Přepětí a svodiče přepětí Přepětí Přepětí je napětí, které je vyšší než jmenovité napětí. Je-li však napětí v povelené toleranci (+5 % nn a +10 % vn, vvn a zvn) hovoříme o nadpětí. O přepětí hovoříme tedy tehdy, platí-li
U > 1,1 UN
Přepětí rozdělujeme na: - atmosférické (blesk, indukovaný náboj, kosmické ⇐ sluneční bouře) - provozní (např. Ferrantiův jev, zemní spojení) - zotavené napětí (na el. přístrojích při přerušení proudu)
Ochrana proti přepětí Ochranu proti přepětí rozdělujeme na vnější a vnitřní. vnější – zabraňují škodám, které mohou způsobit požár nebo mechanické poškození (hromosvod) vnitřní – omezují účinky elektromagnetického pole na vnitřní elektrická zařízení (svodiče přepětí)
Na ochranu před přepětím používáme následující prostředky : - tyčové hromosvody (vnější, ochrana objektů) - zemnící a výběhová lana (vnější, ochrana vedení před úderem blesku) - ochranná jiskřiště (vnější, ochrana izolátorů a přístrojů, bleskojistky vn, vvn a zvn) - svodiče přepětí = bleskojistky (vnitřní, ochrana spotřebičů)
Svodiče přepětí Schématická značka: Svodiče přepětí se do obvodu zapojují paralelně. Při jmenovitém napětí mají velký vnitřní odpor (MΩ). Vnitřní ochrana před bleskem se musí realizovat pomocí tří stupňů.
1
Druhy svodičů přepětí: -
polovodičové (pro nn: Zenerova dioda, varistory) ochranná jiskřiště (viz obrázek) růžková bleskojistka ventilová bleskojistka
Koncepce stupňů ochrany před bleskem Stupeň 0 (třída A nebo také E - externí) – možnost přímého úderu blesku, je řešena distribučním podnikem na úrovni distribuční soustavy – bleskojistky na vedení Stupeň 1 (třída B) – svodič přepětí v elektroměrovém rozváděči Stupeň 2 (třída C) – svodič přepětí je v bytové rozvodnici Stupeň 3 (třída D) – svodič přepětí je umístěn co nejblíže chráněnému spotřebiči – svodič v krabici před zásuvkami, zásuvka vybavená svodičem, prodlužovací přívod, speciální adaptéry pro datové a telekomunikační zásuvky
Zásady pro správnou funkci systému přepěťové ochrany • ochrana musí být řešena ve třech stupních • vzdálenost mezi svodičem třídy B a C musí být minimálně 10 m • vzdálenost mezi svodičem typu C a D musí být minimálně 5 m • v bytové rozvodnici se může instalovat kombinovaný svodič B+C • svodiče se připojují slaněnými vodiči nebo pásky maximální délky 0,5 m (u plného vodiče se nepříznivě projevuje skinefekt), vlastní průřez připojovacích vodičů má být co největší – maximálně do průřezu svorky svodiče • v rozváděči se svodič instaluje co nejblíže k vstupním napájecím kabelům • v soustavě TN-C se přes svodič připojují všechny fázové vodiče, v síti TN-S se připojuje také střední vodič
2
Zapojení svodičů B, C a D
Třída B
Třída C
Třída D
Elektroměrový
Bytová rozvodnice
Zásuvka L1 L2 L3 PE N
PEN
10m
5 m
Bleskojistka Bleskojistky umožňují nejúčinnější ochranu před atmosférickým přepětím, a to zejména automatickým zhášením následného proudu. Jinými slovy můžeme říct, že jsou to jiskřiště, která sama uhasí elektrický oblouk. Odpor bleskojistky má být při vysokém napětí (přepětí) malý a naopak při nízkém napětí (slabé přepětí, jmenovité napětí, podpětí) velký.
Růžková bleskojistka Nejjednodušší bleskojistka tzv. růžková bleskojistka; je tvořena dvěma kovovými růžky tvaru V uchycenými na podpěrných izolátorech. Jeden růžek je připojen na vedení, které chráníme, a druhý je uzemněn. Zhášení oblouku vytvořeného následným proudem je realizováno prodlužováním oblouku na oddalujících se V-růžcích, které vyplývá z teplotního vztlaku a
3
elektrodynamických sil. Pro lepší uhašení následného oblouku se růžek uzemňuje přes odpor. Použití: nejčastěji jako záložní ochrana dokonalejším bleskojistkám
Ventilová bleskojistka Ventilová bleskojistka se skládá z jiskřišť zapojených do série a z nelineárních, do série zapojených rezistorů. Nelineární rezistory jsou vyrobeny z SiC (karbid křemíku). Jiskřiště i rezistory se vkládají buď do porcelánového pouzdra – keramický izolátor nebo do pouzdra opatřeného gumovou izolací – gumový izolátor.
bleskojistka 22 kV délka: cca 40 cm izolátor: gumový foto: Kostka
Nelineární rezistor z SiC splňuje základní požadavek pro správnou funkci bleskojistky. Při vysokém napětí má malý odpor, při sníženém napětí naopak odpor vzrůstá na vysokou hodnotu. Tím je zajištěno uhašení oblouku a tedy omezení následného proudu.
SiC
jiskřiště
4
Při normálním jmenovitém napětí UN nebo při nadpětí je elektrické pole E mezi hroty jiskřiště menší než průrazná elektrická pevnost vzduchu Ep. Jiskřiště má tedy mezi hroty izolační odpor řádově stovky MΩ ≈ ∞. Při přepětí překročí intenzita elektrického pole elektrickou pevnost vzduchu, který je mezi hroty a vznikne el. oblouk. Vedení postižené přepětím tedy uzemníme – způsobíme zkrat. Přepětí (šíří se po vedení jako přepěťová vlna) svedeme do země – způsobíme tak na nezbytně nutnou dobu úmyslný zkrat. Nevýhodu je tzv. následný proud – tedy proud, který teče do země (zkratový) po odeznění přepětí. Jinými slovy po odeznění přepětí se oblouk mezi jiskřištěm okamžitě sám neuhasí a než se tak stane, teče do země následný proud. Ten je potřeba omezit na minimum a proto se někdy jiskřiště a bleskojistky neuzemňují natvrdo, ale přes odpor.
VA charakteristika ventilové bleskojistky VA-charakteristika bleskojistky: Uzap – zapalovací napětí UN – jmenovité napětí Inásl – následný proud Im – maximální (zkratový) proud bleskojistkou Uzbmax – maximální zbytkové napětí (přepětí)
5
