Oddziaływanie ...

Oddziaływanie ograniczników przepięć na inne urządzenia w instalacji elektrycznej w ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
OCHRONA ODGROMOWA
I PRZEPIĘCIOWA
Oddziaływanie ograniczników przepięć na inne
urządzenia w instalacji elektrycznej w obiekcie
budowlanym
Andrzej Sowa
Zgodnie z zaleceniami przedstawionymi w normie
PN-IEC 61643-1
[14], przeznaczeniem
urządzenia
do ograniczania przepięć jest ochrona instalacji i urządzeń przed działaniem prądu piorunowego oraz
wszelkiego rodzaju przepięciami.
Urządzenia ograniczające, przepięcia przeznaczone do montażu w instalacji elektrycznej o napięciu do
1000V wewnątrz obiektów budowlanych, być poddane próbom klasy I, II lub III ( w dalszej części ar-
tykułu będą nazywane ogranicznikami klasy I,II lub III).
Rozmieszczenie układów ograniczników przepięć poszczególnych klas w instalacji elektrycznej w
obiekcie budowlanym w zależności od strefy zagrożenia piorunowego oraz kategorii wytrzymałości
udarowej urządzeń przedstawia rys.1.
Ochrona zgodnie z PN-IEC 61024-1 i PN-IEC 61312-1
Ochrona zgodnie z PN IEC 60364-4-443
Kategoria instalacji
IV lub III
Kategoria instalacji
III lub II
Kategoria
Instalacji I
Urządzenie
pioruno-
chronne
Ograniczniki klasy I
Ograniczniki
przepięć klasy II
L1
L2
kWh
I
L3
N
urządzenie
PE
Szyna wyrów-
nawcza
Ograniczniki
przepięć klasy III
Główna szyna wyrównawcza
Uziom
fundamentowy
Rys.1.
Rozmieszczenie ograniczników przepięć w instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym w
zależności od kategorii instalacji oraz strefy zagrożenia
Strefa 1
Strefa 2
Strefa 3
Układy ograniczników powinny być tak dobrane i rozmieszczone, aby:
St
refa 0
A. Sowa Oddziaływanie ograniczników przepięć na inne urządzenia w instalacji elektrycznej
w obiekcie budowlanym
- poszczególne ograniczniki wytrzymywały bez uszkodzeń najgorsze z możliwych zagrożeń
jakie mogą wystąpić w analizowanej instalacji,
- ograniczały wartości przepięć do wymaganych poziomów,
- występowała właściwa koordynacja energetyczna pomiędzy układami ograniczników róż-
nych klas,
- ichdziałanie nie wpływało na pracę innych urządzeń w instalacji elektrycznej.
Ogólny tok postępowania przy doborze i montażu układu ochronnego przedstawiono w tabl.1.
Tablica 1.
Sposób postępowania przy tworzeniu układu ochronnego
Etapy
postępowania
Zakres działań
I
Zebranie informacji o obiekcie, jego przeznaczeniu, instalacji elektrycznej, rodzaju
urządzeń pracujących w obiekcie.
II
Określenie wymagań dotyczących efektywności ochrony tworzonego systemu ochro-
ny odgromowej i przepięciowej.
III
Określenie stopnia zagrożenia stwarzanego przez narażenia impulsowe dla wybranej
efektywności ochrony.
IV
Określenie wymagań dotyczących właściwości ochronnych ograniczników.
V
Wybór układów połączeń ograniczników
VI
Wybór miejsca montażu układów ograniczników.
VII
Określenie potrzeby stosowania dodatkowych zabezpieczeń nadprądowych insta-
lowanych w szereg z ogranicznikami.
VIII
Sprawdzenie poprawności współdziałania pomiędzy:
- układami ograniczników różnych klas,
- ograniczników z elementami ograniczającymi przepięcia w chronionych urządze-
niach.
IX
Określenie podstawowych zasad montażu układu ograniczników.
X
Poprawne rozmieszczenie i montaż układu ograniczników.
Przedstawiony zakres działań wykazuje, że tworząc system ochrony przed przepięciami należy:
• dobrać ograniczniki o odpowiednich właściwościach ochronnych,
• optymalnie rozmieścić układy ograniczników przepięć różnych klas,
• poprawnie zamontować ograniczniki przepięć w wybranych miejscach instalacji elektrycznej.
Dobierając miejsce i sposób montażu układów ograniczników przepięć należy również uwzględnić
ich wpływ na pracę innych urządzeń w instalacji elektrycznej i dążyć do jego zminimalizowania lub
wyeliminowania.
Powyższy problem jest tematem niniejszego artykułu.
