Výběr varistorů pro různé třídy potlačovačů přepětí

Výrobci zařízení zařízení SPD dodávají modely varistorů vybrané podle charakteristik proudu a napětí. Jejich vzhled a provozní limity jsou uvedeny v příslušné tabulce.

Každá třída ochrany má své vlastní napětí a otevírací proud. Můžete je nainstalovat pouze na své místo.

Zásady pro vytváření svodičů přepětí

Pro ochranu napájecího vedení bytu lze použít různé principy připojení SPD:

1. ve fázi;

2. mimo fázi;

3. společně.

V prvním případě je splněn podélný princip ochrany každého drátu proti přepětí vzhledem k zemní smyčce a ve druhém je příčný mezi každou dvojicí vodičů. Na základě sběru statistických údajů o zpracování závad a jejich analýzy bylo zjištěno, že vznikající fázové rázy přepětí způsobují další škody, a proto jsou považovány za nejnebezpečnější.

Kombinovaná metoda umožňuje kombinovat obě předchozí metody.

Možnosti připojení odrušovačů přepětí pro uzemňovací systém TN-S

Obvod s elektronickým SPD a svodiči

V tomto schématu přepěťové svodiče všech tří tříd eliminují přepěťové impulzy mezi fázemi vedení a pracovní nulou N podél řetězců drát-drát. Funkce redukce přepětí ve společném režimu je přiřazena svodičům určité třídy kvůli jejich spojení mezi pracovní a ochrannou nulou.

Tato metoda umožňuje galvanické oddělení PE a N mezi sebou. Neutrální poloha třífázové sítě závisí na symetrii aplikovaného fázového zatížení. Vždy má nějaký druh potenciálu, který může být od zlomků po několik desítek voltů.

Pokud v systému pracují napájecí systémy s pulzní zátěží, mohou být vysokofrekvenční interference z nich přenášeny prostřednictvím vyrovnávacích potenciálů a uzemňovacích obvodů přes PE vodič na citlivá elektronická zařízení a narušovat jejich činnost.

Zahrnutí svodiče v tomto případě snižuje dopad těchto faktorů v důsledku lepší galvanické izolace než elektronických omezovačů na varistory.

Obvody s elektronickým SPD v třídách ochrany I a II

V tomto schématu je ochrana proti impulzním napětím ve vstupních a distribučních deskách prováděna pouze elektronickým svodičem.

Eliminují všechna přepětí v běžném režimu (všechny dráty související se zemní smyčkou).

Ve třídě III předchozí obvod pracuje s elektronickým svodičem a jiskrovou mezerou a poskytuje ochranu (drát-drát) pro koncového uživatele.

Vlastnosti použití různých modelů svodiče s přihlédnutím k posloupnosti kaskád

Během provozu stupňů přepěťové ochrany je nutná jejich koordinace a koordinace. Provádí se odstraněním schodů přes kabel do vzdálenosti více než 10 metrů.

Tento požadavek je vysvětlen skutečností, že když vysokonapěťový impuls se strmým tvarem vlny vstupuje do obvodu kvůli indukčnímu odporu vodičů, dochází k poklesu napětí. Okamžitě se aplikuje na první kaskádu, což způsobí, že se bude střílet. Pokud není tento požadavek splněn, jsou kroky vynechány, pokud ochrana nefunguje správně.

Další kaskády ochrany jsou spojeny stejným principem.

Pokud je umístěna v blízkosti konstrukčních prvků zařízení, jsou do obvodu uměle přidány další izolační tlumivky typu puls, čímž se vytvoří zpožďovací řetězec. Jejich indukčnost je nastavena v rámci 6-15 mikrogenií v závislosti na typu příkonu použitého v budově.

Na obrázku je znázorněna varianta takového spojení s těsným uspořádáním vstupních a distribučních panelů a se vzdálenou instalací koncových spotřebitelů.

Při montáži škrticí klapky do takového systému je nutné vzít v úvahu jejich schopnost spolehlivě pracovat pod vytvořenými zátěžemi a vydržet jejich mezní hodnoty.

Pro pohodlí obsluhy lze přepěťovou ochranu spolu s škrticími zařízeními umístit do samostatného ochranného štítu, který postupně připojuje vstupní zařízení k hlavnímu rozvaděči domu.

Jedna z variant tohoto návrhu pro budovu vyrobenou podle systému uzemnění TN-C-S je znázorněna na obrázku níže.

S touto instalací mohou být všechny tři třídy omezovačů umístěny na jednom místě, což je výhodné pro údržbu. K tomu je nutné namontovat dělicí tlumivky do série mezi stupni ochrany.

Konstrukčně by vstupní zařízení, hlavní rozvaděč a ochranné stínění s tímto způsobem montáže obvodu měly být umístěny co nejblíže.

Kombinované uspořádání SPD a reaktorů na jednom místě - ochranný štít umožňuje vyloučit vniknutí přepěťových impulsů již na hlavní rozváděčové zařízení, ve kterém je vodič PEN oddělen.

Připojení napájecích kabelů k MES má vlastnosti: musí být položeny podél nejkratších cest, aby nedocházelo ke společnému kontaktu pro části chráněného obvodu a bez ochrany.

Moderní výrobci neustále aktualizují své návrhy SPD pomocí vestavěných pulzních izolačních tlumivek. Umožnili nejen umístit ochranné kroky v těsné blízkosti přes kabel, ale také je spojit do samostatné jednotky.

Nyní na trhu, s přihlédnutím k implementaci této metody, existují návrhy SPD kombinovaných tříd I + II + III nebo I + II. Jiný sortiment modelů těchto zadržovačů vyrábí ruská společnost Hakel.

Jsou vytvořeny pro různé uzemňovací systémy budov, pracují bez instalace dalších úrovní ochrany, ale vyžadují splnění určitých instalačních specifikací po celé délce připojovaného kabelu. Ve většině případů by měla být menší než 5 metrů.

Pro běžný provoz elektronických zařízení a pro ochranu před vysokofrekvenčním rušením se vyrábějí různé filtry, které zahrnují SPD třídy III. Musí být připojeny k zemní smyčce pomocí PE vodiče.

Funkce ochrany složitých domácích spotřebičů před přepětím

Život moderního člověka vyžaduje použití různých elektronických zařízení, která zpracovávají a přenášejí informace. Jsou velmi citlivé na vysokofrekvenční rušení a pulzy, nefungují dobře nebo obecně selhávají, když se objeví. K odstranění těchto poruch se používá individuální uzemnění pouzdra zařízení, které se nazývá funkční.

Je elektricky oddělen od ochranného vodiče PE. Když však blesk zasáhne ochranu před bleskem mezi uzemněním budovy nebo vedení a funkčním elektronickým zařízením, bude podél uzemňovacího obvodu protékat výbojový proud způsobený přivedeným vysokonapěťovým přepěťovým impulsem.

To lze eliminovat vyrovnáním potenciálů těchto obvodů instalací mezi nimi speciální svodič, který vyrovná potenciály obvodů v případě nehod a poskytne galvanické oddělení v každodenních provozních podmínkách.

Hakel Digging se také specializuje na výrobu takových zadržovačů.

Další požadavek na ochranu před zkratem

Všechny SPD jsou součástí obvodu pro vyrovnávání potenciálů mezi jeho různými částmi v kritických situacích. Je třeba mít na paměti, že oni sami, i přes přítomnost vestavěné tepelné ochrany varistorů, mohou být poškozeni a stát se zdrojem zkratu, který se vyvíjí v oheň.

Ochrana varistorů může selhat, pokud je jmenovité napětí po dlouhou dobu překročeno, například v důsledku nulového spalování v třífázové napájecí síti. Na rozdíl od elektroniky nejsou výbojky vůbec vybaveny tepelnou ochranou.

Z těchto důvodů jsou všechny konstrukce SPD dodatečně chráněny pojistkami pracujícími při přetížení a zkratu. Mají speciální komplexní design a jsou velmi odlišné od modelů s jednoduchou tavnou vložkou.

Použití jističů v takových situacích není vždy odůvodněné: při svařování silových kontaktů jsou poškozeny bleskovými impulsy.

Při použití ochranného obvodu SPD s pojistkami je nutné dodržovat zásadu vytváření jeho hierarchie metodami selektivity.

Jak vidíte, s cílem zajistit spolehlivou ochranu domácí elektroinstalace před přepětím je nutné tento problém pečlivě řešit, analyzovat pravděpodobnost nehod v konstrukčním schématu s ohledem na pracovní uzemňovací systém a vybrat pro něj nejvhodnější svodiče zastavení.