Also rein frühere Veröffentlichungen die physikalischen Prozesse, die den erheblichen Nebenwirkungen einer Blitzentladung zugrunde liegen, wurden berücksichtigt – und. Nach der Lektüre des Materials werden Sie sicherlich zu dem Schluss kommen, dass der Einbau eines inneren Blitzschutzes notwendig ist.
Zu diesem Schutz gehört neben dem bereits Besprochenen auch die Installation von Schutzvorrichtungen gegen Überspannungen(SPD). Nachfolgend finden Sie eine Übersicht verschiedene Arten diese Geräte, Funktionsprinzipien und Regeln für deren Installation in elektrischen Kommunikationssystemen des Gebäudes.
Es gibt zwei Arten von Impulsüberspannungen, die im Stromnetz auftreten: gegenphasig und gleichphasig. Die ersten, auch Quer- oder Kabel-an-Kabel genannten, treten an den L/N-Anschlüssen elektrischer Geräte auf. Zum Schutz vor solchen Überspannungen wird ein geeignetes SPD zwischen Phase L und geerdetem PEN-Leiter oder zwischen Phase L und Neutralleiter N und Neutralleiter N und PE installiert. An den Klemmen N/PE und L/PE treten Gleichtaktüberspannungen (Längs- oder Draht-Erde-Überspannungen) auf. Um sich davor zu schützen, wird zwischen den Leitern L und PE und N und PE ein entsprechendes SPD installiert. Gegenphasige Spannungen sind für elektrische Geräte gefährlicher, bei der Auslegung des inneren Blitzschutzes werden jedoch in der Regel Anschlusspläne an den Zonengrenzen zum Schutz vor beiden Arten von Überspannungen verwendet.
HAUPTMERKMALE und EIGENSCHAFTEN von SPDs
Das SPD kann auf drei Arten an Stromleitungen angeschlossen werden: verschiedene Wege. Am optimalsten ist die Verwendung einer V-förmigen Konfiguration. In diesem Fall fließt der Betriebsstrom durch den Eingangsabschnitt des Stromkreises, dann im Gerät durch den Shunt und dann durch den Ausgangsabschnitt. Reihenschaltung in den Leiterspalt der Stromversorgung. Bei Verwendung dieser Konfiguration muss der Nennlaststrom des Geräts betragen ICH L überschritten Maximalwert Betriebsstrom des Stromkreises.
Und die dritte Möglichkeit, die T-förmige Konfiguration oder Parallelschaltung, ermöglicht den Einsatz eines SPD in einem Stromversorgungssystem beliebiger Leistung, da in diesem Fall der Betriebsstrom nicht durch das Gerät fließt. Gleichzeitig sollte die Länge des Kabels, das das SPD mit dem Stromnetz verbindet, jedoch 50 cm nicht überschreiten, denn wenn die Vorderflanke des Impulses aufgrund der induktiven Reaktanz des Kabels steil ist, wird dies auf jedem Meter der Fall sein ein Spannungsabfall von etwa 1 kV, der zum Spannungswert nach dem SPD addiert wird.
Gemäß der internationalen Norm IEC 61643 werden SPDs für Stromleitungen entsprechend drei Prüfklassen (I – III) in drei Typen (1 – 3) eingeteilt. Das auf der Grundlage dieser Norm verabschiedete russische GOST R 51992-2002 verwendet ausschließlich Testklassen. Nach der deutschen Norm E DIN VDE 0675-6 werden Überspannungsschutzgeräte in vier Anforderungsklassen eingeteilt, die mit Buchstaben (A, B, C und D) gekennzeichnet sind.
Prüfungsklasse I bedeutet Testen mit einem 10/350-µs-Impuls, der die Auswirkungen eines direkten Blitzeinschlags simuliert. Die Tests werden im Betriebsmodus mit Stromimpuls durchgeführt ICH imp, dessen Wert dann auf dem Produktkörper angegeben ist.
Prüfungsklasse II Enthält eine Prüfung, um zu sehen, ob das SPD einmal durchlaufen werden kann und nicht ausfällt (d. h. ohne Zerstörung). Stromimpuls mit einem Wert von 8/20 μs ICH max.
In diesem Fall müssen SPDs beider Klassen einer Reihe von fünf ansteigenden Impulsen mit einer Amplitude von 0,1 standhalten; 0,25; 0,5; 0,75 und 1,0 Wert ICH Kobold für Klasse I und ab ICH max – für Klasse II. Außerdem werden Geräte beider Klassen mit einem 8/20-µs-Impuls getestet, um den Wert des Nennimpulsentladestroms zu ermitteln ICH n, also eine solche Einwirkung, dass die SPD viele Male (mindestens 15 Impulse) ohne Folgen für die Leistung aushalten kann.
Bei ICH n bestimmen oft eines der wichtigsten Merkmale eines SPD – die Höhe der Schutzspannung bzw Schutzlevel U P . Dieser Parameter zeigt an, inwieweit das Gerät in der Lage ist, den an seinen Anschlüssen auftretenden Spannungsimpuls zu begrenzen, d. h. auf welchen Wert die auf das elektrische Betriebsmittel wirkende Impulsüberspannung danach abnimmt. U p kann beispielsweise auch bei anderen Stromimpulswerten gemessen werden ICH max , daher muss das SPD angeben, unter welchen Parametern das Schutzniveau ermittelt wurde.
Prüfungsklasse III bedeutet, die Wirkung einer kombinierten Welle auf das SPD zu überprüfen: Bei offenem Stromkreis wird ein Testspannungsimpuls von 1,2/50 μs angelegt, und wenn der Stromkreis kurzgeschlossen ist, wird ein Stromimpuls von 8/20 μs angelegt. In diesem Fall ist der Wert auf dem Gerätegehäuse angegeben U oc – Leerlaufspannung.
Zusätzlich zu den oben genannten sind wichtige Parameter für alle SPDs auch:
- U n – Nennbetriebsspannung (d. h. das Stromnetz, mit dessen effektiver Spannung das Gerät betrieben werden soll);
- U c - die höchste langfristig zulässige Betriebsspannung (d. h. die maximale Spannung im Stromnetz). Wechselstrom in dem das Gerät über einen längeren Zeitraum normal funktioniert);
- T A – Reaktionszeit.
Die Basis jedes SPDs ist ein nichtlineares Element, das seine Leitfähigkeit stark erhöht, wenn die Eingangsspannung einen bestimmten Wert überschreitet, und seinen ursprünglichen Wert wiederherstellt, wenn die Eingangsspannung abnimmt. Als solches nichtlineares Element werden in SPDs für Haushalts-Niederspannungsleitungen (bis 1000 V) Varistoren, Ableiter und Doppelleitfähigkeitsdioden verwendet.
Nach dem Ende des Impulses fließt durch die Funkenstrecke ein vom Stromnetz selbst unterstützter Begleitstrom, dessen Wert sich dem für den Strom berechneten Wert annähert Kurzschluss an dem Ort, an dem das Gerät installiert ist. Das heißt, der Lichtbogen schließt nicht nur den Überspannungsimpuls, sondern auch den Stromversorgungskreis. Wenn die Funkenstrecke diesen Strom nicht löschen kann, kann es bei längerer Einwirkung zu einem Brand kommen. Daher sollten für die Installation zwischen den Leitern L und N bzw. L und PE (PEN) Ableiter gewählt werden, deren auf dem Gehäuse angegebener Stromwert angegeben ist ICH f ist größer als der berechnete Kurzschlussstrom an dieser Stelle im Stromkreis. Reaktionszeit von SPDs basierend auf Ableitern T A ≤ 100 ns.