Ograniczniki przepięć klasy I
Zadaniem ograniczników klasy I w instalacji elektrycznej jest zapewnienie ochrony przed za-
grożeniami wywołanymi przez:
• prąd piorunowy rozpływający się w obiekcie budowlanym podczas bezpośredniego wyładowania
w obiekt,
A. Sowa Oddziaływanie ograniczników przepięć na inne urządzenia w instalacji elektrycznej
w obiekcie budowlanym
• bezpośrednie uderzenie piorunu lub uderzenie w bliskim sąsiedztwie linii napowietrznych oraz
zakopanych kabli niskiego napięcia,
• przepięcia łączeniowe oraz atmosferyczne indukowane.
Normy dotyczące ochrony odgromowej [8,9,11,12] oraz określające zakres badań urządzeń do
ograniczania przepięć [14] zalecają umieszczanie układów ograniczników klasy I w miejscach
wprowadzanie instalacji elektrycznej do obiektów budowlanych. W takim przypadku podczas bez-
pośredniego wyładowania piorunowego w obiekt część prądu piorunowego wpływa do instalacji
elektrycznej. Przykład rozpływu prądu, jaki wystąpi w instalacji elektrycznej przed i po zadziałaniu
ograniczników przepięć klasy I przedstawia rys.2.
a)
L1
L2
L3
PEN
Część prądu
piorunowego
Przewód
odprowadzający
b)
Część prądu
piorunowego
L1
L2
L3
PEN
Przewód
odprowadzający
Ograniczniki klasy I
Ograniczniki klasy I
Szyna wyrównywania
potencjałów
Szyna wyrównywania
potencjałów
Otok lub uziom
fundamentowy
Otok lub uziom
fundamentowy
Rys. 2.
Rozpływ prądu piorunowego w instalacji elektrycznej podczas bezpośredniego uderzenia
pioruna w obiekt: a) do zadziałania ograniczników, b) po zadziałaniu ograniczników.
Uwzględniając:
o
zasady rozpływu prądu piorunowego w systemie uziomowym i instalacjach przewodzących w
obiekcie [9,11,12],
o
zalecane przez normy wartości szczytowe prądów piorunowych [9,12],
o
fakt coraz częstszego montażu w obiektach instalacji z tworzyw sztucznych,
można przyjąć, że w układzie ograniczników klasy I popłynie połowa prądu piorunowego.
Wartość tego prądu uzależniona jest od wybranego poziomu ochrony odgromowej obiektu [9,12].
W tablicy 2 przedstawiono wartości prądów, jakie mogą popłynąć przez poszczególne ograniczniki
w zależności od poziomu ochrony oraz systemu sieci.
Tablica 2.
Wartości prądu, jaki może popłynąć przez ogranicznik przepięć klasy I
Poziom
Wartości prądu
ochrony
System
sieci TN
System
sieci TT*
System sieci TT**
ograniczniki
System sieci TT**
iskiernik
System sieci IT
I
≥
100 kA / m
≥
100 kA / m
≥
100 kA / m
≥
100 kA
≥
100 kA / m
II
≥
75 kA / m
≥
75 kA / m
≥
75 kA / m
≥
75 kA
≥
75 kA / m
III i IV
≥
50 kA / m
≥
50 kA / m
≥
50 kA / m
≥
50 kA
≥
50 kA / m
m :
oznacza liczbę przewodów w których może popłynąć prąd piorunowy np. w systemie TN-S są to L1, L2, L3
N oraz PE - m = 5
*
- układ 4 ograniczników przepięć,
** -
układ tzw. 3+1 trzech ograniczników przepięć i jednego iskiernika.
A. Sowa Oddziaływanie ograniczników przepięć na inne urządzenia w instalacji elektrycznej
w obiekcie budowlanym
W celu zapewnienia niezawodnego działania instalacji elektrycznej i chronionych urządzeń, ograniczniki
klasy I
powinny charakteryzować się następującymi właściwościami:
• możliwością zapewnienia ochrony w przypadku prądów udarowych o wartościach przedstawio-
nych w tablicy 2,
• zdolnością gaszenia dużych prądów następczych,
• łatwością montażu.
• nie powodować, lub znacznie ograniczać możliwości, zadziałania zabezpieczeń nadprądowych in-
stalowanych przed tymi ogranicznikami.
W tym ostatnim przypadku należy uwzględnić zarówno oddziaływanie prądów symulujących prądy
piorunowe, jak i prądów następczych.
