Od redakcji 8/2018

EL 8 2018 INTERNETDrodzy Czytelnicy,

do Waszych rąk oddajemy ostatni w tym roku numer „Elektroinstalatora”. Dziękujemy za zainteresowanie czasopismem i jednocześnie zapraszamy do pozostania z nami w przyszłym roku. W 2019 roku zwiększamy liczbę „Elektroinstalatora" do 10 numerów!

W sezonie zimowym do ochrony gruntu oraz dachu przed śniegiem i lodem przydają się systemy przeciwoblodzeniowe zbudowane na bazie stałooporowych lub samoregulujących przewodów grzejnych.

Więcej…

Ochrona przeciwprzepięciowa i ograniczniki przepięć

Artykuł wprowadza czytelnika w zagadnienia związane z przepięciami. Przedstawione zostały podstawowe założenia prawidłowo zaprojektowanego i zbudowanego systemu ochrony przeciwprzepięciowej. Omówiono oznaczenia i klasyfikację ograniczników przepięć zgodnie z normą PN-EN 61643-11.

Wstęp
Stworzenie warunków zapewniających pewne i niezawodne działanie systemu elektroenergetycznego oraz pracujących w nich nowoczesnych elektronicznych systemów pomiarowych wymaga posiadania podstawowych informacji o:

  • charakterze narażeń udarowych występujących w systemie elektroenergetycznym,
  • poziomach odporności udarowej stosowanych urządzeń elektronicznych,
  • właściwościach i zasadach doboru odpowiednich rozwiązań wykorzystywanych do ochrony przed narażeniami udarowymi,
  • urządzeniach oraz systemach, z którymi one współpracują.

Urządzenia elektryczne i elektroniczne narażone są na działanie przepięć pojawiających się w sposób losowy w wybranych częściach rozbudowanego systemu przesyłu i rozdziału energii. Zaburzenia mogą wystąpić zarówno w liniach napowietrznych jak i kablowych. Źródłem zaburzeń może być lokalny wzrost potencjałów i występujące różnice potencjałów wywołane przez napięcia i prądy udarowe powstające podczas:

  • operacji łączeniowych wykonywanych w obwodach WN/SN w normalnym i awaryjnym stanie pracy stacji,
  • bezpośrednich wyładowań piorunowych na terenie stacji lub w bliskim ich sąsiedztwie,
  • wyładowań piorunowych w napowietrzne linie przesyłowe WN/SN, SN/nn,
  • działania ograniczników przepięć w obwodach WN, SN i nn.

Napięcia i prądy udarowe mogą być również źródłem impulsowego pola elektromagnetycznego oddziałującego bezpośrednio na urządzenia. Zaburzenia impulsowe pola elektromagnetycznego mogą być promieniowane przez urządzenia elektroenergetyczne i linie wysokich napięć podczas stanów nieustalonych w systemie.

Przepięcia a programowane zużycie sprzętu
Postęp technologiczny oraz postępujące uzależnienie społeczeństwa, przemysłu od nowoczesnej technologii wymusza korzystanie z systemów komputerowych. W chwili obecnej w każdym gospodarstwie domowym, małej firmie czy też dużym zakładzie przemysłowym powszechnie wykorzystuje się technikę mikroprocesorową. Znajdziemy ją w telewizorze, komputerze, zegarku, lodówce, dekoderze telewizji cyfrowej, drukarce, maszynie produkcyjnej i w wielu innych miejscach. Cechą wspólną obecnych rozwiązań technologicznych są układy cyfrowe zasilane z roku na rok coraz niższymi napięciami.

Kilka lat temu sprzęt powszechnego użytku pracował przy poziomie napięć rzędu kilkunastu woltów. Dziś trudno jest znaleźć układ wykorzystujący procesory pracujące z napięciem powyżej 5 V. Powszechne stają się napięcia rzędu 3,3 V a nawet i mniej. Poziom przepięć dochodzących do użytkowanych urządzeń ma zbliżoną wartość, lecz ich napięcia znamionowe już nie. Relatywnie rzecz ujmując poziom zagrożenia urządzeń elektrycznych i elektronicznych z roku na rok wzrasta.

Wraz z tą tendencją powinna rosnąć wytrzymałość urządzeń na przepięcia. Tak niestety nie jest. Wielkie koncerny jak i mniejsi producenci sprzętu powszechnie stosują „planowane postarzanie". Producenci wolą, aby konsument kupował nowe produkty, a nie je naprawiał. Proceder planowanego zużycia sprzętu elektronicznego w głównej mierze opiera się na wykorzystaniu zdefiniowanej i z góry określonej wytrzymałości udarowej urządzeń. Dany produkt jest w stanie wytrzymać „naście razy" udar napięciowy.

Po przekroczeniu magicznej bariery dochodzi do nieodwracalnego zniszczenia elektroniki. Mając to na uwadze istnieje konieczność zapewnienia właściwej ochrony przepięciowej realizowanej między innymi poprzez prawidłowy dobór ograniczników przepięć, co ma kluczowe znaczenie dla czasu życia wielu urządzeń.

Budowa ograniczników przepięć
Ograniczniki przepięć (SPD − ang. Surge Protection Device) są elementami o nieliniowej charakterystyce rezystancji zależnej od napięcia. Generalnie rzecz ujmując dla małych napięć wykazują one bardzo dużą rezystancję. W momencie, gdy napięcie przekroczy pewną wartość jego rezystancja bardzo szybko maleje.

Norma PN-EN 61643-11:2006 i PN-EN 61643-11:2013 [1,2] dotycząca niskonapięciowych urządzeń do ograniczania przepięć wyróżnia trzy typy ograniczników przepięć:

  • SPD typu ucinającego napięcie, np.: iskierniki („charakteryzujące się dużą impedancją przy braku napięcia, która zmniejsza się gwałtownie w odpowiedzi na wystąpienie udaru napięciowego" [1]),
  • SPD typu ograniczającego napięcie, np.: warystory („charakteryzujące się dużą impedancją przy braku napięcia, która zmniejsza się w sposób ciągły w miarę wzrostu napięcia i prądu udarowego" [1]),
  • SPD typu kombinowanego, które powinny zawierać zarówno elementy ucinające napięcie, jak i elementy ograniczające napięcie – czyli np.: iskiernik i warystor [1].

Oczywistą sprawą jest fakt, iż każdy z wymienionych powyżej typów ograniczników przepięć charakteryzuje się inną wytrzymałością impulsową, udarową, napięciowym poziomem ochrony. Największą wytrzymałość na prąd wyładowania piorunowego ma ogranicznik
iskiernikowy. Ograniczniki warystorowe będące de facto elementami półprzewodnikowymi mają tę wytrzymałość znacznie mniejszą od iskiernikowych. Ograniczniki warystorowe w stosunku do iskiernikowych charakteryzują się niższym napięciowym poziomem ochrony. Wzajemne ich zamienianie jest poważnym błędem z punktu widzenia koordynacji energetycznej jak i wytrzymałości udarowej.

Prawidłowe oznaczenia ograniczników przepięć
W powszechnym użyciu w Polsce są następujące oznaczenia: ogranicznik typu T1, T1+T2, T3. Z punktu widzenia normy PN-EN 61643-11 [1,2] nie definiowane są takie typy ograniczników. Wyraźnie czytamy w normie, iż wyróżnia się ograniczniki typu ucinającego napięcie, ograniczającego napięcie i kombinowane. Oznaczenia T1, T2, T3 odnoszą się do klasy probierczej – cytat z normy „5.3 Class I, II and III test" [1]. Podczas tej dyskusji należy odnotować, iż w polskim systemie prawnym najnowsza norma PN-EN 61643-11:2013 [2], która nie została przetłumaczona na język polski, nie może być przywołana w rozporządzeniu jak i innym akcie prawnym. Z punktu widzenia oznaczeń i typów ograniczników przepięć stara norma PN-EN 61643-11:2006 [1] jak i nowa PN-EN 61643-11:2013 [2] w taki sam sposób określa omawiane wymagania.

Dyskusyjną sprawą jest też używanie oznaczeń T1+T2. W punkcie 6.1.1 (f) normy [1] i punkcie 7.1.1 (a4) normy [2] mowa jest o wymaganych oznaczeniach ograniczników. W obu normach do określenia rodzaju ogranicznika użyto liczby pojedynczej, stąd też należy wyciągnąć wniosek, iż dopuszcza się umieszczenie oznaczenia tylko jednego rodzaju klasy probierczej. Oczywiście w punkcie 7.1.1 (a8) normy czytamy [2], iż ogranicznik może być sklasyfikowany do więcej niż jednej klasy probierczej. W takim wypadku wymaga się prowadzenia badań dla dwóch deklarowanych klas i wówczas podaje się tylko jeden najwyższy deklarowany przez producenta poziom ochrony (wybrany z szeregu opisanego w normie [1,2]). 

Powyższe stwierdzenie z normy jest zgodne z logiką – jeśli ogranicznik przechodzi najbardziej wymagające badania zdefiniowane dla klasy T1, to umieszczanie informacji o badaniach mniej wymagających klasy T2 jest zbyteczne. Sama procedura badawcza dla ograniczników klasy T1 z automatu wymusza badania kondycjonujące tożsame z badaniami klasy T2 zarówno w wersji normy z 2006 jak i 2013 roku. Powszechnie przyjętą praktyką jest podawanie na ograniczniku przepięć deklarowanej wytrzymałości udarowej ogranicznika dla wszystkich klas probierczych. Nie mniej jednak taka praktyka nie ma odzwierciedlenia w normach [1,2].

 

(...)

dr inż. Jarosław Wiater

Pełna wersja artykułu w EI 3/2017 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com

Wyszukiwarka

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

like Newsletter!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem