Parafoudres dans le câblage domestique - types et schémas de câblage

Tout équipement électrique est créé pour fonctionner avec une certaine énergie électrique, en fonction du courant et de la tension du réseau. Lorsque leur valeur devient supérieure à la norme conçue, un mode d'urgence se produit.

Pour éviter la possibilité de sa formation ou pour éliminer la destruction des équipements électriques, une protection est requise. Ils sont créés dans les conditions spécifiques d'un accident.

Caractéristiques de protection du câblage domestique contre la haute tension

L'isolation du réseau électrique domestique est calculée sur la valeur limite de la tension légèrement supérieure à un kilovolt et demi. Si elle se développe davantage, une décharge d'étincelles commence à pénétrer à travers la couche diélectrique, qui peut se développer en un arc qui forme un feu.

Pour empêcher son développement, ils créent des protections qui fonctionnent selon l'un des deux principes suivants:

1. déconnecter le circuit électrique d'une maison ou d'un appartement de la haute tension;

2. L'élimination du potentiel dangereux de surtension de la zone protégée en raison de sa redirection rapide vers le contour du sol.

Avec une légère augmentation de la tension dans le réseau, ils sont également appelés à corriger la situation. stabilisateurs de différents modèles. Mais, pour la plupart, ils sont créés pour maintenir les paramètres de fonctionnement de l'alimentation dans une plage limitée de sa régulation à l'entrée, et non comme un dispositif de protection. Leurs capacités techniques sont limitées.

Dans le câblage domestique, la tension peut augmenter:

1. pendant une période relativement longue, lorsque la combustion nulle se produit dans un circuit triphasé et que le potentiel neutre se déplace en fonction de la résistance des consommateurs connectés de manière aléatoire;

2. impulsion à court terme.

Le premier type de dysfonctionnement est géré avec succès par le relais de surveillance de tension. Il surveille en permanence les paramètres d'entrée du réseau et lorsqu'ils atteignent le point de consigne supérieur, il déconnecte le circuit de l'alimentation jusqu'à l'élimination de l'accident.

Les raisons de l'apparition d'impulsions de surtension à court terme peuvent être deux situations:

1. arrêt simultané de plusieurs consommateurs puissants sur la ligne d'alimentation lorsque le poste de transformation n'a pas le temps de stabiliser instantanément le système;

2. coup de foudre sur l'équipement électrique des lignes électriques, des sous-stations ou des maisons.

La deuxième option pour le développement d'un accident est le plus grand danger que dans tous les cas précédents. La force du courant de foudre atteint des quantités énormes. Dans les calculs moyens, elle est prise à 200 kA.

Il, lorsqu'il est heurté dans l'aérogare et pendant le fonctionnement normal de la protection contre la foudre du bâtiment, traverse le paratonnerre pour boucle de masse. A ce moment, dans tous les conducteurs adjacents, par la loi d'induction, un CEM est induit, dont la valeur est mesurée en kilovolts.

Il peut même apparaître dans le câblage déconnecté du réseau et brûler son équipement, y compris les téléviseurs, les réfrigérateurs et les ordinateurs coûteux.

La foudre peut frapper une ligne électrique aérienne dans le bâtiment qui l'alimente. Dans cette situation, les parafoudres fonctionnent normalement, amortissant son énergie sur le potentiel de la terre. Mais ils ne sont pas en mesure de l'éliminer complètement.

Une partie de l'impulsion haute tension le long des fils du circuit connecté se propagera dans toutes les directions possibles et arrivera à l'entrée d'un bâtiment résidentiel, et de celui-ci - à tous les appareils connectés pour brûler leurs endroits les plus faibles: moteurs électriques et composants électroniques.

En conséquence, nous avons eu deux options pour les dommages aux équipements électriques domestiques coûteux dans un bâtiment résidentiel avec l'élimination normale des conséquences d'un coup de foudre dans le paratonnerre de notre propre bâtiment ou d'une ligne électrique avec une protection standard.La conclusion se suggère: il faut leur établir protection automatique contre les décharges impulsionnelles.

Types de suppresseurs de surtension pour le câblage domestique

Un assortiment de ces protections est créé pour le travail dans différentes conditions, il diffère par la conception, les matériaux utilisés et la technologie de travail.