Ein Varistor ist im Wesentlichen ein Halbleiterwiderstand, der durch eine nichtlineare Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von der angelegten externen Spannung gekennzeichnet ist. Während der Einwirkung eines Überspannungsimpulses nimmt der Widerstand des Varistors stark ab und der Hauptstromstoß fließt durch ihn und nicht durch die elektrischen Geräte. Die beim Stromdurchgang durch den Varistor freigesetzte Energie wird in Form von Wärme abgegeben. Nach dem Ende des Überspannungsimpulses stellt der Varistor nahezu augenblicklich wieder seinen ursprünglichen hohen Widerstand ein. Um eine Überhitzung und Zerstörung mit Brandgefahr zu vermeiden, bieten führende Hersteller Geräte mit einer internen thermischen Entriegelung an.
Im Gegensatz zu einer Funkenstrecke hat ein Varistor keinen Begleitstrom, sondern zeichnet sich durch das Vorhandensein eines Leckstroms aus. Das ist wenn normale Operation Wenn sich ein Varistor-SPD im Standby-Modus befindet, fließt ein Strom durch ihn, dessen Wert bei der Nennbetriebsspannung des Stromnetzes 1 mA nicht überschreitet. Der Spannungswert, bei dem ein Strom von 1 mA durch einen bestimmten Varistor fließt, wird als Klassifizierung bezeichnet. Um die Parameter von SPDs zu optimieren, stellen Hersteller daher Modelle her, bei denen ein Überspannungsableiter und ein Varistor in Reihe geschaltet sind. In diesem Fall wird zuerst der Leckstrom und dann der Begleitstrom eliminiert.
Reaktionszeit von SPDs auf Basis von Varistoren T A ≤ 25 ns. Sie werden in Geräten aller drei Klassen I, II und III eingesetzt. Beachten Sie jedoch, dass es wirtschaftlich nicht machbar ist, zuverlässige Varistor-SPDs für 10/350-μs-Impulse über 20 kA herzustellen. Daher sollten Sie dem auf dem Gehäuse eines Geräts der Klasse I angegebenen Wert nicht vertrauen ICH Imp über 20 kA.
Hochspannungs-Lawinendioden, als nichtlineares Element eines SPD eingesetzt, weisen eine Strom-Spannungs-Kennlinie mit ausgeprägter Nichtlinearität auf. Diese Eigenschaft ermöglicht es ihnen, Überspannungsimpulse mit einer Amplitude zu begrenzen, die über der Lawinendurchbruchspannung des pn-Übergangs liegt. Solche Dioden werden auch Suppressoren oder symmetrische TVS-Dioden genannt. Sie werden in SPDs der Klasse III mit Ansprechzeit eingesetzt T A ≤ 5 ns.
Oft werden nicht alle Arten von SPDs korrekt als Blitzableiter oder Überspannungsableiter bezeichnet. Der letzte Begriff wird in der Hochspannungstechnik nur für Varistorgeräte verwendet.
Im Stromversorgungsnetz können neben kurzen Impulsen auch vorübergehende Überspannungen mit einer Dauer von mehr als 10 ms und einer Amplitude von mehr als 1,1 auftreten. U N. Wenn die Amplitude der vorübergehenden Überspannung den Wert für das installierte SPD überschreitet U c führt dies zum Ausfall des Geräts mit hoher Brandwahrscheinlichkeit. Daher sollten Sicherungen vom Typ gG/gL, die im Vergleich zu Sicherungsautomaten eine kürzere Ansprechzeit haben, in Reihe mit dem SPD installiert werden. Der Sicherungswert ist in den Eigenschaften des SPD angegeben.
AUSWAHL und INSTALLATION VON SPD
Überspannungsschutzgeräte der Klasse I (Typ 1 oder Klasse B) in Stromversorgungsleitungen werden am Eingang des Gebäudes installiert, wo die Grenze der Blitzschutzzonen LPZ 0 - LPZ 1 verläuft. Geräte dieses Typs bieten ein Schutzniveau von U p ≤ 4 in der Zone LPZ 1. kV. Die ausgewählten SPDs nach dem Eingangsleistungsschalter werden im Eingangsverteiler, der Hauptverteilung (MSB) oder, wenn nicht genügend Platz vorhanden ist, in der Nähe in einem separaten Schaltschrank montiert. Im Fall von installiertes SystemÄußerer Blitzschutz und insbesondere bei der Einführung von Luftzuleitungen in das Haus ist die Installation eines inneren Blitzschutzes unbedingt erforderlich.
Die Wahl des I imp-Parameters für Geräte der ersten Verteidigungslinie elektrischer Geräte kann auf der Grundlage der Regel bestimmt werden, dass 50 % des Blitzstroms bei einem direkten Einschlag über externe leitende Verbindungen in das Haus gelangen. Für ein Landhaus (Blitzschutzklasse III) wird der Wert des Blitzentladungsstroms mit 100 kA angenommen (laut Beobachtungsstatistik überschreiten Blitzentladungen diesen Wert nur in 5 % der Fälle).
Für eine zuverlässige Sicherheit von Stromversorgungsleitungen wird davon ausgegangen, dass der gesamte Blitzstrom durch die Stromkabel fließt. Wenn also ein Blitzableiter von einer Entladung von 100 kA getroffen wird, fließen 50 kA durch die in das Haus führenden Leitungen, geteilt durch die Anzahl der Eingänge. Bei direkter Einwirkung auf eine Freileitung fließt der Strom zu etwa gleichen Anteilen zur Umspannstation und ins Haus. Das heißt, mit zwei eingehenden Drähten (TN-C-Erdungssystem) kann auf jedem von ihnen ein Strom von 25 kA erhalten werden. Unter Berücksichtigung einer möglichen ungleichmäßigen Stromverteilung gilt daher I imp ≤ 30 kA.
Zur Installation im Haus Haushaltsgeräte Das in der LPZ 1 vorgesehene Schutzniveau reicht nicht aus, daher wird im Haus eine zweite Blitzschutzzone zugewiesen und an der Grenze LPZ 1 - LPZ 2 Überspannungsschutzgeräte der Klasse II (Typ 2 oder Klasse C) installiert. Sie werden in Innenverteilern (Etagen- oder andere) oder in speziellen Schaltschränken daneben montiert. Die Installation solcher SPDs muss einen Schutzpegel U p ≤ 2,5 kV in der LPZ-Zone 1 gewährleisten.
Wenn im Haus nur eine Hauptschalttafel vorhanden ist oder Geräte direkt daran angeschlossen werden müssen, die ein Schutzniveau entsprechend der Zone LPZ 2 erfordern, werden SPDs der Klassen I und II oder ein vorgefertigtes Modul I + II installiert in der Hauptschalttafel. Für die korrekte Betriebsreihenfolge zwischen Geräten unterschiedlicher Klassen muss eine mindestens 10 Meter lange Verzögerungsleitung vorhanden sein, die aus dem Stromversorgungskabel besteht. Daher ist es bei der Installation in einem Schaltschrank erforderlich, geeignete Drosseln zu verwenden, um diese zu koordinieren. Im fertigen Modul ist diese Koordination bereits abgeschlossen. Fällt hingegen ein im Modul enthaltenes SPD aus, muss das gesamte Modul ausgetauscht werden.
Für noch empfindlichere Geräte (z. B. Computer oder Server, Faxgeräte usw.) ist eine Blitzschutzzone LPZ 3 zugewiesen. In diesem Fall sind an der Grenze LPZ 2 - LPZ 3 Überspannungsschutzgeräte der Klasse III (Typ 3 bzw Es werden Klasse D) installiert, die einen Schutzpegel U p ≤ 1,5 kV bieten. In diesem Fall sollte das zu schützende Gerät nicht weiter als 5 Meter vom Schutzgerät entfernt sein. Überspannungsschutzgeräte der Klasse III gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen: für den Einbau in ein Panel auf einer DIN-Schiene, für die Wandmontage, für den Einbau in Steckdosendosen und Kabelkanälen oder als Netzwerkadapter.
Das Design und Installationsdiagramm des SPD hängt davon ab, welches Erdungssystem bei der Organisation der Stromversorgung des Gebäudes verwendet wird – TT, TN-C oder TN-S (erhalten durch Teilen des PEN-Leiters am Hauseingang). Da der Zweck dieser Veröffentlichung darin besteht, die Notwendigkeit des Einsatzes von SPDs zum Schutz elektrischer Geräte aufzuzeigen und kurz zu beschreiben, was sie sind und welche wichtigen Parameter sie haben, werden wir nicht auf spezifische Regeln und Anweisungen für ihre Installation eingehen.
Wenn Sie sich in der Elektrotechnik nicht besonders gut auskennen, empfehlen wir Ihnen nicht, selbst Überspannungsschutzgeräte in die Schalttafeln Ihres Hauses einzubauen, da diese Geräte nur bei korrekter Installation ihre Funktion ordnungsgemäß erfüllen können. Neben dem Stromversorgungssystem ist es auch erforderlich, auf Schwachstrom-Kommunikationsleitungen entsprechende Schutzeinrichtungen zu installieren: Satelliten Fernsehen, Telefonkabel, verdrilltes Paar usw. Überlassen Sie daher die Berechnung und Installation des inneren Blitzschutzes Spezialisten, deren Kompetenz durch die Veröffentlichungen auf der Website nachgewiesen wird.
Zum Schreiben dieses Textes wurde ich durch das Gefühl veranlasst, dass viele Menschen die Funktionsprinzipien und die Verwendung (oder sogar Unwissenheit über die Existenz) eines parallelen Schutzes gegen Überspannungen im Netzwerk, einschließlich solcher, die durch Blitzeinschläge verursacht werden, nicht kennen
Impulsrauschen im Netzwerk kommt recht häufig vor; es kann während eines Gewitters, beim Ein-/Ausschalten starker Lasten (da es sich bei dem Netzwerk um einen RLC-Kreis handelt, treten darin Schwingungen auf, die Spannungsspitzen verursachen) und vielen anderen Faktoren auftreten. In Schwachstromkreisen, einschließlich digitalen Schaltkreisen, ist dies umso relevanter, da Schaltgeräusche recht gut durch Netzteile dringen (Sperrwandler sind am besten geschützt – bei ihnen wird die Transformatorenergie auf die Last übertragen, wenn die Primärwicklung getrennt wird aus dem Netzwerk).
In Europa ist die Installation von Überspannungsschutzmodulen (im Folgenden der Einfachheit halber Blitzschutz oder SPD genannt) seit langem de facto Pflicht, obwohl deren Netze besser sind als unsere und es weniger Blitzgebiete gibt.
Der Einsatz von SPDs hat in den letzten 20 Jahren besonders an Relevanz gewonnen, als Wissenschaftler begannen, immer mehr Varianten von MOSFET-Feldeffekttransistoren zu entwickeln, die große Angst vor dem Überschreiten der Sperrspannung haben. Und solche Transistoren werden in fast allen Schaltnetzteilen bis 1 kVA als Schalter auf der Primärseite (Netzseite) eingesetzt.
Ein weiterer Aspekt des Einsatzes von SPDs ist die Spannungsbegrenzung zwischen Neutral- und Erdleiter. Überspannungen am Neutralleiter im Netz können beispielsweise beim Schalten eines Netzumschalters mit geteiltem Neutralleiter auftreten. Beim Schalten liegt der Neutralleiter „in der Luft“ und es könnte sich etwas darauf befinden.
Eigenschaften von Überspannungen
Überspannungsimpulse im Netz werden durch die Wellenform und die Stromamplitude charakterisiert. Die Form des Stromimpulses wird durch seine Anstiegs- und Abfallzeiten charakterisiert – für europäische Standards sind dies Impulse von 10/350 μs und 8/20 μs. In Russland wurden, wie es in letzter Zeit oft vorkommt, europäische Normen übernommen und GOST R 51992-2002 erschien. Die Zahlen in der Pulsformbezeichnung bedeuten Folgendes:- erste - Zeit (in Mikrosekunden) für den Anstieg des Stromimpulses von 10 % auf 90 % des maximalen Stromwerts;
- Sekunde – Zeit (in Mikrosekunden), die der Stromimpuls benötigt, um auf 50 % des maximalen Stromwerts abzufallen;
Abhängig von der abführbaren Impulsleistung werden Schutzgeräte in Klassen eingeteilt:
1) Klasse 0 (A) – äußerer Blitzschutz (in diesem Beitrag nicht berücksichtigt);
2) Klasse I (B) – Schutz vor Überspannungen, gekennzeichnet durch gepulste Ströme mit einer Amplitude von 25 bis 100 kA und einer Wellenform von 10/350 μs (Schutz in den Eingangsverteilern des Gebäudes);
3) Klasse II (C) – Schutz gegen Überspannungen, gekennzeichnet durch gepulste Ströme mit einer Amplitude von 10 bis 40 kA und einer Wellenform von 8/20 μs (Schutz in Bodenplatten, elektrischen Schalttafeln von Räumlichkeiten, Eingängen von Stromversorgungsgeräten);
3) Klasse III (D) – Schutz gegen Überspannungen, gekennzeichnet durch gepulste Ströme mit einer Amplitude von bis zu 10 kA und einer Wellenform von 8/20 μs (in den meisten Fällen ist der Schutz in das Gerät integriert – sofern es entsprechend hergestellt wurde). mit GOST);
Überspannungsschutzgeräte
Die beiden wichtigsten SPD-Geräte sind Ableiter und Varistoren unterschiedlicher Bauart.Feststeller
Eine Funkenstrecke ist ein elektrisches Gerät vom offenen (Luft) oder geschlossenen (mit Edelgasen gefüllten) Typ, das im einfachsten Fall zwei Elektroden enthält. Wenn die Spannung an den Elektroden der Funkenstrecke einen bestimmten Wert überschreitet, „bricht“ diese durch und begrenzt so die Spannung an den Elektroden auf ein bestimmtes Niveau. Wenn eine Funkenstrecke durchbricht, fließt in kurzer Zeit (bis zu Hunderten von Mikrosekunden) ein erheblicher Strom durch sie (von Hunderten von Ampere bis zu mehreren zehn Kiloampere). Nach Wegnahme des Überspannungsimpulses und wenn die abführbare Leistung des Ableiters nicht überschritten wird, geht er bis zum nächsten Impuls in seinen ursprünglichen geschlossenen Zustand über.
