Różnica między osłoną przeciwbłyskową a zabezpieczeniem przed przepięciami
Co to jest zasobnik przeciwprzeciążeniowy?
Zasobnik przeciwprzeciążeniowy to kluczowe urządzenie ograniczające napięcie, zazwyczaj montowane w panelu sprzętu instalacji elektrycznej. Jego podstawowym zadaniem jest ochrona izolacji, sprzętu i maszyn przed różnymi zagrożeniami elektrycznymi. Ochrona ta obejmuje nie tylko szkodliwe skutki uderzeń piorunów, ale także ochronę przed przejściowymi przepięciami wywołanymi takimi zdarzeniami jak operacje przestawne, łuki, odciążanie obciążeń oraz awarie elektryczne, takie jak uszkodzenia do ziemi.
Zasobniki przeciwprzeciążeniowe odgrywają kluczową rolę w systemach elektrycznych, efektywnie ograniczając impulsy prądu i napięcia. Ta ochrona obejmuje zarówno urządzenia niskiego, jak i wysokiego napięcia, a także linie komunikacyjne, zapewniając niezawodną i ciągłą pracę tych elementów. Spośród różnych dostępnych typów, najczęściej używane zasobniki przeciwprzeciążeniowe mają nieliniowe oporniki metalowo-tlenkowe zamknięte w obudowie z porcelany lub silikonowej gumy. Te zasobniki są połączone równolegle z obwodem, który mają chronić, co pozwala im bezpiecznie odprowadzać nadmiar energii elektrycznej do siatki ziemnej podczas zdarzenia przepięcia. To połączenie równoległe zapewnia, że normalna praca obwodu pozostaje nienaruszona, jednocześnie zapewniając natychmiastową ochronę w momencie wystąpienia szczytowego napięcia.
Ewolucja terminologii i definicji zasobników
W przeszłości w systemach energetycznych często używano terminu „zasobnik piorunochronny”. Obecnie jednak został on zastąpiony bardziej kompleksowym terminem „zasobnik przeciwprzeciążeniowy”. W początkowych fazach projektowania systemów energetycznych, które były stosunkowo mniej skomplikowane, pioruny były główną przyczyną większości przepięć. Jednak w nowoczesnych, zaawansowanych projektach systemów energetycznych, różne czynniki mogą prowadzić do przepięć. Do tych czynników należą odciążanie obciążeń, nagłe zmiany dużych obciążeń mocy, a także operacje przestawne w stacjach extra-wysokiego napięcia (EHV). W rezultacie zamiast tradycyjnych zasobników piorunochronnych, w stacjach używane są teraz zasobniki przeciwprzeciążeniowe. Zasobniki przeciwprzeciążeniowe są zaprojektowane, aby chronić system przed wszystkimi różnorodnymi źródłami przepięć, a nie tylko przed piorunami. W liniach transmisyjnych i dystrybucyjnych niskiego (LV) i średniego (MV) napięcia, używa się również terminu „zasobnik liniowy” do określenia urządzeń chroniących przed przepięciami spowodowanymi przez pioruny i inne rodzaje przepięć.
Co to jest zasobnik piorunochronny?
Zasobnik piorunochronny to kluczowe urządzenie ochronne specjalnie zaprojektowane, aby chronić obwody elektryczne przed szkodliwymi skutkami uderzeń piorunów. Te uderzenia generują ekstremalnie wysokie przejściowe przepięcia napięcia, a także impulsy prądowe wynikające z uderzeń piorunów, iskier i łuków izolacyjnych.
Podstawowym zadaniem zasobnika piorunochronnego jest ochrona systemu energetycznego poprzez bezpieczne odprowadzenie wysokonapięciowych przepięć do ziemi. Chociaż uziemienia lub przewody ziemne oferują pewną ochronę dla linii powietrznych i systemu energetycznego przed bezpośrednimi uderzeniami piorunów, mogą one być niewystarczające do ochrony przed falami biegnącymi. Te fale biegnące mogą dotrzeć do urządzeń i sprzętu podłączonych do terminali, potencjalnie powodując znaczne uszkodzenia. Tu właśnie zasobniki odprowadzające, czyli zasobniki piorunochronne, odgrywają kluczową rolę. Są one zaprojektowane, aby chronić system energetyczny przed przepięciami spowodowanymi awariami lub uderzeniami piorunów.
Zasobniki piorunochronne są strategicznie umieszczane na najwyższych punktach konstrukcji, takich jak słupy przesyłowe, wieże i budynki. Dzięki temu zapewniają bezpieczną ścieżkę dla rozładowania prądu i napięcia generowanego przez uderzenia piorunów bezpośrednio do ziemi. To skutecznie chroni cały system elektryczny przed problemami spowodowanymi piorunami, zapewniając integralność i niezawodną pracę podłączonych urządzeń i infrastruktury.
Główne różnice między zasobnikami przeciwprzeciążeniowymi a zasobnikami piorunochronnymi
Lokalizacja montażu：Zasobniki przeciwprzeciążeniowe są zazwyczaj montowane wewnątrz tablicy rozdzielczej, podczas gdy zasobniki piorunochronne są umieszczane na zewnątrz. Ta różnica w lokalizacji montażu wynika z ich różnych funkcji ochronnych.
Zakres ochrony：Zasobniki przeciwprzeciążeniowe chronią instalację elektryczną od środka, ochroniając wewnętrzne komponenty przed różnymi zakłóceniami elektrycznymi. Natomiast zasobniki piorunochronne oferują zewnętrzną ochronę, chroniąc sprzęt przed zewnętrznymi zagrożeniami elektrycznymi.
Chronione przed：Zasobniki przeciwprzeciążeniowe są zaprojektowane, aby chronić system przed szerokim zakresem zjawisk elektrycznych, w tym pioruny, operacje przestawne, awarie elektryczne i inne przejściowe przepięcia napięcia i prądu. Zasobniki piorunochronne, z drugiej strony, są głównie przeznaczone do obsługi uderzeń piorunów i związanych z nimi przepięć.
Mechanizm rozpraszania energii：Zasobniki przeciwprzeciążeniowe przechwytują przepięcia elektryczne i kierują nadmiar, niepożądanej energii do przewodu ziemnego. Tymczasem zasobniki piorunochronne odprowadzają przepływ energii bezpośrednio do ziemi przez sam zasobnik, tworząc ścieżkę najmniejszego oporu dla ładunków elektrycznych wywołanych piorunami.
Zamienność：Zasobniki przeciwprzeciążeniowe mogą czasami być używane zamiast zasobników piorunochronnych ze względu na ich szersze możliwości ochronne. Jednak zasobniki piorunochronne nie mogą być używane jako zamiennik zasobników przeciwprzeciążeniowych, ponieważ brakuje im zdolności do radzenia sobie z przepięciami elektrycznymi niezwiązanymi z piorunami.
Co to jest piorunochron?
Piorunochron, inaczej zwany piorunoodprowadzaczem, to metalowy pręt wykonany z materiałów takich jak miedź, aluminium lub inne substancje przewodzące elektrycznie. Jest montowany na szczycie konstrukcji, w tym słupów i wież przesyłowych, budynków i innych wysokich obiektów. Jego podstawowym zadaniem jest ochrona tych konstrukcji przed bezpośrednimi uderzeniami piorunów.
Piorun to elektrostatyczny rozładowanie między chmurami a ziemią. Gdy piorun bezpośrednio uderza w linie przesyłowe, może spowodować niebezpieczny wzrost napięcia w systemie, co stanowi znaczące zagrożenie dla instalacji elektrycznych i sprzętu. Tutaj piorunochron odgrywa kluczową rolę. Dostarczając preferencyjną ścieżkę dla prądu piorunowego, chroni instalacje elektryczne, sprzęt i urządzenia przed destrukcyjnym wpływem bezpośrednich uderzeń piorunów.
Jedną z zalet piorunochronu jest jego stosunkowo niska cena w porównaniu do zasobników przeciwprzeciążeniowych. Montowany na najwyższej powierzchni budynku lub wieży linii przesyłowej, oferuje bezpieczną ścieżkę dla wysokich wartości ładunków elektrostatycznych i prądu piorunowego, aby dotrzeć do ziemi. Aby jednak działał skutecznie, musi być prawidłowo uziemiony do systemu uziemienia, zapewniając, że ładunki elektryczne są bezpiecznie rozpraszone do ziemi.
Co to jest tłumik przepięć?
Tłumik przepięć, inaczej znany jako zabezpieczenie przeciwko przepięciom lub tłumik przejściowy, to niezbędne urządzenie. Zazwyczaj jest montowany w domowej tablicy rozdzielczej z podstawowym zadaniem ochrony instalacji kablowych przed przepięciami napięcia i przepięciami spowodowanymi przestawianiem obciążeń.
Te przepięcia mogą stanowić znaczące zagrożenie dla urządzeń elektrycznych i ogólnej integralności systemu elektrycznego w domu. Na przykład, gdy obciążenie indukcyjne, takie jak lodówka, pralka lub silnik elektryczny, jest wyłączone, generuje ono przepięcia napięcia w systemie elektrycznym. To zjawisko zachodzi zgodnie z prawami indukcji własnej i siły elektromotorycznej zwrotnej (EMF). Gdy prąd przez obciążenie indukcyjne szybko maleje, cewka opiera się tej zmianie, tworząc duży szczyt napięcia, który może osiągać poziomy znacznie wyższe niż normalne napięcie pracy systemu elektrycznego. Takie przepięcia, jeśli zostaną pozostawione bez kontroli, mogą uszkodzić wrażliwe komponenty elektroniczne w urządzeniach, zakłócać normalną pracę urządzeń elektrycznych i potencjalnie prowadzić do kosztownych napraw lub wymian. Tłumik przepięć wchodzi w grę, by przechwycić i bezpiecznie odprowadzić te nadmierne impulsy elektryczne, zapewniając, że poziomy napięcia w systemie elektrycznym domu pozostają w bezpiecznych granicach i chronią podłączone urządzenia elektryczne przed uszkodzeniem.
Rola i działanie tłumików przepięć
Te nagłe szczyty napięcia i przepięcia mogą poważnie uszkodzić urządzenia elektryczne wrażliwe na napięcia. W obwodach z obciążeniami indukcyjnymi, przełączanie kontaktora może generować przepięcia przełączania. Te przepięcia nie tylko stanowią zagrożenie dla samego kontaktora, ale mogą również uszkodzić inne podłączone urządzenia w systemie elektrycznym. Aby rozwiązać ten problem, tłumiki przepięć są często montowane w kontaktorach niskiego napięcia (LV). Ich podwójna funkcja polega na ochronie kontaktora przed zewnętrznymi przepięciami napięcia i ochronie całego systemu przed potencjalnie szkodliwymi skutkami działania przełączania kontaktora.
Typowy tłumik przepięć jest zaprojektowany jako gniazdko zintegrowane z przełącznikiem włącz/wyłącz. Wyposażony jest w trójprzewodowy kabel, co umożliwia łatwe podłączenie go do standardowego gniazdka ścianowego. Ta konfiguracja ułatwia podłączenie różnych urządzeń elektrycznych, zapewniając im natychmiastową ochronę przed fluktuacjami napięcia.
Standardowe napięcia zasilania w domach, takie jak 120V AC w Stanach Zjednoczonych i 230V AC w Wielkiej Brytanii i Unii Europejskiej, są określone jako wartości pierwiastkowe średniokwadratowe (RMS), znane również jako wartości skuteczne. Te wartości RMS reprezentują równoważne napięcie DC, które dostarczyłoby tę samą ilość mocy do obciążenia opornego. Dla zasilania 120V RMS (z częstotliwością 60Hz) szczytowe napięcie wynosi około 170Vp, podczas gdy dla zasilania 230V RMS (z częstotliwością 50Hz) szczytowe napięcie osiąga około 325Vp.
Jednak w obecności przejściowych zjawisk elektrycznych spowodowanych czynnikami, takimi jak uderzenia piorunów lub operacje przełączania, szczytowe napięcie może wzrosnąć do kilkuset, a nawet tysięcy voltów w postaci nieregularnych impulsów. Te przejściowe zjawiska są bardzo krótkotrwałe, zwykle trwają tylko kilka mikrosekund (10⁻⁶ sekundy). Pomimo ich krótkotrwałego charakteru mogą one spowodować istotne uszkodzenia wrażliwych urządzeń elektronicznych, które są często zaprojektowane do pracy w wąskim zakresie napięć.
To jest miejsce, gdzie tłumiki przepięć odgrywają kluczową rolę. Są one zaprojektowane do monitorowania przychodzącego napięcia i zapobiegania szczytowemu napięciu, które przekracza określony próg. Na przykład, tłumik przepięć o klasyfikacji 250V będzie działał normalnie, gdy przychodzące napięcie pozostanie na lub poniżej 230V. Ale jak tylko impulsy przepięć przekroczą limit 250V, tłumik przepięć natychmiast przekieruje nadmiar mocy liniowej do ziemi. Ta szybka reakcja efektywnie chroni podłączone urządzenia, zapewniając, że napięcie, które otrzymują, nigdy nie przekroczy bezpiecznego limitu pracy, co zapewnia ich funkcjonalność i przedłuża żywotność.
Różnice między zasobnikami przeciwprzeciążeniowymi a tłumikami przepięć
Głównymi różnicami między tłumikami przepięć a zasobnikami przeciwprzeciążeniowymi są klasyfikacje napięcia i zdolność do rozpraszania energii. Tłumik przepięć ma zazwyczaj stosunkowo niską klasyfikację napięcia, tylko nieco wyższą niż normalne napięcie pracy systemu elektrycznego, który służy. Jego zdolność do rozpraszania energii jest również ograniczona. Z drugiej strony, zasobnik przeciwprzeciążeniowy ma znacznie wyższą klasyfikację napięcia w porównaniu do znamionowego napięcia obwodu. Co ważniejsze, ma znacznie większą zdolność do rozpraszania energii elektrycznej, jednocześnie zapewniając, że izolacja systemu elektrycznego pozostaje nietknięta i nienaruszona.
Kluczowy punkt: Ważne jest, aby zauważyć, że tłumiki przepięć nie są odpowiednie do ochrony obwodów przed przejściowymi zjawiskami i przepięciami spowodowanymi uderzeniami piorunów. Ich projekt i możliwości sprawiają, że są niewystarczające do radzenia sobie z ekstremalnie wysokimi energiami i napięciami związanymi z piorunami, które wymagają bardziej solidnej ochrony zapewnianej przez zasobniki przeciwprzeciążeniowe.
