Schneider Electric - Ochrona budynków mieszkalnych przed oddziaływaniem prądu piorunowego
„Ostrożności nigdy za wiele”, stosownie do tego powiedzenia, instalatorzy bardzo często wybierają ograniczniki przepięć typu 1+2 (tzw. ograniczniki przepięć klasy B+C) niezależnie od zagrożeń jakie mogą występować dla danego obiektu. W poniższym artykule omówione zostaną kwestie dotyczące tego, kiedy tak naprawdę stosowanie ograniczników typu 1+2 jest nieodzowne oraz jaka jest ich rola w systemie ochrony przed przepięciami.
Rola ograniczników przepięć typu 1
Podstawowym zadaniem ograniczników przepięć poddanych próbie klasy I (ograniczniki przepięć typu 1) jest ochrona przed skutkami bezpośredniego oddziaływania prądu piorunowego. Zadaniem ogranicznika jest zredukowanie wartości przepięć z poziomu nawet kilkudziesięciu kV do poziomu odpowiadającemu wytrzymałości przepięciowej urządzeń i części instalacji zainstalowanych za ogranicznikiem przepięć.
Rys. 1. Odprowadzając prąd udarowy do szyny uziemiającej ograniczniki przepięć potrafią
skutecznie zredukować poziom przepięć w instalacji elektrycznej.
Zastosowanie ograniczników przepięć typu 1
Oczywiste jest stosowanie ograniczników przepięć typu 1 w obiektach z instalacją piorunochronną, do ochrony przed bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego.
Nie jest to jednak jedyna sytuacja, do której ogranicza się stosowanie ograniczników przepięć tego typu. Do wniknięcia części prądu piorunowego do instalacji elektrycznej może także dojść w sytuacji, gdy budynek jest zasilany poprzez przyłącze powietrzne lub przyłącze kablowe, gdy odległość od transformatora nie jest duża. Wówczas również właściwe jest zastosowanie ograniczników typu 1 do ochrony przed prądem udarowym.
Rys. 2. Budynki z przyłączem powietrznym są przykładem obiektów, gdzie zaleca się stosowanie
ograniczników przepięć typu 1+2
Innym przykładem na zastosowanie ograniczników typ 1 jest sytuacja, gdy w sąsiedztwie np. domu jednorodzinnego znajduje się wysoki obiekt jak stacja antenowa. Potencjał ziemi wokół miejsca uderzenia niebezpiecznie wzrasta.
Rys. 3. Sąsiedztwo wysokich obiektów stwarza dodatkowe ryzyko wniknięcia prądu piorunowego do instalacji
elektrycznej – stosowanie ograniczników typu 1+2 jest zalecane w tej sytuacji.
Dobór z uwzględnieniem parametrów ograniczników przepięć
Projektując system ochrony odgromowej, dla obiektów o najmniejszym poziomie ochrony jakimi bardzo często są domy jednorodzinne (poziom ochrony odgromowej III i IV – tab. 1) zakłada się, że wartość prądu piorunowego nie przekroczy 100 kA. Dokonując pewnego uproszczenia można założyć, że 50% wartości tego prądu zostanie odprowadzone przez uziom do ziemi. Kolejne 50% może trafić do instalacji elektrycznej. Z tego powodu ograniczniki przepięć typu 1 firmy Schneider serii iPRD 12.5r
Rys. 5. Nowy ogranicznik przepięć iRPD1 12.5r typu 1+2 firmy Schneider w wykonaniu 3+1
(z iskiernikiem podłączanym między przewody N i PE
charakteryzują się wartością prądu Iimp równą co najmniej 12,5 kA / biegun, co przy 4 biegunach oznacza możliwości odprowadzenia 50 kA, czyli 50% zakładanej, całkowitej wartości prądu piorunowego. Do ochrony obiektów komercyjnych jak galerie handlowe czy użyteczności publicznej jak np. szpitale, których poziom ochrony odgromowej może być określony jako I lub II polecane są ograniczniki przepięć iPRD 25r o prądzie Iimp = 25 kA/ biegun.
Rys. 7. Ogranicznik iPRD 12.5r o prądzie Iimp = 12,5 kA/biegun do stosowania w obiektach
o poziomie ochrony odgromowej I i II
Wybierając ogranicznik przepięć warto zweryfikować wartość tego parametru. Parametr Iimp odnosi się prądu odpowiadającemu charakterystyce prądu piorunowego. Ograniczniki typu 2 charakteryzowane są także parametrem Imax oraz In – ten parametr odnosi się do oddziaływań związanych z przepięciami łączeniowymi, nie oznacza on możliwości odprowadzania prądu piorunowego. Porównanie przebiegu prądu Iimp (10/350ms) oraz In ( 8/20ms) przedstawiono na rysunkach 6a i 6b.
Rys. 6. Kształt udaru 103/350 ms (a) odpowiadającego prądowi piorunowemu jakim testowane są ograniczniki
typu 1 oraz 8/20 ms (b) odpowiadającemu wyładowaniom pośrednim, podstawowy parametr ograniczników typu 2
| Poziom ochrony zgodnie z EN 62305-2 | Bezpośrednie wyładowanie piorunowe, na które zaprojektowano zewnętrzną instalację piorunochronną |
|
| I | 200 kA | 25 kA / biegun |
| II | 150 kA | 18,75 kA / biegun |
| III/IV | 100 kA | 12,5 kA / biegun |
Tablica 1. Wartości prądów udarowych stosownie do poziomu ochrony budynków.
Zalety ograniczników przepięć typu 1+2
W przypadku budynków mieszkalnych jak domy jednorodzinne, bardzo popularne jest stosowanie ograniczników typu 1+2, ponieważ z rozdzielnicy głównej wyprowadzane są obwody zasilania sprzętu AGD czy innych urządzeń elektrycznych , do ochrony których stosowanie tylko ograniczników przepięć typu 1 byłoby niewystarczające. Należy dodać, że do zapewnienia właściwej ochrony dla najbardziej wrażliwego sprzętu RTV czy komputerowego wymagane jest zastosowanie ograniczników typu 3.
Rys. 4. Powszechnie stosowane urządzenia w budynkach mieszkalnych wymagają umiejętnego
zabezpieczenia instalacji przed przepięciami, aby nie narazić ich na oddziaływanie udarów przekraczających ich wytrzymałość.
Ograniczniki iPRD1 12.5r znakomicie sprawdzają się w typowych zastosowania w budownictwie mieszkaniowym takich, jak:
- budynki wyposażone w instalację odgromową,
- budynki z przyłączem powietrznym,
- budynki w sąsiedztwie innych wysokich obiektów.
Do zalet serii iPRD1 12.5r należy zaliczyć:
- standardowe wykonanie w układzie 1+1 i 3+1 z iskiernikiem włączanym między przewody N oraz PE. Dzięki temu stanowią uniwersalne rozwiązanie tak dla sieci TN-S jak i TT wykorzystując także zalety rozwiązań iskiernikowych w odprowadzaniu prądów piorunowych.
- wymienne wkładki, pozwalające na wygodne odłączenie ogranicznika na czas pomiaru rezystancji izolacji, a także umożliwiające wymianę pojedynczych wkładek, a nie całego aparatu, po uszkodzeniu.
- optyczny wskaźnik uszkodzenia wkładki na czole aparatu – biały/czerwony.
- styk sygnalizacyjny, pozwalający w wygodny sposób zrealizować zdalną sygnalizację uszkodzenia.
- Iimp = 12,5 kA, wartość prądu udarowego dopasowana do obiektów III i IV poziomu ochrony odgromowej (patrz tablica 1).
- możliwość montażu po obróceniu o 180O dzięki czemu pozycję montażu można zoptymalizować w celu skróceniu przewodów łączeniowych.