Principes de formation de la base de l'élément

Lors de la création d'une protection contre les surtensions, les capacités techniques des différentes solutions de conception sont prises en compte. Pour les parafoudres remplis de gaz, il est caractéristique qu'après le passage de l'impulsion de décharge, ils supportent l'écoulement d'un courant supplémentaire proche de l'amplitude de la charge de court-circuit. C'est ce qu'on appelle un courant d'accompagnement.

Les parafoudres, fournissant un courant de poursuite de l'ordre de 100 ÷ 400 ampères, peuvent eux-mêmes devenir une source d'incendie et ne fournissent pas de protection. Ils ne peuvent pas être installés pour protéger l'isolation contre les claquages ​​entre n'importe quelle phase, le zéro de travail et de protection. Les modèles d'autres types de parafoudres fonctionnent de manière assez fiable au sein du réseau 0,4 kV.

Dans le câblage domestique, la protection contre les surtensions a priorité dispositifs à varistance. Dans des conditions normales de fonctionnement de l'installation électrique, ils créent de très faibles courants de fuite pouvant atteindre plusieurs milliampères, et lors du passage de l'impulsion haute tension, les tensions sont transférées en mode tunnel le plus rapidement possible lorsqu'elles sont capables de passer jusqu'à des milliers d'ampères.

Classes d'isolation contre les surtensions du câblage électrique domestique pour la tension de surtension

L'équipement électrique des bâtiments résidentiels est créé en quatre catégories, qui sont indiquées par les chiffres romains IV ÷ I et se caractérisent par la surtension maximale autorisée de 6, 4, 2,5 et 1,5 kilovolts. Sous ces zones, une protection contre les surtensions est conçue.

Dans la littérature technique, ils sont appelés "SPD"qui signifie dispositif de protection contre les surtensions. Les fabricants de matériel électrique à des fins de marketing ont introduit une définition plus compréhensible pour les gens ordinaires - les limiteurs. D'autres noms peuvent être trouvés sur Internet.

Par conséquent, afin de ne pas se confondre avec la terminologie utilisée, il est recommandé de se référer aux caractéristiques techniques des appareils, et pas seulement à leur nom.

Les principaux paramètres de la relation entre les catégories de résistance d'isolement et les zones dangereuses du bâtiment et l'application de trois classes de parafoudres pour celles-ci aideront à comprendre la figure ci-dessous.

Il démontre qu'une impulsion de 6 kilovolts peut provenir de la sous-station du transformateur le long de la ligne électrique jusqu'au blindage d'entrée. Sa valeur devrait réduire le suppresseur de surtension de classe I dans la zone 1 à quatre kV.

Dans le tableau de distribution de la zone 2, un limiteur de classe II fonctionne, réduisant la tension à 2,5 kV. À l'intérieur du salon avec la zone 3, un SPD de classe III fournit une réduction d'impulsion finale jusqu'à 1,5 kilovolts.

Comme vous pouvez le voir, les trois classes de limiteurs fonctionnent de manière complète, séquentielle et réduisent alternativement l'impulsion de surtension à une valeur acceptable pour l'isolation du câblage.

Si au moins un des éléments constitutifs de cette chaîne de protection s'avère défectueux, l'ensemble du système tombera en panne et une rupture d'isolement se produira sur le dispositif final. Il est nécessaire de les utiliser de manière exhaustive et, pendant le fonctionnement, il est nécessaire de vérifier l'état technique de l'état technique au moins par une inspection externe.

Sélection de varistances pour différentes classes de suppresseurs de surtension

Les équipementiers des appareils SPD fournissent des modèles de varistances sélectionnés en fonction des caractéristiques courant-tension. Leur apparence et leurs limites de fonctionnement sont indiquées sur le tableau correspondant.

Chaque classe de protection a sa propre tension et son propre courant d'ouverture. Vous ne pouvez les installer qu'à votre place.

Principes de formation des parafoudres

Pour protéger la ligne électrique de l'appartement, différents principes de connexion d'un SPD peuvent être utilisés:

1. en phase;

2. déphasé;

3. combiné.

Dans le premier cas, le principe longitudinal de protection de chaque fil contre les surtensions par rapport à la boucle de masse est respecté, et dans le second, transversal entre chaque paire de fils. Sur la base de la collecte de données statistiques sur le traitement des défauts et de leur analyse, il a été révélé que les surtensions déphasées qui en résultent créent plus de dommages et sont donc considérées comme les plus dangereuses.

La méthode combinée vous permet de combiner les deux méthodes précédentes.

Options de connexion des suppresseurs de surtension pour le système de mise à la terre TN-S

Circuit avec SPD électronique et parafoudres

Dans ce schéma, les parafoudres des trois classes éliminent les impulsions de surtension entre les phases de la ligne et le zéro de travail N le long des chaînes fil à fil. La fonction de réduction des surtensions en mode commun est attribuée aux parafoudres d'une certaine classe en raison de leur connexion entre le zéro de travail et le zéro de protection.

Cette méthode permet de déconnecter galvaniquement le PE et le N entre eux. La position neutre du réseau triphasé dépend de la symétrie des charges de phase appliquées. Il a toujours une sorte de potentiel, qui peut aller de fractions à plusieurs dizaines de volts.

Si des systèmes d'alimentation avec une charge pulsée fonctionnent dans le système, les interférences à haute fréquence peuvent être transmises via les circuits d'égalisation de potentiel et de mise à la terre via le conducteur PE aux appareils électroniques sensibles, ce qui interfère avec leur travail.

L'inclusion d'un parafoudre dans ce cas réduit l'impact de ces facteurs en raison d'une meilleure isolation galvanique que les limiteurs électroniques sur les varistances.

Circuits avec SPD électronique dans les classes de protection I et II

Dans ce schéma, la protection contre les tensions d'impulsion dans les tableaux d'entrée et de distribution est effectuée uniquement par un parafoudre électronique.

Ils éliminent toutes les surtensions en mode commun (tous les fils par rapport à la boucle de masse).

En classe III, le circuit précédent fonctionne avec un parafoudre électronique et un éclateur, assurant une protection (fil à fil) pour l'utilisateur final.

Caractéristiques de l'utilisation de différents modèles de parafoudre prenant en compte la séquence des cascades

Pendant le fonctionnement des étages de protection contre les surtensions, leur coordination et leur coordination sont nécessaires. Il est réalisé en enlevant les marches sur un câble à une distance de plus de 10 mètres.

Cette exigence s'explique par le fait qu'une impulsion haute tension avec une forme d'onde raide pénètre dans le circuit en raison de la résistance inductive des conducteurs, une chute de tension se produit sur eux. Il est immédiatement appliqué à la première cascade, provoquant son incendie. Si cette exigence n'est pas remplie, les étapes sont ignorées lorsque la protection ne fonctionne pas correctement.

Les cascades de protection suivantes sont reliées par le même principe.

Lorsqu'il est situé à proximité des caractéristiques de conception de l'équipement, des selfs d'isolation supplémentaires de type impulsionnel sont artificiellement incluses dans le circuit, créant une chaîne de retard. Leur inductance est réglée dans un intervalle de 6 à 15 microgénie en fonction du type d'entrée de puissance utilisée dans le bâtiment.

Une variante d'une telle connexion avec une disposition étroite des panneaux d'entrée et de distribution et l'installation à distance des consommateurs finaux est représentée sur le schéma.

Lors du montage d'un papillon dans un tel système, il est nécessaire de prendre en compte leur capacité à fonctionner de manière fiable sous les charges créées et à résister à leurs valeurs limites.

Pour la commodité de l'entretien, la protection contre les surtensions ainsi que les dispositifs d'accélérateur peuvent être placés dans un écran de protection séparé qui relie séquentiellement le périphérique d'entrée au tableau de distribution principal de la maison.

Une des options pour une exécution similaire pour un bâtiment réalisé selon le système de mise à la terre TN-C-S est illustrée dans le schéma ci-dessous.

Avec cette installation, les trois classes de limiteurs peuvent être placées au même endroit, ce qui est pratique pour la maintenance. Pour ce faire, il est nécessaire de monter des selfs de division en série entre les étages de protection.

Structurellement, le dispositif d'entrée, le tableau de distribution principal et l'écran de protection avec cette méthode de montage du circuit doivent être situés aussi près que possible.

