Page 22 - elektro.info 6/2020 demo

ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa
ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa

niejednoznaczności dotyczące

kombinowanych ograniczników

przepięć – zagadnienia wybrane

mgr inż. Karol Kuczyński

o podstawowych przyczyn wy- prądy udarowe
Dstępowania przepięć w instala- 45
i, w [kA] 1 2
cjach elektrycznych w obiektach bu- Wartość szczytowa i czas trwania 40 Przebieg, w [ms] 10/350 8/20
dowlanych należą wyładowania at- czoła definiują stromość udaru. Przy 35 i max , w [kA] PN-EN 61643-11 PN-EN 61643-11
40
40
Norma
mosferyczne oraz przepięcia łączenio- udarach prądowych, stromość di/dt 30
we przenoszone z sieci zasilających ma bardzo duże znaczenie przy ana- 25
20
instalacje obiektów budowlanych, lizie wartości napięć indukowanych. 15 2 1
a także przepięcia łączeniowe w urzą- Z kolei, w przypadku udarów napię- 10
dzeniach wewnętrznych instalacji ciowych, stromości czoła, czyli wzro- 5
elektrycznej. Dobierając poziomy stowi szybkości narastania napięcia 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t, w [ms]
ograniczania przepięć przez układy du/dt towarzyszy zwiększenie warto-
ograniczników przepięć (SPD – Surge ści napięcia zadziałania elementów Rys. 1. Zależność energetyczna prądów udarowych 10/350 µs i 8/20 µs [4]
Protective Device) należy uwzględnić ucinających napięcie. Czas do pół-
poziomy wytrzymałości udarowej szczytu przekłada się natomiast na nosi największą energię [3]. Ponadto, przenoszą znacznie mniejsze energie
przyłączy zasilania urządzeń oraz wy- czas trwania udaru – im jest on dłuż- powinien on osiągnąć założoną war- niż bezpośrednie udary piorunowe
magane znamionowe napięcia wy- szy, tym większa energia jest przeno- tość szczytową w czasie 50 µs, a ła- – co zaprezentowano na rysunku 1.
trzymywane w różnych miejscach in- szona przez udar [3]. dunek oraz energię właściwą w cza- Wymagania dla udaru kombino-
stalacji elektrycznej. Zjawiska atmosferyczne są bardzo sie 5 000 µs (5 ms – według niektó- wanego są znacznie bardziej szcze-
Ograniczniki mogą stwarzać za- dynamiczne i trudne do przewidze- rych standardów 10 ms). Udary speł- gółowo opisane niż w przypadku
grożenie pożarowe lub wybuchowe nia, dlatego w celu ujednolicenia pa- niające wymagania I imp mogą mieć udarów I imp i I n, dla których określo-
wskutek przepływu prądu następcze- rametrów, przyjęto znormalizowane bardzo zróżnicowane kształty w sto- ne są jedynie wymagania odnośnie
go pojawiającego się bezpośrednio po typy udarów, które wykorzystywa- sunku do ogólnie przyjętego impul- prądu udarowego. Udar kombinowa-
wystąpieniu przepięcia. Taka sytua- ne są do badania elementów ochro- su 10/350 µs [3]. ny jest inaczej zwany udarem napię-
cja będzie miała miejsce, gdy niepra- ny odgromowej i przeciwprzepięcio- Prąd wyładowczy ma przypisany ciowo-prądowym, gdyż generator ta-
widłowo zostanie dobrany ogranicz- wej. W badaniach parametrów SPD kształt 8/20 µs, a wartość szczytowa kich udarów, przy rozwartych zaci-
nik oraz zabezpieczenie poprzedza- według PN-EN 61643-11 wykorzystu- określana jest najczęściej jako I n lub skach wyjściowych, powinien wy-
jące lub/i ogranicznik zostanie przy- je się obecnie trzy typy udarów [3]: I max. Wartość I n określa znamiono- twarzać udar napięciowy o kształ-
łączony do głównego toru zasilające- prąd udarowy I imp, prąd wyładowczy wy prąd wyładowczy, czyli taki, któ- cie U OC 1,2/50 µs oraz udar prądowy
go przewodem o zbyt małym prze- I n (I max), udar kombinowany. ry ogranicznik jest w stanie wytrzy- o kształcie I CW 8/20 µs przy ich zwar-
kroju [2]. Również zbyt wysoka war- Prąd udarowy I imp symuluje bezpo- mać wielokrotnie. Wartość I max okre- ciu. Wymaga się ponadto, aby impe-
tość napięcia resztkowego U res (war- średnie oddziaływanie całkowitego śla natomiast największy prąd wy- dancja wewnętrzna generatora wyno-
tość szczytowa napięcia na zaciskach lub częściowego prądu piorunowego. ładowczy, jaki SPD może odprowa- siła 2 Ω. W efekcie generator nałado-
urządzenia ochrony przed przepięcia- Należy zwrócić uwagę na fakt, że udar dzić bez uszkodzenia przynajmniej wany do wartości 10 kV przy rozwar-
mi podczas przepływu prądu odpro- I imp nie ma ściśle określonego kształ- jeden raz [3]. tych zaciskach daje udar napięciowy
wadzanego) może być przyczyną awa- tu. Najczęściej podawany w literatu- Zatem podczas gdy I imp odpowiada 10 kV 1,2/50 µs, a po ich zwarciu udar
rii czułych urządzeń sterujących i IT. rze i przez producentów SPD impuls bezpośredniemu oddziaływaniu prą- prądowy 5 kA 8/20 µs. Z tego powo-
o kształcie 10/350 µs dla I imp stanowi du pioruna lub jego części, to prądy du energie udarów kombinowanych
streszczenie jedynie przykład takiego udaru. Taki wyładowcze są efektem oddziaływań są najmniejsze z poprzednio opisa-
impuls spełnia wymagania określo- indukowanych, wywołanych przepły- nych. Wartości szczytowe takich uda-
Artykuł omawia parametry kombinowa-
nych ograniczników przepięć mające ne w normie PN-EN 61643-11 i jest wem prądu piorunowego w pewnej rów prądowych są także najczęściej
wpływ na skuteczność ochrony prze- on jednocześnie przyjęty jako znor- odległości. Prądy wyładowcze mają, dużo mniejsze niż wartości prądów
ciwprzepięciowej instalacji nn.
Słowa kluczowe: kombinowany ogra- malizowany kształt prądu pierwszego co prawda – w stosunku do I imp – zbli- wyładowczych. Warto wskazać, że
nicznik przepięć, warystor, iskiernik, prąd udaru dodatniego, doziemnego wyła- żone stromości di/dt, ale ze względu udar kombinowany jest powszech-
udarowy, prąd wyładowczy.
dowania atmosferycznego, które prze- na dużo krótszy czas do półszczytu, nie stosowany w badaniach z zakresu

www.elektro.info.pl nr 6/2020
50