Ogranicznik przepięć i bezpiecznik czyli para idealnie dobrana

From |

Bardzo często na szkoleniach, czy spotkaniach z klientami pojawiają się zapytania dotyczące zasadności stosowania bezpieczników wraz ogranicznikami przepięć. Także na łamach bloga padło to pytanie i zgodnie z obietnicą postaram się dziś na nie odpowiedzieć 🙂

„Dlaczego zabezpieczać element który z racji swojej funkcji ma za zadanie w pewnych przypadkach ulec zniszczeniu w celu ochronny pozostałych elementów instalacji?”

Prawidłowe działanie ochrony przeciwprzepięciowej w dużej mierze zależy od poprawnej koordynacji z zabezpieczeniami nadprądowymi, które chronią urządzenia w instalacji elektrycznej przed skutkami zwarć w ogranicznikach przepięć. Najlepiej zasadę działania oraz złożoność omawianego zagadnienia jest przedstawić na przykładzie ograniczników typu I.

fala udarowa napięcia o kształcie 10/350 ms

Fala udarowa napięcia o kształcie 10/350 ms

Wyładowcze środki ochrony, zdolne ograniczać prądy o kształcie fali udarowej 10/350 μs charakteryzują 3 główne stany pracy:

  1. Przy napięciu znamionowej pracy nie przekraczającym napięcia zadziałania Uc ogranicznik przepięć jest transparentny dla przepływającego prądu, a rezystancja w układzie ostrze-ostrze iskiernika mierzona jest w gigaomach.
  2. Wzrost napięcia udarowego powyżej poziomu napięcia zapłonu, skutkuje tym iż w przestrzeni między elektrodowej dochodzi do silnego zjonizowania gazu, który tworzy kanał przewodzący zwierający ze sobą dwie elektrody (mechanizm Thowsenda). W wyniku tego zjawiska napięcie obniża się do wartości wymuszonej rezystancją palącego się łuku. Prądy wyładowczy odprowadzony zostaje przewodem PE/PEN do wspólnej szyny uziemiającej a jego wartość ograniczona jest impedancja drogi przepływu oraz kształtem fali udarowej ( czas narostu czoła i czasu opadania grzbietu).
  3. W silnie zjonizowanym kanale prąd wyładowczy generuje przepływ prądu następczego, który podtrzymywany jest napięciem roboczym sieci. Jego wartość jest równy spodziewanemu prądowi zwarciowemu w miejscu ogranicznika przepięć. Prąd następczy, a szczególnie jego skutek cieplny powinien być eliminowany przez środki ochrony przeciwprzepięciowej. Należy mieć na względzie również ewentualną możliwość uszkodzenia samego ogranicznika (galwaniczne zwarcie w przestrzeni między elektrodowej), w wyniku przepięcia czy też zjawisk starzeniowych i działania czynników zewnętrznych. Wywczas zwarcia powstałe w ten powyższych czynników może wyłączyć jedynie zabezpieczenie nadprądowe.

Niezwykle istotnym parametrem określającym jakość ogranicznika przepięć jest jego zdolność wyłączania prądu następczego. Jeżeli parametr ten jest niższy niż możliwy prąd zwarciowy jaki może wystąpić w chronionym układzie, wówczas należy zastosować bezpiecznik topikowy w celu umożliwienia wyłączenia prądu następczego w czasie przejścia przez zero.

Zdolność gaszenia prądu następczego Ifl
(L-N)
50 kA
Zdolność gaszenia prądu następczego Ifl
(N-PE)
100 A
Odporność na zwarcia ISCCR 50 kA

Oczywiście ktoś może stwierdzić :

„Zaraz, zaraz przecież wartość prądu wyładowczego może okazać się znacznie wyższa niż poziom prądu roboczego wkładki bezpiecznika. Czy sam bezpiecznik nie wystarczy?”

W tym przypadku odpowiedź może być tylko jedna –nie!

W czasie przejścia fali udarowej następuje przepalenie topika wkładki bezpiecznikowej, jednak do pełnego jego rozpadu dochodzi po całkowitym przejściu fali przepięciowej. Tym samym ochrona nadprądowa nie jest w stanie przerwać ani w żaden sposób ograniczyć jego skutków.

Obecnie produkowane ograniczniki przepięć cechują wysokie parametry dotyczące odprowadzania prądu udarowego oraz ograniczania skutków działania prądu następczego.

Iskiernik wraz rozbudowaną komorą gaszeniową

Iskiernik wraz rozbudowaną komorą gaszeniową

Coraz to lepsze konstrukcje komór gaszeniowych iskierników pozwalają na uzyskiwanie bardzo dobrych parametrów technicznych i wysoką skuteczność działania.

Producent zobligowany jest do umieszczania w kartach katalogowych informacji dotyczących wartości prądu maksymalnego prądu roboczego oraz zwarciowego, a tym samym wartości wkładek bezpiecznikowych niezbędnych do prawidłowego zabezpieczenia ogranicznika przepięć i realizacji ograniczenia skutków działania prądu następczego.

 

 

 

Bezpiecznik stosowany jako dodatkowy element zabezpieczający powinien posiadać parametry znamionowe identyczne jak te wymagane przez producenta, patrz tabela poniżej:

Bezpiecznik stosowany jako dodatkowy element zabezpieczający powinien posiadać parametry znamionowe

Tabela doboru dodatkowych zabezpieczeń w zależności od sposobu połączenia oraz zastosowanego bezpiecznika w przewodach fazowych. Parametry dotyczą odgromnika typu 1 : FLT-SEC-P-T1-3S-440/35-FM – 2908264

Warianty połączeń:

warianty połączeń FLT-SEC-P-T1-3S-440/35-FM

warianty podłączeń odgromnika typu 1 FLT-SEC-P-T1-3S-440/35-FM

Reasumując: kiedy zatem stosujemy dodatkowe zabezpieczenie ogranicznika przepięć?

  • W celu eliminacji skutków działania prądu następczego, w przypadku gdy spodziewany prąd zwarciowy w znacznym stopniu przekracza parametry wyłączeniowe ogranicznika,
  • W celu zabezpieczenia przewodów w gałęziach w których są zainstalowane ograniczniki przepięć ,
  • W celu ochrony przeciwporażeniowej w przypadku wystąpienia trwałego zwarcia L-PE lub L-PEN w samym ograniczniku. Dodatkowo chronią przed przekroczeniem wytrzymałości zwarciowej urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej.

Mam nadzieję, że informację przedstawione w tak telegraficznym skrócie pozwolą rozwiać chociaż cześć wątpliwości z jakimi mogą borykać się użytkownicy.

Bardzo cieszy nas fakt ,że dział dotyczący ochrony przepięciowej cieszy się tak dużą popularnością. Tematy ochrony będą cyklicznie powracać na łamach bloga. Zachęcam do lektury pozostałych wpisów na naszym blogu technicznym, stronie internetowej, facebooku oraz do śledzenia informacji zawartych newsletterze.

Autor: Adam Kralewski – Lider Zespołu Szkoleń i Wsparcia Technicznego
Share

Share

Tell your friends about us!

Contact

10 thoughts on “Ogranicznik przepięć i bezpiecznik czyli para idealnie dobrana

  1. Zbyszek

    fajnie wkladki bezpiecznikowe zabezpieczające ograniczniki przepiec przepala sie po pierwszym przepięciu przychodzi druga fala przepięciowa i co robi, fajnego grila na obiekcie i jest super!!!

    Reply
  2. jm

    Z tego co rozumiem to wkładki przepalają się razem z ogranicznikiem więc jeżeli przychodzi druga fala to czy jest ten bezpiecznik czy nie to i tak ogranicznik jest już przepalony. Więc nie ma się co martwić o bezpiecznik czy jest tylko o jego wartość by była odpowiednia.

    Reply
  3. phoenixcontactpolska Post author

    O który bezpiecznik pytasz? Czy o zabezpieczeniu nadprądowym znajdującym się w torach zasilających czy też stanowiące zabezpieczenie samego ogranicznika przepięć.

    Reply
  4. wjurek

    Jeśli po pierwszym wyładowaniu prąd następczy przepali wszystkie bezpieczniki (rys.4), ale ogranicznik wytrzyma, to nadal będzie chronił instalacje, a tylko nie będzie kolejnego prądu następczego, prawda?

    Reply
  5. phoenixcontactpolska Post author

    Rysunek nr 4 dotyczy sytuacji bardzo częstej w praktyce to rozwiązanie jest poprawne do ochrony obiektów w klasie ochrony III oraz IV, gdzie spodziewane prądy piorunowe nie powinny przepalić wkładek o prądzie około 125A (gG). Oczywiście, jeśli prądy robocze są większe niż 125A układ z rysunku 5 powinien zostać zastosowany.

    Klasa III/IV dotyczy naszych małych czy większy domów, w sumie przyjmuje się, że nawet 85-95% obiektów i wiąże się z wielkością częściowych prądów piorunowych, które mogą pojawić się w instalacji zasilania.

    Podstawową przyczyną spalenia się bezpiecznika w tym układzie (rys 4) będzie ciepło wydzielone przy przepływie prądu piorunowego, w przypadku 125aGg prąd piorunowy o wartości około 11kA 10/350µs może to zrobić.

    I ma Pan racją instalacja po ograniczniku jest nadal chroniona, tyle, że jest również bez zasilana.

    W przypadku opisywanych w tekście ograniczników iskiernikowych typu 1 z rodziny FLT-SEC… dzięki specyficznej konstrukcji praktycznie nie występuje prąd następczy. Napięciowy poziom palenia łuku, który jest ważnym czynnikiem w generowaniu tego prądu, jest bliski poziomowi napięcia sieci co po odjęciu i podzieleniu przez impedancje pętli zwarciowej daje praktycznie prawie zero tego prądu i co też czyni te iskierniki znakomitymi.

