Zasady projektowania ochrony odgromowej. - ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej

Transkrypt

1 Gdańsk 15. maja 2012 r. Szkolenie techniczne Zasady projektowania ochrony odgromowej - ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej Dr inż. Henryk Boryń, docent PG h.boryn@ely.pg.gda.pl Wydział Elektrotechniki i Automatyki PG 1

2 Gdańsk, 15. maja 2012 r. Program szkolenia 1. Aktualne podstawy prawne ochrony przeciwprzepięciowej. 2. Przepięcia w obwodach elektrycznych powstawanie, działanie, skutki. 3. Strefowa koncepcja ochrony przeciwprzepięciowej instalacji nn. 4. Konstrukcja i działanie ograniczników przepięć. 5. Układy połączeń ograniczników w instalacji nn dobór i montaż. 6. Zasadnicze błędy w projektowaniu i montażu układów ochrony przeciwprzepięciowej. 7. Pytania. 2

3 Ustawa Prawo budowlane Artykuł 5:. obiekt budowlany wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi należy projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając spełnienie podstawowych wymagań dotyczących bezpieczeństwa konstrukcji, pożarowego i użytkowania budynku. 3

4 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz. U. Nr 75, poz. 690 wraz z późn. zmianami] aktualna wersja z 20 grudnia 2010 r. 53. ust. 2. Budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych. Obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej ochrony odgromowej obiektów budowlanych ust. 3. Instalacja piorunochronna, o której mowa w 53 ust. 2, powinna być wykonana zgodnie z Polską Normą dotyczącą ochrony odgromowej obiektów budowlanych. Załącznik spis norm powołanych 4

5 ZAKRES NORM SERII PN-EN PN-EN :2008 Ochrona odgromowa - Część 2: Zarządzanie ryzykiem Ocena ryzyka wywoływanego w obiektach budowlanych lub w instalacjach przez doziemne wyładowania piorunowe. Podano procedurę do obliczania ww. ryzyka. Jeżeli znamy dopuszczalną górną granicę ryzyka, to podany algorytm umożliwia dobór właściwych środków ochrony w celu redukcji ryzyka poniżej założonej wartości. 5

6 PN-EN :2009 Ochrona odgromowa - Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach budowlanych Informacje dotyczące projektowania, instalacji, sprawdzania, konserwacji i badania urządzeń ochronnych LEMP systemu LPMS dotyczących urządzeń elektrycznych i elektronicznych w obiektach budowlanych, zdolnych do obniżenia ryzyka uszkodzeń spowodowanych przepięciami. Nie dotyczy ochrony przed wpływem udaru elektromagnetycznego na działanie systemu elektronicznego. Informacje w załączniku A pomagają w ocenie takich zakłóceń. Środki ochrony przed wpływem udarów są podane w IEC i w IEC Zalecenia dotyczące współpracy między projektantem urządzenia elektrycznego i elektronicznego oraz projektantem systemu ochrony w celu osiągnięcia optymalnej ochrony. Nie dotyczy szczegółowego projektowania urządzenia elektrycznego czy elektronicznego. 6

7 INNE NORMY POWOŁANE W ROZPORZĄDZENIU PN-IEC : Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi. PN-IEC : Ochrona przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI) w instalacjach obiektów budowlanych. PN-IEC : Urządzenia do ochrony przed przepięciami. PN-IEC :1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona przed przepięciami. Ochrona instalacji niskiego napięcia przed przejściowymi przepięciami i uszkodzeniami przy doziemieniach w sieciach wysokiego napięcia. PN-EN 50310:2007 Stosowanie połączeń wyrównawczych i uziemiających w budynkach z zainstalowanym sprzętem informatycznym. 7

8 NORMY TECHNICZNE WYCOFANE PN-IEC :2001 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym. Część 1: Zasady ogólne. PN-IEC/TS :2002 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym (LEMP). Część 2: Ekranowanie obiektów, połączenia wewnątrz obiektów i uziemienia. Czy można je stosować? 8

9 Procedura wyboru środków ochrony według PN-EN :2008 Algorytm procedury podejmowania decyzji o potrzebie stosowania ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej oraz doboru ich środków 9

