Jak správně zapojit přepěťovou ochranu?

V tomto článku se podíváme na to, co jsou přepěťová ochranná zařízení (SPD), jejich typy a jak je používat v praxi.

Funkce SPD

Konvenční jističe mohou chránit síť před přetížením. Napěťová řídicí relé mohou také chránit před menším zvýšením napětí. Pokud dojde k napěťovému rázu většímu než 1 kV, tradiční ochranná zařízení se s takovým náhlým rázem napětí nevyrovnají. Aby se takovým situacím předešlo, používají se zařízení přepěťové ochrany (SPD).

Jak fungují zařízení na ochranu proti přepětí?

Existují různé typy přepěťových ochran: svodiče, varistory, ochranné diody, oddělovací transformátory.

Princip činnosti svodiče

Svodiče se skládají ze dvou kovových desek oddělených vzduchovou mezerou. Pokud dojde k vysokonapěťovému pulzu, dojde přes tuto vzduchovou mezeru k elektrickému výboji, který sníží napětí na bezpečnou úroveň. To pomáhá chránit zařízení před poškozením v důsledku přepětí.

Příkladem svodičů jsou modely SPD řady PWR (verze 2), RS232 (verze 2), MSR (verze 2).

Princip činnosti varistoru

Varistor je typ ochranného zařízení, které se používá k omezení napětí. Když dojde k přepěťovému impulsu, odpor varistoru prudce klesne, což má za následek zkrat a výpadek napájení. Doba odezvy varistoru je velmi krátká – pouhých 25 miliardtin sekundy, což zajišťuje spolehlivou ochranu veškerého zařízení v domě před přepětím.

Příkladem varistoru je SPD OPS-10V-1R.

Existují 3 typy SPD

SPD 1. třídy

Tento typ zařízení je navržen tak, aby zasáhl první úder, pokud blesk udeří přímo do budovy, věže nebo elektrického vedení. SPD první třídy jsou navrženy pro práci s pulzními proudy do 30-60 kiloampérů. Například SPD OPS-10V-1R-R třídy 1.

SPD 2. třídy

SPD druhé třídy se používají k ochraně před přepětím způsobeným vzdálenými zdroji, jako jsou blesky nebo spínací procesy. Jsou navrženy pro nižší proudové a napěťové úrovně než SPD první třídy. Příklad: SPD OPS-10S-1R Třída 2.

SPD 3. třídy

SPD třetí třídy se používají k přepěťové ochraně v sítích nízkého napětí, jako je elektrická síť domácností. Obvykle mají nižší cenu a snadněji se instalují než SPD prvních dvou tříd. Příklad: SPD OPS-10D-2R třída 3.

Jak správně připojit SPD

Pro maximalizaci účinnosti přepěťové ochrany je důležité nejen vybrat správný typ zařízení, ale také jej správně připojit.

3 základní pravidla pro připojení SPD:

Ujistěte se, že je uzemnění bezpečné

Pokud není uzemnění provedeno správně, může dojít k poškození všech elektrických zařízení při úderu blesku do budovy.

Zkontrolujte kompatibilitu zařízení

Každá přepěťová ochrana musí být vybrána podle typu napájecí soustavy a uzemnění.

Vyberte si správnou třídu SPD

Výběr nesprávné třídy přepěťové ochrany může způsobit, že zařízení nebude reagovat na přepětí způsobené poruchami komunikačního zařízení energetického systému.

Závěr

Použití přepěťových ochran v domácích elektrických systémech je účinným způsobem ochrany zařízení před rázovými proudy způsobenými blesky a jinými zdroji přepětí. To pomáhá předcházet poškození zařízení a zajišťuje bezpečné používání elektřiny v domácnosti.

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki

Vzhledem k tomu, že existují různé systémy střídavého napájení a různé neutrální režimy, používají se také různá schémata připojení SPD k nim. Jedním z nejrozšířenějších systémů současnosti, zejména v každodenním životě, je jednofázový střídavý systém s neutrálním režimem TNC. Tento systém využívá pouze dva vodiče – fázový a PEN vodič. Proto se pro ochranu používá nejjednodušší SPD, skládající se pouze z jednoho bloku. Schéma zapojení takového SPD je na obr.1.

Někdy se toto schéma nazývá (1+0). Při výstavbě nových zařízení se používá jednofázový napájecí systém s neutrálním režimem TNS. V tomto případě se používají tři samostatné vodiče – fáze (L), nulový vodič (N) a zem (PE). Elektrický proud protéká pouze dvěma vodiči – L a N a vodič PE plní čistě ochranné funkce. K ochraně zařízení připojeného k takovému napájecímu systému se používá SPD sestávající ze dvou modulů (obr. 2).

Připojení SPD k takovému napájecímu systému lze provést podle dvou schémat – (1+1) a (2+0). Zapojení podle schématu (1+1) je na obr. 3. Obr. Charakteristickým rysem obvodu je absence omezovacího zařízení (varistor, svodič) mezi fází (L) a zemí (PE). Typicky je mezi fází a neutrál instalován varistor nebo VG systém a mezi neutrál a zem jiskřiště. To je způsobeno charakteristikou těchto prvků – varistor a systém VG nemají doprovodný proud, takže je lze bezpečně instalovat mezi fázi a nulu. Jiskřiště instalované mezi pevně uzemněným neutrálem a zemí nebude mít doprovodný proud, protože prostě nemá odkud pocházet. Na druhou stranu úroveň ochrany “fázově neutrální” bude lepší než “fázově uzemněná”, což poskytuje určité výhody při ochraně elektronických napájecích zdrojů.

Obrázek 3
Obrázek 4

Zapojení podle schématu (2+0) je na obr. 4. Charakteristickým rysem schématu je připojení všech ochranných prvků přímo na zem. Toto spojení poskytuje nejlepší ochranu proti přepětí mezi vodiči L, N a zemí. Jaký obvod zvolit pro ochranu konkrétního zařízení není jednoduchá otázka a je tématem samostatného článku.

V průmyslových zařízeních je nejběžnějším třífázovým napájecím systémem s neutrálním režimem TNC nebo TNS. V neutrálním režimu TNC se používají čtyři vodiče – tři fázové vodiče L1, L2, L3 a PEN. Zapojení SPD k takovému napájecímu systému je na obr. 5. Obr. Mezi fázemi a vodičem PEN jsou zapojeny ochranné prvky SPD. Zároveň pro efektivní fungování SPD je nutné přezemnění vodiče PEN na vstupu do objektu.

V neutrálním režimu TNS se používá pět vodičů – třífázový, pracovní neutrál a zem. Schémata připojení SPD k takovému napájecímu systému mají dvě možnosti – schéma (4+0) (obr. 6) a schéma (3+1) (obr. 7). Obvod (4+0) slouží především k ochraně před přepětím, které vzniká mezi pracovními vodiči a zemí. Ochrana mezi fází a neutrálem je zde horší, protože proudový impuls prochází sériově přes dva varistory. Zbytkové napětí se rovná součtu úbytků napětí na každém z varistorů.

Při použití schématu (3+1) znázorněného na obr. 7 je situace poněkud odlišná. To poskytuje nejlepší ochranu ve srovnání s neutrálním. Přitom ochrana fáze-zem je horší kvůli tomu, že proudový impuls prochází sériově přes dva ochranné prvky – varistor a jiskřiště. Ale vezmeme-li v úvahu, že elektronická zařízení jsou mnohem citlivější na přepětí ve vztahu k neutrálu (fázově neutrální) než ve vztahu k zemi (tělo chráněného zařízení), je nejčastěji preferován obvod (3+1).

Existují některé další napájecí systémy a neutrální režimy, například: dvoufázový nebo izolovaný neutrál (IT), nebo s nezávislým místním uzemňovacím systémem (CT). Takové systémy se však používají relativně zřídka a vyžadují samostatné posouzení. O vlastnostech připojení SPD k napájecímu obvodu střídavého proudu si můžete přečíst také v článcích „Doporučení pro použití SPD pro napájecí obvody 220/380 V“, „Použití pojistek v obvodu SPD“.