Pára-raios na fiação doméstica - tipos e diagramas de fiação

Qualquer equipamento elétrico é criado para funcionar com uma certa energia elétrica, dependendo da corrente e tensão na rede. Quando seu valor se torna maior que a norma projetada, ocorre um modo de emergência.

Para evitar a possibilidade de sua formação ou eliminar a destruição de equipamentos elétricos, é necessária proteção. Eles são criados sob as condições específicas de um acidente.

Características de proteção da fiação doméstica contra alta tensão

O isolamento da rede elétrica doméstica é calculado com base no valor limite da tensão ligeiramente acima de um quilovolts e meio. Se crescer mais, uma descarga de faísca começa a penetrar através da camada dielétrica, que pode se transformar em um arco que forma um incêndio.

Para impedir seu desenvolvimento, eles criam proteções que funcionam de acordo com um dos dois princípios:

1. desconectar o circuito elétrico de uma casa ou apartamento da alta tensão;

2. A remoção do potencial perigoso de sobretensão da área protegida devido ao seu rápido redirecionamento para o contorno do solo.

Com um ligeiro aumento de tensão na rede, eles também são chamados a corrigir a situação. estabilizadores de vários modelos. Mas, na maioria das vezes, eles são criados para manter os parâmetros operacionais da fonte de alimentação em uma faixa limitada de sua regulação na entrada, e não como um dispositivo de proteção. Suas capacidades técnicas são limitadas.

Na fiação doméstica, a tensão pode aumentar:

1. por um período relativamente longo, quando a queima zero ocorre em um circuito trifásico e o potencial neutro muda dependendo da resistência dos consumidores conectados aleatoriamente;

2. impulso de curto prazo.

O primeiro tipo de mau funcionamento é tratado com sucesso pelo relé de monitoramento de tensão. Monitora constantemente os parâmetros de entrada da rede e, quando atingem o ponto de ajuste superior, desconecta o circuito da fonte de alimentação até que o acidente seja eliminado.

As razões para o aparecimento de pulsos de sobretensão de curto prazo podem ser duas situações:

1. desligamento simultâneo de vários consumidores poderosos na linha de suprimento quando a subestação transformadora não tiver tempo para estabilizar instantaneamente o sistema;

2. descargas elétricas em equipamentos elétricos de linhas elétricas, subestações ou residências.

A segunda opção para o desenvolvimento de um acidente é o maior perigo do que em todos os casos anteriores. A força da corrente elétrica atinge enormes quantidades. Nos cálculos médios, é calculado em 200 kA.

Quando atingido no terminal aéreo e durante a operação normal da proteção contra raios do edifício, flui através do pára-raios para loop de terra. Neste momento, em todos os condutores adjacentes, pela lei da indução, é induzida uma EMF, cujo valor é medido em quilovolts.

Pode até aparecer na fiação desconectada da rede e queimar seu equipamento, incluindo TVs caras, geladeiras e computadores.

Um raio pode atingir uma linha de energia aérea no edifício que a alimenta. Nesta situação, os pára-raios de linha normalmente funcionam, amortecendo sua energia no potencial da Terra. Mas eles não são capazes de eliminá-lo completamente.

Parte do pulso de alta tensão ao longo dos fios do circuito conectado se espalhará em todas as direções possíveis e chegará à entrada do prédio, e a partir dele - a todos os dispositivos conectados para queimar seus pontos mais fracos: motores elétricos e componentes eletrônicos.

Como resultado, obtivemos duas opções de danos a equipamentos elétricos domésticos caros em um prédio residencial, com a eliminação normal das consequências de um relâmpago na para-raios de nosso próprio prédio ou linha de energia com proteção padrão.A conclusão sugere-se: é necessário estabelecer para eles proteção automática contra descargas de pulso.

Tipos de supressores de picos para a fiação doméstica

Uma variedade dessas proteções é criada para o trabalho em diferentes condições; difere no design, nos materiais utilizados e na tecnologia do trabalho.

Os princípios da formação do elemento base do pára-raios

Ao criar proteção contra sobretensão, os recursos técnicos de várias soluções de design são levados em consideração. Para pára-raios cheios de gás, é característico que, após a passagem do pulso de descarga, eles suportem o fluxo de corrente adicional próximo em magnitude à carga de curto-circuito. É chamado de corrente de acompanhamento.

Os pára-raios, fornecendo uma corrente de rastreamento da ordem de 100 ~ 400 amperes, podem se tornar uma fonte de incêndio e não fornecem proteção. Eles não podem ser instalados para proteger o isolamento contra quebra entre qualquer fase, trabalho e zero de proteção. Modelos de outros tipos de pára-raios funcionam de maneira bastante confiável na rede de 0,4 kV.

Na fiação doméstica, a proteção contra sobretensão tem precedência dispositivos varistor. Sob condições operacionais normais da instalação elétrica, elas criam correntes de vazamento muito pequenas de até vários miliamperes e, durante a passagem do pulso de alta tensão, as voltagens são transferidas para o modo de túnel o mais rápido possível, quando são capazes de passar milhares de amperes.

Classes de isolação de sobretensão da fiação elétrica doméstica para tensão de sobretensão

O equipamento elétrico de edifícios residenciais é criado em quatro categorias, indicadas pelos algarismos romanos IV ÷ I e caracterizadas pela sobretensão máxima permitida de 6, 4, 2,5 e 1,5 quilovolts. Sob essas zonas, a proteção contra sobretensão é projetada.

Na literatura técnica, eles são chamados "SPD"que significa dispositivo de proteção contra surtos. Fabricantes de equipamentos elétricos para fins de marketing introduziram uma definição mais compreensível para pessoas comuns - limitadores. Outros nomes podem ser encontrados na Internet.

Portanto, para não se confundir com a terminologia utilizada, recomenda-se consultar as características técnicas dos dispositivos, e não apenas o nome.

Os principais parâmetros da relação entre as categorias de resistência de isolamento e as zonas de perigo de construção e a aplicação das três classes de SPD para elas ajudarão a entender a figura abaixo.

Ele demonstra que um impulso de 6 quilovolts pode vir da subestação de transformadores ao longo da linha de energia até o painel de entrada. Seu valor deve reduzir o supressor de surto de classe I na zona 1 a quatro kV.

No painel de distribuição da zona 2, um limitador de classe II opera, reduzindo a tensão para 2,5 kV. Dentro de uma sala de estar com zona 3, um SPD da classe III fornece uma redução final do pulso de até 1,5 quilovolts.

Como você pode ver, todas as três classes de limitadores trabalham de forma complexa, sequencialmente e alternadamente, reduzem o pulso de sobretensão a um valor aceitável para o isolamento da fiação.

Se pelo menos um dos elementos constituintes dessa cadeia de proteção estiver com defeito, todo o sistema falhará e ocorrerá uma falha no isolamento no dispositivo final. É necessário usá-los de forma abrangente e, durante a operação, é necessário verificar a condição técnica da condição técnica pelo menos por uma inspeção externa.

Seleção de varistores para diferentes classes de supressores de pico

Os fabricantes de equipamentos do dispositivo SPD fornecem modelos de varistor selecionados de acordo com as características de tensão de corrente. Sua aparência e limites operacionais são mostrados na tabela correspondente.

Cada classe de proteção possui sua própria tensão e corrente de abertura. Você só pode instalá-los em seu lugar.

Princípios para a formação de pára-raios

Para proteger a linha de alimentação do apartamento, vários princípios para conectar um SPD podem ser usados:

1. em fase;

2. fora de fase;

3. combinado.

No primeiro caso, o princípio longitudinal de proteger cada fio contra sobretensões em relação ao circuito de aterramento é cumprido e, no segundo, o transversal entre cada par de fios. Com base na coleta de dados estatísticos sobre o processamento de falhas e sua análise, foi revelado que os surtos de surtos fora de fase geram mais danos e, portanto, são considerados os mais perigosos.

O método combinado permite combinar os dois métodos anteriores.

Opções de conexão para supressores de picos para o sistema de aterramento TN-S

Circuito com SPD eletrônico e pára-raios

Nesse esquema, os pára-raios das três classes eliminam os pulsos de sobretensão entre as fases da linha e o zero de trabalho N ao longo das correntes fio a fio. A função de reduzir sobretensões no modo comum é atribuída a pára-raios de uma determinada classe devido à sua conexão entre o zero de trabalho e o de proteção.

Este método permite desconectar galvanicamente PE e N entre si. A posição neutra da rede trifásica depende da simetria das cargas de fase aplicadas. Sempre tem algum tipo de potencial, que pode ser de frações a várias dezenas de volts.

Se os sistemas de fonte de alimentação com carga pulsada operam no sistema, a interferência de alta frequência a partir deles pode ser transmitida através dos circuitos de equalização e aterramento em potencial, através do condutor PE, a dispositivos eletrônicos sensíveis, interferindo em seu trabalho.

A inclusão de pára-raios nesse caso reduz o impacto desses fatores devido ao melhor isolamento galvânico do que os limitadores eletrônicos nos varistores.

Circuitos com SPD eletrônico nas classes de proteção I e II

Neste esquema, a proteção contra tensões de impulso nos quadros de entrada e distribuição é realizada apenas por um pára-raios eletrônico.

Eles eliminam todas as sobretensões do modo comum (quaisquer fios relativos ao loop de terra).

Na classe III, o circuito anterior trabalha com um pára-raios eletrônico e um centelhador, fornecendo proteção (fio a fio) para o usuário final.

Características do uso de vários modelos de pára-raios, levando em consideração a sequência de cascatas

Durante a operação dos estágios de proteção contra sobretensão, é necessária sua coordenação e coordenação. É realizado removendo as etapas sobre um cabo a uma distância superior a 10 metros.

Esse requisito é explicado pelo fato de que quando um pulso de alta tensão com uma forma de onda acentuada entra no circuito devido à resistência indutiva dos condutores, ocorre uma queda de tensão neles. É aplicado imediatamente à primeira cascata, causando o incêndio. Se esse requisito não for atendido, as etapas serão ignoradas quando a proteção não funcionar corretamente.

As cascatas subsequentes de proteção são conectadas pelo mesmo princípio.

Quando está localizado próximo aos recursos de projeto do equipamento, choques adicionais de isolamento do tipo pulso são artificialmente incluídos no circuito, criando uma cadeia de retardo. Sua indutância é sintonizada dentro de 6 a 15 microgenias, dependendo do tipo de entrada de energia usada no edifício.

Uma variante dessa conexão com uma disposição próxima dos painéis de entrada e distribuição e a instalação remota dos consumidores finais é mostrada no diagrama.

Ao montar um acelerador em um sistema como esse, é necessário levar em consideração sua capacidade de operar de forma confiável sob as cargas criadas e suportar seus valores-limite.

Para facilitar a manutenção, a proteção contra sobretensão, juntamente com os dispositivos do acelerador, pode ser colocada em uma blindagem de proteção separada que conecta sequencialmente o dispositivo de entrada ao painel principal da casa.

Uma das opções para uma execução semelhante para um edifício feito de acordo com o sistema de aterramento TN-C-S é mostrada no diagrama abaixo.

Com esta instalação, todas as três classes de limitadores podem ser colocadas em um único local, o que é conveniente para manutenção. Para isso, é necessário montar as bobinas divisórias em série entre os estágios de proteção.

Estruturalmente, o dispositivo de entrada, o painel de distribuição principal e a blindagem de proteção com este método de montagem do circuito devem estar localizados o mais próximo possível.

A disposição combinada de SPDs e reatores em um único local - uma blindagem de proteção permite excluir a entrada de pulsos de sobretensão já existentes no equipamento principal do quadro, no qual o condutor PEN está separado.

A conexão dos cabos de energia ao MES possui características: eles devem ser dispostos nos caminhos mais curtos, evitando o contato das seções do circuito protegido e sem proteções.

Os fabricantes modernos estão constantemente atualizando seus projetos de SPD usando bobinas de isolamento por impulso embutidas. Eles tornaram possível não apenas posicionar as etapas de proteção a curta distância sobre o cabo, mas também combiná-las em uma unidade separada.

Atualmente no mercado, levando em consideração a implementação desse método, existem projetos de DOCUPs das classes combinadas I + II + III ou I + II. Uma variedade diferente de modelos desses pára-raios é produzida pela empresa russa Hakel.

Eles são criados para diferentes sistemas de aterramento de edifícios, funcionam sem a instalação de níveis de proteção adicionais, mas exigem o cumprimento de determinadas especificações de instalação ao longo do comprimento do cabo conectado. Na maioria dos casos, deve ser inferior a 5 metros.

Para a operação normal de equipamentos eletrônicos e para protegê-los contra interferências de alta frequência, são produzidos vários filtros, que incluem um SPD da classe III. Eles precisam ser conectados ao loop de aterramento através de um condutor PE.

Características da proteção de eletrodomésticos complexos contra pulsos de sobretensão

A vida de uma pessoa moderna determina a necessidade de usar vários dispositivos eletrônicos que processam e transmitem informações. Eles são bastante sensíveis à interferência e pulsos de alta frequência, não funcionam bem ou geralmente falham quando aparecem. Para eliminar tais avarias, é usado um aterramento individual do gabinete do dispositivo, chamado funcional.

Ele é eletricamente separado do condutor de proteção PE. No entanto, quando um raio atinge a proteção contra um raio entre o aterramento de um edifício ou linha e um dispositivo eletrônico funcional, uma corrente de descarga flui ao longo do circuito de terra, causada por um pulso de sobretensão de alta tensão aplicado.

Ele pode ser eliminado equalizando os potenciais desses circuitos, instalando um pára-raios especial entre eles, que equalizará os potenciais dos circuitos em caso de acidentes e fornecerá isolamento galvânico nas condições operacionais diárias.

A Hakel Digging também é especializada na produção de tais pára-raios.

Requisito adicional de proteção contra curto-circuito

Todos os SPDs estão incluídos no circuito para equalizar potenciais entre suas várias partes em situações críticas. Deve-se ter em mente que eles mesmos, apesar da presença de proteção térmica integrada para varistores, podem ser danificados e se tornar uma fonte de curto-circuito, que se transforma em incêndio.

A proteção nos varistores pode falhar se a tensão nominal for excedida por um longo tempo, devido, por exemplo, à queima zero em uma rede de alimentação trifásica. Os descarregadores, diferentemente dos eletrônicos, não são equipados com proteção térmica.

Por esses motivos, todos os projetos de SPD são adicionalmente protegidos por fusíveis que operam durante sobrecargas e curtos-circuitos. Eles têm um design complexo especial e são muito diferentes dos modelos com uma inserção fusível simples.

O uso de disjuntores para tais situações nem sempre é justificado: eles são danificados por impulsos elétricos, quando ocorre a soldagem de contatos de potência.

Usando o circuito de proteção de um SPD com fusíveis, é necessário observar o princípio de criar sua hierarquia usando métodos de seletividade.

Como você pode ver, para garantir uma proteção confiável da fiação elétrica doméstica contra sobretensões, é necessário abordar cuidadosamente esse problema, analisar a probabilidade de acidentes no esquema de projeto, levando em consideração o sistema de aterramento em funcionamento e selecionar os pára-raios mais adequados.