Hauptmerkmale von Ableitern:
1) Schutzart (siehe oben);
2) Bemessungsbetriebsspannung – vom Hersteller empfohlene Langzeitbetriebsspannung des Ableiters;
3) Maximale Arbeitsleistung Wechselstrom Spannung- die maximale Langzeitspannung des Ableiters, bei der dieser garantiert nicht funktioniert;
4) Maximaler Impulsentladungsstrom (10/350) μs – der maximale Wert der Stromamplitude mit einer Wellenform (10/350) μs, bei dem die Funkenstrecke nicht ausfällt und eine Spannungsbegrenzung auf ein bestimmtes Niveau gewährleistet;
5) Nomineller Impulsentladungsstrom (8/20) μs – der Nominalwert der Stromamplitude mit einer Wellenform (8/20) μs, bei der der Ableiter eine Spannungsbegrenzung auf einen bestimmten Pegel bewirkt;
6) Grenzspannung – die maximale Spannung an den Elektroden der Funkenstrecke während ihres Durchbruchs aufgrund des Auftretens eines Überspannungsimpulses;
7) Reaktionszeit – die Zeit des Öffnens des Ableiters (bei fast allen Ableitern – weniger als 100 ns);
8) (ein Parameter, der von Herstellern selten angegeben wird) Statische Durchschlagsspannung der Funkenstrecke – statische Spannung (die sich im Laufe der Zeit langsam ändert), bei der sich die Funkenstrecke öffnet. Gemessen am Futter Gleichspannung. In den meisten Fällen ist sie 20–30 % höher als die auf Konstante reduzierte maximale Betriebswechselspannung (Wechselspannung multipliziert mit der Wurzel aus 2);
Die Wahl des Ableiters ist ausreichend kreativer Vorgang mit zahlreichen „Spucken an die Decke“ – schließlich wissen wir nicht im Voraus, wie hoch der Stromwert ist, der im Netz entstehen wird...
Bei der Auswahl einer Funkenstrecke können Sie sich an folgenden Regeln orientieren:
1) Bei der Installation des Schutzes in Eingangsplatinen vor Freileitungen oder in Gebieten, in denen es häufig zu Gewittern kommt, installieren Sie Ableiter mit einem maximalen Ableitstrom (10/350) μs von mindestens 35 kA;
2) Wählen Sie eine maximale Dauerspannung, die etwas höher ist als das erwartete Maximum Netzspannung(Andernfalls besteht die Möglichkeit, dass sich bei hoher Netzspannung die Funkenstrecke öffnet und aufgrund von Überhitzung ausfällt.)
3) Ableiter mit möglichst geringer Grenzspannung auswählen (Regeln 1 und 2 sind zu beachten). Typischerweise liegt die Grenzspannung von Ableitern der Klasse I zwischen 2,5 und 5 kV;
4) Installieren Sie speziell für diesen Zweck vorgesehene Ableiter zwischen den N- und PE-Leitern (Hersteller geben an, dass sie für den Anschluss an N-PE-Leiter vorgesehen sind). Darüber hinaus zeichnen sich diese Ableiter durch niedrigere Betriebsspannungen aus, normalerweise in der Größenordnung von 250 V AC (im Normalmodus liegt überhaupt keine Spannung zwischen Neutralleiter und Erde) und einen großen Entladestrom – von 50 kA bis 100 kA und höher.
5) Schließen Sie Ableiter mit Leitern mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm2 (auch wenn die Netzleiter einen kleineren Querschnitt haben) und einer möglichst kurzen Länge an das Netzwerk an. Wenn beispielsweise in einem 2 Meter langen Leiter mit einem Querschnitt von 4 mm2 ein Strom von 40 kA auftritt, fallen an ihm etwa 350 V ab (im Idealfall ohne Berücksichtigung der Induktivität – und sie spielt hier eine große Rolle). ). Wird an einen solchen Leiter eine Funkenstrecke angeschlossen, so ist am Anschlusspunkt an das Netz die Grenzspannung gleich der Summe aus der Grenzspannung des Ableiters und dem Spannungsabfall am Leiter bei einem Impulsstrom ( unsere 350 V). Dadurch werden die Schutzeigenschaften deutlich verschlechtert.
6) Wenn möglich, Ableiter vor dem Eingangsleistungsschalter und immer vor dem RCD installieren (in diesem Fall muss eine Sicherung mit gL-Charakteristik für einen Strom von 80-125 A in Reihe mit dem Ableiter installiert werden). Stellen Sie sicher, dass der Ableiter bei Ausfall vom Netz getrennt wird. Da Ihnen niemand die Installation eines SPD vor dem Eingangsleistungsschalter erlaubt, ist es wünschenswert, dass der Leistungsschalter einen Strom von mindestens 80 A mit einer Ansprechcharakteristik von D hat. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung des Leistungsschalters verringert Leistungsschalter, wenn der Ableiter auslöst. Der Einbau eines SPD vor dem RCD ist auf den geringen Widerstand des RCD gegenüber Impulsströmen zurückzuführen; außerdem löst der RCD beim Auslösen des N-PE-Ableiters fälschlicherweise aus. Außerdem ist es ratsam, SPDs vor Stromzählern zu installieren (was wiederum von Energietechnikern nicht zugelassen wird).
Varistor
Ein Varistor ist ein Halbleiterbauelement mit einer „steilen“ symmetrischen Strom-Spannungs-Kennlinie.
Im Ausgangszustand weist der Varistor eine hohe Spannung auf innerer Widerstand(von Hunderten von kOhm bis zu mehreren Dutzend und Hunderten von MOhm). Wenn die Spannung an den Varistorkontakten einen bestimmten Wert erreicht, verringert sich der Widerstand stark und beginnt, erheblichen Strom zu leiten, während sich die Spannung an den Varistorkontakten geringfügig ändert. Wie ein Überspannungsableiter ist ein Varistor in der Lage, die Energie eines Überspannungsimpulses mit einer Dauer von bis zu Hunderten von Mikrosekunden zu absorbieren. Bei längerem Spannungsanstieg fällt der Varistor jedoch aus und setzt große Wärmemengen frei (explodiert).
Alle auf DIN-Schienen montierten Varistoren sind mit einem Thermoschutz ausgestattet, der den Varistor im Falle einer unzulässigen Überhitzung vom Netz trennt (in diesem Fall kann anhand der örtlichen mechanischen Anzeige festgestellt werden, dass der Varistor ausgefallen ist).
Das Foto zeigt Varistoren mit eingebautem Thermorelais, nachdem die Betriebsspannung unterschiedliche Werte überschritten hat. Bei erheblicher Überspannung ist ein solcher eingebauter Thermoschutz praktisch wirkungslos – die Varistoren explodieren, so dass die Ohren verstopfen. Der eingebaute Thermoschutz in Varistormodulen auf einer DIN-Schiene ist jedoch bei länger anhaltender Überspannung sehr wirksam und schafft es, den Varistor vom Netzwerk zu trennen 
Ein kurzes Video mit naturalistischen Tests :) (Versorgung eines Varistors mit einem Durchmesser von 20 mm mit erhöhter Spannung - mehr als 50 V)
Hauptmerkmale von Varistoren:
1) Schutzart (siehe oben). Typischerweise haben Varistoren die Schutzklasse II (C), III (D);
2) Bemessungsbetriebsspannung – vom Hersteller empfohlene Langzeitbetriebsspannung des Varistors;
3) Maximale Betriebswechselspannung – die maximale Langzeitspannung des Varistors, bei der er garantiert nicht öffnet;
4) Maximaler Impulsentladungsstrom (8/20) μs – der maximale Wert der Stromamplitude mit einer Wellenform (8/20) μs, bei dem der Varistor nicht ausfällt und eine Spannungsbegrenzung auf ein bestimmtes Niveau gewährleistet;
5) Nennimpulsentladungsstrom (8/20) μs – der Nennwert der Stromamplitude mit einer Wellenform (8/20) μs, bei der der Varistor für eine Spannungsbegrenzung auf einem bestimmten Niveau sorgt;
6) Grenzspannung – die maximale Spannung am Varistor, wenn dieser aufgrund des Auftretens eines Überspannungsimpulses öffnet;
7) Reaktionszeit – Öffnungszeit des Varistors (bei fast allen Varistoren – weniger als 25 ns);
8) (ein von Herstellern selten angegebener Parameter) Varistor-Klassifizierungsspannung – statische Spannung (sich langsam über die Zeit ändernd), bei der der Varistor-Leckstrom 1 mA erreicht. Sie wird durch Anlegen einer konstanten Spannung gemessen. In den meisten Fällen ist sie 15–20 % höher als die auf Konstante reduzierte maximale Betriebswechselspannung (Wechselspannung multipliziert mit der Wurzel aus 2);
9) (ein Parameter, der von Herstellern sehr selten angegeben wird) Der zulässige Fehler der Varistorparameter beträgt für fast alle Varistoren ±10 %. Dieser Fehler sollte bei der Wahl der maximalen Betriebsspannung des Varistors berücksichtigt werden.
Die Auswahl von Varistoren sowie Ableitern ist mit Schwierigkeiten verbunden, die mit den unbekannten Betriebsbedingungen verbunden sind.
Bei der Auswahl des Varistorschutzes können Sie sich an folgenden Regeln orientieren:
1) Varistoren werden als zweite oder dritte Schutzstufe gegen Überspannungen eingebaut;
2) Bei der Verwendung eines Varistorschutzes der Klasse II zusammen mit einem Schutz der Klasse I müssen die unterschiedlichen Ansprechgeschwindigkeiten von Varistoren und Ableitern berücksichtigt werden. Da Ableiter langsamer sind als Varistoren, absorbieren die Varistoren den Großteil des Überspannungsimpulses und fallen schnell aus, wenn die SPD nicht angepasst ist. Um die Blitzschutzklassen I und II aufeinander abzustimmen, werden spezielle Anpassungsdrosseln verwendet (Ultraschallhersteller haben für solche Fälle ein Sortiment davon) oder die Kabellänge zwischen SPDs der Klassen I und II muss mindestens 10 Meter betragen. Der Nachteil dieser Lösung besteht in der Notwendigkeit, Drosseln in das Netzwerk einzubetten oder zu erweitern, was dessen induktiven Anteil erhöht. Einzige Ausnahme bildet der deutsche Hersteller PhoenixContact, der spezielle Klasse-I-Ableiter mit sogenannter „elektronischer Zündung“ entwickelt hat, die mit Varistormodulen des gleichen Herstellers „gematcht“ werden. Diese SPD-Kombinationen können ohne zusätzliche Genehmigung eingebaut werden;
3) Wählen Sie die maximale Dauerspannung etwas höher als die erwartete maximale Netzspannung (andernfalls besteht die Möglichkeit, dass bei hoher Netzspannung der Varistor öffnet und aufgrund von Überhitzung ausfällt). Allerdings darf man es hier nicht übertreiben, da die Grenzspannung des Varistors direkt von der Klassifizierungsspannung (und damit von der maximalen Betriebsspannung) abhängt. Ein Beispiel für eine erfolglose Wahl der maximalen Betriebsspannung sind IEK-Varistormodule mit einer maximalen Dauerspannung von 440 V. Werden sie in ein Netzwerk mit einer Nennspannung von 220 V eingebaut, ist ihr Betrieb äußerst ineffizient. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass Varistoren dazu neigen, zu „altern“ (d. h. mit der Zeit beginnt bei vielen Operationen des Varistors seine Klassifizierungsspannung abzunehmen). Optimal für Russland wäre der Einsatz von Varistoren mit einer Dauerbetriebsspannung von 320 bis 350 V;
4) Sie müssen eine mit der niedrigstmöglichen Grenzspannung auswählen (in diesem Fall müssen die Regeln 1–3 befolgt werden). Typischerweise liegt die Grenzspannung von Varistoren der Klasse II für Netzspannungen zwischen 900 V und 2,5 kV;
5) Varistoren nicht parallel schalten, um die Gesamtverlustleistung zu erhöhen. Viele Hersteller von Überspannungsschutzgeräten (insbesondere Klasse III (D)) sündigen parallele Verbindung Varistoren. Da es jedoch keine 100 % identischen Varistoren gibt (selbst aus derselben Charge sind sie unterschiedlich), erweist sich immer einer der Varistoren als das schwächste Glied und fällt bei einem Überspannungsimpuls aus. Bei nachfolgenden Impulsen fallen die verbleibenden Kettenvaristoren aus, da sie nicht mehr die erforderliche Verlustleistung liefern (dies entspricht der Parallelschaltung von Dioden zur Erhöhung). Gesamtstrom- das kannst du nicht machen)
6) Schließen Sie Varistoren an das Netzwerk mit Leitern mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm2 (auch wenn die Netzwerkleiter einen kleineren Querschnitt haben) und einer möglichst kurzen Länge an (die Überlegungen sind die gleichen wie bei Ableitern).
7) Wenn möglich, installieren Sie Varistoren vor dem Eingangsschutzschalter und immer vor dem RCD. Da niemand die Installation eines SPD vor dem Eingangsleistungsschalter zulässt, ist es wünschenswert, dass der Leistungsschalter einen Strom von mindestens 50 A mit einer Ansprechcharakteristik von D (für Varistoren der Klasse II) hat. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit eines Fehlbetriebs der Maschine beim Auslösen des Varistors verringert.
Kurzer Überblick über SPD-Hersteller
Führende Hersteller, die sich auf Überspannungsschutzgeräte für Niederspannungsnetze spezialisiert haben, sind: Phoenix Contact; Dehn; OBO Bettermann; CITEL; Hakel. Auch viele Hersteller von Niederspannungsgeräten haben SPD-Module in ihren Produkten (ABB, Schneider Electric usw.). Darüber hinaus kopiert China erfolgreich Überspannungsschutzgeräte globaler Hersteller (da der Varistor ein recht einfaches Gerät ist, produzieren chinesische Hersteller recht hochwertige Produkte – zum Beispiel TYCOTIU-Module).Darüber hinaus gibt es auf dem Markt eine ganze Reihe vorgefertigter Überspannungsschutzfelder, die Module einer oder zweier Schutzklassen sowie Sicherungen umfassen, um die Sicherheit bei Ausfall der Schutzelemente zu gewährleisten. In diesem Fall wird die Abschirmung an der Wand befestigt und gemäß den Empfehlungen des Herstellers an die vorhandene elektrische Verkabelung angeschlossen.
Die Kosten für Überspannungsschutz variieren je nach Hersteller erheblich. Ich habe einmal (vor einigen Jahren) eine Marktanalyse durchgeführt und eine Reihe von Herstellern der Schutzklasse II ausgewählt (einige wurden aufgrund fehlender Modulversionen für die erforderliche Dauerbetriebsspannung von 320 V nicht in die Liste aufgenommen). oder 350 V).
Als Hinweis zur Qualität kann ich nur HAKEL-Module (zum Beispiel PIIIMT 280 DS) hervorheben – sie haben schwache Kontaktverbindungen der Einsätze und bestehen aus brennbarem Kunststoff, was laut GOST R 51992-2002 verboten ist. Momentan hat HAKEL einige Produkte aktualisiert – dazu kann ich noch nichts sagen, weil... Ich werde HAKEL nie wieder verwenden
Die Verwendung von Überspannungsschutzgeräten der Klasse III (D) und den Schutz digitaler Schaltkreise von Geräten werden wir für später aufheben.
Zusammenfassend kann ich sagen, dass es gut ist, wenn Sie nach dem Lesen des Buches mehr Fragen haben als nach dem Lesen des Titels, denn das Thema hat Sie interessiert und es ist so umfangreich, dass Sie mehr als ein Buch schreiben könnten.
Stichworte:
- Blitzschutz
- SPD
- Überspannungsschutz
Spannungsspitzen wirken sich nicht nur nachteilig auf die Elektronik, sondern auf alle elektrischen Geräte im Allgemeinen aus. Daher ist es zum Schutz elektrischer Haushaltsgeräte erforderlich, verschiedene Schutzvorrichtungen zu installieren: Spannungsspitzen können verschiedene Fehlfunktionen verursachen. Als eine der gefährlichsten Arten gilt die Überspannung, die aus folgenden Gründen auftritt:
Zum Schutz vor dieser Art von Überspannung im Alltag und am Arbeitsplatz wird häufig ein spezielles SPD-Gerät bzw. Überspannungsableiter (SPD) eingesetzt.
allgemeine Informationen
Dieses Schutzgerät ist für den Einbau in Niederspannungsnetze (bis 1000 V) für häusliche und industrielle Zwecke bestimmt. SPD hat folgende Vorteile:
- Technische Perfektion;
- Effizienz und Zuverlässigkeit des Schutzes;
- Niedrige Kosten.
Diese Faktoren machen es möglich, das Gerät in jedem Haus oder jeder Wohnung zu installieren und sicherzustellen zuverlässiger Schutz Schützen Sie alle elektrischen Geräte vor gepulsten Überspannungen.
Arbeitsprinzip
Das Hauptelement des SPD ist ein Varistor, der aus einem speziellen Leiter besteht. Die Einzigartigkeit der Entwicklung liegt in der Fähigkeit des Varistors, elektrischen Strom mit einer um ein Vielfaches erhöhten Spannung durchzulassen. Beim Auftreten eines Impulses sinkt der Varistorwiderstand auf Hundertstel Ohm. Dadurch wird die Last überbrückt, der absorbierte Impuls wird umgewandelt und in Form von Wärmeenergie abgeführt (Gehäuseerwärmung).
Wichtig! Das leitende Element des Varistors verliert seine Eigenschaften nach zwei oder drei Blitzeinschlägen.
Die meisten Modelle verfügen über ein Anzeigefenster, durch das Sie visuell feststellen können, ob der Varistor betriebsbereit ist. Im Schutzgerät ist zusätzlich eine Überstromsicherung eingebaut.
Einstufung
Vorschriften erfordern die Installation eines dreistufigen Überspannungsschutzes. Zu diesem Zweck werden drei Arten von SPDs hergestellt und verwendet:
- Klasse B. Ein Gerät dieses Typs wird auf einer ASU oder Hauptschalttafel installiert und dient zum Ausgleich des eingehenden Potenzials im Falle eines direkten Blitzeinschlags oder von Schaltüberspannungen. Wenn ein Lufteinlass und ein Blitzableiter vorhanden sind, ist die Installation dieses SPD-Typs obligatorisch;
- Klasse C wird am Eingang an Orten installiert, an denen keine Gefahr eines direkten Blitzschlags besteht und wenn das Eingangskabel unter der Erde liegt. Auch für den Anschluss als zweite Schutzebene in Wohngebäuden empfiehlt sich ein solches Gerät. In diesem Fall schützt das SPD die interne Verkabelung, Schaltverbindungen und Steckdosengruppen vor Restüberspannung;
- Klasse D ist für den Einbau in interne Schalttafeln oder direkt vor dem Verbraucher (Elektrogerät) vorgesehen. Führt die Funktion aus, Verbraucher vor Restüberspannungen zu schützen, die durch frühere Begrenzer gelaufen sind.
Überspannungsschutzgeräte der Klasse D haben eine kompakte Größe und können in verschiedenen Ausführungen hergestellt werden. Sie werden häufig in Anschlussdosen oder an einer separaten Steckdosengruppe installiert, an die elektronische Geräte angeschlossen werden.
Am beliebtesten sind die Begrenzer der OPS1-Serie, die von professionellen Elektrikern bevorzugt werden. Schauen wir uns diese Geräte genauer an.
OPS1-Serie
Das Begrenzungsgerät OPS1 wird in allen drei Schutzklassen hergestellt: B, C und D.
Warum werden Schutzvorrichtungen benötigt?
OPS1 ist in der Lage, jedes elektrische Gerät zu schützen. Aufgrund seiner kompakten Größe eignet sich ein solches Gerät für den Einbau und Anschluss in eine normale Schalttafel einer Wohnung, eines Ferienhauses oder eines Büros. Durch die Installation einer SPD in solchen Räumlichkeiten können Sie teure Geräte und Computerausrüstung sparen. In Landhäusern, ausgestattet mit der „ Intelligentes Haus» Der Einbau von OPS1 ist durch die Herstellerangaben vorgeschrieben, da die elektronische Befüllung sehr empfindlich auf Überspannungen reagiert. Ein ähnlicher Schutz ist auch für alle autonomen Lebenserhaltungs-, Überwachungs- und Sicherheitssysteme erforderlich.
Daher wird ein solches Gerät nicht nur im privaten Bereich und in Stadtwohnungen, sondern auch in Verwaltungs-, Büro-, Gewerbe- und anderen Gebäuden installiert.
Designmerkmale und Eigenschaften
OSB1 verfügt über Standardabmessungen und einen modularen Aufbau: Dadurch können Sie das Gerät problemlos auf einer DIN-Schiene installieren. In diesem Fall kann das Gerät über 1 bis 4 austauschbare Module verfügen (je nach Klasse). Ein austauschbares Modul (gebrauchter Varistor-Ableiter) lässt sich ganz einfach durch ein neues ersetzen: Zu diesem Zweck befinden sich in der Mitte des Gehäuses Führungen, in die es eingesetzt wird neues Modul. Dies ermöglicht einen schnellen Austausch, ohne die Kabel zu trennen und das gesamte Gerät zu demontieren.
Der im Modul verwendete Varistor besteht aus einer Keramikmischung und Zinkoxid, wobei spezielle Verunreinigungen hinzugefügt wurden, um einzigartige Sperreigenschaften zu erzielen. Jeder Block bietet außerdem Schutz vor erhöhter Strombelastung.
Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der Wechseleinheit ist ein Fenster mit einer farbigen Statusanzeige vorhanden. Um einen zuverlässigen Kontakt zu gewährleisten, sind die Klemmen (Klemmen) eingekerbt und bieten so eine große Kontaktfläche. Dadurch verringert sich automatisch der Widerstand des Kontakts selbst.
Abhängig von der Schutzart und dem Hersteller weisen Überspannungsableiter folgende Eigenschaften auf:
- Schutzart – IP;
- Der Entladestrom hat die Form 8/20 µs;
- Die Nennspannung beträgt 230–400 V;
- Die Reaktionszeit beträgt maximal 25 ns;
- Geschützte Netzspannung: von 1 bis 2 kV;
- Die maximale Entladung, der das Gerät standhalten kann: 10 – 60 kA.
Zum Anschluss des Schutzgeräts werden Kupfer- oder Aluminiumdrähte mit einem Querschnitt von 4 bis 25 mm 2 verwendet
Beachten Sie! Beim Anschluss von OPS1 ist auf die Polarität zu achten. Dazu ist an allen Anschlussklemmen am Gerätekörper markiert, welcher Draht an diesen Anschluss angeschlossen werden soll.
Schaltplan
Schauen wir uns nun am Beispiel eines Privathauses an, wie ein Diagramm zum Anschluss eines SPD an das Stromnetz aussieht.
Das Beispiel zeigt, wie Überspannungsschutzgeräte zonal richtig angeschlossen werden: Dieses Schema gilt als das effektivste. Es ist das Konzept des dreistufigen Schutzes mit in Innenräumen angebrachten SPDs, das in der Praxis die größte Anwendung gefunden hat. Es ist wichtig, für jede Zone die entsprechende Limiterklasse einzustellen.
Beachten Sie! Bei der Installation von OSB1 ist es wichtig, den richtigen Abstand zwischen den Geräten einzuhalten: Zwischen ihnen müssen mindestens 10 Meter liegen.
Zonenverteidigungskonzept
Gemäß den von der IEC angenommenen Normen ist jede mit elektrischen Leitungen ausgestattete Anlage in bedingte Zonen unterteilt. Die Einteilung (oder Einteilung der Zonen) erfolgt auf Grundlage der theoretischen Auswirkungen einer Blitzentladung: direkt oder indirekt. Unter diesem Gesichtspunkt werden mehrere Zonen unterschieden:
- 0A: Alle Punkte von Stromleitungen in diesem Bereich sind direktem Kontakt mit einem Blitzkanal oder einer Blitzentladung sowie dem aus diesem Naturphänomen resultierenden elektromagnetischen Feld ausgesetzt;
- 0B: Diese Zone gehört zu Außenumgebung Haus oder ein anderes Objekt, das nicht direkt mit Blitzen in Berührung kommt. Normalerweise wird dieser Bereich durch einen ordnungsgemäß installierten Blitzableiter zuverlässig geschützt. Es ist zu bedenken, dass dieser Bereich einem starken elektromagnetischen Feld ausgesetzt ist;
- Zone 1 bezeichnet den Innenbereich des Gebäudes. In diesem Bereich sind alle Punkte der Stromleitung keinem direkten Blitzeinschlag ausgesetzt. Dadurch ist der Wert des durch diese Zone fließenden Entladestroms deutlich geringer als in den Außenbereichen. Durch die Abschirmung des elektromagnetischen Feldes durch die Gebäudewände wird auch dessen Wirkung reduziert.
Eine Aufteilung in aufeinanderfolgende Innenbereiche (Zone 2, 3 usw.) erfolgt, wenn eine weitere Ableitung von Impulsströmen oder elektromagnetischen Feldern erforderlich ist. Dieses Design wird praktiziert, wenn empfindliche elektrische Geräte oder Geräte untergebracht werden müssen elektronische Geräte. Jeder nachfolgende Bereich ist durch eine Abnahme des Entladestroms und des Einflusses (der Leistung) des elektromagnetischen Feldes gekennzeichnet.
Fassen wir es zusammen
In diesem Artikel haben wir den Zweck und die Konstruktionsmerkmale von Überspannungsschutzgeräten sowie deren Bedeutung kennengelernt korrekte Installation. Wir untersuchten auch deren Klassifizierung und Funktionsprinzipien und machten uns mit dem Zonenkonzept zum Schutz von Gebäuden und Objekten vertraut.
Durch den weit verbreiteten Einsatz von Halbleiter- und Mikroprozessortechnik in der Produktion und im Alltag gewinnt die Frage des Schutzes elektrischer Netze bis 1000 V vor Schalt- und Blitzüberspannungen heute besonders an Relevanz.
Teure Geräte, die aus Halbleiterelementen hergestellt werden, haben eine schwache Isolierung und können bereits durch geringfügige Spannungserhöhungen beschädigt werden.
In Übereinstimmung mit der anerkannten Nomenklatur wird ein Überspannungsbegrenzer in elektrischen Anlagen mit Spannungen bis 1 kV als Überspannungsschutzgerät bezeichnet (SPD).
Funktionsprinzipähnelt dem Funktionsprinzip von Überspannungsableitern (OSS) und basiert auf der Nichtlinearität der Strom-Spannungs-Kennlinie des Schutzelements. Bei der Auslegung des Überspannungsschutzes in Netzen bis 1 kV sind in der Regel 3 Schutzstufen vorgesehen, die jeweils für eine bestimmte Impulsströme- und Wellenfrontsteilheit ausgelegt sind.
SPD I – ein Gerät 1. Klasse, wird am Eingang des Gebäudes installiert und übernimmt die Funktion der ersten Stufe des Überspannungsschutzes. Seine Arbeitsbedingungen sind die schwierigsten. Ein solches Gerät soll Impulsströme mit einer Wellenfrontsteilheit von 10/350 μs begrenzen. Die Amplitude der Impulsströme 10/350 μs liegt im Bereich von 25–100 kA, die Dauer der Wellenfront erreicht 350 μs.
SPD II – dient zum Schutz vor Überspannungen durch transiente Prozesse in Verteilnetzen sowie als zweite Stufe nach SPD I. Sein Schutzelement ist für Impulsströme mit einer Wellenform von 8/20 μs ausgelegt. Die Stromamplitude liegt im Bereich von 15-20 kA.
SPD III – dient zum Schutz von Netzen vor Restüberspannungen nach Geräten der ersten und zweiten Klasse. Sie werden direkt am Schutzgerät installiert und durch Impulsströme mit einer Wellenform von 1,2/50 μs und 8/20 μs normiert.
Gerät. Geräte aller Klassen haben einen ähnlichen Aufbau, der Unterschied liegt in den Eigenschaften des Schutzelements. Strukturell besteht das Gerät aus einer festen Basis und einem abnehmbaren Modul. Der Sockel wird direkt an den Verteilerschrankstrukturen auf einer DIN-Schiene befestigt.
Das herausnehmbare Modul wird über Messerkontakte in den Sockel eingesetzt. Durch dieses Design ist es einfach, ein beschädigtes nichtlineares Element selbst auszutauschen. Als nichtlineares Element werden Varistoren und Ableiter unterschiedlicher Bauart eingesetzt. Ihre Ausführung kann ein-, zwei- oder dreipolig sein; die Wahl hängt von der Anzahl der Adern des geschützten Netzwerks ab.