    Reply
  6. Tomek

    Witam. Piszą Państwo o stosowaniu dobezpieczenia ograninczników przepięć z uwagi na możliwość powstania prądu następczego , z tego co wiem powstaje on w ogranicznikach przepięć typu iskiernikowego natomiast nie ma on miejsca w przypadku typu warystorowego. Rozumiem że iskiernik potrafi się „otworzyć szybciej” i to jest jego zaletą natomiast wadą są prądy następcze z drugiej strony warystor „otwiera się później” ale za to szybciej „wygasza” łuk elektryczny. Czy wobec tego zamiast kombinować z dobezpieczaniem przeciwprzepięciówki nie lepiej zastosować ogranicznik kombinowany warystorowo-iskiernikowy? Pytam bo nie widziałem w domowych rozdzielnicach nigdy w nowych skrzynkach topika przed przeciwprzepieciowka raczej jest ona sama i potem sa dalsze uklady zbudowane na RCD i ” esach”.

    Reply
    1. phoenixcontactpolska Post author

      Iskiernik posiada charakterystykę ucinającą, jego zachowanie jest prawie dwustanowe tzn. przed zapłonem jest prawie przerwą na której odkłada się pełne napięcie zasilania, po zapłonie napięcie na iskierniku spada w wersji klasycznej do poziomu kilkudziesięciu woltów.
      Różnica powstała po odjęciu od napięcia zasilania spadku na iskierniku wymusza prąd następczy, którego wartość zależy od impedancji tak powstałej pętli zwarciowej.
      To jakby prąd zwarciowy.
      Współczesne odgromniki o konstrukcji iskiernikowej praktycznie nie wywołują prądów następczych. Przykład rodzina SEC firmy Phoenix Contact.

      Warystory to elementy ograniczające napięcie i spadek na nich zależy mocno od przepływającego przez nie prądu i zwykle jest nie mniejszy niż poziom zasilania.
      Warystory NIE WYWOUJĄ prądu następczego.

      Wszelkie zabezpieczenia nadprądowe służą do zabezpieczenia ograniczników w sytuacjach skrajnych, a dobre iskierniki to te, które posiadaj certyfikat zgodności z normą PN-EN 61643-11 powinny spełniać warunek taki, że maksymalny prąd następczy musi równać się maksymalnemu samodzielnie gaszonemu prądowi zwarciowemu (Ifi=Isccr) przy jednym i tym samym zabezpieczeniu nadprądowym.
      To znaczy, że w danych iskiernika nie może się pojawiać więcej niż jeden maksymalny bezpiecznik np. 250AgG oraz np. 100AgG.
      Jeśli tak jest i są dwa to nie spełnia on wymagań wskazanej normy, przykładem są zwykle iskierniki gazowe, które nie są w stanie spełnić to wymaganie.
      Przy okazji więc pytanie retoryczne: o czym świadczyć może mała wartość zabezpieczenia nadprądowego dopuszczalnego dla danego ogranicznika?
      Odpowiedzi jest kilka…

      Należy pamiętać o tym, że ograniczniki przepięć to zwykłe aparaty elektryczne i kiedyś mogą uleć takiemu przeciążeniu, że będą wywoływały zwarcie.
      Na taką okoliczność powinno zawsze być jakieś zabezpieczone nad-prądowo od strony źródła zasilania i nie ważne czy to jest pojedynczy iskiernik czy kombinacja dwóch różnych ograniczników.
      To zabezpieczeniu musi być nie większe niż wymaga tego producent.

      Myśląc o kombinacji ograniczników powinniśmy mieć świadomość tego, że kombinacji może być parę
      i to sposób wzajemnego połączenia ograniczników determinuje zachowanie takiej kombinacji.
      W praktyce spotykane są dwie: szeregowa i równoległa.

      Phoenix Contact od ponad 20 lat propaguje wersję równoległą, która łączy cechy osobnych ograniczników. Wersja szeregowa to specjalistyczne rozwiązanie stosowane do ochrony falowników. W klasycznej instalacji nie posiada ona walorów wersji równoległej.

      Oczywiście one również, jak każdy aparat, muszą gdzieś od źródła posiadać w obwodzie zabezpieczenie nie większe niż wskazane w danych,
      dla kombinacji Phoenix Contact taką wartością są zabezpieczenia nadprądowe o wartości 315AdgG.
      Co oznacza, że jeśli od źródła są mniejsze nie jest potrzebny dodatkowy bezpiecznik.
      Jeśli są większe to musi być przed nim takie lub mniejsze zabezpieczenie.

      Przy gwałtownych zmianach prądu w sieciach tzw eski często wyłączają się samoczynnie. Jedynie topiki są odporne na to dynamiczne zjawisko.

      Przy ogranicznikach typu 2 eski odporne na szybkie przebiegi mogą się sprawdzać.

      Pozdrawiam
      Mieczysław Ludwików
      Konsultant ds. ochrony przed przepięciami, Phoenix Contact

      Reply

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *