google

    alarmy, telewizja przemysłowa, ochrona

    Kursy walut 20.09.2019
    1 USD
    3.9319
    0.0052
    1 EUR
    4.3438
    0.0013
    1 CHF
    3.9668
    0.0056
    1 GBP
    4.9277
    0.0215
    1 RUB
    0.0616
    0.0004
    Newsletter
    Otrzymuj wiadomości o nowościach w branży
    Podaj imię i nazwisko:
    Twój adres email:
     
    Zobacz na mapie
    Chcę dodać:
    W zasięgu km

    • Klasyfikacja ograniczników przepięć - ograniczniki Typu i ograniczniki kombinowane

    RST Sp. z o.o. logo

    Obecna klasyfikacja ograniczników przepięć dla instalacji zasilania elektroenergetycznego niskiego napięcia wynika z zapisów normy PN-EN 61643-11 „Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia — Część 11: Urządzenia ograniczające przepięcia w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia — Wymagania i próby” [1].

    Rys.-5.-Etykieta-ogranicznika-Typu.jpg

    Etykieta ogranicznika Typu

    1. Wstęp

    Klasyfikacja ta opiera się przede wszystkim na zróżnicowaniu ze względu na wytrzymałość ograniczników przepięć na prądy udarowe. Z uwagi na obecnie stosowaną klasyfikację normatywną mamy do czynienia z ogranicznikami danego Typu, które są badane według określonych klas prób. Czytając dostępne publikacje lub materiały reklamowe producentów tego typu urządzeń, można niestety zauważyć, że często mylone są pojęcia „Typów” i „klas” ograniczników lub niewłaściwie interpretowane jest pojęcie ogranicznika kombinowanego. Niniejszy artykuł ma na celu ułatwienie zrozumienia prawidłowej klasyfikacji ograniczników, zgodnej z aktualną normą.

    2. Znormalizowane udary prądowe

    Aby zrozumieć zasady podziału ograniczników przepięć (SPD ang. surge protecting device) według normy PN-EN 61643-11 [1] niezbędne jest przedstawienie podstawowej wiedzy o udarach elektrycznych, które są stosowane w czasie przeprowadzania prób typu. O wytrzymałości SPD decyduje, przede wszystkim zdolność odprowadzenia prądów udarowych. Wartość maksymalna napięcia udaru, w przypadku ogranicznika przepięć, jest pojęciem względnym. Element nieliniowy, stanowiący podstawowy komponent konstrukcji SPD, pod wpływem udarów elektromagnetycznych ogranicza wartość napięcia na zaciskach ogranicznika do określonego poziomu przechodząc w stan przewodzenia. I właśnie zdolność do przewodzenia prądów impulsowych ma największe znaczenie dla skuteczności działania i wytrzymałości ogranicznika.

    Kształt prądu udarowego opisany jest trzema podstawowymi parametrami:

    Ipk – wartość szczytowa udaru;
    T1 – czas trwania czoła;
    T2 – czas do półszczytu.

    Przykładowy sposób określania wartości parametrów czasowych impulsów wg PN-EN 62305-1 [2] przedstawiono na rysunku 1. Można spotkać się także z innymi definicjami tych parametrów, m. in. w PN-EN 61000-4-5 [3], jednak z praktycznego punktu widzenia, różnice między nimi nie mają dużego znaczenia, szczególnie, gdy weźmiemy pod uwagę fakt, że zawsze dopuszczalne są określone tolerancje co do kształtu impulsu. W przypadku udarów napięciowych parametry określa się w sposób analogiczny.

    Rys. 1. Definicja udaru o kształcie Ipk T1/T2

    Rys. 1. Definicja udaru o kształcie Ipk T1/T2

    Parametry czasowe mają praktyczne znaczenie we właściwościach udarów. Wartość szczytowa i czas trwania czoła definiują stromość udaru. Przy udarach prądowych, stromość di/dt ma bardzo duże znaczenie przy analizie wartości napięć indukowanych. Z kolei, w przypadku udarów napięciowych, stromości czoła, czyli wzrostowi szybkości narastania napięcia du/dt towarzyszy zwiększenie wartości napięcia zadziałania elementów ucinających napięcie. Czas do półszczytu przekłada się natomiast na czas trwania udaru – im jest on dłuższy, tym większa energia jest przenoszona przez udar.

    Zjawiska atmosferyczne są bardzo zmienne i trudne do przewidzenia, dlatego w celu ujednolicenia parametrów, przyjęto określone znormalizowane typy udarów, które wykorzystywane są do badania elementów ochrony odgromowej i przed przepięciami.

    W badaniach parametrów SPD wg PN-EN 61643-11 [1] wykorzystuje się obecnie trzy typy udarów:

    • prąd udarowy Iimp;
    • prąd wyładowczy In (Imax);
    • udar kombinowany.

    2.1. Udar prądu pioruna

    Prąd udarowy Iimp symuluje bezpośrednie oddziaływanie całkowitego lub częściowego prądu pioruna. Określony jest on, między innymi w normach dotyczących ochrony odgromowej PN-EN 62305 [2], PN-EN 62561 [4] czy też właśnie w normie PN-EN 61643 [1] odnoszącej się do testowania SPD. Należy zwrócić uwagę na fakt, że udar Iimp nie ma ściśle określonego kształtu. Najczęściej podawany w literaturze i przez producentów SPD impuls o kształcie 10/350 µs dla Iimp stanowi jedynie przykład takiego udaru. Taki impuls spełnia wymagania określone w normie PN-EN 61643-11 [1] i jest on jednocześnie przyjęty jako znormalizowany kształt prądu pierwszego udaru dodatniego doziemnego wyładowania atmosferycznego [2], które przenosi największą energię.

    W rzeczywistości, zgodnie z zapisami norm [1, 2, 4], udar prądowy Iimp zdefiniowany jest wartością szczytową prądu, przenoszonym ładunkiem elektrycznym Q oraz energią właściwą W/R, a nie ściśle określonym kształtem. Ponadto, powinien on osiągnąć założoną wartość szczytową w czasie 50 µs, a ładunek oraz energię właściwą w czasie 5 ms (według niektórych standardów 10 ms). Udary spełniające wymagania Iimp mogą mieć zatem bardzo zróżnicowane kształty w stosunku do ogólnie przyjętego impulsu 10/350 µs.

    2.2. Prąd wyładowczy

    Prąd wyładowczy ma przypisany kształt 8/20 µs, a wartość szczytowa określana jest najczęściej jako In lub Imax. Wartość In określa znamionowy prąd wyładowczy, czyli taki, który ogranicznik jest w stanie wytrzymać wielokrotnie. Wartość Imax określa natomiast największy prąd wyładowczy, jaki SPD może odprowadzić bez uszkodzenia przynajmniej jeden raz.

    Jest to ogólnie przyjęty kształt prądów udarowych, jakie mogą indukować się na skutek oddziaływania elektromagnetycznego, powodowanego pobliskim przepływem prądu pioruna, w przypadku przebicia izolacji lub zadziałania SPD w pętlach tworzonych przez różnego rodzaju instalacje przewodzące. Zatem, podczas gdy Iimp odpowiada bezpośredniemu oddziaływaniu prądu pioruna lub jego części, to prądy wyładowcze są efektem oddziaływań indukcyjnych, powodowanych przepływem prądu pioruna w pewnej odległości. Prądy wyładowcze mają, co prawda – w stosunku do Iimp – zbliżone stromości di/dt, ale ze względu na dużo krótszy czas do półszczytu, przenoszą znacznie mniejsze energie, niż bezpośrednie udary piorunowe (Rys. 2.).

    Rys. 2. Porównanie znormalizowanych kształtów udarów prądu pioruna Iimp i prądu wyładowczego In

    Rys. 2. Porównanie znormalizowanych kształtów udarów prądu pioruna Iimp i prądu wyładowczego In

    2.3. Udar kombinowany

    Wymagania dla ostatniego typu udaru są znacznie bardziej szczegółowo ustalone niż w przypadku udarów Iimp i In, dla których określone są jedynie wymagania odnośnie prądu udarowego. Udar kombinowany jest inaczej zwany udarem napięciowo-prądowym, gdyż generator takich udarów, przy rozwartych zaciskach wyjściowych, powinien wytwarzać udar napięciowy o kształcie UOC 1,2/50 µs oraz udar prądowy o kształcie ICW 8/20 µs przy ich zwarciu. Wymaga się ponadto, aby impedancja wewnętrzna generatora wynosiła 2 Ω. W efekcie generator naładowany do wartości 10 kV przy rozwartych zaciskach daje udar napięciowy 10 kV 1,2/50 µs, a po ich zwarciu udar prądowy 5 kA 8/20 µs (Rys. 3). A więc energie udarów kombinowanych są najmniejsze z wyżej opisanych. wartości szczytowe takich udarów prądowych są także najczęściej dużo mniejsze niż wartości prądów wyładowczych. Warto nadmienić, że udar kombinowany jest powszechnie stosowany w badaniach z zakresu kompatybilności elektromagnetycznej wszelkich urządzeń elektrycznych według normy PN-EN 61000-4-5 [3].

    Rys. 3. Udar kombinowany: napięciowy 10 kV 1,2/50 µs; prądowy 5 kA 8/20 µs

    Rys. 3. Udar kombinowany: napięciowy 10 kV 1,2/50 µs; prądowy 5 kA 8/20 µs

     

    Źródło:
    Autor: T. Maksimowicz
    RST Sp. z o.o.
    Artykuł został dodany przez firmę

    RST Sp. z o.o.

    Zapewniamy kompleksowy system ochrony odgromowej i przed przepięciami obiektów budowlanych systemów zasilania, sterowania i transmisji danych.

    » Zapoznaj się z ofertą firmy
    Aby w pełni wykorzystać funkcjonalność portalu
    wymień swoją przeglądarkę na nowszą wersję.