Rozwiązania do ochrony przed skutkami wyładowań atmosferycznych i przepięć łączeniowych firmy NOARK Electric

Wiele urządzeń i różnego typu systemów ulega uszkodzeniu lub zniszczeniu na skutek napięć i prądów udarowych. Firma NOARK Electric ma w swojej ofercie różnego typu ograniczniki przepięć, które przy prawidłowym doborze zapewniają ochronę instalacji przed oddziaływaniem części prądu piorunowego oraz różnego typu przepięć.

Zgodnie z normą PN-EN 61643-11 przeznaczeniem urządzeń  do ograniczania przepięć jest zapewnienie ochrony instalacji i odbiorników przed działaniem przepięć atmosferycznych indukowanych, łączeniowych, a także przed bezpośrednim oddziaływaniem części prądu piorunowego. Ograniczniki przepięć stosowane są w tablicach rozdzielczych niskiego napięcia, w budynkach mieszkalnych oraz przemysłowych. Cechą charakterystyczną tych aparatów jest ich budowa i zastosowanie elementu nieliniowego. Kluczowym elementem do ograniczania przepięć są warystory (symbol na rys. a). Stanowią one dużą impedancję w instalacji (w praktyce przerwę), która przy pojawieniu się przepięcia maleje w sposób ciągły. Innym, powszechnym elementem do ucinania fali napięciowej są iskierniki (symbol na rys. b). Ich podstawową właściwością jest to, że przy braku napięcia posiadają podobnie jak warystory bardzo dużą impedancję. W przypadku pojawienia się udaru, impedancja ta gwałtownie maleje, odprowadzając prąd do uziomu fundamentalnego.

W instalacjach niskiego napięcia wyspecyfikować można trzy rodzaje ograniczników przepięć. Ich typy to: I, II, III zgodnie z normą IEC 61643-1 lub klasy: B, C, D zgodnie z DIN VDE 0675:

• ograniczniki typu I – przeznaczone są do ochrony przed oddziaływaniem bezpośrednim części prądu piorunowego, przepięciami atmosferycznymi oraz łączeniowymi,
• ograniczniki typu II – zapewniają ochronę przed przepięciami atmosferycznymi indukowanymi, łączeniowymi, a także przed przepięciami ‘przepuszczonymi’ przez ograniczniki typu I,
• ograniczniki typu III –  stanowią ochronę przed  przepięciami  atmosferycznymi  indukowanymi  i  przepięciami łączeniowymi, powstającymi w instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym.

Ograniczniki przepięć firmy NOARK Electric serii Ex9UE dostępne są dla typów: I (Ex9UE1),  I+II (Ex9UE1+2), II (Ex9UE2) oraz III (Ex9UE3). Wszystkie typy ograniczników zostały wykonane zgodnie z normą EN 61643-11. Najważniejsze parametry dla ogranicznika przepięć, na które należy zwrócić uwagę to:

• napięcie trwałej pracy ogranicznika Uc – maksymalna wartość skuteczna napięcia przyłożona trwale na zaciski ogranicznika,
• napięciowy poziomo ochrony Up – maksymalne napięcie jakie może pojawić się na zaciskach ogranicznika, przy wystąpieniu określonej fali napięciowej,
• znamionowy/maksymalny prąd wyładowczy In/Imax – określany dla kształtu 8/20 μs,
• maksymalny prąd impulsowy Iimp określany dla kształtu udaru 10/350 μs,
• maksymalna wartość wkładki bezpiecznikowej służącej jako dobezpieczenie ogranicznika.

Linia ograniczników przepięć Ex9UE1 klasy I służy do ochrony instalacji elektrycznych przed bezpośrednimi uderzeniami piorunów o wysokiej intensywności, także przy ich częstym występowaniu. Odpowiednie dla strefy ochrony odgromowej LPL I według normy EN 62305 w sieci 3-fazowej TN-C, gdzie udar może wynieść nawet 280 kA. Maksymalny prąd impulsowy Iimp 35 kA dla fali o kształcie 10/350 µs na fazę oraz 100 kA na moduł NPE. Napięcie trwałej pracy wynosi do 385 V na fazę urządzenia.

Następny stopień ochrony zapewniają ograniczniki przepięć klasy 1+2 dedykowane do ochrony instalacji elektrycznych przed bezpośrednimi uderzeniami piorunów o średniej intensywności. Wykonanie Ex9UE1+2  25 zapewnia ochronę  dla  strefy  odgromowej LPL I, II według normy EN 62305 w sieci 3-fazowej TN-C, gdzie udar może wynieść 200 kA. Konstrukcja  Ex9UE1+2  25 oparta jest na kombinacji warystorów i iskierników. Rozwiązanie skutkuje szybszym czasem reakcji w porównaniu do rozwiązania opartego tylko na warystorach. Połączenie iskiernika ogranicza charakterystykę prądową. Zapewniona została pełna izolacja między elementami warystorowymi i iskiernikowymi. Element warystorowy stanowi część dominującą w ogranicznikach. Poziom ochrony spełnia wymagania nie tylko klasy I, ale także II. Wartość prądu impulsowego wytrzymywany przez poszczególny biegun dla fali 10/350 µs wynosi 25 kA.

Wkładka dla tego wykonania ma szerokość 2 modułów, wykonanie 3 lub 4-biegunowe potrzebuje więc odpowiednio aż 6 lub 8 modułów szerokości wolnego miejsca. Dla tego samego stopnia ochrony dostępne są ograniczniki o wytrzymałości 12,5 kA na biegun przy prądzie impulsowym 10/350 µs. W tym wykonaniu jedna wkładka wymaga jednego modułu wolnego miejsca. Modułowa konstrukcja z możliwością wymiany wkładki pozwala na szybką i prostą wymianę w przypadku ich przepalenia się w każdym rodzaju ogranicznika.

W ofercie dostępne są także ograniczniki typu II Ex9UE2 dla znamionowego prądu wyładowczego In 20 kA (8/20 µs) na fazę, a maksymalny prąd wyładowczy Imax wynosi 40 kA (8/20 µs) na biegun. Przeznaczone są one do ochrony instalacji elektrycznych przed przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi. Dostępne są w wykonaniu warystorowym oraz z iskiernikiem sumującym N/PE.  Instalator ma więc do dyspozycji następujące konfiguracje połączenia: 1+0, 1+1, 2+0, 3+0, 3+1 lub 4+0, gdzie pierwsza cyfra oznacza liczbę warystorów, a druga dotyczy iskiernika sumującego. Instaltor może dobrać urządzenie dla napięcia trwałej pracy w zakresie od 275 do 440 V, dla napięciowego poziomu ochrony (przy prądzie In) od 1,4 do 2,2 kV.

Wybór odpowiedniej konfiguracji podłączenia jest bardzo istotny ze względu na różne typy sieci. Przykładowo sposób połączenia 4+0 w układach sieci TN-S zawiera cztery identyczne ograniczniki przepięć. Taki sposób podłączenia jest stosowany głównie do ograniczania wpływu wyładowań atmosferycznych na instalację niskiego napięcia. Zaletą tego rozwiązania jest rozłożenie rozpływu prądu udarowego na wszystkie cztery ograniczniki. Pozwala to również w efektywny sposób chronić izolację wszystkich przewodów. Schemat takiej sieci z podłączonym ogranicznikiem 4+0 wygląda jak na rysunku poniżej, gdzie Fu1-Fu3 oznaczają zabezpieczenia główne w danej instalacji (wkładki bezpiecznikowe, wyłączniki). W przypadku, gdy Fu1,2,3> maksymalnego zabezpieczenia dla ogranicznika przepięć należy zastosować dobezpieczenie Fu’1,2,3.

Linia ograniczników przepięć Ex9UE3 to grupa ograniczników klasy III. Przeznaczona jest do ochrony przed przepięciami przejściowymi, instalowana za ogranicznikami przepięć klasy II. Zastosowanie ograniczników przepięć  Ex9UE3  zapewnia  ochronę  wrażliwych  urządzeń  elektronicznych  znajdujących  się  blisko tablicy rozdzielczej, automatyki budynkowej czy aplikacji informatycznych, itp. Ograniczniki klasy III powinny być zainstalowane maksymalnie 5 metrów od chronionego urządzenia. Do prawidłowej koordynacji z ogranicznikami klasy II Ex9UE2 20 należy instalować je w stosownej od siebie odległości. Do osiągnięcia najlepszych parametrów, zaleca się zainstalowanie obu klas ograniczników w odległości od siebie 5 metrów licząc po długości kabli połączeniowych. Konstrukcja Ex9UE3 oparta jest na warystorze metalowo-tlenkowym. Takie wykonanie zapewnia bardzo krótki czas reakcji. Modułowa konstrukcja z wymiennymi wkładkami umożliwia proste i szybkie zastąpienie zużytej wkładki w przypadku jej przepalenia.

Do wszystkich ograniczników przepięć firmy NOARK Electric (poza Ex9UE1) opcjonalnie można wybrać wersję ogranicznika z wbudowanym stykiem pomocniczym, za pomocą którego można zrealizować zdalne sygnalizowanie przepalenia się wkładki. Można do tego wykorzystać m.in. lampkę sygnalizacyjną lub brzęczyk.

Firma NOARK Electric wprowadziła dodatkowo ograniczniki przepięć serii Ex9UEP typu II, dedykowane do aplikacji fotowoltaicznych. Użytkownik może wybrać spośród ograniczników dedykowanych do nieuziemionych aplikacji fotowoltaicznych, na napięcie od 600 do 1000 V DC (wykonanie o szerokości dwóch modułów) lub od 1000 do 1500 V DC (rys. 7 - wykonanie o szerokości trzech modułów). Tak jak w przypadku ograniczników przepięć do instalacji prądu przemiennego, możliwa jest optyczna sygnalizacja przepalenia wkładki, wymiana jej bez konieczności odłączania podstawy urządzenia oraz zrealizowanie zdalnej sygnalizacji z wykorzystaniem opcjonalnego styku pomocniczego.

Tak jak w przypadku ograniczników przepięć do instalacji prądu przemiennego, możliwa jest optyczna sygnalizacja przepalenia wkładki, wymiana jej bez konieczności odłączania podstawy urządzenia oraz zrealizowanie zdalnej sygnalizacji z wykorzystaniem opcjonalnego styku pomocniczego.

Ograniczniki przepięć są bardzo istotnym elementem każdej rozdzielnicy, gdyż ich zastosowanie minimalizuje negatywny wpływ wyładowań atmosferycznych, indukowanych, a także przepięć łączeniowych. Tylko prawidłowy dobór ogranicznika przepięć z odpowiednimi parametrami zapewnia bezpieczeństwo instalacji i urządzeń. Zastosowanie ograniczników przepięć firmy NOARK Electric umożliwia skonfigurowanie estetycznej, kompatybilnej i funkcjonalnej rozdzielnicy, opartej na rozwiązaniach jednego producenta. Co istotne, cała aparatura objęta jest 5-letnią gwarancją. Wszystkie aparaty posiadają deklaracje zgodności, instrukcje montażowe oraz karty katalogowe w języku polskim.