Ochrona przeciwprzepięciowa w obiektach przemysłowych
132
Kategoria urządzenia jest równoważna z kategorią przepięcia, okre-
śloną w normach (PN-EN 60664-1 [8] i PN-HD 60364-4-443 [10]),
i wskazuje ona poziom wytrzymywanych przez nie przepięć. W zależ-
ności od ich lokalizacji w instalacji elektrycznej, powinny charakte-
ryzować się odpowiednią wytrzymałością udarową, dopasowaną do
kategorii przepięć.
Gdy instalacja jest zasilana poprzez ułożoną w ziemi linię kab-
lową niskiego napięcia, to napięcie udarowe wytrzymywane urzą-
dzeń (zgodnie z tab. 2) jest wystarczające i nie przewiduje się
dodatkowej ochrony przed przepięciami atmosferycznymi. Zgod-
nie z normą [10], w przypadku gdy instalacja jest zasilana napo-
wietrzną linią niskiego napięcia lub z taką jest połączona, aby nie
zachodziła konieczność stosowania ochrony przed przepięciami,
musi być spełniony warunek wpływów zewnętrznych. Budynek
powinien znajdować się na obszarze, na którym liczba dni burzo-
wych nie przekracza 25 w ciągu roku. Dodatkowe środki ochrony
przed przepięciami mogą być jednak konieczne w przypadku, gdy
jest wymagana większa niezawodność lub występują zwiększone
ryzyka (np. zagrożenie pożarem), a także gdy liczba dni burzowych
w ciągu roku przekracza 25.
Poziom ochrony ogranicznika nie powinien być wyższy niż poziom
II kategorii przepięć. Biorąc pod uwagę miejsce zainstalowania
ograniczników, istnieje duża dowolność w tym zakresie, gdyż
mogą być one zamontowane blisko złącza, w linii napowietrznej
lub w instalacji budynku (obiektu przemysłowego) [12]. To ostat-
nie rozwiązanie występuje najczęściej. Ochrona przed przepięciami
atmosferycznymi może być wykonana za pomocą ograniczników
przepięć zapewniających poziom ochrony kategorii II lub przy
użyciu innych środków gwarantujących co najmniej równoważny
poziom ograniczenia przepięć [12].
Większość urządzeń użytkowanych w instalacjach elektrycznych
powinna charakteryzować się wytrzymałością udarową na pozio-
mie 2,5 kV, odpowiadającą II kategorii przepięć. Coraz częściej
jednak takie urządzenia wyposażane są we wrażliwe na działanie
przepięć układy i podzespoły elektroniczne, wówczas należy przyj-
mować dla nich poziom wytrzymałości nieprzekraczający 1,5 kV
(odpowiadający I kategorii przepięć). Z tego samego powodu
zdarza się, że poziom ochrony ograniczników przepięć jest niższy
(ograniczniki redukują przepięcia do niższego poziomu), niż to
wynika z ich przeznaczenia dla danej kategorii przepięć, np. 1,4 kV
zamiast 1,5 kV [14].
x x x
Ograniczniki przepięć
Zadaniem ograniczników przepięć jest zredukowanie powstają-
cych przepięć do wartości nie większych niż wymagana wytrzyma-
łość udarowa urządzeń w danej kategorii. Ograniczniki przepięć
SPD (z ang.
Surge Protection Device
) przeznaczone do montażu
w instalacjach elektrycznych o napięciu do 1 kV podzielono na trzy
typy, oznaczone literami B, C i D, określające przeznaczenie tych
urządzeń w odniesieniu do koordynacji z poziomami izolacji [14].
Oznaczenia te odpowiadają klasie ograniczników, kolejno: I, II i III.
Rozwiązania klasy I (B), tj. SPD typu ucinającego napięcie, to naj-
częściej urządzenia iskiernikowe, ograniczające napięcie uda-
rowe do wartości nie większej niż 4 kV. Stosuje się je jako pierwszy
stopień zabezpieczenia i montuje w złączu instalacji elektrycz-
nej, w rozdzielnicy głównej bądź w jej pobliżu. Uzyskiwane za ich
pomocą ograniczone wartości przepięć są zwykle niewystarcza-
jące dla zapewnienia bezawaryjnego działania większości urządzeń
elektrycznych i elektronicznych. Wykorzystując tego typu urządze-
nia, należy zwrócić szczególną uwagę na rodzaj obudowy. Jeśli jest
zamknięta, to nie następuje wydmuch gazów na zewnątrz iskier-
nika, co nie przysparza dodatkowych ograniczeń instalacyjnych
związanych z koniecznością stosowania odpowiednich odstępów od
ścian rozdzielnicy oraz unikania prowadzenia przewodów za korpu-
sem urządzenia [12].
Rozwiązania klasy II (C), tj. SPD typu ograniczającego napięcie, to
urządzenia drugiego stopnia, najczęściej wykonywane jako wary-
storowe. Ograniczają one przepięcia do wartości nie większej niż
2,5 kV i są instalowane w punktach rozgałęzienia instalacji elek-
trycznej, np. w rozdzielnicy głównej lub rozdzielnicach oddziało-
wych. Zastosowanie dwustopniowego układu ochrony składają-
cego się z ograniczników klasy I i II zapewnia na ogół dostateczną
ochronę przeciwprzepięciową urządzeń elektrycznych.
Rozwiązania klasy III (D), tj. SPD typu kombinowanego, są połą-
czeniem typu warystorowego z iskiernikiem. Stosuje się je najczęś-
ciej w przypadku dużych odległości między ogranicznikami klasy II
a chronionymi urządzeniami oraz w celu zabezpieczenia szcze-
gólnie wrażliwych urządzeń odbiorczych. Mogą one jednocześnie
ucinać napięcie oraz je ograniczać, są instalowane w puszkach,
kanałach instalacyjnych, gniazdach wtyczkowych lub bezpośred-
nio w chronionych urządzeniach. Ich napięciowy poziom ochrony
wynosi od 1 do 1,5 kV.
Obok wspomnianych klas i typów ograniczników przepięć funkcjonu-
jących powszechnie w świadomości projektantów instalacji elektrycz-
nych i elektroinstalatorów, w normie PN-EN 61643-11:2013 [2]
i PN-EN 62305 [3] przyjęto następujące określenia ograniczników
przepięć:
• typu 1, typu 2, typu 3 (oznaczane na aparatach poprzez gra-
ficzne symbole: T1, T2 i T3),
• poddane próbom klasy I, klasy II, klasy III (oznaczane na apara-
tach poprzez graficzne symbole: I, II i III) [15].
Ogranicznik przepięć klasy I (B) oznacza ogranicznik typu 1 pod-
dany próbie klasy I, ogranicznik klasy II (C) to ogranicznik typu 2
poddany próbie klasy II, natomiast klasy III (D) to ogranicznik prze-
pięć typu 3 poddany próbie klasy III.
Najważniejsze parametry ograniczników przepięć obejmują:
• prąd udarowy o kształcie 10/350 μs (I
imp
) – zdefiniowany przez
wartość szczytową oraz ładunek Q, wykorzystywany do testowania
ograniczników typu 1 (odpowiada działaniu prądu piorunowego),
• znamionowy prąd wyładowczy (I
n
) – prąd udarowy o kształcie
8/20 μs, wykorzystywany do testowania ograniczników typu 1 i 2
(odpowiada pośredniemu uderzeniu pioruna i przepięciom
komutacyjnym),
• największy prąd wyładowczy (I
max
) – wartość maksymalna prądu
udarowego o kształcie 8/20, jaki ogranicznik typu 2 odprowadzi
bez uszkodzenia,
• największe napięcie trwałej pracy (U
c
) – największa wartość
napięcia przemiennego, jakie może być trwale doprowadzone do
zacisków ogranicznika przepięć,
• napięciowy poziom ochrony (U
p
) – największa wartość napię-
cia, do której ograniczane jest przepięcie (charakteryzuje działanie
ogranicznika przepięć),
