Ključne točke odabira prenaponske zaštite i analiza povezanih problema

Prenaponska zaštita je visokoučinkovita zaštita strujnog kruga koja podnosi prolazni visoki napon, visokoenergetske impulse, brze promjene (10-9s) od izvorne visoke do niske impedancije i prolazne visokonaponske interferencijske impulse do unaprijed određenog napona, kako bi učinkovito zaštitila opremu i osjetljive uređaje od oštećenja, a strujni krug radi bez smetnji.

(1) Uređaji za zaštitu od prenapona podijeljeni su u tri razine
Prva razina može odvoditi istosmjernu struju munje ili ogromnu energiju koja se prenosi kada grom izravno udari u dalekovod. Zaštita prve razine mora biti trofazni odvodnik munje s preklopnim naponom, a njegov tok munje ne smije biti manji od 60 kA. Općenito se koristi za opću distribuciju.
Svrha druge faze je dodatno ograničiti vrijednost preostalog prenapona kroz odvodnik prenapona prve faze na 1500-2000 V i provesti ekvipotencijalnu vezu za lpz1-lpz2. Kada se izlaz odvodnika prenapona snage iz linije razvodnog ormara koristi kao zaštita druge razine, mora se koristiti odvodnik prenapona snage s ograničenjem napona, a njegov kapacitet struje munje ne smije biti manji od 20 KA.

Svrha treće razine je konačna zaštita opreme i smanjenje vrijednosti preostalog prenapona na manje od 1000 V. Kao zaštita treće razine, to mora biti serijski odvodnik prenapona s ograničenjem napona, a njegov kapacitet struje munje ne smije biti manji od 10 kA. Općenito se koristi za terminalnu opremu za distribuciju energije.
Različiti distribucijski sustavi trebaju odabrati odgovarajuće uređaje za zaštitu od prenapona, koji se mogu podijeliti na TN (TN-S, NC, TN-CS), IT i TT.

1) Primarna zaštita
Svrha je spriječiti izravno provođenje prenapona iz područja lpz0 u područje lpz1 i ograničiti prenapon od desetaka tisuća do stotina tisuća volti na 2500-3000 V.
Kada se odvodnik prenapona snage ugrađen na niskonaponsku stranu kućnog energetskog transformatora koristi kao zaštita prve razine, to mora biti trofazni odvodnik prenapona s preklopnim naponom, a njegov tok munje ne smije biti manji od 60 kA. Odvodnik prenapona snage ove razine mora biti odvodnik prenapona visokog kapaciteta spojen između svake faze dolaznog voda na ulazu u korisnički sustav napajanja i zemlje. Nastavnik Di online nastave elektrotehnike općenito zahtijeva da odvodnik prenapona snage ove razine ima maksimalni udarni kapacitet veći od 100 kA po fazi, a potrebni granični napon manji od 1500 V, što se naziva odvodnikom prenapona klase I. Ovi elektromagnetski odvodnici prenapona dizajnirani su da izdrže veliku struju munje i inducirane munje te privlače visokoenergetski prenapon, koji može odvesti veliku količinu prenaponske struje u zemlju. Oni pružaju samo granični napon (kada impulsna struja teče kroz odvodnik groma, maksimalni napon na liniji naziva se granični napon) kao zaštitu srednje razine, jer zaštita klase I uglavnom apsorbira veliku udarnu struju i sama ne može u potpunosti zaštititi osjetljivu električnu opremu unutar sustava napajanja.

Odvodnik munje prve razine može spriječiti udar munje od 10/350 us i 100 kA, dostižući najviši standard zaštite koji je odredio IEC.
Tehnička referenca je: tok munje je veći ili jednak 100kA (10 / 350us); Vrijednost preostalog napona ne smije biti veća od 2,5KV; Vrijeme odziva je manje ili jednako 100ns.
2) Sekundarna zaštita
Svrha je dodatno ograničiti vrijednost preostalog prenapona kroz odvodnik groma prve razine na 1500-2000 V i provesti ekvipotencijalni spoj za lpz1-lpz2.
Kada se odvodnik prenapona snage iz razvodnog ormara koristi kao zaštita druge razine, odvodnik prenapona s ograničenjem napona mora se ugraditi na mjesto razvoda grane koja napaja važnu ili osjetljivu električnu opremu, a njegov kapacitet struje munje ne smije biti manji od 20KA. G. Di, online podučavanje elektrotehnike, kaže da ovi odvodnici prenapona mogu bolje apsorbirati preostalu energiju udara koja prolazi kroz odvodnik prenapona na ulazu korisničkog napajanja i imaju izvrstan inhibitorni učinak na prijelazni prenapon.

Maksimalni impulsni kapacitet odvodnika prenapona snage koji se ovdje koristi mora biti veći od 45 kA po fazi, a potrebni granični napon mora biti manji od 1200 V, što se naziva odvodnikom prenapona klase II. Općenito, ako sustav napajanja korisnika postigne drugu razinu zaštite, može zadovoljiti zahtjeve rada električne opreme.
Zaštitnik klase C koristi se za odvodnike prenapona klase II za napajanje za potpunu zaštitu faze I, faze I i faze I, a glavni tehnički parametri su: kapacitet struje munje veći ili jednak 40ka (8/20us); vršna vrijednost preostalog napona ne smije biti veća od 1000V; vrijeme odziva ne smije biti veće od 25ns.

3) Zaštita treće razine
Svrha je konačno zaštititi opremu smanjenjem preostalog prenapona na manje od 1000 V, tako da prenaponska energija može oštetiti opremu.
Kada se odvodnik prenapona ugrađen na ulazni kraj izmjeničnog napajanja elektroničke informacijske opreme koristi kao zaštita treće razine, on mora biti serijski odvodnik prenapona s ograničenjem napona, a njegov kapacitet struje munje ne smije biti manji od 10 kA.
Konačno, ugrađeni odvodnik prenapona može se koristiti u unutarnjem napajanju električne opreme kako bi se potpuno uklonili mali prijelazni prenaponi. G. Di, online nastava elektrotehnike, navodi da maksimalni udarni kapacitet odvodnika prenapona koji se ovdje koristi mora biti 20 kA po fazi ili manje, a potrebni granični napon mora biti manji od 1000 V. Za neku posebno važnu ili osjetljivu elektroničku opremu potrebno je imati zaštitu treće razine, a ona također može zaštititi električnu opremu od prijelaznog prenapona generiranog unutar sustava. Za ispravljačko napajanje koje se koristi za mikrovalnu komunikacijsku opremu, komunikacijsku opremu mobilnih baznih stanica i radarsku opremu, odvodnici prenapona istosmjernog napajanja s odgovarajućim radnim naponom trebaju se odabrati kao zaštita bez razine prema potrebama zaštite njihovog radnog napona.

4) Prema razini podnošljivog napona zaštićene opreme
Ako dvostupanjska zaštita od munje može ograničiti napon ispod razine podnošljivog napona opreme, potrebna je samo dvostupanjska zaštita. Ako je razina podnošljivog napona opreme niska, mogu biti potrebne četiri ili više razina zaštite. Kapacitet struje munje četvrte razine zaštite ne smije biti manji od 5ka.
(2) Zašto bi osigurač i prekidač trebali biti postavljeni ispred prenaponske zaštite?
Kada je udarna struja koja prolazi kroz prenaponsku zaštitu veća od njezine IMAX vrijednosti, prenaponska zaštita će se pokvariti i otkazati, što će rezultirati kratkim spojem u strujnom krugu. Kako bi se prekinuo kratki spoj, potrebno je ugraditi prekidač ili osigurač. G. Di, online nastava elektrotehnike, kaže da će svaki udar groma uzrokovati starenje prenaponske zaštite. Na primjer, ako struja postoji dulje vrijeme, prenaponska zaštita će se pregrijati i ubrzati starenje. U tom slučaju, sustav toplinske zaštite prekidača ili osigurača mora djelovati kako bi isključio prenaponsku zaštitu prije nego što prenaponska zaštita dosegne maksimalno dopuštenu toplinu.

Zahtjevi prenaponske zaštite za osigurač i prekidač: kada se primijeni 20 standardnih ispitnih impulsa od 8/20 mikrosekundi i 1,2/50 mikrosekundi pod nazivnom strujom, prekidač ili osigurač se neće isključiti. Kada je prenaponska zaštita u kvaru i kratkom spoju, prekidač ili osigurač moraju se aktivirati. Ako je prenaponska zaštita sklopni modul, budući da je njegov način oštećenja otvoreni krug, može se zaštititi bez minijaturnog prekidača i osigurača.
I osigurač i prekidač mogu se koristiti kao vrhunska zaštita prenaponske zaštite. Karakteristike osigurača; Osigurač ima dvije zaštitne funkcije dugog vremenskog kašnjenja i trenutne struje s inverznim karakteristikama vremenskog ograničenja. G. Di, online podučavanje elektrotehnike, koristi se kao zaštita od preopterećenja i kratkog spoja, odnosno osigurač se mora zamijeniti nakon kvara osigurača. Karakteristike prekidača: prekidač ima trenutnu strujnu zaštitu i termičku zaštitu od preopterećenja. Nakon isključenja u slučaju kvara, može se ručno resetirati bez zamjene komponenti.
Pogledajte razliku između dolaznih vodova: prenaponska zaštita od 440 V treba odabrati za trofazni petožični sustav od 280 V ili trofazni četverožični sustav od 380 V. Prenaponska zaštita od 220 V treba odabrati za jednofazni dvožični sustav od 220 V ili jednofazni trožični sustav od 220 V. Osim toga, imajte na umu: razina zaštite odabrane prenaponske zaštite je razina 2 za trofazni sustav od 280 V na dolaznom vodu stambene zgrade; stupanj 3 za jednofazni sustav od 220 V.
Nakon što TN-CS sustavni vod uđe u glavnu razvodnu kutiju zgrade, olovni vod se dijeli na N vod i PE vod. Potrebno je samo instalirati prenaponsku zaštitu između faznog voda I i olovnog voda.
Prekidač ispred prenaponske zaštite može odabrati osigurač i prekidač. Općenito, za IMAX > 40ka treba odabrati 40 ~ 63A, a za IMAX < 40ka 20 ~ 32A.

(3) Jesu li zaštita od prenapona i odvodnik munje ista stvar?
Iako i prenaponska zaštita i odvodnik udara groma imaju funkciju sprječavanja prenapona, posebno prenapona groma, ipak imaju mnogo razlika u primjeni.
1) Odvodnici prenapona imaju više naponskih razina, u rasponu od niskog napona 0,38 kV do 500 kV UHV, dok uređaji za zaštitu od prenapona općenito imaju samo niskonaponske proizvode;

2) Odvodnici prenapona uglavnom se ugrađuju na primarni sustav kako bi se spriječio izravni prodor vala munje, dok se prenaponske zaštite uglavnom ugrađuju na sekundarni sustav, što je dopunska mjera nakon što odvodnik prenapona eliminira izravni prodor vala munje ili kada odvodnik prenapona ne eliminira val munje;

3) Odvodnik prenapona koristi se za zaštitu električne opreme, a prenaponska zaštita se uglavnom koristi za zaštitu elektroničkih instrumenata ili brojila;
4) Budući da je odvodnik spojen na primarni električni sustav, trebao bi imati dovoljne vanjske izolacijske performanse i veliku veličinu. Budući da je prenaponska zaštita spojena na niski napon, veličina može biti vrlo mala.