- Zašto bi SPD-ovi trebali biti zaštićeni od prekomjerne struje?
- Zahtjevi za SPD prekostrujnu zaštitu
- Osigurači u krugovima sa SPD-ovima
Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
SPD-ovi, čija je uloga u električnim krugovima propuštanje impulsnih struja kroz sebe kako bi se izjednačili potencijali između nekoliko vodiča opskrbnog voda, moraju biti zaštićeni od prekomjernih struja.
Zašto bi SPD-ovi trebali biti zaštićeni od prekomjerne struje?
SPD, kao i svaki drugi element električnih krugova, može se oštetiti kada radi u načinima koji nisu predviđeni njegovim tehničkim karakteristikama. To se događa, na primjer, ako stvarna struja pražnjenja kroz SPD premašuje svoju najveću nazivnu vrijednost ili kada napon u električnim krugovima dugo vremena premašuje najveći dopušteni radni napon Uc SPD.Ako SPD u ovom krugu nije dizajniran za takav napon, tada će se otvoriti i biti u kratkom spoju (kratki spoj).
I u prvoj i u drugoj varijanti postoji mogućnost uništenja odvodnika, oštećenja izolacije vodiča spojenih na njega i drugih elemenata električne instalacije u blizini odvodnika, kao i požara u to.
Praksa pokazuje da u takvim situacijama unutarnji okidači SPD-ova nemaju uvijek vremena reagirati zbog toplinske inercije strukture. Varistor se u pravilu uništava u roku od nekoliko sekundi, nakon čega se kroz luk može održavati način kratkog spoja (prema proizvodima razaranja i izgaranja). U dizajnu odvodnika toplinski okidači obično uopće nisu predviđeni zbog slabe učinkovitosti. Istodobno, ako iskrište ima sustav za indikaciju njegovog kvara, tada daje informacije samo o oštećenju u upravljačkom krugu elektrode paljenja, a ne o stanju glavnog iskrišta.
U pravilu, ovaj krug se sastoji od elemenata male veličine: varistora, dvoelektrodnog iskrišta i impulsnog transformatora. Ovi elementi omogućuju povećanje udaljenosti između elektroda glavnog iskrišta i, sukladno tome, povećanje maksimalnog radnog napona Ucodvodnika, koji je proizvođač deklarirao kao značajan povećanje potrošačkih kvaliteta proizvoda. Također se govori o smanjenju vremena odziva taza manje od 100 ns, čime je moguće postići vrijednost razine zaštitnog napona Up manje od 2,5 kV s brojem impulsnih udara i klasificirati odvodnik kao SPD uvjetne klase I+II. Međutim, uz nedvojbene prednosti, ti su elementi najslabija točka dizajna: povećavaju složenost i cijenu odvodnika, a smanjuju njegovu pouzdanost.
U uvjetima oštre konkurencije iznova se čuju uvjeravanja raznih proizvođača SPD-a da su njihovi proizvodi u potpunosti zaštićeni od posljedica gore opisanih izvanrednih situacija. Ali to praksa ne potvrđuje.
Zahtjevi za SPD prekostrujnu zaštitu
Razmotrimo zahtjeve za prekostrujnu zaštitu uređaja za zaštitu od prenapona (SPD), koji su utvrđeni IEC 60364-5-53:2020.
IEC 60364-5-53 navodi:
534.4.5 SPD prekostrujna zaštita
534.4.5.1 Opći zahtjevi
Instalirani SPD-ovi moraju biti zaštićeni od prekomjerne struje (struje kratkog spoja). Ova zaštita može biti unutarnja i/ili vanjska za SPD u skladu s uputama proizvođača.
Ocjene i karakteristike vanjskih prekostrujnih zaštitnih uređaja (OSD) za zaštitu SPD sklopa moraju biti odabrane:
u skladu sa zahtjevima odjeljka 434 IEC 60364-4-43:2008 (napomena autora: imamo nacionalnu normu GOST R 50571.4.43-2012); i
što je više moguće kako bi se osigurala visoka sposobnost udarne struje za cijeli sklop, ali ne prekoračujući nazivne vrijednosti i specifikacije koje zahtijevaju upute za ugradnju proizvođača SPD-a za maksimalnu prekostrujnu zaštitu.
534.4.5.2 Položaj SPD-ova u odnosu na prekostrujne zaštitne uređaje
Jedan od naših čitatelja ostavio je sljedeći komentar: "Na ulazu u privatnu kuću, stručnjaci organizacije za opskrbu energijom instalirali su SPD do uvodnog stroja." Time su "stručnjaci" elektromrežne organizacije napravili grubu pogrešku. SPD bi trebao biti zaštićen prekostrujnim zaštitnim uređajem instaliranim uzvodno od njega, a ne prekidačem strujnog kruga ili osiguračem instaliranim u transformatorskoj podstanici i dizajniranim za zaštitu nadzemnog ili kabelskog dalekovoda.
Lokacija prekostrujnih zaštitnih uređaja koji se koriste za zaštitu SPD-ova može utjecati na kontinuitet napajanja instalacije i efektivnu razinu zaštitnog napona unutar instalacije.
Napomena 1 - Nacionalni odbori mogu odlučiti koja je od sljedećih opcija poželjnija ovisno o vrsti instalacije.
a) Ako se prekostrujni zaštitni uređaj za SPD nalazi u ogranku SPD-a, tada ne utječe na kontinuitet napajanja u slučaju kvara SPD-a, ali niti električna instalacija niti električna oprema nisu zaštićeni od mogućih daljnjih prenapona (vidi sliku 6) nakon rada takvog zaštitnog uređaja. S ovim rasporedom, efektivna razina zaštitnog napona unutar instalacije povećava se padom napona na vanjskom prekostrujnom zaštitnom uređaju spojenom u seriju s SPD-om.
Napomena 2 - Ako je prekostrujna zaštita interna za SPD, tada je pad napona uređaja za prekostrujnu zaštitu već uključen u razinu napona SPD-a Up.
Slika 6 - Primjer prekostrujne zaštite u ogranku strujnog kruga SPD-a pomoću namjenskog vanjskog uređaja za prekostrujnu zaštitu
Na slici 6 je naznačeno:
- OSD - prekostrujni zaštitni uređaj (SPD rastavljač) koji zahtijeva proizvođač SPD-a;
- SPD - uređaj za zaštitu od prenapona;
- A i B - spojne točke sklopa SPD;
- O/U - električna oprema ili električna instalacija koju treba zaštititi.
b) Ako je uređaj za prekostrujnu zaštitu za SPD instaliran uz strujni krug grane SPD-a, kontinuitet napajanja vjerojatno neće biti osiguran u slučaju kvara SPD-a (vidi sliku 7). Međutim, uz ovaj raspored, efektivna razina zaštitnog napona unutar instalacije održava se na minimumu.
Međutim, zaštitu prema slici 6 također treba primijeniti kada vrijednost uzvodnog prekostrujnog zaštitnog uređaja (OSD) premašuje maksimalnu prekostrujnu zaštitu koju preporučuje proizvođač SPD-a.
Slika 7 - Zaštitni uređaj uključen u električnu instalaciju također se koristi za zaštitu SPD-a
Na slici 7 označeno je:
- USS - instalacijski prekostrujni zaštitni uređaj koji se koristi za zaštitu SPD-ova;
- SPD - uređaj za zaštitu od prenapona;
- A i B - spojne točke sklopa SPD;
- O/U - električna oprema ili električna instalacija koju treba zaštititi.
534.4.5.3 Selektivnost između prekostrujnih zaštitnih uređaja
Gdje je potrebno, treba uzeti u obzir potrebu za selektivnošću između prekostrujnih zaštitnih uređaja u skladu s određenom instalacijom na mjestu ugradnje SPD-a i informacijama koje daje proizvođač (vidi odjeljak 535 IEC 60364-5- 53:2020).
534.4.5.4 Mogućnost udarne struje uzvodnih uređaja
Većina instalacijskih uređaja (npr. mjerača, stezaljki, zaštitnih uređaja, sklopki itd.) koji su instalirani prije odvodnika za odvodnike nema sposobnost udarne struje koju zahtijevaju relevantni standardi proizvoda.
Kada se SPD postavlja što bliže ulazu električne instalacije, u skladu s 534.4.1, smanjuju se vrijednosti impulsnih struja koje teku kroz instalacijske uređaje smještene nakon SPD-a.
Za više informacija pogledajte IEC 61643-12 i informacije o proizvođaču.
Osigurači u krugovima sa SPD-ovima
Upotreba osigurača u kombinaciji s odvodnicima različitih klasa s različitim impulsnim odzivom raspravlja se u Dodatku "P" IEC 61643-12 (2008-11). Sadašnji normativni dokument GOST R IEC 61643-12-2011 identičan je prethodnoj verziji IEC norme (IEC 61643-12(2002)), koja nije imala ovaj dodatak.
Dodatak "R" razmatra upotrebu osigurača u kombinaciji s odvodnicima, na temelju karakteristike toplinskog učinka struje, koja uzrokuje iskakanje osigurača. Ova karakteristika se naziva Jouleov integral - I2t, je integral kvadrata jakosti struje u određenom vremenskom intervalu (t0, t1) i izračunava se pomoću formule:
Rezultati studija su sažeti u IEC 61643-12 (2008-11) u tablici P.1 Dodatka "P" (tablica 1), koja uspoređuje glavne tipove dizajna i vrijednosti osigurača s vrijednosti impulsnih struja valova 8 /20 i 10/350 µs. Dakle, znajući koja je sposobnost SPD-ova da propuštaju impulsne struje bez oštećenja ili uništenja, moguće je odabrati osigurače s gG karakteristikama okidanja koji će propuštati iste impulsne struje bez okidanja.
Tablica 1. Tipične vrijednosti osigurača
Treba napomenuti da stupac "izračunata vrijednost" označava vrijednosti struja pri jednom izlaganju, a stupac "eksperimentalna vrijednost" označava struje dobivene u radnom ciklusu ispitivanja SPD-a prema GOST-u IEC 61643-11-2013, gdje se navodi da se SPD-ovi trebaju ispitati u kombinaciji s prekostrujnim zaštitnim uređajima koje isporučuje proizvođač. Podaci dobiveni takvim ispitivanjima doveli su do potrebe za smanjenjem izvornih konstrukcijskih vrijednosti osigurača. U ispitnom laboratoriju CJSC "Hackel Ros" selektivno su provedeni pokusi koji su potvrdili podatke Tablice P.1 iz Dodatka "R" .
Oznake osigurača i vrstu njihovih vremensko-strujnih karakteristika određuje proizvođač SPD-a i prikazani su u tehničkoj dokumentaciji. Obično se koriste osigurači s karakteristikom gG. Njihovo vrijeme rada puno je kraće od vremena rada prekidača istih nazivnih vrijednosti.U isto vrijeme, osigurači su otporniji na značajne udarne struje, imaju jednostavniji i pouzdaniji dizajn.
Zaključak Yu.V. Kharechka: prilikom pripreme nacionalnog standarda temeljenog na standardu IEC 60364-5-53 (napomena autora članka: GOST R 50571.5.53-2013 je trenutno na snazi), njegove zahtjeve treba ispravno reproducirati, greške ispraviti, nedostatke popraviti.