Ausländische Hersteller statten ihre Produkte mit Gerätebetriebsanzeigen aus, mit denen Sie die Funktionsfähigkeit visuell feststellen können. In teureren Modellen können thermische Auslöser installiert werden, um eine Überhitzung eines nichtlinearen Elements zu verhindern, das nicht für einen langfristigen Stromfluss ausgelegt ist.
Schaltplan. Zum Überspannungsschutz in elektrischen Anlagen werden stromführende Teile gezielt über Elemente mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie an die Erdschleife angeschlossen.
In Elektroinstallationen bis 1000 V ist für den Einsatz eines SPD ein PE-Schutzleiter mit genormtem Widerstand erforderlich. Obwohl die Geräte selbst für hohe Impulsströme und -spannungen ausgelegt sind, sind sie für längere Spannungsanstiege und das Fließen von Leckströmen nicht geeignet.
Viele Hersteller empfehlen den Schutz von Überspannungsschutzgeräten durch Sicherungseinsätze. Diese Empfehlungen erklären sich durch ein schnelleres Auslösen von Sicherungen in Bereichen mit Impulsströmen sowie durch häufige Schäden am Kontaktsystem von Leistungsschaltern, wenn Ströme dieser Stärke ausbrechen.
Beim dreistufigen Überspannungsschutz müssen die Geräte entlang der Leitungslänge in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sein. Beispielsweise muss der Abstand von SPD I zu SPD II mindestens 15 m über die Länge des sie verbindenden Kabels betragen. Durch die Einhaltung dieser Bedingung können Sie gezielt auf verschiedenen Stufen arbeiten und alle Störungen im Netzwerk zuverlässig unterdrücken.
Der Abstand zwischen Stufe II und III beträgt 5 Meter. Wenn es nicht möglich ist, die Geräte über die vorgeschriebenen Entfernungen zu trennen, wird eine passende Drossel verwendet, bei der es sich um einen aktiv-induktiven Widerstand handelt, der dem Widerstand der Drähte entspricht.
Merkmale nach Wahl. Der kritischste Bereich des Blitzüberspannungsschutzes ist der Eintritt in das Gebäude. Das SPD im ersten Abschnitt begrenzt den größten Impulsstrom. Messerkontakte für SPDs der ersten Klasse stellen die größte Schwachstelle des Gerätes dar.
Impulsströme mit einer Amplitude von 25-50 kA gehen mit erheblichen elektrodynamischen Kräften einher, die zum Herausspringen führen können austauschbares Modul von Messerkontakten und berauben elektrisches Netzwerk Beim Überspannungsschutz ist es daher besser, als erste Stufe ein SPD ohne Wechselmodul zu verwenden.
Geben Sie bei der Auswahl eines erstklassigen Schutzes den Vorzug bessere Geräte basierend auf Feststellern. Die Herstellung eines Varistor-SPD für einen Impulsstrom von mehr als 20 kA ist recht arbeitsintensiv und kostspielig, daher ist ihre Serienproduktion nicht gerechtfertigt.
Wenn der Hersteller also einen Nennstrom von mehr als 20 kA für das Varistorgerät angibt, sollten Sie bei einem solchen Kauf vorsichtig sein; Vielleicht führt Sie der Hersteller in die Irre.
SPD mit Überspannungsableiter Kamera öffnen stellt bei Auslösung eine Gefahr dar, weshalb sein Einsatz in Verteilerschränken gerechtfertigt ist, in denen die Anwesenheit von Menschen während des Betriebs des geschützten Bereichs ausgeschlossen ist. Der gepulste Stromfluss durch die Kontakte der Funkenstrecke führt zwangsläufig zur Zündung des Lichtbogens.
Beim Brennen des Lichtbogens können heiße Gase und Spritzer geschmolzenen Metalls die Gesundheit und das Leben von Menschen schädigen. Der Schrank, in dem ein SPD dieses Typs eingebaut wird, muss aus feuerfestem Material bestehen und alle Löcher müssen versiegelt sein.
Als nichtlineares Element können auch Funkenstrecken mit Zündelektrodenschaltung eingesetzt werden. Mit einer zusätzlichen Elektrode können Sie den Zeitpunkt des Durchbruchs der Funkenstrecke und des Öffnens der Funkenstrecke regulieren. Durch den Einsatz einer Zündelektrode ist es möglich, die Impulsspannung zu reduzieren und den Betrieb von SPDs verschiedener Klassen zu koordinieren.
Wenn jedoch der Steuerkreis der Zündelektrode ausfällt, wird am Ausgang ein Schutz mit unbekannter Charakteristik ausgegeben, der möglicherweise nicht gewährleistet ist richtige Arbeit, aber Leistung im Allgemeinen.
Es muss die Machbarkeit der Installation von SPDs und Überspannungsschutzgeräten geprüft werden. Per Definition sind SPDs nicht in allen Stromkreisen installiert, und die Machbarkeit der Verwendung von SPDs muss in der Entwurfsphase ermittelt werden.
- GOST R 50571.20/2000.
Gemäß den Vorschriften ist der Einbau eines SPD zwingend erforderlich:
- In jedem Haus, in dem das Haus montiert ist;
- In einem Haus, das (ganz oder teilweise) über eine Freileitung mit Strom versorgt wird und in dem es mehr als 25 Stunden pro Jahr zu Gewittern kommt.
Solche Gebiete sind reguliert und auf der Karte dargestellt.
In Gebieten mit weniger Gewittern, in denen die Stromversorgung über freiliegende Oberleitungsdrähte erfolgt, würde es nicht schaden, ein SPD zu installieren.
Notiz: Wird das Stromversorgungskabel des Hauses von einer Freileitung im Erdreich ins Haus geführt, ist der Einbau eines SPDs nicht erforderlich.
Was ist eine erstklassige SPD?
SPDs werden in Klassen eingeteilt. Am Hauseingang ist ein erstklassiges SPD installiert. Ein erstklassiges SPD schützt das Stromversorgungsnetz des Hauses vor direkten oder indirekten Blitzeinschlägen in die Stromleitung oder in den Blitzschutz des Hauses.
Gemäß den Regeln wird ein SPD in oder installiert (sofern dies im Projekt vorgesehen ist).
SPD-Typen
Derzeit werden drei Arten von SPDs verwendet:
- Festgenommene– ein Gerät zum Schutz elektrischer Schaltkreise zur Begrenzung von Überspannungen;
- Gasgefüllte Ableiter– leistungsstarke, mit Edelgas gefüllte Funkenstrecken;
- Varistoren– ein Halbleiterwiderstand, dessen Widerstandswert mit zunehmender Spannung zunimmt.
SPD-Stangen
Überspannungsschutzgeräte werden in der Eingangs-, Eingangsverteilungs- oder Hauptverteilertafel des Hauses sowie bei der Installationsoption in einer separaten Schalttafel Shch.Z.I.P. installiert. (Überspannungsschutzpanel).
Da das SPD an alle stromführenden Leitungen des Stromversorgungskreises angeschlossen ist, sind die SPDs der ersten und zweiten Klasse zweipolig (220 V) und vierpolig (380 V).
SPD-Anschlussplan
In diesem Artikel lernen wir drei allgemeine Schemata zum Anschluss von SPDs an das Stromnetz eines Privathauses kennen.
- Anschließen eines SPD an ein 220-Volt-Netzwerk (einphasig);
- Anschluss eines SPD an ein 380-Volt-Netz (Typ TT und TN-S);
- Anschluss eines SPD an ein 380-Volt-Netz (Typ ).