Wydmuch gazów na zewnątrz ograniczników klasy I
Podstawowym elementem ogranicznika przepięć klasy I jest iskiernik. Pojawienie się przepię-
cia lub prądu piorunowego powoduje przeskok iskry między elektrodami iskiernika i przepływ prą-
du udarowego. Po przepływie prądu udarowego w iskierniku pojawia się prąd następczy, który po-
winien zostać przerwany.
W części ograniczników klasy I stosowane są iskierniki otwarte (nie są obudowane), w których
podczas przerywania prądu następczego, następuje wydmuch gorących, zjonizowanych gazów na
zewnątrz.
W takim przypadku rozmieszczając ograniczniki należy uwzględnić:
• kierunek wydmuchu gazów,
• obszar występującego zagrożenia.
Strefę działania gazów określają zwykle producenci ograniczników. W strefie tej nie należy
umieszczać:
- materiałów łatwopalnych,
- nieizolowanych, ułożonych blisko siebie przewodów elektrycznych,
- innych urządzeń elektrycznych i elektronicznych.
W przypadku montażu ograniczników w oddzielnych szafkach należy również uwzględnić wzrost
ciśnienia, występującego podczas wydmuchu gazów i odpowiednio dobrać wymiary i właściwości
szafek.
Powyższych zagrożeń można uniknąć stosując ograniczniki klasy I z obudowanymi iskiernikami, nie
wyprowadzające gazów na zewnątrz.
Oddziaływanie na główne zabezpieczenia nadprądowe.
Ograniczniki przepięć klasy I należy umieścić w instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym za
głównymi zabezpieczeniami nadprądowymi.
W takim układzie, po zadziałaniu ograniczników (np. podczas bezpośredniego wyładowania pioru-
nowego w obiekt lub uderzenia w przewody instalacji elektrycznej) przez zabezpieczenie nadprą-
dowe popłynie część prądu piorunowego oraz prąd następczy.
Przepływ tych prądów może spowodować zadziałania lub nawet zniszczenia zabezpieczeń nadprądo-
wych.
Źródłem informacji o działaniu prądu piorunowego na zabezpieczenia nadprądowe są wyniki analiz
A. Sowa Oddziaływanie ograniczników przepięć na inne urządzenia w instalacji elektrycznej
w obiekcie budowlanym
teoretycznych oraz badań laboratoryjnych.
W przypadku zagrożeń stwarzanych przez prąd piorunowy, przy ocenie występującego zagrożenia,
pomocna mogą być wyniki badań oddziaływania prądu udarowego o kształcie 10/350 na różnorodne
wkładki bezpiecznikowe.
Przykładowo na rys.3. przedstawiono skutki przepływu prądu o takim kształcie i o różnych wartościach
szczytowych przez wkładki bezpiecznikowe o różnych parametrach.
10A/C00
0,7
16A/C00
20A/C00
1,3
1,7
35A/C00
4
63A/C00
5,5
100A/C00
9,6
160A/00
20
200A/1
22
250A/1
26
400A/2
45
630A/3
77
0 0000000000
kA
Obszar
normalnego
działania
Obszar
zadziałania
bezpiecznika
Obszar
eksplozji
bezpiecznika
Rys.3.
Oddziaływania prądu piorunowego 10/350 na wkładki bezpiecznikowe [3]
Porównanie przedstawione wartości z wartościami prądów, jakie mogą popłynąć w bezpieczniku (rys.2
i tabl. 2) wskazuje, że wkładki do 200 A mogą zadziałać podczas wyładowania piorunowego (zakłada-
jąc I poziom ochrony).
W przypadku wkładek o prądach znamionowych do 100A przepływ prądu piorunowego może nawet
spowodować ich eksplozję.
Ograniczniki klasy I nie posiadają wewnętrznych zabezpieczeń zwarciowych i w niektórych przypad-
kach należy zastosować bezpiecznik montowany w szereg z ogranicznikiem. Określając potrzebę sto-
sowania dodatkowego bezpiecznika należy porównać wartości znamionowych prądów I
F1
zabezpie-
czeń nadprądowych, jakie występują przed ogranicznikami z dopuszczalnymi wartościami I
DOP
za-
lecanymi przez producenta. W zależności od wyników takiego porównania należy stosować układ:
♦
I
F1
≤
I
DOP
- bez dodatkowych zabezpieczeń nadprądowych,
♦
I
F1
≥
I
DOP
- posiadający dodatkowe zabezpieczenia nadprądowe włączone w szereg z ogra-
nicznikami .
Zainstalowanie dodatkowych bezpieczników powoduje, że będą one również narażone na działanie
prądu piorunowego i skutki działania tego prądu będą analogiczna jak na zabezpieczeń nadprądo-
wych głównych (zadziałanie lub nawet eksplozja).
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl