S třední škola stavební Jihlava Sada 1 - Elektrotechnika 20. Přepětí, ochrany před přepětím Digitální učební materiál projektu: SŠS Jihlava šablony registrační číslo projektu:cz.1.09/1.5.00/34.0284 Šablona: III/2 - inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Jaromír Zdarsa 2013 Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Přepětí Definice dočasné, přechodné, příčné, podélné Původ přepětí úder blesku (LEMP) -přímý úder -úder do rozvodu nn nebo rozvodu telekomunikačního -úder do vedení vn a vvn -nepřímý úder blízký nebo vzdálený -výboj mezi mraky průmyslová přepětí (SEMP) -spínací přepětí v sítích nn, vna vvn -přepětí vzniklé vzájemným působením mezi systémy elektrostatický výboj (ESD) jaderný elektromagnetický puls (NEMP)
Přepětí Dočasné - o relativně dlouhém trvání (ms, sekundy). Jde o nadpětí s amplitudou např. dvou až třínásobku pracovního napětí. Na tento typ přepětí přepěťové ochrany nejsou konstruovány. Pulsní přepětí - jakékoliv přechodové napětí trvající maximálně jednotky ms, jehož amplituda překročí maximální hodnotu pracovního napětí. Jedná se v podstatě o špičku, která má obrovskou energii a může mít, co se napětí týče řádově desítky až stovky tisíc voltů. Na tento druh přepětí jsou svodiče bleskových proudů a přepěťové ochrany konstruovány. Svodiče jsou schopny svést po velice krátkou dobu (řádově několik mikrosekund) obrovské proudy. Příčné - přepětí mezi pracovními vodiči (L1-L2, L-N u napájení nn, a-b u telekomunikací ) Podélné -přepětí mezi pracovním vodičem a zemí (L-PE, N-PEu nn, a-pe, b-peu telekomunikací) Spínací přepětí -přechodné přepětí v kterémkoliv místě sítě způsobené specifickou spínací činností nebo poruchou Atmosférické přepětí - přechodné přepětí vzniklé v kterémkoli bodě sítě v důsledku atmosférického výboje
1 Úder do stavby -přímý úder blesku Udeří-li blesk přímo do objektu, zvýší se ve zlomku sekundy potenciál krytů a ochranných vodičů veškeré elektroinstalace propojené se základovým uzemněním. Tím začne protékat destruktivní vysoký vyrovnávací proud z uzemněných částí přístrojů do napájení datových a silových systémů. Současně se mohou ve velkých smyčkách vedení, která nejsou spojena se systémem vyrovnání potenciálů, indukovat vysoká napětí. 2 Údery v blízkosti stavby -nepřímý úder blesku vazby I když blesk neuhodí přímo do objektu, vedení nebo zařízení, může ve vedení vzniknout pulsní přepětí galvanickou vazbou přes uzemnění, resp. kapacitní a induktivní vazbou na vedeních galvanicky oddělených od výboje blesku a to až do vzdálenosti 2 km.
3 Údery do inženýrských sítí připojených ke stavbě Úder blesku do rozvodu nízkého napětí nebo rozvodu telekomunikačního Při vzdáleném úderu blesku se po síti nnšíří rychlostí blízkou rychlosti světla vlny s velmi vysokou amplitudou napětí ohrožující jakoukoli elektroniku. Proto dříve, než je slyšet zahřmění blesku, mohou být již počítače, faxy, ústředny, televizory, hi-fi přístroje, měřicí, řídicí a regulační zařízení a další poškozeny nebo zničeny. Úder blesku do vedení vn a vvn Při úderu blesku do vedení vna vvnsice transformátory částečně tlumí přenos energie pulsu do rozvodůnn, ale přepětí se do těchto rozvodů dostane několika cestami: kapacitní vazbou mezi primárním a sekundárním vinutím, induktivní vazbou mezi přívody vna vývody nn, přímou, i když utlumenou, transformací mezi primárním a sekundárním vinutím a galvanickou vazbou přes společné uzemnění vn a nn. 4 Údery v blízkosti inženýrských sítí připojených ke stavbě - nepřímý úder blesku vazby
Zkušební proudové vlny 10/350µs a 8/20µs Svodiče bleskových proudů SPD typ 1 Přepěťové ochrany SPD typ 2 a SPD typ 3
Indukční smyčka Při blízkém nebo vzdáleném úderu blesku vzniká silné elektromagnetické pole, které působí na značnou vzdálenost. Energie blesku se přenáší vysokofrekvenčním elektromagnetickým zářením indukuje přepětí do všech vodičů uvnitř budovy. I když blesk neuhodí přímo do objektu, vedení nebo zařízení, může ve vedení vzniknout pulsnípřepětí galvanickou vazbou přes uzemnění, resp. kapacitní a induktivní vazbou na vedeních galvanicky oddělených od výboje blesku a to až do vzdálenosti 2 km. Špatným uložením silových a datových kabelů můžeme vytvořit indukční smyčku. Předepsané souběhy kabelů jsou dány normami ČSN EN50174-1, ČSN EN50174-2. Vliv indukce a vazeb lze eliminovat např. stíněním datových vodičů, jejich uložením do kovových žlabů, dodržením normou předepsaných vzdáleností atd.
Šíření nežádoucích elektromagnetických signálů 1) galvanické- přímé propojení 2) indukční- změny magnetického pole 3) kapacitní- změny elektrického pole 4) elektromagnetickým polem - rušivý signál se šíří prostorem jako elektromagnetické záření
Instalace svodičů bleskových proudů SPD typu 1 u rodinných domů U rodinných domů nepřipadá montáž svodičů před měření v úvahu. Elektroměr bývá umístěný v předzahrádce mimo chráněný objekt a svodič by tudíž v podstatě chránil příslušnou část rozvodu (kabel) a ne bezprostředně rodinný domek. V případě přímého a blízkého úderu blesku by se totiž zemní potenciál v místě elektroměru a v domku mohl lišit o jednotky až desítky kilovoltů. I v případě, že elektroměrový rozvaděč je posazený na obvodové zdi objektu, je vhodnější umístit svodiče za měřenou část. Při jejich případné kontrole nemusíme zvát pracovníky rozvodných závodů a platit jim za cestu a plombování.
Zdroje: Literatura: Svoboda, Meixner: Ochrana před bleskem a přepětím, učební texty Solid Team Olomouc: Elektrov praxi 1, určeno pro přípravu na zkoušky a využití v praxi,2012 ČSN EN62 305-3 ed.2 Ochrana před bleskem, část 3: Hmotné škody na stavbách a ohrožení života http://www.kniska.eu Firemní literatura DAHN+SOHNE Firemní literatura, katalogy firmy SALTEK, www.saltek.eu Materiál je určen k bezplatnému používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je : Jaromír Zdarsa Pokud není uvedeno jinak, byly při tvorbě použity volně přístupné internetové zdroje. Autor souhlasí se sdílením vytvořených materiálů a jejich umístěním na www.ssstavji.cz.