La disposition combinée des parafoudres et des réacteurs en un seul endroit - un écran de protection vous permet d'exclure la pénétration d'impulsions de surtension déjà sur l'équipement de commutation principal, dans lequel le conducteur PEN est séparé.

La connexion des câbles d'alimentation au MES présente des caractéristiques: ils doivent être posés le long des chemins les plus courts, en évitant le contact conjoint pour les sections du circuit protégé et sans protections.

Les fabricants modernes mettent constamment à jour leurs conceptions SPD en utilisant des selfs d'isolement pulsé intégrées. Ils ont permis non seulement de positionner les marches de protection à courte distance sur le câble, mais aussi de les combiner dans une unité séparée.

Maintenant sur le marché, compte tenu de la mise en œuvre de cette méthode, il existe des modèles de parafoudres de classes combinées I + II + III ou I + II. Un assortiment différent de modèles de ces parafoudres est produit par la société russe Hakel.

Ils sont créés pour différents systèmes de mise à la terre des bâtiments, fonctionnent sans installer de niveaux de protection supplémentaires, mais nécessitent le respect de certaines spécifications d'installation sur la longueur du câble connecté. Dans la plupart des cas, elle doit être inférieure à 5 mètres.

Pour le fonctionnement normal des équipements électroniques et pour les protéger des interférences haute fréquence, différents filtres sont produits, dont un SPD de classe III. Ils doivent être connectés à la boucle de terre via un conducteur PE.

Caractéristiques de la protection des appareils électroménagers complexes contre les impulsions de surtension

La vie d'une personne moderne dicte la nécessité d'utiliser divers appareils électroniques qui traitent et transmettent des informations. Ils sont assez sensibles aux interférences et aux impulsions haute fréquence, ne fonctionnent pas bien ou échouent généralement lorsqu'ils apparaissent. Pour éliminer ces dysfonctionnements, une mise à la terre individuelle du boîtier de l'appareil, appelée fonctionnelle, est utilisée.

Il est séparé électriquement du conducteur PE de protection. Cependant, lorsque la foudre frappe la protection contre la foudre entre la mise à la terre d'un bâtiment ou d'une ligne et un appareil électronique fonctionnel, un courant de décharge dû à une impulsion de surtension haute tension appliquée circulera le long du circuit de terre.

Il peut être éliminé en égalisant les potentiels de ces circuits grâce à l'installation d'un parafoudre spécial entre eux, qui égalisera les potentiels des circuits lors d'accidents et fournira une isolation galvanique dans les conditions de fonctionnement quotidiennes.

Hakel Digging est également spécialisée dans la production de tels parafoudres.

Exigence supplémentaire de protection contre les courts-circuits

Tous les SPD sont inclus dans le circuit pour égaliser les potentiels entre ses différentes parties dans des situations critiques. Il convient de garder à l'esprit qu'eux-mêmes, malgré la présence d'une protection thermique intégrée pour les varistances, peuvent être endommagés et devenir une source de court-circuit qui se transforme en incendie.

La protection sur les varistances peut échouer si la tension nominale est dépassée pendant une longue période, en raison, par exemple, d'une combustion nulle dans un réseau d'alimentation triphasé. Les déchargeurs, contrairement à l'électronique, ne sont pas du tout équipés de protection thermique.

Pour ces raisons, toutes les conceptions SPD sont en outre protégées par des fusibles fonctionnant pendant les surcharges et les courts-circuits. Ils ont une conception complexe spéciale et sont très différents des modèles avec un simple insert fusible.

L'utilisation de disjoncteurs pour de telles situations n'est pas toujours justifiée: ils sont endommagés par des impulsions de foudre lors du soudage des contacts de puissance.

En utilisant le circuit de protection d'un SPD à fusibles, il est nécessaire de respecter le principe de création de sa hiérarchie à l'aide de méthodes de sélectivité.

Comme vous pouvez le voir, afin d'assurer une protection fiable du câblage domestique contre les surtensions, il est nécessaire d'aborder soigneusement ce problème, d'analyser la probabilité d'accidents dans le schéma de conception en tenant compte du système de mise à la terre qui fonctionne, et de sélectionner les parafoudres les plus appropriés.