10 Wnioski z oceny ryzyka szkód piorunowych 1. Czy jest potrzebne LPS. 2. Jeżeli tak, to jaka klasa LPS. 3. Czy jest potrzebne LPMS skoordynowane z LPS. 4. Znana klasa LPS daje maksymalną wartość prądu piorunowego niezbędną do obliczeń rozpływu prądu decydującą o doborze SPD, np.: Klasa I I p = 200 ka 10/350 µs Klasa II I p = 150 ka 10/350 µs Klasa III i IV I p = 100 ka 10/350 µs 10

11 Połączenia wyrównawcze pośrednie i bezpośrednie Połączenia wyrównawcze bezpośrednie wynikające z zasad ochrony przeciwporażeniowej są uzupełnione połączeniami wyrównawczymi pośrednimi obejmującymi wszystkie części znajdujące się w warunkach roboczych pod napięciem względem ziemi 11

12 Działanie połączeń wyrównawczych pośrednich W budynku zainstalowano połączenia wyrównawcze pośrednie ograniczniki przepięć typu 1 12

13 Rozpływ prądu piorunowego dla celów projektowych wg norm przyjmuje się równomierny rozpływ prądu między n instalacji przewodzących: i ip I 0, 5 n p z wyjątkiem sieci telekomunikacyjnej, dla której niezależnie od liczby przewodów przyjmuje się: i tel 0, 05 I p 13

14 Przykład obliczeń rozpływu prądu piorunowego W budynku zainstalowano instalacje: LPS klasy I Elektryczną zasilającą o 4 przewodach (TN-C) Metalową wodną Metalową co Metalową gazową Telekomunikacyjną o 10 parach żył I p = 200 ka i ip = 25 ka W przewodzie instalacji elektrycznej i iż = 6,25 ka i tel = 10 ka W przewodzie instalacji telekomunikacyjnej i telż = 0,5 ka 14

15 DEFINICJA PRZEPIĘCIA Przepięcie to: każdy chwilowy wzrost napięcia w urządzeniu elektrycznym ponad jego najwyższe napięcie robocze, albo inaczej krótkotrwałe oscylacyjne lub nieoscylacyjne przepięcie, zwykle silnie tłumione, trwające kilka milisekund lub krócej. Wartość przepięcia można określić definiując współczynnik przepięć k p jako: 3 u pm k p 2 U r gdzie u pm jest amplitudą przepięcia, a U r najwyższym napięciem roboczym izolacji urządzenia elektrycznego pracującego w sieci trójfazowej. 15

16 Liczba przepięć i ich wartości w instalacjach nn - przykład [wg IEEE] 16

17 Metody ochrony przeciwprzepieciowej Przepięcia w sieci elektroenergetycznej to zjawisko nieuniknione zagrożenie dla układów izolacyjnych urządzeń elektrycznych pracujących w sieci: przebicie/uszkodzenie częściowe izolacji roboczej. zakłócenie pracy urządzenia nieprawidłowa praca, przerwa w pracy Nie projektuje się urządzeń o tak wysokiej wytrzymałości elektrycznej względy ekonomiczne i techniczne aby wytrzymywały wszystkie możliwe w eksploatacji przepięcia. 17

18 Zasady wymiarowania izolacji Dobiera się: Dopuszczalne naprężenia robocze w izolacji wynikające z doświadczeń eksploatacyjnych. Wymagane odstępy izolacyjne powierzchniowe oraz w powietrzu w zależności od strefy zabrudzeniowej. Uwzględnia się: Wymagania środowiskowe. Zasady koordynacji izolacji. Sprawdza się: Napięciem probierczym przemiennym (50 Hz, 1 min). Napięciem probierczym udarowym (1,2/50 µs). 18

19 Kategoria przepięciowa urządzenia nn IV III II I Kategoria przepięciowa wg PN-IEC

20 Podstawowe rodzaje przepięć Rodzaje przepięć: Flisowski Z.: Technika wysokich napięć, WNT Warszawa

21 Przepięcia ziemnozwarciowe wolnozmienne Stan normalny zwykle nieznaczna niesymetria z powodu różnic pojemności doziemnych i przewodności układu. Trwałe zwarcie przewodu fazowego z ziemią stan ustalony po zaniku procesów przejściowych np.: U L3 daje wzrost napięć fazowych faz zdrowych do wartości napięć międzyprzewodowych (maksimum, przy Z 0 = 0) 21

22 Przepięcia dynamiczne Nagłe odłączenie dużego obciążenia od generatora Przy dużej długości linii współczynnik przepięć może sięgać wartości 1,3 1,8 zależnie od rodzaju generatora Podobne przepięcie powstaje przy włączeniu na napięcie Przemienne linii bardzo długiej nieobciążonej lub nieznacznie obciążonej 22

23 Przepięcia rezonansowe W stanie ustalonym U L = -U C mogą być znacznie większe od U, szczególnie w warunkach rezonansu ωl = 1/ωC. Współczynnik przepięć rezonansowych k r = ωl/r = 1/ωCR decyduje o wartości przepięcia. Współczynnik tłumienia obwodu d = 1/ k r Ferrorezonans! 23

24 Przepięcia atmosferyczne bezpośrednie Rozpatrując powstawanie przepięć atmosferycznych można oszacować wartości przepięć powstających w wymienionych przypadkach uderzeń piorunów. Przy bezpośrednim trafieniu pioruna w linię napowietrzną w pojedynczy przewód przepięcie U względem ziemi można wyrazić zależnością: U 0, 5 Z I p w której: Z - impedancja falowa przewodu, I p - wartość szczytowa prądu piorunowego. Przy realnych technicznie wartościach, np. Z = 200 Ω i I p = 30 ka, otrzymuje się U = 3 MV. 24

25 U [kv] kv i U 30 d p k v = 1,1 i p = 30 ka h Przepięcia atmosferyczne indukowane h=5 h=7 d [m] Wartości przepięć indukowanych w liniach napowietrznych wprowadzonych do budynku mogą być oszacowane z zależności: 30 k h v p w której: h - wysokość przewodu linii nad ziemią, d - odległość linii napowietrznej od kanału pioruna, k v - współczynnik zależny od prędkości fali indukowanej w linii. U I 25 d

26 Przypadki odbicia fal a rzeczywistość sieciowa Trafienie fali na węzeł z rezystancją równoległą, to np. trafienie fali na ogranicznik przepięć. Przejście fali przez indukcyjność szeregową występuje w sieciach z przekładnikami i/lub dławikami, dotyczy także podejść do stacji. Trafienie fali na układ LC to trafienie fali na dławiki przeciwprzepięciowe zainstalowane na podejściu linii SN do stacji. Przejście fali przez węzeł ze skupioną pojemnością występuje w sieciach SN z zastosowanymi kondensatorami do kompensacji mocy biernej. Przypadek odbić wielokrotnych może wystąpić w sieciach SN z zastosowanymi krótkimi odcinkami linii kablowej w sieci napowietrznej lub linii kablowej o innej impedancji falowej w podstawowej sieci kablowej. 26

27 Przepięcia w transformatorze Przenoszenie przepięcia, ze strony wyższego napięcia na stronę niższego napięcia na skutek sprzężenia pojemnościowego uzwojeń transformatora 27

28 Zasada sprzężenia pojemnościowego a) Pole b) elektryczne 1 2 U1 Żródło zakłóceń E Impedancja do ziemi Odbiornik zakłóceń U1 1 C12 2 i(t)=c12 du12/dt Z2 Sprzężenie dwóch obwodów za pomocą pola elektrycznego: a) model fizyczny; b) schemat zastępczy 28

29 Działanie sprzężenia rezystancyjnego (galwanicznego) I p Wzrost potencjału ziemi przy przepływie prąd piorunowego U = 0,2 I p ρ s /D Przykład: I p = 20 ka ρ s = 1 k m D1 = 100 m D2 = 50 m U D2 = 80 kv U D1 = 40 kv 29

30 Sprzężenie rezystancyjne a) b) Prąd obwodów 1,2 i1 + i2 Z i1 Obwód 1 Obwód 2 Źródło zasilania Impedancja wspólnej linii - Z Obwód 1 Napięcie uziemienia Obwodu 1 Prąd uziemienia i1 Z Prąd uziemienia i2 Wspólna impedancja uziemienia - Z Napięcie uziemienia Obwodu 2 Z i2 Obwód 2 30

31 Sprzężenie magnetyczne a) b) Przewód 1 z płynącym w nim prądem i1(t) 1 2 M12 i1(t) Przewód 2 i1(t) Uz Sprzężenie dwóch obwodów za pomocą pola magnetycznego: a) model fizyczny, b) schemat zastępczy, c) modelowanie napięcia zakłócającego w obwodzie 2 jako źródła napięciowego R B(t) c) Obwód 2 Pole magnetyczne Uz=M12 dis/dt Powierzchnia A Uz= - d dt =B(t) Acos =M12 i1(t) R2 R, R2 - obciążenie obwodu 2 Pole magnetyczne o indukcji B(t) przecina powierzchnię A pod kątem 31

32 Zadania ochrony przeciwprzepieciowej System ochrony przeciwprzepieciowej powinien zapewnić skuteczną ochronę wszystkich urządzeń i elementów sieci elektroenergetycznej przed skutkami: bezpośredniego oddziaływania prądu piorunowego, przepięć indukowanych przez wyładowania atmosferyczne, przepięć powstających w stanach awaryjnych sieci, przepięć powstających wskutek procesów łączeniowych w sieci. 32

33 Metody ochrony przeciwprzepieciowej w systemach nn Należy zastosować rozbudowany system ochrony przeciwprzepieciowej, czyli: prawidłową konstrukcję układów izolacyjnych elementy osłonowe urządzeń LPS, ekranowanie urządzeń nn, elementy ograniczające przepięcia w pobliżu urządzeń nn 33

34 Strefowa koncepcja ochrony (LPZ) Chroniony obiekt dzielimy na strefy ochrony odgromowej (LPZ Lighting Protection Zone), charakteryzowane warunkami elektromagnetycznymi, jakie występują w ich granicach: LPZ 0 A elementy rozmieszczone w strefie narażone są na bezpośrednie uderzenie pioruna, LPZ 0 B elementy tej strefy nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, ale są narażone na nietłumione pole elektromagnetyczne (LEMP). LPZ 1 elementy tej strefy nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, pole elektromagnetyczne jest tłumione przez konstrukcję budynku i LPS, a wartość przepięć wyznacza zainstalowany SPD. Kolejne strefy wewnątrz obiektu (np. LPZ 2, 3) zapewniają dodatkowe zmniejszenie prądów piorunowych i pola elektromagnetycznego. Wymagania przepięciowe dotyczące tych stref dopasowane są do poziomu wytrzymałości udarowej instalowanych wewnątrz nich urządzeń elektronicznych. 34

35 Strefy ochrony odgromowej (LPZ). Strefy LPZ są wyznaczane przez: zainstalowanie SPD na granicach ekranowania magnetycznego połączeń wyrównawczych miejsca zainstalowania urządzeń Wyznaczamy: małe lokalne strefy (np. obudowy urządzeń) lub duże strefy całkowite (np. przestrzeń całego obiektu lub znacznej jego części) zależnie od liczby, typu i poziomu wytrzymałości udarowej urządzeń 35

36 Odporność udarowa urządzeń elektrycznych i elektronicznych Urządzenia elektryczne Znamionowe wytrzymywane napięcia udarowe urządzeń nn kategoria przepięciowa [według normy PN-IEC :1999] Urządzenia elektroniczne* Seria norm PN-EN Kompatybilność elektromagnetyczna wprowadza pojęcia: Klasy instalacji (poziom odporności udarowej przyłączy zasilania i sygnałowych) Rodzaju środowiska (mieszkalne, lekko przemysłowe, przemysłowe) Definiuje: Metody badań Wartości szczytowe i kształty udarów Warunki pracy w czasie badań Kryteria oceny wyników * badane również wg zaleceń wielu norm przedmiotowych dotyczączych konkretnych urządzeń, np.. PN-EN (urządzenia stosowane w kolejnictwie) 36

37 Przykład podziału obiektu na strefy ochrony odgromowej 37

38 Rodzaje ograniczników przepięć Rodzaje ograniczników przepięć ze względu na: Charakterystykę ucinające, obniżające napięcie Zastosowane elementy wyładowcze, półprzewodnikowe, złożone Budowę jednobramkowe, dwubramkowe 38

39 Działanie ogranicznika iskiernikowego (wyładowczego) Iskiernik rożkowy Zmiana wartości napięcia w wyniku działania iskiernika 39

40 Inne konstrukcje ograniczników iskiernikowych Ogranicznik iskiernikowy do instalacji teletechnicznych i sygnałowych Konstrukcje o obniżonej wartości napięcia ograniczonego 40

41 Podstawowy element: warystor z tlenkowy (ZnO) z domieszkami tlenków Bi, Mn, Co, Cr, Sb, Al, Ba i. in. - spiek ceramiczny, wypalany w temperaturze 1100 C Przy napięciu roboczym - przepływa przez niego prąd ok. 1 ma, głównie o charakterze pojemnościowym. Przy przepięciu rezystancja zmniejsza się gwałtownie (w czasie ok. 0,5 ns), płynie prąd wyładowczy przy niewielkim spadku napięcia na warystorze. Po tym warystor odzyskuje pierwotna, bardzo dużą rezystancję i dzięki temu prąd następczy praktycznie nie występuje. Charakterystykę napięciowo-prądową warystorów opisuje zależność: U = k I Ogranicznik tlenkowy (ograniczający) - współczynnik nieliniowości (ok. 0,03), k - współczynnik stały Porównanie charakterystyk napięciowo - prądowych rezystorów nieliniowych tlenkowego ZnO i karborundowego SiC 41

42 Ogranicznik tlenkowy (ograniczający) warystor. Budowa i zasada działania Konstrukcja Ogranicznik tlenkowy: 1 obudowa z tworzywa sztucznego, 3 warystory tlenkowe, 42

43 Podstawowe parametry ogranicznika tlenkowego określające jego właściwości i warunki pracy w sieci 1. Napięcie znamionowe U r umowne napięcie probiercze stosowane w próbie działania, które ogranicznik musi wytrzymać przez 10 s po uprzednim nagrzaniu do 60 C i doprowadzeniu do niego znormalizowanych udarów (granicznych i łączeniowych). 2. Napięcie trwałej pracy U c wartość skuteczna maksymalnego napięcia przemiennego przyłożonego do ogranicznika o danej konstrukcji, które może być trwale na SPD. 3. Napięcie obniżone U 0 - maksymalne napięcie, jakie występuje na zaciskach ogranicznika przy prądzie wyładowczym. 4. Udarowy prąd probierczy I imp symulujący prąd piorunowy. 5. Prąd wyładowczy I o wartość prądu wywołana przez przepięcie. 6. Znamionowy prąd wyładowczy I on wartość szczytowa udaru 8/20 μs, przy której wyznacza się piorunowy poziom ochrony. 7. Piorunowy poziom ochrony ogranicznika U p napięcie obniżone przy I on. 8. Wytrzymałość zwarciowa ogranicznika największa wartość prądu zwarcia sieci w miejscu zainstalowania ogranicznika, jaka nie powoduje jeszcze wybuchu jego osłony. 43

44 Stabilność termiczna ogranicznika tlenkowego. Napięcie trwałej pracy Charakterystyki mocy P generowanej w rezystorze tlenkowym przy zasilaniu ogranicznika napięciem U c oraz mocy traconej Q (oddawanej przez ogranicznik do otoczenia) w funkcji temperatury T ogranicznika 1 punkt pracy stabilnej, 2 punkt krytyczny (początek obszaru przegrzania aparatu) P, Q T o przy U c 1 Q P 2 T Napięcie trwałej pracy U c to wartość skuteczna maksymalnego napięcia przemiennego przyłożonego do ogranicznika o danej konstrukcji, które może być trwale doprowadzone do SPD (niepowodujące jego przegrzania) 44

45 Porównanie ograniczników tlenkowych i iskiernikowych Zalety ograniczników tlenkowych w stosunku do iskiernikowych to: Prostsza konstrukcja, przy mniejszej masie i wymiarach Większa precyzja i krótszy czas do chwili zadziałania rzędu kilkudziesięciu nanosekund w porównaniu z ok. 1 μs w przypadku odgromników iskiernikowych Brak prądu następczego Możliwość równoległego łączenia warystorów dla podwyższenia ich obciążalności w przypadku przyrządów iskiernikowych niemożliwe z uwagi na rozrzut czasów zadziałania iskierników Niewrażliwość na zabrudzenia i inne oddziaływania środowiska otaczającego 45

46 Podstawowe zasady budowy systemu ograniczania przepięć Ograniczniki powinny zapewnić ochronę przed zagrożeniami, na jakie może być narażona chroniona instalacja elektryczna i urządzenia Ograniczniki należy rozmieścić w taki sposób, aby zapewniały ograniczenie przepięć do wartości wymaganych w wybranych kategoriach przepięciowych zgodnie z przyjętym podziałem obiektu na strefy Wytrzymałość zwarciową ograniczników przepięć należy dostosować do spodziewanej wartości prądu zwarcia, jaki może wystąpić w miejscu zainstalowania ograniczników Należy zachować, zgodne z zaleceniami producenta, wymagane odległości pomiędzy: ogranicznikami różnych typów ogranicznikami a chronionymi urządzeniami 46

47 SPD typ 1 10/350 µs 47

48 Typowe miejsca montażu ograniczników przepięć typu 1 48

49 Schematy połączeń ograniczników w układzie TN A czy B? 49

50 Schematy połączeń ograniczników w układzie TT Wady: mały prąd zwarciowy napięcie na PE, konieczny I Δ 50

51 Schematy połączeń ograniczników w układzie IT Albo 4 ograniczniki jeżeli jest przewód N 51

52 Zasady doboru układu SPD Wybór schematu połączeń i miejsca montażu układu Dobór wartości prądu udarowego ogranicznika według obliczeń wskazanych wcześniej Dobór wartości napięcia znamionowego Dobór wartości skutecznej największego trwałego napięcia pracy U c 1,1 U f Dobór wartości napięcia ograniczonego U 0 Sprawdzenie warunków zwarciowych Uwzględnienie oddziaływania elektrodynamicznego 52

53 Napięcie ograniczone i spadki napięciowe i 1 l 1 Przeciwdziałanie to: l 1 + l 2 < 1 m układ typu V z SPD o podwójnych zaciskach przyłączeniowych i c l 2 U wyj di1 U ogr L l1 L l2 dt di c dt Skutek: przekroczenie wytrzymałości udarowej obiektu chronionego 53

54 Warunki zwarciowe - dobezpieczanie ograniczników przepięć Wytrzymałość zwarciowa ogranicznika I DOP jest określana przez producenta jeżeli I DOP I F1 to układ A I DOP I F1 to układ B A B 54

55 Warunki zwarciowe - SPD a bezpieczniki 25 ka Eksplozja bezpiecznika to zagrożenie dla otoczenia Zadziałanie bezpiecznika to dodatkowe napięcie działające na urządzenie U = U ogr + U przew + U bezp 55

56 Oddziaływania elektrodynamiczne Max F ~ 3 kn Skutki to możliwość : wyrwania przewodu, uszkodzenia przewodu, uszkodzenia sąsiednich urządzeń Przeciwdziałanie to: unikanie równoległego układu przewodów, unikanie zagięć przewodów, stosowanie uchwytów kablowych, stosowanie fabrycznych elementów łączeniowych Max F ~ 4 kn 56 B

57 SPD typ 2 57

58 Schematy połączeń ograniczników typu 2 Miejsce montażu zwykle przed wyłącznikiem różnicowo-prądowym 58

59 Warunki zwarciowe - dobezpieczanie ograniczników przepięć współpraca z bezpiecznikami Dobezpieczanie ograniczników przepięć typu 2 zasady jak omówione w przypadku ograniczników typu 1 Warunki współpracy z bezpiecznikami znacznie łagodniejsze prąd 8/20 59

60 SPD typ 3 60

61 Schematy połączeń ograniczników typu 3 61

62 Współpraca ogranicznika typu 3 z wyłącznikiem różnicowo-prądowym 62

63 Przykładowy ogólny schemat połączeń trójstopniowego układu ograniczników w sieci TN-C-S 63

64 Koordynacja działania wielostopniowego układu ograniczników przepięć l 12 U 01 U L di dt 02 Środki zaradcze: zwiększenie długości przewodów Zastosowanie indukcyjności odsprzęgającch Zwiększenie indukcyjności jednostkowej przewodu separowany przewód PE Zmniejszenie napięcia ograniczonego stopnia poprzedzającego 64

65 Podstawowe błędy w systemie ochronnym Faza projektowania: Brak wystarczających danych o konstrukcji obiektu Brak wystarczających danych o urządzeniach, które będą eksploatowane w obiekcie Skutek nieprawidłowa ocena zagrożenia piorunowego 65

66 Nieprawidłowy dobór miejsca montażu ograniczników przepięć Typowe miejsce montażu ograniczników przepięć klasy 1 w obiektach z LPS to: złącze kablowe obiektu lub szafka obok złącza, rozdzielnica główna (lub dodatkowa skrzynka obok) obiektu ze złączem na granicy posesji. Takie postępowanie daje optymalne warunki ochrony. W eksploatacji spotyka się rozwiązania, w których nie ma ograniczników klasy 1 lub umieszczono je wewnątrz obiektu w tablicy głównej obiektu. 66

67 Nieprawidłowy podział obiektu budowlanego na strefy ochrony odgromowej Zasady prawidłowego podziału obiektu budowlanego na strefy ochrony odgromowej to: konieczność instalowania na granicach kolejnych stref ochrony ograniczników przepięć o tak dobranych parametrach, aby poziom przepięć przepuszczanych do strefy nie przekraczał wartości dopuszczalnej dla danej strefy - zwykle spełniane, zakaz instalowania wewnątrz danej strefy urządzeń elektrycznych o wytrzymałości udarowej niższej niż dopuszczalny dla danej strefy poziom przepięć - często ignorowany w czasie eksploatacji zaprojektowanego systemu ochrony przez użytkowników systemu przy instalowaniu nowych lub zmianie miejsca użytkowania starych urządzeń. Efekt takiego działania nieskuteczność zaprojektowanego systemu ochrony. Projektant powinien: Znać wyczerpujące dane o wytrzymałości udarowej wszystkich urządzeń elektrycznych Zawrzeć w projekcie odpowiednie zastrzeżenia dla zleceniodawcy związane z eksploatacją systemu. 67

68 Inne błędy Brak ograniczenia spadków napięcia na przewodach Brak ograniczenia działania sił elektrodynamicznych Nieprawidłowe współdziałanie wyłączników różnicowoprądowych i ograniczników przepięć Nieprawidłowe współdziałanie bezpieczników i ograniczników przepięć Brak koordynacji działania ograniczników przepięć w wielostopniowych układach ochronnych O właściwej koordynacji należy szczególnie pamiętać w przypadku instalowania ograniczników typu 3 przed urządzeniami posiadającymi własne przeciwprzepięciowe systemy ochronne, często o nieznanych parametrach 68

69 Brak ograniczenia działania gazów wydmuchowych W starszych konstrukcjach ograniczników typu 1, następuje wydmuch gorących, zjonizowanych gazów z komory gaszeniowej ogranicznika na zewnątrz co może być przyczyną pożaru, uszkodzenia mechanicznego lub termicznego urządzeń sąsiadujących. Producent ograniczników określa zwykle zasięg strefy niebezpiecznego działania gazów wydmuchowych, która nie może być ignorowana w trakcie montażu układu, czyli: w strefie nie mogą znaleźć się materiały łatwopalne oraz inne urządzenia elektryczne lub elektroniczne, czułe na oddziaływanie gazów. likwidacja zagrożenia wymaga montażu ograniczników w oddzielnej szafce bądź dobrania ograniczników bezwydmuchowych. 69

70 Błędy w układzie bezpośrednich połączeń wyrównawczych wielopunktowe wprowadzenie zewnętrznych instalacji technicznych do obiektu, brak połączeń wyrównawczych między instalacją elektryczną a instalacją sygnałową, co prowadzi do powstania różnicy potencjałów na urządzeniach współpracujących z tymi systemami, stosowania zbyt małych przekrojów szyn i przewodów wyrównawczych, wykorzystywanie instalacji wodociągowych i gazowych jako połączeń wyrównawczych. 70

71 Błędy w układzie bezpośrednich połączeń wyrównawczych - praktyka wykonawcza wielopunktowe wprowadzenie zewnętrznych instalacji technicznych do obiektu, brak połączeń wyrównawczych między instalacją elektryczną a instalacją sygnałową, co prowadzi do powstania różnicy potencjałów na urządzeniach współpracujących z tymi systemami, stosowania zbyt małych przekrojów szyn i przewodów wyrównawczych, wykorzystywanie instalacji wodociągowych i gazowych jako połączeń wyrównawczych. 71

72 Z technicznych i ekonomicznych powodów zniszczenia pochodzące od wyładowań piorunowych nie mogą być całkowicie wyeliminowane Norma PN-E-05115:2002 Dziękuję za uwagę. 72