Kľúčové body výberu prepäťovej ochrany a analýza súvisiacich problémov

Prepäťová ochrana je vysokoúčinná ochrana obvodu, ktorá odoláva prechodnému vysokému napätiu, vysokoenergetickým impulzom, rýchlemu (10-9s) prechodu z pôvodnej vysokej impedancie na nízku impedanciu a prechodnému vysokonapäťovému rušivému impulzu na vopred určené napätie, čím účinne chráni zariadenia a citlivé zariadenia pred poškodením a zabezpečuje bezproblémovú prevádzku obvodu.

(1) Prepäťové ochrany sú rozdelené do troch úrovní
Prvá úroveň dokáže odviesť jednosmerný bleskový prúd alebo obrovskú energiu prenášanú pri priamom zásahu bleskom do prenosového vedenia. Prvá úroveň ochrany musí byť trojfázový spínaný zvodič bleskových prepätí s napájacím zdrojom a jeho bleskový tok nesmie byť menší ako 60 kA. Všeobecne sa používa na všeobecné rozvody.
Účelom druhého stupňa je ďalej obmedziť hodnotu zvyškového prepätia cez zvodič bleskových prepätí prvého stupňa na 1500 – 2000 V a zabezpečiť ekvipotenciálne pripojenie pre lpz1 – lpz2. Ak sa ako ochrana druhej úrovne používa zvodič bleskových prepätí z rozvádzača, musí sa použiť zvodič bleskových prepätí s obmedzením napätia a jeho bleskový prúd nesmie byť menší ako 20 kA.

Účelom tretej úrovne je konečne chrániť zariadenie a znížiť hodnotu zvyškového prepätia na menej ako 1000 V. Ako ochrana tretej úrovne musí byť použitý sériový zvodič bleskových prepätí s obmedzením napätia a jeho prúdová kapacita nesmie byť menšia ako 10 kA. Všeobecne sa používa pre koncové zariadenia na rozvod energie.
Rôzne distribučné systémy by si mali vybrať zodpovedajúce prepäťové ochrany, ktoré možno rozdeliť na TN (TN-S, NC, TN-CS), IT a TT.

1) Primárna ochrana
Účelom je zabrániť priamemu vedeniu prepäťového napätia z oblasti lpz0 do oblasti lpz1 a obmedziť prepäťové napätie desiatok tisíc až stoviek tisíc voltov na 2500 – 3000 V.
Ak sa ako ochrana prvej úrovne používa zvodič bleskových prepätí inštalovaný na strane nízkeho napätia domáceho transformátora, musí ísť o trojfázový zvodič bleskových prepätí s prepínaním napätia a jeho bleskový tok nesmie byť menší ako 60 kA. Tento zvodič bleskových prepätí musí byť vysokokapacitný a pripojený medzi každú fázu prívodného vedenia na vstupe do napájacieho systému používateľa a zem. Učiteľ Di online výučby elektrotechniky vo všeobecnosti vyžaduje, aby tento zvodič bleskových prepätí mal maximálnu nárazovú kapacitu viac ako 100 kA na fázu a požadované medzné napätie bolo menšie ako 1500 V, čo sa nazýva zvodič bleskových prepätí triedy I. Tieto elektromagnetické zvodiče bleskových prepätí sú navrhnuté tak, aby odolali veľkému prúdu blesku a indukovanému blesku a prilákali vysokoenergetický prepätie, ktoré môže odviesť veľké množstvo prepätia do zeme. Poskytujú iba obmedzujúce napätie (keď impulzný prúd preteká cez bleskozvod, maximálne napätie na vedení sa nazýva obmedzujúce napätie) ako ochranu strednej úrovne, pretože ochrana triedy C absorbuje hlavne veľký prepäťový prúd a sama o sebe nedokáže úplne ochrániť citlivé elektrické zariadenia vo vnútri napájacieho systému.

Zvodič bleskových prepätí prvej úrovne dokáže zabrániť bleskovým vlnám 10/350 us a 100 kA, čím dosahuje najvyšší ochranný štandard stanovený normou IEC.
Technická referencia je: bleskový tok je väčší alebo rovný 100 kA (10 / 350 us); hodnota zvyškového napätia nesmie byť väčšia ako 2,5 kV; čas odozvy je menší alebo rovný 100 ns.
2) Sekundárna ochrana
Účelom je ďalej obmedziť hodnotu zvyškového prepätia prepätia cez bleskozvod prvej úrovne na 1500 – 2000 V a implementovať ekvipotenciálne pripojenie pre lpz1 – lpz2.
Ak sa ako ochrana druhej úrovne používa zvodič bleskových prepätí vyvedený z rozvodnej skrine, musí sa na odbočnom rozvodnom mieste, ktoré napája dôležité alebo citlivé elektrické zariadenia, nainštalovať zvodič bleskových prepätí s obmedzením napätia a jeho prúdová kapacita nesmie byť menšia ako 20 kA. Podľa pána Diho, online učiteľa elektrotechniky, tieto zvodiče bleskových prepätí dokážu lepšie absorbovať zvyškovú prepäťovú energiu prechádzajúcu cez zvodič prepätia na vstupe napájania používateľa a majú vynikajúci tlmiaci účinok na prechodové prepätie.

Maximálna impulzná kapacita použitého zvodiča bleskových prepätí musí byť viac ako 45 kA na fázu a požadované obmedzujúce napätie musí byť menšie ako 1200 V, čo sa nazýva zvodič bleskových prepätí triedy II. Vo všeobecnosti, ak systém napájania používateľa dosiahne druhú úroveň ochrany, môže spĺňať požiadavky na prevádzku elektrických zariadení.
Ochranka triedy C sa používa pre bleskozvody napájania triedy II pre plnú ochranu fázy I, fázy I a fázy I a hlavné technické parametre sú: blesková prúdová kapacita je väčšia alebo rovná 40 ka (8/20 us); špičková hodnota zvyškového napätia nesmie byť väčšia ako 1000 V; čas odozvy nesmie byť dlhší ako 25 ns.

3) Ochrana tretej úrovne
Účelom je nakoniec chrániť zariadenie znížením zvyškového prepäťového napätia na menej ako 1000 V, aby prepäťová energia nemohla zariadenie poškodiť.
Ak sa ako ochrana tretej úrovne používa zvodič bleskových prepätí inštalovaný na vstupnom konci striedavého napájania elektronických informačných zariadení, musí ísť o sériový zvodič bleskových prepätí s obmedzením napätia a jeho prúdová kapacita nesmie byť menšia ako 10 kA.
Nakoniec, vstavaný zvodič bleskových prepätí je možné použiť vo vnútornom napájaní elektrických zariadení, aby sa úplne eliminovalo malé prechodové prepätie. Pán Di, online výučba elektrotechniky, uviedol, že maximálna nárazová kapacita použitého zvodiča bleskových prepätí je 20 kA na fázu alebo nižšia a požadované medzné napätie musí byť menšie ako 1 000 V. Pre niektoré obzvlášť dôležité alebo citlivé elektronické zariadenia je potrebné mať ochranu tretej úrovne, ktorá môže tiež chrániť elektrické zariadenie pred prechodovým prepätím generovaným vo vnútri systému. Pre usmerňovač napájania používaný pre mikrovlnné komunikačné zariadenia, komunikačné zariadenia mobilných základňových staníc a radarové zariadenia by sa mali ako neúrovňová ochrana zvoliť zvodiče bleskových prepätí jednosmerného napájania s vhodným pracovným napätím podľa potrieb ochrany ich pracovného napätia.

4) Podľa úrovne výdržného napätia chráneného zariadenia
Ak dvojúrovňová ochrana pred bleskom dokáže obmedziť napätie pod úroveň výdržného napätia zariadenia, vyžaduje sa iba dvojúrovňová ochrana. Ak je úroveň výdržného napätia zariadenia nízka, môžu byť potrebné štyri alebo viac úrovní ochrany. Prúdová kapacita štvrtej úrovne ochrany nesmie byť menšia ako 5 ka.
(2) Prečo by mali byť poistky a ističe umiestnené pred prepäťovou ochranou?
Keď je zapínací prúd prechádzajúci prepäťovou ochranou väčší ako jej IMAX, prepäťová ochrana sa pokazí a zlyhá, čo má za následok skrat v obvode. Na odstránenie skratu je potrebné nainštalovať istič alebo poistku. Pán Di, online výučba elektrotechniky, hovorí, že každý úder blesku spôsobuje starnutie prepäťovej ochrany. Napríklad, ak prúd existuje dlhší čas, prepäťová ochrana sa prehreje a urýchli starnutie. V tomto prípade musí tepelný ochranný systém ističa alebo poistky zasiahnuť, aby odpojil prepäťovú ochranu skôr, ako dosiahne maximálne povolené teplo.

Požiadavky prepäťovej ochrany na poistku a istič: pri použití 20 štandardných testovacích impulzov 8/20 mikrosekúnd a 1,2/50 mikrosekúnd pod menovitým prúdom sa istič alebo poistka neaktivuje. Ak je prepäťová ochrana poškodená a dôjde ku skratu, istič alebo poistka musí reagovať. Ak je prepäťová ochrana spínací modul, pretože jej režim poškodenia je otvorený obvod, môže byť chránená bez miniatúrneho ističa a poistky.
Poistka aj istič sa môžu použiť ako vynikajúca ochrana prepäťovej ochrany. Charakteristiky poistky; Poistka má dve ochranné funkcie: dlhé časové oneskorenie a okamžitý prúd s inverznými časovými obmedzeniami. Pán Di, online výučba elektrotechniky, sa používa ako ochrana proti preťaženiu a skratu, to znamená, že poistková vložka sa musí po odstránení poruchy vymeniť. Vlastnosti ističa: istič má okamžitú prúdovú ochranu a tepelnú ochranu proti preťaženiu. Po odpojení poruchy sa dá manuálne resetovať bez výmeny komponentov.
Pozrite sa na rozdiel medzi prívodnými vedeniami: prepäťová ochrana 440 V by sa mala zvoliť pre trojfázový päťvodičový systém 280 V alebo trojfázový štvorvodičový systém 380 V. Prepäťová ochrana 220 V by sa mala zvoliť pre jednofázový dvojvodičový systém 220 V alebo jednofázový trojvodičový systém 220 V. Okrem toho si všimnite: úroveň ochrany vybranej prepäťovej ochrany je úroveň 2 pre trojfázový systém 280 V na prívodnom vedení obytnej budovy; stupeň 3 pre jednofázový systém 220 V.
Po vstupe vedenia systému TN-CS do rozvodnej skrinky budovy sa vedenie pen rozdelí na vedenie N a vedenie PE. Prepäťovú ochranu je potrebné nainštalovať iba medzi fázové vedenie I a vedenie pen.
Prepínač pred prepäťovou ochranou umožňuje vybrať poistku a istič. Vo všeobecnosti by sa pre IMAX > 40ka malo zvoliť 40 ~ 63A a pre IMAX < 40ka by sa malo zvoliť 20 ~ 32A.

(3) Je prepäťová ochrana a bleskozvod to isté?
Hoci prepäťová ochrana aj bleskozvod majú funkciu predchádzať prepätiu, najmä prepätiu blesku, stále majú veľa rozdielov v použití.
1) Zvodiče prepätia majú viacero úrovní napätia, od nízkeho napätia 0,38 kV do 500 kV UHV, zatiaľ čo prepäťové ochrany majú vo všeobecnosti iba nízkonapäťové produkty;

2) Zvodiče bleskových prepätí sa väčšinou inštalujú do primárneho systému, aby sa zabránilo priamemu vniknutiu bleskovej vlny, zatiaľ čo prepäťové ochrany sa väčšinou inštalujú do sekundárneho systému, čo je doplnkové opatrenie po tom, čo zvodič bleskových prepätí eliminuje priamy vniknutie bleskovej vlny alebo keď zvodič bleskových prepätí neodstráni bleskovú vlnu;

3) Zvodič blesku sa používa na ochranu elektrických zariadení a prepäťová ochrana sa väčšinou používa na ochranu elektronických prístrojov alebo meračov;
4) Keďže je zvodič pripojený k primárnemu elektrickému systému, mal by mať dostatočný vonkajší izolačný výkon a mal by mať veľký vzhľad. Pretože je prepäťová ochrana pripojená k nízkemu napätiu, jej rozmery môžu byť veľmi malé.