Typy i cechy ograniczników przepięć

Wstęp

Atmosferyczne uderzenia piorunów w linie nadziemne, nagie przewody lub metalowe konstrukcje w zewnętrznych stacjach transformatorowych, a także przeprądy spowodowane operacjami przestawieniowymi sprzętu i sieci (przeprądy przestawieniowe), stanowią istotne zagrożenia dla sprzętu elektrycznego. Aby chronić sprzęt i ułatwić koordynację izolacji, należy zainstalować ograniczniki napięcia (znane również jako "ograniczniki piorunowe") w punktach wejściowych/wyjściowych linii nadziemnych oraz w bliskiej odległości od transformatorów, ze względu na ich ograniczoną strefę ochronną przestrzenną.

Typy i cechy ograniczników napięcia

Najczęstsze ograniczniki napięcia to typ nieliniowy z opornikiem metalo-tlenkowym (MO), umieszczonym w porcelanie lub silikonowej gąbce. Są one połączone równolegle do chronionego sprzętu i zazemione przez siatkę ziemną. Inny typ konstrukcyjny używa oporników z węgla krzemowego (SiC) (ograniczniki zaworowe), choć są one mniej popularne obecnie.

Kluczowe cechy elektryczne:

• Napięcie zapieczętowania: Napięcie na ograniczniku, przy którym prąd śledzący jest niezawodnie przerwany po przebiciu iskrzeniowym.

• Maksymalne ciągłe napięcie pracy (MCOV): Najwyższe napięcie częstotliwości sieciowej (50 Hz lub 60 Hz), które ogranicznik może bezpiecznie wytrzymać przez długi czas.

• Nominalny prąd krótkiego spięcia: Maksymalny prąd krótkiego spięcia, który ogranicznik może bezpiecznie obsłużyć.

• Nominalny prąd rozładowania: Typowe wartości to 5 kA, 10 kA i 20 kA, co wskazuje na zdolność ogranicznika do rozpraszania energii impulsowej.

Ograniczniki napięcia są podłączone między żywe przewody a ziemię. W instalacjach z napięciem powyżej 52 kV mogą zawierać liczniki operacji rozładowania, aby monitorować wydajność. Przykład ograniczników napięcia przedstawiony jest na rysunku 1.

Dodatkowe metody

W liniach nadziemnych i zewnętrznych stacjach transformatorowych z napięciem powyżej 52 kV, jest powszechną praktyką montaż systemu ochrony przed piorunami składającego się z "iglic piorunochronnych", "przewodów ochronnych przeciw piorunom" lub kombinacji obu tych elementów.

Ochrona przed przeprądem napięcia niskiego napięcia

Sprzęt niskiego napięcia (NN, gdzie \(V \leq 1 \, \text{kV}\)), szczególnie systemy elektroniczne i informatyczne, jest bardzo podatny na poważne uszkodzenia spowodowane rozprzestrzenianiem się rozładowań piorunowych poprzez kabele lub struktury budynków.

Aby zmniejszyć takie ryzyko, zazwyczaj montuje się ograniczniki przeprądu (SPD) w szafach rozdzielczych NN. Te urządzenia mają standardowe nominalne prądy rozładowania 5 kA, 10 kA i 20 kA, a niektóre zaawansowane modele są w stanie obsługiwać 30–70 kA.

Podobnie jak ograniczniki napięcia, SPD są podłączone między żywe przewody a ziemię, jak pokazano na rysunku 4. Ta konfiguracja odprowadza prądy impulsowe od wrażliwego sprzętu, zapewniając ochronę przed zdarzeniami przeprądu napięcia.