Infodani Schrack Technik 2011 12 Prenaponska Zastita

UREĐAJI PRENAPONSKE

ZAŠTITE NISKOG NAPONA

Priredili : Josip Zdenković & Vedran Bezmalinović

SADRŽAJ

ODVODNICI PRENAPONA, FIZIKALNA SLIKA

IZVORI PRENAPONA

KLASIFIKACIJA UREĐAJA PRENAPONSKE

ZAŠTITE

SMJERNICE U PRAKSI, SCHRACK OPREMA

KORIŠTENI IZVORI ZNANJA

IZVORI PRENAPONA

- direktni, bliski i udaljeni udari groma (LEMP - Lightning electromagnetic impulse),

- sklopne manipulacije u elektroenergetskim mrežama i instalacijama

(SEMP - Switching electromagnetic impulse),

- smetnje u elektroenergetskim mrežama i instalacijama

- elektrostatska pražnjenja (ESD - Electrostatic discharge)

- nisko i visoko frekvencijski odašiljaci

- nuklearne eksplozije (NEMP – Nuclear electromagnetic impulse)

ATMOSFERSKA PRAŽNJENJA

1. Direktni udar groma

2. Udar groma u fazni ili dozemni vodič dalekovoda

3. Atm. izbijanje oblak-oblak

4. Inducirani prenapon u sekciji niskog napona

ATMOSFERSKA PRAŽNJENJA

Udar groma u dalekovod

Direktni udar groma u:

- stup dalekovoda

- zaštitno (dozemno) uže

- fazni vodič

UDAR GROMA U DALEKOVOD

GROMOBRANSKA INSTALACIJA

RAZINE ZAŠTITE OD MUNJE

zaštitna razina efikasnost

I 0,98

II 0,95

III 0,90

IV 0,80

efikasnosti zaštite (IEC 61312-1)

Odnos između zaštitne razine i

Klasa I su zgrade tipa škole, muzeji, javne zgrade

90-95% stanova i ureda spadaju u klasu III i IV

KARAKTERISTČNI PARAMETRI

I - tjemena vrijednost

T1 - vrijeme porasta

T2 - vrijeme do pada na 50%

vrijednosti

Trajanje 10% do 10%

QI Naboj dugog udara

Quelle: EN62305-1:2006

RAZINE ZAŠTITE OD MUNJE

IZBOR UREĐAJA PRENAPONSKE ZAŠTITE

Razina zaštite LPL … lightning protection level

LPL. I: 50% / 200 kA 100 kA/4 vodiča

25 kA / vodiču

LPL. II: 50% / 150 kA 75 kA/4 vodiča

19 kA / vodiču

LPL. III +IV: 50% / 100 kA 50 kA/4 vodiča

12,5 kA / vodiču

UREĐAJI PRENAPONSKE ZAŠTITE SPD (Surge Protective Device)

To su uređaji koji ograničavaju prenapone na slijednoj opremi.

Odvodnici prenapona se ponašaju kao nelinearni otpori, čiji se

iznos mijenja u zavisnosti od veličine narinutog napona.

Idealni odvodnik prenapona i uz vrlo velike struje održava

uvijek konstantan napon na sebi.

Odvodnik prenapona osim amplitude nailazećeg naponskog

vala smanjuje i njegovu strminu.

Prvi odvodnici prenapona bili izvedeni od čestica silicij karbida

(SiC) sa iskrištima. Suvremeni metal-oksidni odvodnici

prenapona –varistori- se sastoje od cink-oksidnih (ZnO) pločica.

UREĐAJI PRENAPONSKE ZAŠTITE

UPZ prema kapacitetu odvodenja:

Odvodnici struje munje - za zaštitu instalacija i

opreme od direktnog ili bliskog udara munje

Odvodnici prenapona - za zaštitu instalacija, opreme i

uredaja od udaljenih udara munje, sklopnih prenapona kao i

elektrostatskih pražnjenja

Kombinirani UPZ - za zaštitu instalacija, opreme i

uredaja od direktnog ili udaljenog udara munje


Uređaji prenaponske kategorije I

(Posebno štićeni uredaji).

Uređaji prenaponske kategorije II

(npr. mali kućanski aparati, ručni električni alati..).

Uređaji prenaponske kategorije III

(npr. razvodna ploča, glavni prekidač, razvod uključujući

kabele, razvodne kutije, prekidači, utičnice, a u industriji

sabirnice, razni motori koji su trajno priključeni itd.)

Uređaji prenaponske kategorije IV

(To su svi uređaji od glavnog razvoda i napajanja objekta u

smjeru mreže kao: brojilo, glavni osigurači itd).

KATEGORIJE UREĐAJA I ELEKTRO OPREME (IEC 60664-1/DIN VDE 0110 Part 1)

PRENAPOSNKE KATEGORIJE OPREME I KLASE UPZ-a

Prenaponska kategorija elektro opreme

Klasa UPZa

kWh KPO

,I ,II ,III

6kV 4kV 2,5kV 1,5kV

POJMOVI

Impulsna struja munje Iimp:

Struje munje oblika 10/350 koju odvodnik može podnijeti

karakterizirana je tjemenom(kA), brzinom porasta di/dt (A/s),

specifičnom energijom i²/t(J/Ω) i nabojem i*dt (As). Važno za

UPZ klase T1

Maksimalna struja odvođenja Imax:

Tjeme strujnog impulsa 8/20 u ispitivanju prema IEC/EN

61643 pri kojem odvodnik pouzdano odvodi i još nije

mehanički ili električki oštećen. Imax > In

Nazivna struja odvođenja In

Nazivna struja odvođenja je vršna vrijednost strujnog impulsa,

valnog oblika 8/20 μs, za koji je uređaj prenaponske zaštite

predviđen prema određenoj normi

Zaštitna naponska razina Up:

Ovo je maksimalna trenuntna vrijednost napopna na

priključnicama uređaja prenaponske zaštite izmjerenog pri:

- nazivnoj struji odvođenja, odnosno uz

- 100% ispitnog napona vala 1,2/50

POJMOVI

Najviši radni napon Uc

Najviša efektivna vrijednost napona koja smije trajno biti

prisutna na odvodniku, to je napon pri kojemu odvodnik “još

ne provodi”

Kombinirani test impuls Uoc:

Kombinirani naponsko strujni impulsi se generiraju hibridnim

generatorom (1,2/50 μs, 8/20 μs). Napon otvorenog kruga

ovog generatora označava se Uoc za naponski impuls

1,2/50. Struja kratkog spoja ovog izvora za strujni impuls 8/20

označava se sa Isc. Koristi se za testiranje uređaja

prenaponske zaštite klase III prema IEC61643.

POJMOVI

Kapacitet prekidanja, gašenja popratne struje If

Kapacitet prekidanja je očekivana efektivna vrijednost popratne

struje pogonske frekvencije, koja može biti automatski ugašena

uređajem prenaponske zaštite uz narinut maksimalni trajni radni

napon Uc.

Podnosiva struja kratkog spoja

Podnosiva struja kratkog spoja je veličina struje kratkog spoja

pogonske frekvencija na mjestu postavljanja uređaja

prenaponske zaštite koja se mora ograničiti osiguračima ispred

uređaja prenaponske zaštite.

POJMOVI

PRIMJERI TESTNIH VALNIH OBLIKA ZA UREĐAJE PRENAPONSKE ZAŠTITE

Testclass I

Testclass II

Površina ispod linija je indikator energije pojedinog valnog oblika !

Izvor: Dr. ing. Peter Hasse Dehn + Soehne

PEG 2001 meeting Las Vegas, March 27-29 2001

PRIMJER DJELOVANJA IMPULSA 40 kA 8/20 µs (lijevo) i 10/350 µs (desno)

Odvodnici struje munje

- B / I / T1

- Testirano standardnim impulsom struje 10/350µs

- Odvođenje dijela struje munje

- Izjednačavanje potencijala

- Prenaponska zaštita uređaja

T1 I B

european (EN)

international (IEC)


Odvodnik prenapona

- C / II / T2

- Testirano sa strujnim impulsom 8/20µs

- Sniženje preostalog napona UPZ-a klase I

- Ograničenje induciranih prenapona


T2 II C


Odvodnici prenapona za

zaštitu krajnjih uređaja

- D / III / T3

- testirano s naponskim valom 1,2/50µs i strujnim

impulsom 8/20µs

- Ograničenje sklopnih prenapona

- Sniženje preostalog napona prethodnih UPZ


T3 III D


METALOKSIDNI ODVODNICI PRENAPONA, FIZIKALNA SLIKA

Pri nailasku prenapona, stvara se među česticama cink-

oksidnih pločica jako električno polje, pri čemu se prostor oko

njih ionizira i postaje vodljiv.

Što je veći napon koji djeluje na odvodniku (promjenjivom

otporu), to je jače polje i ionizacija koja omogućuje stvaranje

vodljivih kanala, pa se otpor odvodnika smanjuje i tako se odvodi

jaka struja u zemlju.

Kada naponski val prestane djelovati, smanjuje se napon na

odvodniku, slabi i električno polje i ionizacija oko ZnO čestica, pa

se smanjuju i vodljivi kanali, a odvodnik će povećavajući svoj

otpor prekinuti struju, koja bi inače dalje tekla kroz zemlju, zbog

djelovanja pogonskog napona (popratna – slijedna struja).

u normalnom pogonu teče kroz varistor mala kapacitivna struja (između

područja 1 i 2)

pri povećanju struje kroz odvodnik od gotovo milijun puta preostali napon

na odvodniku se praktično ne mijenja, područje 2

pri daljenjem povećanju struje, područje 3, preostali napon počinje rasti

PODRUČJE 2 PODRUČJE 1 PODRUČJE 3


meka aktivacija, nema prenaposnkog impulsa

niska razina preostalog napona, moguće paralelno spajanje u sklopu

bez slijednih struja; struje koje nastaju zbog pogonskog napona

koristi se za klase I+II+III (B+C+D)

male dimenzije 1/2/3/4 TE

sadrže termički sklop za isključenje pri preopterećenju


i za visoke struje, brzi odziv, mali kapcitet

bez struje curenja (prisutna kod varistora)

ima slijedne, popratne struje

tvrda aktivacija, impuls prenapona

u pravilu viša cijena

ISKRIŠTA, PLINSKI ODVODNICI PRENAPONA, FIZIKALNA SLIKA

TNC , TNS, TT SUSTAV

IZBOR SCHRACK UREĐAJA

+

PROTEC 25kA

COMBTEC 12.5kA

VARTEC

IZBOR SCHRACK UREĐAJA

VARTEC

POWERTEC kl. B+C

Iimp = 25 kA, 60kA (10/350μs), IN = 40, 70kA

(8/20μs)

Klasa B+C

Zaštitni nivo Up<2,5kV

Vrijeme odziva <50ns

Izvedba s iskrištem

Iimp = 25 kA (10/350μs), IN = 40 kA (8/20μs),

IS010111

IS010112 (sa pom.kontaktom)

Iimp = 60 kA (10/350μs), IN = 70 kA (8/20μs)

IS010113

IS010114 (sa pom.kontaktom)

N/PE odvodnik

Samo za TT/IT sistem !!!

Iimp = 50 kA (10/350μs) IS010084

Iimp = 100 kA (10/350μs) IS010094

POWERTEC kl. B+C

PROTEC (odvodnik munje + odvodnik prenapona)

T1 + T2 (B+C) odvodnik (25kA [10/350]+25kA [8/20])

Kombinrani odvodnik klase I + II

Iimp = 25 kA (10/350)

prema normi IEC/EN61643*

Varistorska izvedba

nema preostale struje

blaga prorada

T1 I B

T2 II C

PROTEC kl. B+C

COMBTEC (odvodnik munje + odvodnik prenapona)

T1 + T2 (B+C) Ableiter(12,5kA [10/350]+20kA [8/20])

kombinirani odvodnik klase I + II

Iimp = 12,5 kA (10/350)

prema normi IEC/EN61643*

Varistorska tehnologija


blaga proradaI

T1 I B

T2 II C

COMBTEC kl. B+C

VARTEC (odvodnik prenapona)

NIJE odvodnik struje munje

za indirektne (inducirane) udare = prenapone

T2 (C) odvodnik utične izvedbe

In ... 15 kA i 20 kA

prema normi EN/IEC 61643*

Varistorska tehnologija


blaga prorada

T2 II C

VARTEC kl. C

Serija VMG

Varistor+iskrište

Šírina 1TE

Utična izvedba

UP ≤ 0,9 kV

In = 3 kA (8/20), 6kA (1.25/50)

IS010200 odvodnik

IS010201 podnožje

IS010202 podnožje + pom.kontakt

ODVODNICI PRENAPONA KLASE D

Serija AD2

Varistor+iskrište

Širina 2TE

Utična izvedba

UP≤ 0,9 - 1,2 kV

In = 2,5/2,5/5 kA (8/20)

(L-N/L-PE/N-PE)

IS050022 L/N (varistor)

IS050021 N/PE (iskrište)

IS050023 podnožje 2P

ODVODNICI PRENAPONA KLASE D

PREDOSIGURAČI I UREĐAJI PRENAPONSKE ZAŠTITE

OSIGURAČI PRI STRUJNOM IMPULSU 10/350µs

Nema logike selektivnosti (1:1,6)! Za F4-F6 treba postaviti najveći

propisani! Ako se postavi manji, tada prenapon koji se javlja pri

izgaranju osigurača F4-F6 može preopteretiti slijedeće odvodnike!

Ako se postave veći od propisanih F4-F6 može doći do eksplozije

odvodnika

OSIGURAČI PRI STRUJNOM IMPULSU 8/20µs

UREĐAJ PRENAPONSKE ZAŠTITE I RCD SKLOPKA

nepotrebni isklopi,

smanjena pouzdanost

napajanja

prema IEC 61008-1

standardne RCD sklopke su

otporne na strujne impulse

250A 8/20us, a selektivne

RCD sklopke na 3kA

8/20us

to znači da T1 i T2

odvodnici prenapona

moraju biti smješteni ispred

RCD sklopke, tj u smjeru

izvora

UREĐAJ PRENAPONSKE ZAŠTITE I RCD SKLOPKA

U slučaju neispravnog

trošila i neispravnog

odvodnika može doći do

neprorade RCD sklopke

Stoga se uređaji

prenaponske zaštite tipa T1

i T2 moraju staviti prije

RCD sklopke

UGRADNJA UREĐAJA

L= L1+L2+L3 manje od 0,5m

ODVODNIK ZA FOTONAPONSKE UREĐAJE

Odvodnik za fotonaponske uređaje - PHOTEC

550, 1000Vdc – 12,5kA (10/350), 20kA (8/0)

Klasa I/II Kombi. odvodnik & II-odvodnik do 1000Vdc

(100)

Odvodnik za fotonaponske uređaje - PHOTEC

Ugradnja između panela i izmjenjivača na DC-strani

ODVODNIK ZA FOTONAPONSKE SUSTAVE

HVALA NA PAŽNJI

Documents

Infodani Schrack Technik 2011 12 Prenaponska Zastita