Klíčové body výběru přepěťové ochrany a analýza souvisejících problémů

Přepěťová ochrana je vysoce účinná ochrana obvodů, která odolává přechodnému vysokému napětí, vysokoenergetickým impulzům, rychlému (10-9s) nárůstu impedance z původní vysoké na nízkou impedanci a přechodnému vysokonapěťovému rušivému impulzu na předem stanovené napětí, čímž účinně chrání zařízení a citlivé součástky před poškozením a zajišťují bezproblémovou funkčnost obvodu.

(1) Přepěťové ochrany jsou rozděleny do tří úrovní
První úroveň může odvádět stejnosměrný bleskový proud nebo obrovskou energii přenášenou při přímém zásahu bleskem do elektrického vedení. Ochrana první úrovně musí být tvořena třífázovým spínaným svodičem bleskových přepětí s minimálně 60 kA. Obecně se používá pro všeobecnou distribuci.
Účelem druhého stupně je dále omezit hodnotu zbytkového přepětí přes svodič bleskových přepětí prvního stupně na 1500–2000 V a provést ekvipotenciální zapojení pro lpz1–lpz2. Pokud se jako ochrana druhého stupně používá svodič bleskových přepětí z vedení rozvaděče, musí se použít svodič bleskových přepětí s omezením napětí a jeho blesková proudová kapacita nesmí být menší než 20 kA.

Účelem třetí úrovně je konečně chránit zařízení a snížit hodnotu zbytkového přepětí na méně než 1000 V. Jako ochrana třetí úrovně se používá sériový svodič bleskových přepětí s omezujícím napětím a jeho blesková proudová kapacita nesmí být menší než 10 kA. Obecně se používá pro koncová zařízení pro distribuci energie.
Různé distribuční systémy by měly zvolit odpovídající přepěťové ochrany, které lze rozdělit na TN (TN-S, NC, TN-CS), IT a TT.

1) Primární ochrana
Účelem je zabránit přímému vedení přepětí z oblasti lpz0 do oblasti lpz1 a omezit přepětí desítek tisíc až stovek tisíc voltů na 2500-3000 V.
Pokud se jako ochrana první úrovně používá výkonová bleskojistka instalovaná na straně nízkého napětí domovního transformátoru, musí se jednat o třífázovou spínanou bleskojistku s bleskovým tokem nejméně 60 kA. Tato úroveň bleskojistky musí být vysokokapacitní bleskojistka připojená mezi každou fázi přívodního vedení na vstupu do napájecího systému uživatele a zemi. Učitel Di online výuky elektrotechniky obecně vyžaduje, aby tato úroveň bleskojistky měla maximální nárazovou kapacitu více než 100 kA na fázi a požadované mezní napětí bylo menší než 1500 V, což se nazývá výkonová bleskojistka třídy I. Tyto elektromagnetické bleskojistky jsou navrženy tak, aby odolaly velkému proudu blesku a indukovanému blesku a přitahovaly vysokoenergetické přepětí, které může odvést velké množství přepětí do země. Poskytují pouze omezující napětí (když impulzní proud protéká svodičem bleskových přepětí, maximální napětí na vedení se nazývá omezující napětí) jako ochranu střední úrovně, protože ochrana třídy C absorbuje především velký přepěťový proud a sama o sobě nedokáže zcela ochránit citlivá elektrická zařízení uvnitř napájecího systému.

Svodič bleskových proudů první úrovně dokáže zabránit bleskovým vlnám 10/350 us a 100 kA a dosáhnout tak nejvyššího standardu ochrany specifikovaného normou IEC.
Technická reference je: bleskový tok je větší nebo roven 100 kA (10 / 350 us); hodnota zbytkového napětí nesmí být větší než 2,5 kV; doba odezvy je menší nebo rovna 100 ns.
2) Sekundární ochrana
Účelem je dále omezit hodnotu zbytkového přepětí přes svodič bleskových přepětí první úrovně na 1500–2000 V a implementovat ekvipotenciální připojení pro lpz1–lpz2.
Pokud se jako ochrana druhé úrovně používá svodič bleskových přepětí vyvedený z rozvodné skříně, musí být svodič bleskových přepětí s omezením napětí instalován v místě odbočky, která napájí důležitá nebo citlivá elektrická zařízení, a jeho blesková proudová kapacita nesmí být menší než 20 kA. Podle pana Diho, online výuky elektrotechniky, dokáží tyto svodiče bleskových přepětí lépe absorbovat zbytkovou přepěťovou energii procházející svodičem přepětí na vstupu napájení uživatele a mají vynikající tlumivý účinek na přechodové přepětí.

Maximální impulzní kapacita zde použitého svodiče bleskových přepětí musí být vyšší než 45 kA na fázi a požadované mezní napětí musí být nižší než 1200 V, což se nazývá svodič bleskových přepětí třídy II. Obecně platí, že pokud systém napájení uživatele dosahuje druhé úrovně ochrany, může splňovat požadavky na provoz elektrických zařízení.
Ochranná clona třídy C se používá pro svodiče bleskových přepětí třídy II pro plnohodnotnou ochranu fáze I, fáze I a fáze I a její hlavní technické parametry jsou: proudová kapacita blesku je větší nebo rovna 40 ka (8/20 us); špičková hodnota zbytkového napětí nesmí být větší než 1000 V; doba odezvy nesmí být delší než 25 ns.

3) Ochrana třetí úrovně
Účelem je konečně chránit zařízení snížením zbytkového přepětí na méně než 1000 V, aby přepětí mohlo zařízení poškodit.
Pokud se jako ochrana třetí úrovně používá svodič bleskových přepětí instalovaný na vstupním konci střídavého napájení elektronických informačních zařízení, musí se jednat o sériový svodič bleskových přepětí s omezujícím napětím a jeho blesková proudová kapacita nesmí být menší než 10 kA.
Nakonec lze v interním napájení elektrických zařízení použít vestavěnou bleskojistku, která zcela eliminuje malé přechodové přepětí. Podle pana Diho, online výuky elektrotechniky, je maximální nárazová kapacita zde použité bleskojistky 20 kA na fázi nebo nižší a požadované mezní napětí musí být menší než 1000 V. U některých obzvláště důležitých nebo citlivých elektronických zařízení je nutné mít ochranu třetí úrovně, která může také chránit elektrická zařízení před přechodovým přepětím generovaným uvnitř systému. Pro usměrňovací napájení používané pro mikrovlnná komunikační zařízení, komunikační zařízení mobilních základnových stanic a radarová zařízení by měly být jako neúrovňová ochrana zvoleny bleskojistky stejnosměrného napájení s vhodným pracovním napětím podle potřeb ochrany jejich pracovního napětí.

4) Podle úrovně výdržného napětí chráněného zařízení
Pokud dvoustupňová ochrana před bleskem dokáže omezit napětí pod úroveň výdržného napětí zařízení, je nutná pouze dvoustupňová ochrana. Pokud je úroveň výdržného napětí zařízení nízká, mohou být vyžadovány čtyři nebo více úrovní ochrany. Proudová kapacita čtvrté úrovně ochrany nesmí být menší než 5 ka.
(2) Proč by měla být pojistka a jistič umístěny před přepěťovou ochranou?
Pokud je spínací proud procházející přepěťovou ochranou větší než její IMAX, přepěťová ochrana se porouchá a selže, což má za následek zkrat v obvodu. Aby se zkrat přerušil, je nutné nainstalovat jistič nebo pojistku. Podle pana Diho, online výuky elektrotechniky, každý úder blesku způsobuje stárnutí přepěťové ochrany. Například pokud proud existuje delší dobu, přepěťová ochrana se přehřeje a urychlí stárnutí. V tomto případě musí systém tepelné ochrany jističe nebo pojistky zasáhnout a odpojit přepěťovou ochranu dříve, než dosáhne maximálního povoleného tepla.

Požadavky přepěťové ochrany na pojistku a jistič: při aplikaci 20 standardních testovacích impulsů 8/20 mikrosekund a 1,2/50 mikrosekund pod jmenovitým proudem se jistič nebo pojistka nevypne. Pokud je přepěťová ochrana porouchaná a zkratovaná, musí jistič nebo pojistka reagovat. Pokud je přepěťová ochrana spínací modul, protože jejím režimem poškození je rozpojený obvod, lze ji chránit bez miniaturního jističe a pojistky.
Pojistku i jistič lze použít jako vynikající ochranu přepěťové ochrany. Vlastnosti pojistky: Pojistka má dvě ochranné funkce: dlouhé časové zpoždění a okamžitý proud s inverzní charakteristikou časového omezení. Pan Di, online výuka elektrotechniky, se používá jako ochrana proti přetížení a zkratu, to znamená, že pojistková vložka musí být po odpojení poruchy vyměněna. Vlastnosti jističe: Jistič má okamžitou proudovou ochranu a tepelnou ochranu proti přetížení. Po odpojení poruchy jej lze ručně resetovat bez výměny součástí.
Podívejte se na rozdíl mezi přívodními vedeními: přepěťová ochrana 440 V by se měla zvolit pro třífázový pětivodičový systém 280 V nebo třífázový čtyřvodičový systém 380 V. Přepěťová ochrana 220 V by se měla zvolit pro jednofázový dvouvodičový systém 220 V nebo jednofázový třívodičový systém 220 V. Dále si všimněte: úroveň ochrany vybrané přepěťové ochrany je úroveň 2 pro třífázové 280 V na přívodním vedení obytné budovy; stupeň 3 pro jednofázové 220 V.
Poté, co vedení systému TN-CS vstoupí do rozvodné skříně budovy, je vedení PEN rozděleno na vedení N a vedení PE. Přepěťovou ochranu je nutné nainstalovat pouze mezi fázové vedení I a vedení PEN.
Přepínač před přepěťovou ochranou umožňuje vybrat pojistku a jistič. Obecně by se pro IMAX > 40ka mělo zvolit 40 ~ 63A a pro IMAX < 40ka by se mělo zvolit 20 ~ 32A.

(3) Je přepěťová ochrana a bleskojistka totéž?
Přestože jak přepěťová ochrana, tak bleskojistka mají funkci prevence přepětí, zejména přepětí blesku, stále se liší v použití.
1) Svodiče přepětí mají několik úrovní napětí, od nízkého napětí 0,38 kV do vysokého napětí 500 kV, zatímco přepěťové ochrany mají obecně pouze nízkonapěťové produkty;

2) Svodiče bleskových přepětí se většinou instalují v primárním systému, aby se zabránilo přímému vniknutí bleskové vlny, zatímco přepěťové ochrany se většinou instalují v sekundárním systému, což je doplňkové opatření poté, co svodič bleskových přepětí eliminuje přímý vniknutí bleskové vlny, nebo když svodič bleskových přepětí bleskovou vlnu neeliminuje;

3) Svodič blesku se používá k ochraně elektrických zařízení a přepěťová ochrana se většinou používá k ochraně elektronických přístrojů nebo měřičů;
4) Protože je svodič přepětí připojen k primární elektrické soustavě, měl by mít dostatečný vnější izolační výkon a velké rozměry. Protože je přepěťová ochrana připojena k nízkému napětí, může být její velikost velmi malá.