Ograniczniki przepięć w okablowaniu domowym - rodzaje i schematy okablowania

Każdy sprzęt elektryczny jest stworzony do pracy z pewną energią elektryczną, w zależności od prądu i napięcia w sieci. Gdy ich wartość staje się większa niż projektowana norma, następuje tryb awaryjny.

Aby zapobiec możliwości jego powstania lub wyeliminować zniszczenie sprzętu elektrycznego, wzywa się ochronę. Są tworzone w określonych warunkach wypadku.

Funkcje ochrony okablowania domowego przed wysokim napięciem

Izolacja domowej sieci elektrycznej jest obliczana na podstawie wartości granicznej napięcia nieco powyżej półtora kilowolta. Jeśli rośnie więcej, wyładowanie iskrowe zaczyna przenikać przez warstwę dielektryczną, która może przekształcić się w łuk, który tworzy ogień.

Aby zapobiec jego rozwojowi, tworzą zabezpieczenia, które działają zgodnie z jedną z dwóch zasad:

1. odłączenie obwodu elektrycznego domu lub mieszkania od wysokiego napięcia;

2. Usunięcie niebezpiecznego potencjału przepięcia z chronionego obszaru ze względu na jego szybkie przekierowanie do konturu gruntu.

Przy niewielkim wzroście napięcia w sieci wzywa się ich również do poprawy sytuacji. stabilizatory różnych konstrukcji. Ale w większości są one tworzone w celu utrzymania parametrów pracy zasilacza w ograniczonym zakresie jego regulacji na wejściu, a nie jako urządzenie ochronne. Ich możliwości techniczne są ograniczone.

W okablowaniu domowym napięcie może wzrosnąć:

1) przez stosunkowo długi okres, kiedy zerowe spalanie występuje w obwodzie trójfazowym, a potencjał neutralny przesuwa się w zależności od rezystancji losowo podłączonych odbiorców;

2. impuls krótkotrwały.

Pierwszy typ usterki jest skutecznie usuwany przez przekaźnik monitorowania napięcia. Stale monitoruje parametry wejściowe sieci, a kiedy osiągną górną wartość zadaną, odłącza obwód od zasilania aż do wyeliminowania wypadku.

Przyczyną pojawienia się krótkotrwałych impulsów przepięciowych mogą być dwie sytuacje:

1. równoczesne wyłączenie kilku potężnych odbiorców na linii zasilającej, gdy podstacja transformatorowa nie ma czasu na natychmiastową stabilizację systemu;

2. uderzenie pioruna w urządzenia elektryczne linii energetycznych, podstacji lub domów.

Druga opcja rozwoju wypadku jest największym niebezpieczeństwem niż we wszystkich poprzednich przypadkach. Siła prądu pioruna osiąga ogromne ilości. W uśrednionych obliczeniach przyjmuje się przy 200 kA.

Po uderzeniu w terminal lotniczy i podczas normalnej pracy ochrony odgromowej budynku przepływa przez piorunochron do pętla uziemienia. W tym momencie we wszystkich sąsiednich przewodnikach, zgodnie z prawem indukcji, indukowana jest siła elektromagnetyczna, której wartość jest mierzona w kilowoltach.

Może nawet pojawić się w okablowaniu odłączonym od sieci i spalić jego sprzęt, w tym drogie telewizory, lodówki, komputery.

Piorun może uderzyć w napowietrzną linię energetyczną w budynku, który ją zasila. W tej sytuacji ograniczniki linii zwykle działają, tłumiąc swoją energię na potencjał Ziemi. Ale nie są w stanie go całkowicie wyeliminować.

Część impulsu wysokiego napięcia wzdłuż przewodów podłączonego obwodu rozchodzi się we wszystkich możliwych kierunkach i dochodzi do wejścia budynku mieszkalnego, a od niego - do wszystkich podłączonych urządzeń, aby spalić ich najsłabsze miejsca: silniki elektryczne i elementy elektroniczne.

W rezultacie mamy dwie opcje uszkodzenia drogiego sprzętu elektrycznego w domu w budynku mieszkalnym z normalną eliminacją skutków uderzenia pioruna w piorunochron w naszym budynku lub linii energetycznej ze standardową ochroną.Wniosek nasuwa się sam: trzeba dla nich ustalić automatyczna ochrona przed wyładowaniami impulsowymi.

Rodzaje tłumików przepięć do okablowania domowego

Asortyment takich zabezpieczeń jest tworzony do pracy w różnych warunkach; różni się konstrukcją, zastosowanymi materiałami i technologią pracy.

Zasady tworzenia podstawy elementu ogranicznika

Podczas tworzenia ochrony przeciwprzepięciowej brane są pod uwagę możliwości techniczne różnych rozwiązań projektowych. W przypadku ograniczników wypełnionych gazem charakterystyczne jest, że po przejściu impulsu rozładowującego wspomagają przepływ dodatkowego prądu zbliżonego wielkością do obciążenia zwarciowego. Nazywa się to prądem towarzyszącym.

Ograniczniki przepięć, zapewniające prąd śledzenia rzędu 100 ÷ 400 amperów, same mogą stać się źródłem ognia i nie zapewniać ochrony. Nie można ich instalować w celu ochrony izolacji przed przebiciem między dowolną fazą, zerem roboczym i ochronnym. Modele innych typów ograniczników działają dość niezawodnie w sieci 0,4 kV.

W okablowaniu domowym pierwszeństwo ma ochrona przeciwprzepięciowa urządzenia warystorowe. W normalnych warunkach pracy instalacji elektrycznej wytwarzają bardzo małe prądy upływowe do kilku miliamperów, a podczas przejścia impulsu wysokiego napięcia napięcia są przenoszone do trybu tunelowego tak szybko, jak to możliwe, gdy są one zdolne do przejścia do tysięcy amperów.

Klasy izolacji przeciwprzepięciowej domowych przewodów elektrycznych dla napięcia udarowego

Wyposażenie elektryczne budynków mieszkalnych składa się z czterech kategorii, które są oznaczone cyframi rzymskimi IV ÷ I i charakteryzują się maksymalnym dopuszczalnym przepięciem wynoszącym 6, 4, 2,5 i 1,5 kilowolta. W tych strefach przewidziano ochronę przeciwprzepięciową.

W literaturze technicznej są one nazywane „SPD”to oznacza urządzenie przeciwprzepięciowe. Producenci sprzętu elektrycznego do celów marketingowych wprowadzili bardziej zrozumiałą definicję dla zwykłych ludzi - ograniczników. Inne nazwy można znaleźć w Internecie.

Dlatego, aby nie pomylić się używaną terminologią, zaleca się odwoływanie się do właściwości technicznych urządzeń, a nie tylko ich nazwy.

Główne parametry zależności między kategoriami rezystancji izolacji a strefami niebezpiecznymi budynku oraz zastosowanie dla nich trzech klas SPD pomogą zrozumieć poniższy rysunek.

Pokazuje, że impuls 6 kilowoltów może pochodzić z podstacji transformatorowej wzdłuż linii zasilania do panelu wejściowego. Jego wartość powinna zmniejszyć tłumik udarowy klasy I w strefie 1 do czterech kV.

Na panelu rozdzielczym strefy 2 działa ogranicznik klasy II, zmniejszając napięcie do 2,5 kV. W salonie ze strefą 3 SPD klasy III zapewnia końcową redukcję impulsu do 1,5 kilowolta.

Jak widać, wszystkie trzy klasy ograniczników działają kompleksowo, sekwencyjnie i naprzemiennie zmniejszają impuls przepięcia do wartości dopuszczalnej dla izolacji okablowania.

Jeśli co najmniej jeden z elementów tego łańcucha ochronnego okaże się wadliwy, cały system ulegnie awarii i nastąpi uszkodzenie izolacji w urządzeniu końcowym. Konieczne jest ich wszechstronne wykorzystanie, a podczas pracy wymagane jest sprawdzenie stanu technicznego co najmniej przez kontrolę zewnętrzną.

Wybór warystorów dla różnych klas tłumików przepięć

Producenci urządzeń dla urządzenia SPD dostarczają modele warystorów wybrane zgodnie z charakterystyką prądowo-napięciową. Ich wygląd i granice działania pokazano na odpowiedniej tabeli.

Każda klasa ochrony ma własne napięcie i prąd otwarcia. Możesz zainstalować je tylko na swoim miejscu.

Zasady tworzenia ograniczników przepięć

Aby zabezpieczyć linię zasilania mieszkania, można zastosować różne zasady podłączenia SPD:

1. w fazie;

2. poza fazą;

3. połączone.

W pierwszym przypadku spełniono podłużną zasadę ochrony każdego drutu przed przepięciami względem pętli uziemienia, aw drugim przypadku poprzecznie między każdą parą drutów. Na podstawie zebranych danych statystycznych dotyczących przetwarzania usterek i ich analizy ujawniono, że powstające udary poza fazą powodują więcej szkód i dlatego są uważane za najbardziej niebezpieczne.

Metoda łączona pozwala łączyć obie poprzednie metody.

Opcje podłączenia tłumików przepięć do systemu uziemiającego TN-S

Obwód z elektronicznym SPD i ogranicznikami

W tym schemacie ograniczniki przepięć wszystkich trzech klas eliminują impulsy przepięciowe między fazami linii i zerowym roboczym N wzdłuż łańcuchów drut-drut. Funkcja zmniejszania przepięć w trybie wspólnym jest przypisana ogranicznikom pewnej klasy ze względu na ich związek między zerowym działaniem a ochronnym.

Ta metoda pozwala galwanicznie oddzielić PE i N między sobą. Pozycja neutralna sieci trójfazowej zależy od symetrii zastosowanych obciążeń fazowych. Zawsze ma pewien potencjał, który może wynosić od ułamków do kilkudziesięciu woltów.

Jeżeli w systemie działają układy zasilające z obciążeniem pulsacyjnym, wówczas zakłócenia o wysokiej częstotliwości mogą być przekazywane przez obwody wyrównywania potencjałów i uziemienia poprzez przewód PE do wrażliwych urządzeń elektronicznych i zakłócać ich działanie.

Włączenie ogranicznika w tym przypadku zmniejsza wpływ tych czynników ze względu na lepszą izolację galwaniczną niż ograniczniki elektroniczne na warystory.

Obwody z elektronicznym SPD w klasach ochrony I i II

W tym schemacie ochrona przed napięciami impulsowymi na tablicach wejściowych i rozdzielczych jest realizowana tylko przez ogranicznik elektroniczny.

Eliminują wszystkie przepięcia w trybie wspólnym (wszelkie przewody względem pętli uziemienia).

W klasie III poprzedni obwód współpracuje z ogranicznikiem elektronicznym i iskiernikiem, zapewniając ochronę (drut do drutu) dla użytkownika końcowego.

Cechy zastosowania różnych modeli ograniczników uwzględniające sekwencję kaskad

Podczas eksploatacji etapów ochrony przeciwprzepięciowej wymagana jest ich koordynacja i koordynacja. Odbywa się to poprzez usunięcie stopni na kablu na odległość większą niż 10 metrów.

Wymaganie to tłumaczy się tym, że gdy impuls wysokiego napięcia o stromej fali wchodzi do obwodu z powodu indukcyjnej rezystancji przewodów, następuje na nich spadek napięcia. Natychmiast nakłada się na pierwszą kaskadę, powodując jej odpalenie. Jeśli to wymaganie nie jest spełnione, kroki są pomijane, gdy ochrona nie działa poprawnie.

Kolejne kaskady ochrony są połączone na tej samej zasadzie.

Gdy znajduje się w pobliżu cech konstrukcyjnych urządzenia, wówczas dodatkowe dławiki izolujące impulsowe są sztucznie zawarte w obwodzie, tworząc łańcuch opóźniający. Ich indukcyjność jest regulowana w zakresie 6-15 mikrogenów w zależności od rodzaju mocy wejściowej zastosowanej w budynku.

Na schemacie pokazano wariant takiego połączenia z ścisłym rozmieszczeniem paneli wejściowych i rozdzielczych oraz zdalną instalacją odbiorców końcowych.

Podczas montażu przepustnicy w takim systemie należy wziąć pod uwagę ich zdolność do niezawodnego działania pod wytworzonymi obciążeniami i wytrzymania ich wartości granicznych.

Dla wygody serwisowania ochronę przeciwprzepięciową wraz z urządzeniami dławiącymi można umieścić w osobnej osłonie ochronnej, która kolejno łączy urządzenie wejściowe z główną tablicą rozdzielczą domu.

Jedną z opcji podobnego wykonania dla budynku wykonanego zgodnie z systemem uziemienia TN-C-S pokazano na schemacie poniżej.

Dzięki tej instalacji wszystkie trzy klasy ograniczników można umieścić w jednym miejscu, co jest wygodne w utrzymaniu. Aby to zrobić, konieczne jest montowanie dławików dzielących szeregowo między etapami ochrony.

Strukturalnie urządzenie wejściowe, główna tablica rozdzielcza i ekran ochronny z tą metodą montażu obwodu powinny znajdować się jak najbliżej.

Połączone ustawienie SPD i reaktorów w jednym miejscu - osłona ochronna pozwala wykluczyć wpływ impulsów przepięciowych już na główny sprzęt rozdzielnicy, w którym przewód PEN jest oddzielony.

Podłączenie kabli zasilających do MES ma cechy: należy je układać wzdłuż najkrótszych ścieżek, unikając połączenia styków odcinków chronionego obwodu i bez zabezpieczeń.

Współcześni producenci stale aktualizują swoje konstrukcje SPD za pomocą wbudowanych impulsowych dławików izolacyjnych. Umożliwiły one nie tylko umieszczenie stopni ochronnych w bliskiej odległości nad kablem, ale także połączenie ich w osobne urządzenie.

Obecnie na rynku, biorąc pod uwagę wdrożenie tej metody, istnieją projekty SPD połączonych klas I + II + III lub I + II. Inny asortyment modeli takich aresztantów produkuje rosyjska firma Hakel.

Są one tworzone dla różnych systemów uziemienia budynku, pracują bez instalowania dodatkowych poziomów ochrony, ale wymagają spełnienia pewnych specyfikacji instalacyjnych na całej długości podłączonego kabla. W większości przypadków powinna być mniejsza niż 5 metrów.

W celu normalnej pracy sprzętu elektronicznego i ochrony go przed zakłóceniami o wysokiej częstotliwości produkowane są różne filtry, w tym SPD klasy III. Muszą być podłączone do pętli uziemienia za pomocą przewodu PE.

Cechy ochrony złożonych urządzeń gospodarstwa domowego przed impulsami udarowymi

Życie współczesnego człowieka dyktuje potrzebę korzystania z różnych urządzeń elektronicznych, które przetwarzają i przesyłają informacje. Są dość wrażliwe na zakłócenia i impulsy o wysokiej częstotliwości, nie działają dobrze lub generalnie zawodzą, gdy się pojawiają. Aby wyeliminować takie awarie, stosuje się indywidualne uziemienie obudowy urządzenia, zwane funkcjonalnym.

Jest elektrycznie oddzielony od ochronnego przewodu PE. Jednakże, gdy piorun uderza w ochronę odgromową między uziemieniem budynku lub linii a funkcjonalnym urządzeniem elektronicznym, prąd rozładowania przepłynie wzdłuż obwodu uziemiającego, spowodowany przyłożonym impulsem przepięciowym o wysokim napięciu.

Można to wyeliminować poprzez wyrównanie potencjałów tych obwodów poprzez zainstalowanie między nimi specjalnego ogranicznika, który wyrówna potencjały obwodów w razie wypadku i zapewni izolację galwaniczną w codziennych warunkach pracy.

Hakel Digging specjalizuje się również w produkcji takich ograniczników.

Dodatkowy wymóg ochrony przed zwarciem

Wszystkie SPD są zawarte w obwodzie w celu wyrównywania potencjałów między jego różnymi częściami w sytuacjach krytycznych. Należy pamiętać, że one same, pomimo obecności wbudowanego zabezpieczenia termicznego warystorów, mogą zostać uszkodzone i stać się źródłem zwarcia, które przekształca się w pożar.

Ochrona warystorów może się nie powieść, jeśli napięcie znamionowe zostanie przekroczone przez długi czas, na przykład ze względu na zerowe spalanie w trójfazowej sieci zasilającej. Rozładowacze, w przeciwieństwie do elektroniki, w ogóle nie są wyposażone w zabezpieczenie termiczne.

Z tych powodów wszystkie konstrukcje SPD są dodatkowo chronione przez bezpieczniki działające podczas przeciążeń i zwarć. Mają specjalną złożoną konstrukcję i bardzo różnią się od modeli z prostą wkładką topliwą.

Zastosowanie wyłączników automatycznych w takich sytuacjach nie zawsze jest uzasadnione: są one niszczone przez uderzenia pioruna, gdy dochodzi do spawania styków mocy.

Korzystając z obwodu ochronnego SPD z bezpiecznikami, należy przestrzegać zasady tworzenia jego hierarchii za pomocą metod selektywności.

Jak widzimy, w celu zapewnienia niezawodnej ochrony domowej instalacji elektrycznej przed przepięciami, konieczne jest ostrożne podejście do tego problemu, analiza prawdopodobieństwa wypadków w schemacie projektowym, biorąc pod uwagę działający system uziemienia, i wybór najbardziej odpowiednich dla niego ograniczników.