Kakšna je povezava med zaščito pred strelo in prenapetostjo?

Okvare, povezane s strelo, so pogosto napačno razumljene. Pogosto vidim, da objekti vlagajo v ozemljitev ali strelovode, medtem ko se po nevihtah še vedno pojavljajo poškodbe notranje opreme.

Zaščita pred prenapetostjo obravnava električne posledice strele, ne samega udara strele. V sodobnih elektroenergetskih in krmilnih sistemih je razumevanje odnosa med strelo in prenapetostno zaščito ključnega pomena za preprečevanje poškodb opreme, izpadov in varnostnih tveganj.

Zaščita pred strelo in prenapetostna zaščita nista ločeni temi. Gre za medsebojno povezane plasti ene same strategije električne zaščite, zasnovane za nadzor prehodnih prenapetosti in prenapetostnih tokov.

Kako naprave za prenapetostno zaščito blažijo prenapetost, ki jo povzroči strela?

Prenapetostne prenapetosti, ki jih povzroči strela, nadzorujejo naprave za prenapetostno zaščito, ki preusmerijo prehodno prenapetostno energijo stran od občutljive opreme in jo v mikrosekundah varno odvedejo v zemljo.

Kako strela povzroča električne sunke

Za povzročitev škode strele ni treba, da neposredno udari v objekt. Prenapetostni dogodki se običajno pojavijo zaradi:

• Neposredni udari strele v električne ali signalne vode

• Bližnji udarci povzročajo elektromagnetno indukcijo

• Dvig zemeljskega potenciala, ki vpliva na ozemljitvene sisteme

• Strele na strani komunalnega omrežja, ki se prenašajo skozi omrežje

Ti mehanizmi ustvarjajo visokoenergijske prehodne prenapetosti, ki se hitro širijo skozi prevodnike.

Vloga naprav za prenapetostno zaščito

A naprava za prenapetostno zaščito tipa 1 je posebej zasnovan za obvladovanje udarnih tokov, povezanih s strelo, na vhodu v sistem. Sposoben je odvajati delni tok strele in omejevati ekstremne prenapetosti, preden vstopijo v notranji električni sistem.

Ključne funkcije prenapetostne zaščite pred strelo vključujejo:

• Hitro vpenjanje napetosti

• Zmogljivost praznjenja z visokim udarnim tokom

• Zaščita izolacije opreme za napeljavo

V mnogih instalacijah, prenapetostna zaščita odklopnika je integriran tako, da zagotavlja tako zaščito pred prevelikim tokom kot tudi nadzorovano preusmeritev prenapetosti, kar izboljšuje koordinacijo in varnost sistema.

Zakaj samo odklopniki niso dovolj

Standardni odklopniki se prepočasi odzivajo na prehodne dogodke. Tudi odklopniki z zaščito pred prenapetostjo za ublažitev prenapetosti, ki jo povzroči strela, se zanašajte na notranje komponente prenapetostne zaščite in ne na termične ali magnetne sprožilne mehanizme.

Brez namenskih naprav za prenapetostno zaščito bodo prehodni tokovi, povezani s strelo, nekontrolirano prehajali skozi odklopnike.

Katere panoge potrebujejo namensko zaščito pred prenapetostjo strele?

Industrije z visoko občutljivostjo opreme, izpostavljenostjo zunanjim vplivom ali kritičnimi zahtevami glede časa delovanja zahtevajo namensko zaščito pred strelo in prenapetostjo.

Visoko tvegani industrijski sektorji

Naslednje panoge so še posebej ranljive za prenapetostne dogodke, ki jih povzroča strela:

• Proizvodnja električne energije in transformatorske postaje

• Obnovljiva energija (sončna energija in veter)

• Telekomunikacije in podatkovni centri

• Avtomatizacija proizvodnje in procesov

• Prometni in infrastrukturni sistemi

Ta okolja pogosto združujejo dolge kabelske proge, zunanjo opremo in občutljivo elektroniko – idealne pogoje za širjenje prenapetosti.

Izpostavljenost AC in DC sistemom

Strela vpliva tako na omrežja izmeničnega kot enosmernega toka, vendar se pristop k zaščiti razlikuje:

• Objekti, priključeni na komunalne storitve, so odvisni od usklajenega Zaščita pred prenapetostjo izmeničnega toka za obvladovanje strelnih prehodnih pojavov, ki vstopajo skozi sisteme za distribucijo električne energije.

• Sončne celice, baterijski sistemi in enosmerni krmilni tokokrogi zahtevajo namensko Zaščita pred prenapetostjo enosmernega toka za obvladovanje nenehnih obremenitev polarnosti in prenapetosti, ki jo povzroči strela, na enosmernih vodnikih.

Uporaba naprav z nazivno vrednostjo AC v sistemih DC je pogosta in draga napaka.

Posledice neustrezne zaščite

Brez ustrezne zaščite pred strelo in prenapetostjo se objekti soočajo z:

• Ponavljajoče se elektronske okvare

• Izguba podatkov in okvare nadzornega sistema

• Povečano vzdrževanje in izpadi

• Tveganja za varnost in skladnost s predpisi

Namenska prenapetostna zaščita je zato zanesljiva naložba, ne le zaščitni dodatek.

Kako zasnovati usklajen sistem za zaščito pred strelo in prenapetostjo?

Učinkovita zaščita pred strelo in prenapetostjo se doseže z usklajevanjem med zunanjo zaščito pred strelo, ozemljitvijo in notranjimi napravami za prenapetostno zaščito.

Koncept zaščite na ravni sistema

Koordiniran sistem zaščite običajno vključuje:

1. Zunanja zaščita pred strelo (zračni terminali, odvodniki) za nadzor neposrednih udarnih poti

2. Naprave za prenapetostno zaščito tipa 1 na servisnem vhodu za odvajanje tokov strele

3. Sekundarna prenapetostna zaščita na razdelilnikih

4. Zaščita na mestu uporabe za občutljivo opremo

Vsaka plast postopoma zmanjšuje energijo prenapetosti in preostalo napetost.

Usklajevanje med napravami

Pravilna koordinacija zagotavlja, da naprave pred nami obvladujejo visokoenergijske prenapetosti, medtem ko naprave za nami zagotavljajo fino omejevanje napetosti.

Ključna načela koordinacije vključujejo:

• Pravilna izbira prenapetostna zaščita tipa 1 ocene

• Ustrezen razmik ali ločitev med zaščitnimi stopnjami

• Dosledna ozemljitev in vezava

A prenapetostna zaščita se lahko uporablja v določenih arhitekturah, vendar mora biti električno usklajen z namenskimi napravami za prenapetostno zaščito, da se prepreči napačno delovanje.

Kakovost ozemljitve in namestitve

Tudi najboljša zasnova prenapetostne zaščite odpove brez ustrezne ozemljitve. Najboljše prakse vključujejo:

• Nizkoimpedančne ozemljitvene poti

• Kratki, ravni priključni kabli

• Izenačitev potencialov med sistemi

Za kompleksne objekte ali območja, ki so nagnjena k strelam, mnogi inženirji potrdijo svojo zasnovo z tehnično svetovanje da se zagotovi skladnost s standardi in dolgoročna zanesljivost sistema.

Zaključek

Zaščita pred prenapetostjo je električna hrbtenica strelovodne zaščite. Z razumevanjem prenapetosti, ki jo povzroča strela, prepoznavanjem ogroženih panog in načrtovanjem usklajenih zaščitnih sistemov lahko inženirji znatno zmanjšajo škodo na opremi in motnje v delovanju.

Pogosta vprašanja

Kaj je prenapetostna zaščita v povezavi s strelo?

Prenapetostna zaščita nadzoruje prehodne prenapetosti, ki jih povzročajo strele, in preprečuje poškodbe električne in elektronske opreme.

Ali je za zaščito pred strelo potrebna naprava za prenapetostno zaščito tipa 1?

Da. Naprava za prenapetostno zaščito tipa 1 je zasnovana za odvajanje prenapetostnih tokov, povezanih s strelo, na vhodu v napeljavo.

Ali lahko odklopniki zagotavljajo zaščito pred prenapetostjo strele?

Standardna varovalka tega ne more. Samo varovalke z integriranimi komponentami za prenapetostno zaščito lahko ublažijo prenapetost, ki jo povzroči strela.

Ali sistemi enosmernega toka potrebujejo zaščito pred prenapetostjo zaradi strele?

Da. Sistemi z enosmernim tokom so zelo dovzetni za prenapetostne udare, ki jih povzroča strela, in zahtevajo namenske naprave za prenapetostno zaščito z enosmernim tokom.

Kdaj je treba načrtovati zaščito pred strelo in prenapetostjo?

Zaščito pred strelo in prenapetostjo je treba vključiti že v začetni fazi načrtovanja električnega sistema, ne pa jo dodajati po tem, ko pride do okvar.