Strona główna Aktualności Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie.

Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie.

0

Jakich błędów unikać przy wyborze i jak poprawnie zamontować ogranicznik przepięć?

Praktycznie każdy instalator montuje ograniczniki przepięć, lecz czy robi to dobrze?

Z poniższego artykułu dowiesz się,

co to jest przepięcie? Opiszę rodzaje przepięć, oraz najczęstsze sposoby ich powstawania. Poznasz zasadę działania i rodzaje ograniczników przepięć. Dowiesz się, jak prawidłowo podłączać ogranicznik przepięć i jakie są najczęściej popełniane błędy, przez które ochrona przeciwprzepięciowa jest nieskuteczna.

Wraz z uzasadnieniem opisałem jakie skutki dla każdego z nas może mieć źle dobrana, lub błędnie zainstalowana ochrona przeciwprzepięciowa np:

  • polisa OC dla wykonawcy. Czy ubezpieczyciel przejmie odpowiedzialność, jeśli wykonawca popełnił błędy podczas doboru, lub montażu ochrony przeciwprzepięciowej?
  • Mam dom lub mieszkanie ubezpieczone „od przepięć”, czy w razie szkód spowodowanych przepięciem, ubezpieczyciel może odmówić wypłaty odszkodowania?
  • Przepięcie uszkodziło komputer i straciłem dane. Czy ubezpieczyciel pokryje koszty odzyskania danych? 
  • W pożarze wywołanym przez instalację elektryczną spalił się dom. Czy błędnie zainstalowana ochrona przeciwprzepięciowa może być powodem odmowy wypłaty odszkodowania? 
  • Jaką wartość mają dla Ciebie dane przechowywane na dysku komputera lub w twoim telefonie (np. rodzinne zdjęcia, dokumentacja projektowa itp.)? 

Na koniec tego artykułu odpowiem na pytanie, ile kosztuje dobry ogranicznik przepięć?

Spis treści

Wprowadzenie

Podczas wykonywania instalacji elektrycznej bardzo często popełniane są błędy, które powodują, że ogranicznik przepięć nie działa, lub działa wadliwie. Wiedza na temat ograniczników przepięć w wielu przypadkach jest szczątkowa.

W tym artykule, kompleksowo opiszę zagadnienia związane z zasadą działania, rodzajami i doborem ograniczników przepięć montowanych na zasilaniu np. domków, mieszkań, sklepów lub biur.

Zagadnienie może nie jest aż tak skomplikowane, lecz przez lata narosło wokół niego wiele mitów. Zacznę wiec od uporządkowania informacji. W tym celu wrócę do podstaw, czyli omówienia „codziennej praktyki”, sposobu powstawania przepięć i wymogów prawnych.

Omówię bardzo trudny i omijany przez innych temat podejścia do ochrony przeciwprzepięciowej osób, które za nią płacą, czyli inwestorów (właścicieli domów, mieszkań), developerów, oraz właścicieli firm.

Ochrona przeciwprzepięciowa to temat często bagatelizowany (bo nie rozumiany), lecz na końcu to inwestor daje pieniądze na wykonanie instalacji elektrycznej i chce mieć dobrze działającą instalacje elektryczną przystosowaną do zasilania nowoczesnej elektroniki. Dlatego w trakcie pisania tego materiału wielokrotnie rozmawiałem z różnymi projektantami, instalatorami i inwestorami. Pytałem, co powinienem zawrzeć w artykule? Jakie tematy poruszyć?

Prosili o proste wytłumaczenie całości zagadnienia, wskazanie najczęściej popełnianych błędów i rady, jak o ochronie przeciwprzepięciowej rozmawiać z osobami, które na elektryce się nie znają? 

Zdaniem wielu elektryków, inwestor (nieświadomy zagrożenia, i korzyści jakie daje skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa) wymusza niską cenę (są montowane pojedyncze elementy ochrony przeciwprzepięciowej, które nie zapewniają ochrony i narażają inwestora na późniejsze kłopoty z uzyskaniem odszkodowania).

Instalatorzy często nie wiedzą jak przekonać inwestora do założenia droższej, ale skutecznie działającej ochrony przeciwprzepięciowej.

Jestem przekonany, że po przeczytaniu poniższego artykułu wiele spraw stanie się oczywistych, a przekonanie inwestora nie powinno być już problemem.

Ogranicznik przepięć w praktyce

W praktyce wiedza większości instalatorów ogranicza się do rozróżnienia ograniczników przepięć na: B+C; C; D.

Wiedzą, że ogranicznik przepięć należy połączyć z szyną wyrównania potencjałów. Ogranicznik przepięć B+C, lub C montuje się w rozdzielnicy, a D przy urządzeniu końcowym (najczęściej jest to listwa przeciwprzepięciowa). Wiedzą, że ograniczniki przepięć są z wyjmowanymi wkładkami, lub jako monobloki (bez możliwości wymiany pojedynczej wkładki).

Patrząc na sprzedaż, zdecydowana większość elektryków przy „doborze” ogranicznika przepięć kieruje się dwoma parametrami: B+C i CCC.

Niestety opisana sytuacja, poza tym, że zawiera błędne informacje skutkuje tym, że ochrona przeciwprzepięciowa jest NIESKUTECZNA. Po wystąpieniu przepięcia np. bliskim uderzeniu pioruna, właściciel domu lub mieszkania w którym większość urządzeń posiadających elektronikę została uszkodzona twierdzi, że ograniczniki przepięć nie działają, szkoda na nie kasy wydawać.

Wydaje osąd na temat ograniczników przepięć, nie zastanawiając się, czy winne są ograniczniki przepięć, czy instalator, który dokonywał ich doboru i podłączenia.

Ogranicznik przepięć – nazewnictwo

Pisząc o ogranicznikach przepięć warto rozpocząć od uporządkowania nazewnictwa 🙂

Oznaczenie klas prób zgodnie z nieobowiązującą już w Niemczech normą DIN VDE V 0675. Takie określenia nie mają w Polsce podstawy prawnej. Nie ma ich w rozporządzeniach ani w normach.Oznaczenia zgodnie z normą PN-IEC 61643-1 (wycofana i zastąpiona przez PN-EN 61643-11:2013-06 – wersja angielska)Oznaczenia zgodnie z normą PN-EN 61643-11:2013-06 – wersja angielska.
Bpróba Ityp 1 lub Oznaczenie ogranicznika przepięć T1 błędnie zwanego B
Cpróba IItyp 2 lub Oznaczenie ogranicznika przepięć T2 błędnie zwanego C
Dpróba IIItyp 3 lub Oznaczenie ogranicznika przepięć T3 błędnie zwanego D
B+Ctyp 1, 2 lub Oznaczenie ogranicznika przepięć T1 T2 błędnie zwanego B+C

Warto zaznaczyć, że w niemieckim prawodawstwie od 2002 r. nie ma oznaczeń B; C; D; B+C. Zostały zastąpione przez Typu 1; Typu 2; Typu 3. Jeżeli w dokumentacji spotkasz się z  oznaczeniami B, C, D, B+C, sugeruję dobrze sprawdzić całą dokumentacje bo istnieje przypuszczenie że projektant lub twórca dokumentacji nie ma aktualnej wiedzy i stosuje metodę kopiuj – wklej z przestarzałych rozwiązań.

 

Prawidłowe oznaczenie ograniczników przepięć będzie wiec wyglądało następująco:

Ogranicznik przepięć SPD Typu 1, albo Typ 1 lub oznaczenie graficzne:Oznaczenie ogranicznika przepięć T1 błędnie zwanego B
Ogranicznik przepięć SPD Typu 2, albo Typ 2 lub oznaczenie graficzne:Oznaczenie ogranicznika przepięć T2 błędnie zwanego C
Ogranicznik przepięć SPD Typu 3, albo Typ 3 lub oznaczenie graficzne:Oznaczenie ogranicznika przepięć T3 błędnie zwanego D

Powyżej przedstawiłem prawidłowe sposoby oznaczeń, ale w materiałach producentów i sprzedawców często jest niekonsekwencja. Cóż, domyślam się, iż wynika ona z zabiegów marketingowych i walką z B+C (niestety to błędne nazewnictwo króluje w Polsce). Przyzwyczajenie to druga natura człowieka, więc Polsce ciągle można kupić ogranicznik przepięć B+C.

Czemu?

Bo wszyscy chcą je kupować.

A normy, ubezpieczyciele, projekty „kopiuj-wklej”. A kogo to obchodzi?

Ważna jest sprzedaż.

A to, że klient może mieć problemy? Na pewno nie wróci z zażaleniem do sprzedawcy. Łatwiej jest kogoś oszukać niż kogoś przekonać, że został oszukany. Nie słyszałem o tym, aby jakiś producent odpowiadał za zniszczenia obiektu.

Skoro temat nazewnictwa mamy już uporządkowany warto odpowiedzieć na często zadawane pytanie:

Czy trzeba stosować ograniczniki przepięć?

Obowiązek stosowania ograniczników przepięć, wynika z obowiązujących w Polsce aktów prawnych.

Podstawowym jest:

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie: z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz.U. Nr 75, poz. 690) tj. z dnia 17 lipca 2015 r. (Dz.U. z 2015 r. poz. 1422) tj. z dnia 8 kwietnia 2019 r. (Dz.U. z 2019 r. poz. 1065) (zm. Dz.U. z 2020 r. poz. 2351, Dz.U. z 2020 r. poz. 1608). Na podstawie art. 7 ust. 2 pkt 1 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (Dz.U. z 2018 r. poz. 1202, z późn. zm.2) ) zarządza się, co następuje:

Rozdział 8. Instalacja elektryczna.

§ 180 [Wymogi ogólne] Instalacja i urządzenia elektryczne, przy zachowaniu przepisów rozporządzenia, przepisów odrębnych dotyczących dostarczania energii, ochrony przeciwpożarowej, ochrony środowiska oraz bezpieczeństwa i higieny pracy, a także wymagań Polskich Norm odnoszących się do tych instalacji i urządzeń, powinny zapewniać:

1) 13) dostarczanie energii elektrycznej o odpowiednich parametrach technicznych do odbiorników, stosownie do potrzeb użytkowych, w tym w zakresie infrastruktury na potrzeby ładowania pojazdów elektrycznych, zgodnie z przepisami ustawy z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych (Dz.U. z 2020 r. poz. 908 i 1086);

2) ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, przepięciami łączeniowymi i atmosferycznymi, powstaniem pożaru, wybuchem i innymi szkodami;

3) ochronę przed emisją drgań i hałasu powyżej dopuszczalnego poziomu oraz przed szkodliwym oddziaływaniem pola elektromagnetycznego.

§ 183 [Instalacje elektryczne – wymogi techniczne]

1. W instalacjach elektrycznych należy stosować

7) połączenia wyrównawcze główne i miejscowe, łączące przewody ochronne z częściami przewodzącymi innych instalacji i konstrukcji budynku;

10) urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej.

1a. Połączeniami wyrównawczymi, o których mowa w ust. 1 pkt 7, należy objąć:

1) instalację wodociągową wykonaną z przewodów metalowych;

2) metalowe elementy instalacji kanalizacyjnej;

3) instalację ogrzewczą wodną wykonaną z przewodów metalowych;

4) metalowe elementy instalacji gazowej;

5) metalowe elementy szybów i maszynowni dźwigów;

6) metalowe elementy przewodów i wkładów kominowych;

7) metalowe elementy przewodów i urządzeń do wentylacji i klimatyzacji;

8) metalowe elementy obudowy urządzeń instalacji telekomunikacyjnej.

§ 184 [Uziemienie]

1. Jako uziomy instalacji elektrycznej należy wykorzystywać metalowe konstrukcje budynków, zbrojenia fundamentów oraz inne metalowe elementy umieszczone w niezbrojonych fundamentach stanowiące sztuczny uziom fundamentowy.

2. Dopuszcza się wykorzystywanie jako uziomy instalacji elektrycznej metalowych przewodów sieci wodociągowej, pod warunkiem zachowania wymagań Polskiej Normy dotyczącej uziemień i przewodów ochronnych oraz uzyskania zgody jednostki eksploatującej tę sieć.

3. Instalacja piorunochronna, o której mowa w § 53 ust. 2, powinna być wykonana zgodnie z wymaganiami Polskich Norm dotyczących ochrony odgromowej obiektów budowlanych.

§ 186 [Zgodność z normami]

1. Prowadzenie instalacji i rozmieszczenie urządzeń elektrycznych w budynku powinno zapewniać bezkolizyjność z innymi instalacjami w zakresie odległości i ich wzajemnego usytuowania oraz uwzględniać warunki określone w § 164.

Rozdział 8a. Instalacja telekomunikacyjna.

§ 192f [Połączenie z siecią publiczną]

2. Prowadzenie instalacji telekomunikacyjnej i rozmieszczenie urządzeń telekomunikacyjnych w budynku powinno zapewniać bezkolizyjność z innymi instalacjami w zakresie ich wzajemnego usytuowania i niekorzystnego oddziaływania oraz zapewniać bezpieczeństwo osób korzystających z części wspólnych budynku.

3. W instalacji telekomunikacyjnej należy zastosować urządzenia ochrony przed przepięciami, a gdy instalacja może być narażona na przetężenie – również w urządzenia ochrony przed przetężeniami, natomiast elementy instalacji wyprowadzone ponad dach należy umieścić w strefie chronionej przez instalację piorunochronną, o której mowa w § 184 ust. 3, lub bezpośrednio uziemić w przypadku braku instalacji piorunochronnej. Instalacje antenowe wychodzące ponad dach oraz dłuższe ciągi instalacji antenowych w budynkach (przekraczające 10 m) powinny być chronione ochronnikami zabezpieczającymi od przepięć od wyładowań bezpośrednich i pośrednich.

9. Wszystkie urządzenia aktywne i pasywne w instalacji telewizyjnej powinny być uziemione i spełniać wymóg ekranowania w klasie A.

Źródło: https://uprawnieniabudowlane.pl/wp-content/uploads/2021/03/Warunki-techniczne-dla-budynkow-2021-Dz.U.2019.1065.pdf

Ponieważ piszę o instalacji telekomunikacyjnej, wyjaśnijmy co kryje się pod pojęciem telekomunikacji.

Telekomunikacja – dziedzina techniki i nauki, zajmująca się transmisją informacji na odległość przy użyciu środków łączności. Legalna definicja zawarta w polskim prawie telekomunikacyjnym określa telekomunikację jako „nadawanie, odbiór lub transmisję informacji, niezależnie od ich rodzaju, za pomocą przewodów, fal radiowych bądź optycznych lub innych środków wykorzystujących energię elektromagnetyczną”.

Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Telekomunikacja

W praktyce do urządzeń telekomunikacyjnych stosowanych w domkach lub mieszkaniach, a które warto chronić ogranicznikami przepięć zaliczać będziemy: anteny (radiowe, TV, CB-radia, Wi-Fi, telefonii komórkowej do dostępu do bezprzewodowej sieci internetowej), kamery monitoringu, domofony i wideodomofony.

Jak widać na przedstawionych przykładach, obowiązek stosowania ograniczników przepięć jest solidnie umocowany w polskim prawodawstwie. Jednocześnie wymogi odnośnie ich stosowania są bardzo ogólne, przez co powstaje bardzo dużo niedomówień.

Poniższy poradnik z założenia pisany jest dla elektryków, lecz każdy z nas ma swój dom lub mieszkanie więc zagadnienie ochrony przeciwprzepięciowej w praktyce dotyczy każdego z nas. Nawet jeśli wynajmujesz lokal, warto wiedzieć czy, i w jakich wypadkach możesz liczyć na wypłatę odszkodowania z polisy ubezpieczeniowej.

Zagadnienie ochrony przeciwprzepięciowej przedstawiłem tu w sposób, aby osoby z podstawową wiedzą elektryczną mogły zorientować się o co tu chodzi.

Takie przedstawienie zagadnienia jest konieczne, ze względu na późniejszą konieczność tłumaczenia tych zagadnień inwestorom którzy na elektryce się nie znają 🙂

Może warto będzie wysłać inwestorowi link do poniższego artykułu, aby sobie poczytał 😉  

Ubezpieczenie od przepięć

Dlaczego poruszam ten temat w poradniku dotyczącym ograniczników przepięć?

Często rozmawiając z ludźmi o ochronie przeciwprzepięciowej i związanymi z nią kosztami słyszę, że im to nie jest potrzebne bo od tego mają polisę ubezpieczeniową.

Czy takie podejście jest słuszne?

Czy ochronę przeciwprzepięciową można ograniczyć do najtańszego dostępnego w sprzedaży ogranicznika Typu 1, Typu 2 lub Typu 1, 2 zamontowanego w rozdzielnicy?

Kupując polisę na ubezpieczenie domu lub mieszkania przeważnie dostajesz od agenta informację, że polisa obejmuje również ochronę przed przepięciami. Wielu osobom to wystarcza i dalej nie interesują się tym zagadnieniem, ale ja przeanalizuję i przedstawię w tym artykule ogólnie dostępne materiały jednego z największych ubezpieczycieli jakim jest PZU (materiał z stron internetowych PZU przedstawiony w tym artykule pochodzi z 2020-08-02).

Mam świadomość, że materiały ubezpieczycieli dość często się zmieniają, lecz nie jest to ważne dla tematyki poruszanej w tym artykule.

Pokazując materiały ubezpieczyciela, zależy mi na pokazaniu pewnego kierunku, sposobu myślenia i postępowania, który zawsze będzie aktualny.

 

W ulotkach ubezpieczyciela, zgodnie z oczekiwaniem większości klientów znajdują się hasła: Marketingowe zapisy odnośnie przepięć w ulotkach ubezpieczycieli

Gdy zaczynam drążyć temat docieram do kolejnych ogólników:

Marketingowe zapisy odnośnie przepięć w ulotkach ubezpieczycieli
Marketingowe zapisy odnośnie przepięć w ulotkach ubezpieczycieli
Marketingowe zapisy odnośnie przepięć w ulotkach ubezpieczycieli

Kolejny etap, to OWU, czyli Ogólne Warunki Ubezpieczenia.

Nie będę analizował każdego wariantu (to możesz zrobić we własnym zakresie), lecz przeanalizuję wariant z domkiem jednorodzinnym – w końcu mieszkam w domku 😉

Pobierz PZU OWU >>

Po otwarciu PDF, mam do przejrzenia 48 stron, zaczynam od szybkiego przeglądu i wyszukaniu w tekście interesujących mnie fraz:

  • na frazę „przepięci” otrzymuję 39 wyników,
  • na frazę „elektryczn” otrzymuję 29 wyników.

Ilość wyników mnie zaskoczyła.

Spodziewałem się dużo mniejszej ilości wyszukań. Cóż miałem trochę czytania. Wam przedstawię tylko najciekawsze wnioski 🙂

Pierwotnie chciałem w tym artykule przytoczyć wybrane fragmenty, jednak analiza OWU wykazała tyle powiązań z instalacją elektryczną, że powstał z tego osobny artykuł, do którego lektury zachęcam. Instalacja elektryczna, a ubezpieczenie domu?

W powszechnym odczuciu, zawierając umowę ubezpieczenia, jesteśmy przekonani i w większości wręcz pewni, że w przypadku zaistnienia sytuacji wyjątkowej powodującej powstanie start materialnych, ubezpieczyciel pokryje nam poniesione straty. Niestety, w życiu jest zupełnie inaczej niż w teorii. Bardzo często okazuje się, że dopiero gdy ubezpieczony obiekt lub rzecz ulegnie uszkodzeniu, zmienia się nasze postrzeganie umowy ubezpieczeniowej. Nagle przypominamy sobie ciągle aktualne przysłowie „mądry Polak po szkodzie”.

Źródło: Jak wykonać instalację przeciwprzepięciową, aby ubezpieczyciel zapłacił za ewentualne szkody? (część 1.) Wymagania w zakresie ochrony a ubezpieczenie
Autor: dr inż. Jarosław Wiater

Wracamy do elektrotechniki 🙂

Co to jest przepięcie?

Przepięcie jest to nagły wzrost napięcia, powyżej wartości znamionowej.

To określenie jest oczywiste dla prawie każdego elektryka, ale jak wytłumaczyć przepięcie inwestorowi? Inwestorowi, czyli osobie, która na elektryce się nie zna, ale ma zapłacić za instalację elektryczną.

Elektrycy często narzekają, że inwestor wybiera najniższą cenę, ale co robimy, aby inwestor zrozumiał za co płaci i wymagał odpowiednio dobrych zabezpieczeń i odpowiedniej jakości prac?

Dla inwestora liczy się aby „w gniazdku był prąd”.

Zwróć uwagę, gdy idziesz do prywatnego gabinetu lekarskiego, często specjalista na różnych przykładach, czy to w broszurkach informacyjnych czy to na manekinach pokazuje co będzie wykonywane i uzasadnia korzyści z tego płynące. Jednocześnie podkreśla co może się stać gdy z danej rzeczy się nie zrobi. Cenę podaje na końcu, jak już człowiek wystraszony, poziomem skomplikowania całości gotów jest zapłacić duże pieniądze, aby tylko mieć święty spokój. 

I tu dochodzimy do sedna problemu. Elektrycy niewiele tłumaczą, przez co ich praca wydaje się prosta i łatwa, co tam kilka przewodów na ścianie i kilka bezpieczników, więc za tak prosta rzecz nie można żądać dużych kwot. To oczywiście błędne stwierdzenie, ale jak bez rozmowy z klientem pokażesz mu złożoność nowoczesnej instalacji elektrycznej, i jak chcesz go przekonać, że to właśnie Ty potrafisz wykonać dobrą i bezpieczną instalację elektryczną. Co prawda będzie ona droższa, od innych, ale za to zapewni wyższy poziom bezpieczeństwa.

Wracając do elektryki.

Osobie, która nie zna się na elektryce, przepięcie proponuje tłumaczyć w prosty sposób.

Urządzenia, elektryczne i elektroniczne mogą być zasilane z gniazdka lub z baterii albo z akumulatorów jak np. smartfony.

Aby te urządzenia dobrze działały, muszą mieć zasilanie o odpowiednich parametrach, a napięcie jest jednym z najważniejszych parametrów w instalacji elektrycznej.

W przypadku przepięć mówimy o nagłym wzroście napięcia powyżej dopuszczonych wartości. Ten chwilowy wzrost napięcia (przepięcie), może zniszczyć lub uszkodzić urządzenie elektroniczne i może być bardzo krótki, znacznie krótszy od 1 sekundy.

Przeanalizuj poniższy uproszczony wykres. Napięcie w gniazdku ma częstotliwość 50 Hz, co oznacza, że w ciągu 1 sekundy przebiega 50 pełnych okresów (fala w górę i w dół). Wykorzystując proste działania matematyczne łatwo obliczyć, że półokres czyli np. fala w górę trwa 0,01 sekundy. 

Niebieska fala na poniższym wykresie to półokres, natomiast kolorem pomarańczowym zaznaczyłem możliwe przepięcie, którego wartość może wynosić do 4 000 V, a nie są to najwyższe przepięcia jakie mogą dotrzeć do naszej instalacji elektrycznej.

Przepięcie - co to jest, i jak długo trwa? W tym miejscu warto przytoczyć przytoczyć ile mikrosekund (µs) zawiera sekunda (s):

1 s = 1 000 000 μs

W przypadku przepięcia, w dużym uproszczeniu

można przyjąć, że czas trwania czoła udaru o charakterze łączeniowym wynosi od 200 do 600 μs, a czas do półszczytu około 3 000 μs.

Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Przepi%C4%99cie_%C5%82%C4%85czeniowe

Przykład

W domowym gniazdku powinniśmy mieć napięcie o wartości 230 V.

Oczywiście, wartość napięcia w sieci może się wahać w określonych granicach +/– 10 % czyli od 207 do 253 V.

Z różnych przyczyn, w sieci energetycznej może wystąpić przepięcie, a nasz dostawca energii elektrycznej, działając w oparciu o odpowiednie normy powinien nam zagwarantować, że wartość tego przepięcia nie będzie większa niż 6 000 V.Kategorie przepięć. Maksymalny poziom ochrony ograniczników przepięć Właśnie, 6 000 V, czyli napięcie może być ponad 26x większe niż prawidłowe 230 V jakie powinno być w gniazdku.

Kiedyś nie było przepięć

Przepięcia nie są niczym nowym. Po prostu czym bardziej nowoczesne, skomplikowane i zminiaturyzowane urządzenie tym większa jego podatność na przepięcia.

Przepięcie, które dziś zniszczy nowoczesny telewizor, byłoby praktycznie niezauważalne dla starego telewizora lampowego.

Dla czego?

W starych telewizorach w układach odchylania były układy wysokiego napięcia, stąd też w sposób naturalny odporność telewizorów kineskopowych na przepięcia była większa. W chwili obecnej TV to jest swego rodzaju komputer z płytą główną, złączami i ekranem LCD. Nowoczesne telewizory lub monitory komputerowe pracują zasilane (za przetwornicą) niskim napięciem nie przekraczającym zazwyczaj 12 V.

Telewizor kineskopowy

Klient oczekuje niskiej ceny

Wiemy już, że przepięcia występowały w elektrotechnice od „zawsze”, lecz starsze urządzenia były na nie bardziej odporne.

Każdy z nas chciałby, aby urządzenia były coraz bardziej energooszczędne, mniejsze i lżejsze, oraz aby miały coraz to większe możliwości, a dodatkowo aby miały atrakcyjne (niskie) ceny.

Można wyprodukować urządzenie elektroniczne np. telewizor lub zasilacz do smartfona, który będzie miał w sobie zamontowaną kompletną ochronę przeciwprzepięciową, lecz takie urządzenie będzie większe, cięższe i sporo droższe od innych urządzeń które będą miały podobne funkcje lecz nie będą miały kompletnej ochrony przeciwprzepięciowej.

Ile osób zdecyduje się kupić droższe, ale lepiej zabezpieczone urządzenie o podobnych parametrach funkcjonalnych?

Czy kupując np. telewizor lub pralkę, ktoś sprawdza jej odporność na przepięcia?

No właśnie, w praktyce nikt tego nie robi, ale każdy oczekuje, że będzie działało bezawaryjnie. Dla klienta ważne są funkcje, wygląd i cena.

W związku z tym, producenci sprzętu dostosowali się do wymogów i oczekiwań rynku.

Sprawdzili obowiązujące normy dotyczące szeroko pojętej elektrotechniki i zaprojektowali swoje urządzenia np. pralki, komputery tak, aby działały prawidłowo po podłączeniu do instalacji elektrycznej spełniającej określone normy.

Dzięki temu mogli zrezygnować z różnych zabezpieczeń, ponieważ obowiązek ich stosowania w instalacji elektrycznej jest narzucony innymi aktami prawnymi. Takie podejście pozwoliło spełnić oczekiwania klientów odnośnie niskiej ceny.

Podsumowując

Osoba kupująca i użytkująca nowoczesny sprzęt zasilany energią elektryczną, ma zapewnić, aby nowoczesne urządzenia były podłączane do sieci (gniazdka), w którym parametry elektryczne spełniają określone normy.

W celu ochrony urządzeń elektronicznych przed przepięciami, w instalacji elektrycznej stosuje się system zabezpieczeń zwanych ogranicznikami przepięć, które należy odpowiednio dobrać i właściwie zamontować.

Błędnie dobrane, lub źle zamontowane ograniczniki przepięć nie będą prawidłowo działać, i nie ochronią urządzeń podłączonych do takiej instalacji.

„U mnie nie ma się co psuć”.

Bardzo często spotykam się właśnie z takim podejściem nieświadomych klientów.

Warto więc, dać inwestorowi przykłady urządzeń, które zawierają elektronikę i w razie wystąpienia przepięcia mogą ulec awarii.

Będą to czułe i drogie urządzenia, które znajdują się praktycznie w każdym domu czyli: pralka, lodówka, zmywarka, mikrofalówka, sterownik kotła CO, klimatyzatora lup rekuperatora, TV, komputery, żarówki LED…

W skrócie wszystko co ma wyświetlacz, ekran lub zasilacz elektroniczny.

Do tych urządzeń zaliczymy ładowarki impulsowe, a rozpatrując przepięcie zastanówmy się co się stanie, gdy do ładowarki będzie podłączony smartfon? 

W razie porządnego przepięcia, łączne koszty naprawy uszkodzonych urządzeń mogą być spore, o danych utraconych na smartfonach czy dyskach komputerów nie wspomnę.

Osoby, które w tym miejscu stwierdzą, że dom można ubezpieczyć od przepięć, odsyłam do artykułu: Instalacja elektryczna, a ubezpieczenie domu?

W tym artykule sprawę ubezpieczenia od przepięć dokładnie omówiłem na przykładzie czołowego polskiego ubezpieczyciela.

Po co o tym piszę? Kogo to obchodzi?

Instalatorzy z którymi rozmawiam, często mówią mi, że oni o tym wiedzą, lecz klient oczekuje niskiej ceny.

Nie wiedzą jak go przekonać, proszą o podpowiedzi.

W związku z tym, artykuł o ogranicznikach przepięć postanowiłem zacząć od omówienia problemu.

Jeśli spotka się klienta oczekującego niskiej ceny, warto z nim omówić ochronę przeciwprzepięciową, a przede wszystkim konsekwencje jakie mogą z tego wyjść nawet po kilku latach.

Przedstawione powyżej omówienie tematu przepięć może się wydawać banalne dla elektryka, ale jest zrozumiałe dla większości osób, które na elektryce się nie znają, lecz decydują o budżecie jaki na elektrykę zostanie przeznaczony (często elektryk wchodzi na budowę w momencie, gdy inwestor już wie, że przeliczył się z kosztami. Na coś zabraknie i zaczyna na wszystkim oszczędzać).

Skoro przepięcie jest nagłym i krótkim wzrostem napięcia, poza wartości znamionowe, to spróbujmy odpowiedzieć na pytanie:

Jaką wartość ma napięcie w sieci nn?

230 V napięcia fazowego, lub 400 V napięcia międzyfazowego. Taka odpowiedź ciśnie się na usta większości elektryków. Tylko, czy jest to prawdziwa odpowiedź?

Dz.U. z 2007 r. Nr 93, poz. 623 – rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego W rozdziale 10. „Parametry jakościowe energii elektrycznej i standardy jakościowe obsługi odbiorców oraz sposób załatwiania reklamacji” ustala parametry jakościowe energii elektrycznej dla grup przyłączeniowych III–V sieci pracującej bez zakłóceń:

2. Parametry średnich wartości skutecznych napięcia zasilającego:

a) czas uśredniania 10 min,

b) tolerancja dla 95% wartości obserwacji w tygodniu

Polskie Prawo energetyczne korzysta w sposób niejawny z normy PN-EN 50160, jest to wniosek na podstawie analizy publikowanych wartości i kryteriów, jednak w żadnym miejscu nie przywołuje się wprost tej normy. Norma jest przywoływana jedynie w Prawie budowlanym, a powinno być odwrotnie.

Ustawowo określony szeroki przedział napięcia +/– 10% można uznać za kompromis, z powodu którego na przykład w sieciach nn 230 V:

1. występuje problem eksploatacji konwencjonalnego oświetlenia z włóknem wolframowym, które przy zgodnym z prawem napięciu 250 V drastycznie zmniejsza żywotność, powodując kosztowną eksploatację;

2. silniki elektryczne i grzałki urządzeń powszechnego użytku przy napięciach 208 V mają mniejszą moc powodującą ograniczenia funkcjonalne.

Tolerancja średniego napięcia spełniona przez 95% tygodnia oznacza, że łącznie przez ponad 8 godzin w tygodniu tolerancja napięcia może być niespełniona i będzie to zgodnie z prawem.

Źródło: https://www.sonel.pl/media/attachments/sonel_przewodnik_po_jakosci_zasialania_v1_pl.pdf 

W tym miejscu chcę podkreślić, dwie rzeczy, z którymi muszą się zmierzyć dobre ograniczniki przepięć:

  1. zgodnie z prawem przez 8 godzin tygodniowo napięcie w sieci może mieć bliżej nieokreślone wartości,
  2. przepięcie często trwa znacznie krócej niż 0,01 sekundy, natomiast czas uśredniania napięcia wynosi 10 minut.

Zwróćmy uwagę na słowo uśredniona. 

Posłużę się przykładem.

Gdy razem z psem wychodzimy na spacer (człowiek ma dwie nogi, a pies cztery), to średnio każdy z nas ma trzy nogi (2+4=6/2=3) 🙂

To realnie, uwzględniając omówione powyżej zagadnienia, jaką wartość ma napięcie w gniazdku?

Nie podejmę się odpowiedzi na to pytanie.

Dla mnie wniosek z omówionych dotychczas zagadnień jest jeden. Jakość i poprawne działanie ogranicznika przepięć, zamontowanego w instalacji elektrycznej jest dla mnie kluczowa.

To ogranicznik przepięć gwarantuje, że w mojej instalacji napięcie nie wzrośnie powyżej określonego napięcia.

Należy pamiętać o tym, że są jeszcze przepięcia dorywcze tj. „upalenie zera” lub też źle pracujące falowniki PV mogą spowodować powstanie przepięcia trwającego dłużej niż 1 sekunda. Taki stan nie powoduje zadziałania ogranicznika przepięć a urządzenia ulegną uszkodzeniu.

Jak powstaje przepięcie?

Chcąc odpowiedzieć na tak postawione pytanie, musimy dokonać podziału przepięć ze względu na sposób ich powstawania.

Rozróżniamy:

  • przepięcia powstałe na wskutek uderzenia pioruna, które dzielimy na:
    • wyładowania bezpośrednie w obiekt,
    • wyładowania pobliskie, zwane też pośrednimi (orientacyjnie w promieniu do 2 km od miejsca uderzenia pioruna),
  • przepięcia łączeniowe (w tym zwarcia),
  • przepięcia dorywcze np. „upalenie zera”, lub też źle pracujące falowniki PV

Wyładowania bezpośrednie

Jest to sytuacja, w której piorun uderza bezpośrednio w obiekt, lub instalacje piorunochronną znajdującą się na obiekcie. Z punktu widzenia zagadnień elektrotechnicznych i mechanicznych jest to najtrudniejsza sytuacja z jaką musi zmierzyć się praktycznie każdy element LPS.

Ogranicznik przepięć Typu 1 - przykład zastosowania

W instalacji LPS pojawiają się:

Bardzo wysokie napięcia

Brak zachowania minimalnych odstępów izolacyjnych, może spowodować przedostanie się prądu piorunowego do innych instalacji, pojawiają się przepięcia o ogromnej energii, a wartości napięć i prądów udarowych osiągają bardzo duże wartości.

Podczas wyładowania atmosferycznego napięcie osiąga bardzo duże, trudne do oszacowania wartości. Aby uzmysłowić skalę zagadnienia skupmy się na wytrzymałości dieelektrycznej (izolacyjnej) powietrza, która zależy od bardzo wielu czynników takich jak temperatura, ciśnienie

Pomiary wytrzymałości dieelektrycznej powietrza są znormalizowane i zainteresowane osoby odsyłam do szczegółowych opracowań w tym zakresie. Wytrzymałość dielektryczna powietrza przy ciśnieniu 1 atmosfery, w temperaturze 0 °C, pomiędzy płaskimi elektrodami wynosi 32 kV/cm.

Źródło: Jerzy Antoniewicz: Własności dielektryków.

Czyli, aby popłynął prąd, pomiędzy dwoma elektrodami oddzielonymi powietrzem, oddalonymi o 1 cm potrzebne jest napięcie około 32 000 V (32 kV).

Zastanów się, mówiąc o instalacji odgromowej często odstępy izolacyjne są powyżej 50 cm. Zadasz sobie trud, przeliczysz o jakich wartościach napięcia mówimy?

32 000 V x 50 cm = ……. V

Źródło: Instalacja odgromowa – jak prawidłowo wykonać?

Płyną prądy o bardzo dużej wartości

Elementy odprowadzające prądy piorunowe do ziemi muszą wytrzymać przepływ prądów o wartości kilkuset tysięcy amperów. Podczas przepływu prądów o takich wartościach mogą wytworzyć się bardzo duże ilości ciepła.

Maksymalnej wartości prądu pioruna nie da się, dokładnie przewidzieć. Udało się już za rejestrować wyładowania atmosferyczne których prąd piorunowy sięga nawet 500 kA (500 000 A). Norma PN-EN 62305 zakłada, że w 99 % przypadków prąd piorunowy nie przekroczy 200 kA (200 000 A).

 

Działają bardzo silne pola elektromagnetyczne,

powodujące indukowanie się napięć w innych przewodzących prąd elektryczny elementach budynku np. kable i przewody, metalowe rury itp.

Działają duże siły elektrodynamiczne

Podczas przepływu prądów udarowych, przewód może być wyrywany z zacisku ogranicznika przepięć z siłą znacznie przekraczającą wartość 1 tony.

Zobacz przykład na znacznie niższych wartościach prądów zwarciowych:

W rozdzielni mamy przewody zasilające, np. Lgy o długości 1 m. Żyły są oddalone względem siebie o 5 cm. W chwili zwarcia prąd zwarciowy osiąga wartość 50 kA czyli 50 000 A. Oznacza to, że na przewody działa siła elektrodynamiczna o wartości 10 kN.

10 kN to wartość około 1 019,72 kg, czyli ponad 1 tonę.

Pokazuje to, z jakimi siłami elektrodynamicznymi muszą sobie poradzić zaciski aparatów elektrycznych, np. wyłączników nadprądowych do których podłączone zostały przewody. Zacisk musi zapewnić, że podczas zwarcia przewód nie zostanie z niego wyrwany. W tym celu producenci podają z jaką siłą w Nm należy dokręcać zaciski aby wytrzymały tak duże obciążenia. Zbyt słabe lub zbyt mocne dokręcenie zacisku może spowodować wyrwanie lub wyłamanie przewodu.

Źródło: Jakie skutki powoduje zwarcie?

Podczas montażu ogranicznika przepięć, nawet drobne niedopatrzenia (o których jeszcze będę pisał w tym materiale), doprowadzić mogą do sytuacji, w której nawet najlepsze zabezpieczenia nic nie pomogą.

Z punktu widzenia ochrony przeciwprzepięciowej, omówiliśmy najtrudniejszy i najbardziej niebezpieczny przypadek jakim jest przepięcie powstałe na wskutek bezpośredniego uderzenia pioruna w chroniony obiekt.

O czym bardzo rzadko się mówi przy wyładowaniach bezpośrednich?

W praktyce, uderzenie pioruna w obiekt nie jest jednym wyładowaniem, lecz składa się z serii następujących po sobie wyładowań atmosferycznych. Piorun to wyładowanie główne, i następujące w bardzo małych odstępach czasu kolejne wyładowania. Z powodu niedoskonałości ludzkich zmysłów (wzrok i słuch) odbieramy to jako jedno wyładowanie.

Dlatego też należy stosować sprzęt dobrej jakości, gdyż pierwszy impuls piorunowy może uszkodzić zabezpieczenie a drugi i kolejny będzie siał zniszczenie.

Ciekawostka

wyładowanie główne pochodzące z chmury nazywane jest udarem przewodnim. Po nim występuje zwykle udar powrotny, w którym ładunek dodatni płynie z ziemi do chmury tym samym kanałem. Zwykle każde uderzenie powrotne jest opóźnione o 30-tysięcznych części sekundy

Wyładowanie główne niesie ze sobą prąd o natężeniu od 30 do 50 kA, przy różnicy potencjałów 10 do 100 milionów V, ale zdarzają się i wyładowania wytwarzające 150 kA. W czasie uderzenia przepływa ładunek rzędu 5 kulombów, a całkowita energia odpowiada 140 kWh (504 MJ). Taka ilość energii wystarczyłaby, aby żarówka o mocy 100 W świeciła się przez dwa miesiące. Odpowiada to również energii wybuchu 122 kg trotylu. Średnie dane dotyczące piorunów mogą się różnić zależnie od warunków atmosferycznych typowych dla danego klimatu.

Według najnowszych badań Instytutu Fizyki Atmosfery na Uniwersytecie Arizony w Tucson stwierdzono, że 35 proc. piorunów uderza w ziemię w dwa, a nawet w większą liczbę miejsc, odległych od siebie o dziesiątki metrów. Na jeden piorun przebiegający z chmury do ziemi przypada średnio około 1,45 miejsc trafień.

Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Piorun

Wyładowanie atmosferyczne to zjawisko losowe i nie da się przewidzieć wartości prądu doziemnego wyładowania piorunowego. Zgodnie z normami z serii PN-EN 62305, zabezpieczamy się do określonej wartości prądu pioruna.

Uważny czytelnik zauważy, że omawiając wyładowania atmosferyczne podaję różne wartości prądów piorunowych. Najczęściej jako górną wartość prądu pioruna podaję 200 kA, a w cytowanym powyżej fragmencie podane jest 150 kA. 

W elektrotechnice na potrzeby różnych obliczeń i norm przyjęto umowną górną wartość prądu pioruna jako 200 kA.

Owszem zdarzają się wyładowania atmosferyczne o prądach przekraczających 200 kA, lecz są one tak rzadkie, że w normalnych warunkach przy ochronie odgromowej i przeciwprzepięciowej nie bierze się ich pod uwagę.

Wyładowanie pośrednie

Jak sama nazwa wskazuje pośrednie, czyli za pośrednictwem innych elementów, instalacji część prądu pioruna może się dostać do naszego obiektu.

W dużym uproszczeniu, to uderzenie pioruna blisko obiektu.

Tylko co to znaczy blisko?

Blisko, czyli w promieniu do około 2 km.

Ogranicznik przepięć Typu 2 - przykład zastosowania

Nie ulega wątpliwości, że w przypadku wyładowania pośredniego, zarówno na budynek jak i na instalacje w nim zamontowane działają znacznie mniejsze napięcia i prądy udarowe niż w przypadku wyładowania bezpośredniego.

Czym większa jest odległość pomiędzy chronionym budynkiem a miejscem w które uderzył piorun, tym mniejsze jest jego oddziaływanie na budynek i zwarte w nim instalacje.

Pamiętać jednak należy, że zarówno uderzenie pioruna w drzewo stojące koło budynku, jak i uderzenie w drzewo znajdujące się 2 km od naszego domu będzie traktowane jako wyładowanie pośrednie.

W zależności od energii pioruna, oraz odległości w jakiej nastąpiło wyładowanie atmosferyczne na chroniony budynek będą działać:

  • pole elektromagnetyczne
  • napięcie udarowe, które może przedostać się do budynku za pomocą uziemienia i systemu połączeń wyrównawczych, oraz poprzez kable i przewody (zasilające i teletechniczne).
  • jeśli wyładowanie atmosferyczne o dużej energii jest blisko budynku mogą wystąpić bardzo duże prądy, które spowodują działanie dużych sił elektrodynamicznych.

Wymienione zjawiska omówiłem przy wyładowaniu bezpośrednim, więc nie będę powtarzał opisów i przechodzę do kolejnego sposobu powstawania przepięć.

Operacje łączeniowe

Nie tylko pioruny wywołują przepięcia.

Przepięcia mogą powstać również podczas zwarć w sieciach elektroenergetycznych, lub podczas włączenia, lub wyłączenia odbiorników dużej mocy.

W przypadku przepięć łączeniowych i komutacyjnych największym zagrożeniem są wysokie piki napięciowe, które rozprzestrzeniają się za pośrednictwem sieci elektroenergetycznej zasilającej np. domy, mieszkania, sklepy itd.

 

Ogranicznik przepięć Typu 2 - przykład zastosowania

Wspomnę, że większość montowanych w rozdzielnicach ograniczników przepięć, ze względu na popełniane błędy w doborze i niepełnej ochronie budynku, w pewnych warunkach jest w stanie zapewnić skuteczną ochronę jedynie przed przepięciami łączeniowymi które mogą dotrzeć do chronionego obiektu. 

Ciekawostka

W praktyce, przy czułych obwodach elektronicznych przepięcie może być spowodowane przez elektrostatykę.

Wiele osób kojarzy sytuacje gdzie witając się z inną osobą, lub dotykając metalowych, uziemionych przedmiotów następuje „delikatne kopniecie”, czyli wyrównanie potencjałów 🙂

W ten sposób można np. podczas wymiany uszkodzić procesor w komputerze, lub pamięć RAM.

Jak długo trwa przepięcie?

Ponieważ przepięcia trwają jedynie ułamek sekundy, dlatego można spotkać się również z określaniem tych zjawisk jako napięcia krótkotrwałe.

Mają one bardzo krótkie czasy narastania, wynoszące kilka mikrosekund, a następnie spadają stosunkowo powoli w czasie do kilkuset mikrosekund (1 s = 1 000 000 μs).

Porównajmy dwa umowne wykresy przedstawiające przebiegi prądowe spowodowane bezpośrednim i pośrednim wyładowaniem atmosferycznym. Bezpośrednie i pośrednie wyładowanie atmosferyczneNa powyższym wykresie, kolorem czerwonym został oznaczony przebieg prądu piorunowego o kształcie 10/350 µs. W wyniku przepływu prądu piorunowego powstają przepięcia o różnej wartości dochodzącej do setek kilowoltów.

Oznacza to, że przez okres 10 µs następuje wzrost wartości prądu do maksymalnej jego wartości, a przez 350 µs zmniejszenie do połowy jego wartości.

Z kolei kolorem żółtym został oznaczony przebieg prądu o kształcie 8/20 µs. Wyładowania pośrednie, czyli pobliskie wyładowania piorunowe powodują przepływ prądu udarowego o kształcie 8/20 µs, który to wymusza powstanie przepięć dochodzących do dziesiątek kilowoltów.

W bardzo dużym uproszczeniu na przedstawionej powyżej grafice, pole powierzchni pod krzywą (zaznaczone kolorem czerwonym lub żółtym) jest energią.  Energia, jaka jest przenoszona przez udar 8/20 µs, jest znacznie mniejsza niż energia zawarta w udarze piorunowym 10/350 µs.

W dużym uproszczeniu przepięcia komutacyjne i indukowane zaliczymy do przepięć łączeniowych (kolor żółty na omawianym wykresie).

Jak działa ogranicznik przepięć?

Nie wystarczy wiedzieć jak działa ogranicznik przepięć, lecz trzeba umieć wytłumaczyć to w prosty sposób naszym klientom (inwestorom).

Zasadę działania ogranicznika przepięć spróbuję najpierw wyjaśnić osobom, które nie znają się na elektryce.

To wyjaśnienie z oczywistych względów jest znacznym uproszczeniem, i zawiera kilka skrótów myślowych.

Wyjaśnienie dla osoby, która nie jest elektrykiem (dla inwestora)

W gniazdku elektrycznym mamy napięcie 230 V, ogranicznik przepięć, to takie zabezpieczenie, które ma czuwać nad tym, aby na wskutek różnych zakłóceń (przepięć), napięcie w gniazdku nie przekroczyło wartości, która byłaby niebezpieczna dla podłączonych do gniazdka urządzeń.

Wspomnieć należy, że w sieci zasilającej w normalnie napięcie ma wartość 230 V, takie zakłócenia zwane przepięciami mogą osiągnąć wartość do 6 000 V i więcej.

Wyjaśnienie dla „elektryka”

zrobię w dwóch etapach. Zacznę od dzielnika napięcia.

Dzielnik napięcia – uproszczona zasada działania ogranicznika przepięć

Rozmawiając z osobom, która z racji zainteresowań ma podstawową wiedzę elektryczną, należy zagadnienie omówić szerzej i dokładniej.

W każdej szkole na fizyce jest mowa o podstawowych prawach występujących w elektrotechnice.

Przypomnijmy najprostszy dzielnik napięcia, w którym występują dwie zmienne wartości jakimi są rezystory. W omawianym przypadku działania ogranicznika przepięć (posługuję się dużym uproszczeniem), wartością rezystancji:

  • R – będą kable zasilające,
  • R1 – będzie rezystancja ogranicznika przepięć

Dzielnik napięcia – uproszczona zasada działania ogranicznika przepięć Korzystając z podanego wzoru, oraz poniższych danych przeanalizuj dwie sytuacje:

  1. normalne warunki zasilania,
  2. przepięcie.

Oblicz wartość napięcia jaka będzie na wyjściu Uwy.

Normalne warunki zasilaniaPrzepięcieDzielnik napięcia – uproszczona zasada działania ogranicznika przepięć
  • Uwe = 230 V
  • R = 0,0549 Ω
  • R1 = 1 000 000 Ω
  • Uwe = 6 000 V
  • R = 0,0549 Ω
  • R1 = 0,0022 Ω
Wartość R została przyjęta szacunkowo dla rezystancji 30 m żyły miedzianej 10 mm2

Dla ułatwienia obliczeń, poniżej zamieszczam prosty kalkulator 🙂 

Zwróć uwagę, że w omawianym, bardzo uproszczonym przypadku, w trakcie normalnej pracy (ogranicznik nie przewodzi prądu) przyjąłem rezystancje ogranicznika przepięć na poziomie minimalnej rezystancji izolacji przewodów.

Natomiast w momencie wystąpienia przepięcia (przez ogranicznik płyną prądy udarowe), rezystancja ogranicznika przepięć jest bliska zeru – tu przyjąłem odpowiednią do obliczeń wartość 😉

W drugim etapie wyjaśniania działania ogranicznika przepięć do wyjaśniania zasady działania, wplatam korzyści jakie daje stosowanie ograniczników przepięć 😉

Czy warto instalować ogranicznik przepięć?

Napięcie znamionowe w instalacji elektrycznej wynosi 230 V, natomiast maksymalna wartość przepięć jakie zgodnie z obowiązującymi normami mogą dojść do naszej instalacji wynosi 6 000 V. Zaznaczyć trzeba, że wartość 6 000 V nie uwzględnia przepięć związanych w wyładowaniami piorunowymi.

W celu zabezpieczenia instalacji elektrycznej i podłączonych do niej urządzeń, po stronie inwestora stosuje się odpowiednio dobrane ograniczniki przepięć.

Aby ogranicznik przepięć mógł skutecznie chronić, należy go odpowiednio dobrać i prawidłowo podłączyć.

Ogranicznik przepięć dobieramy na podstawie kilku parametrów, jednym z podstawowych jest układ połączeń sieci elektrycznej.

W przypadku nowobudowanych obiektów najczęściej mamy do czynienia z siecią zasilającą w układzie TN-S, czyli mamy w niej dwa osobne przewody, N i PE. Przewód ochronny PE, poprzez szynę wyrównania potencjałów jest połączony z uziemieniem.

Dlaczego, wyjaśniając zasadę działania ogranicznika przepięć mówię o szynie wyrównania potencjałów?

Bo wyrównanie potencjałów jest podstawą ochrony przeciwprzepięciowej.

Ogranicznik przepięć „nie zjada” „nie pochłania” przepięć. Doprowadza do wyrównania napięć w danym miejscu. Tworzy sytuację taką samą jak mamy w przypadku ptaka siedzącego na linii wysokiego napięcia. Jeśli obie łapki dotykają jednego przewodu – wszystko jest dobrze. Ptak może siedzieć i na linii o napięciu znamionowym 1 MV, dopóki nie dotknie czegoś inną częścią ciała. Wówczas różnica napięć spowoduje przepływ prądu i jego przykry koniec.

Tak samo jest z urządzeniami. Jeśli z jednej strony jest urządzenie uziemione a z drugiej strony przyjdzie przepięcie – koniec – uszkodzenie – awaria – straty. Ogranicznik przepięć wyrównuje napięcia i w ten sposób chroni.

Do czego służą piorunochronne połączenia wyrównawcze?

Dzięki piorunochronnym połączeniom wyrównawczym (są też inne połączenia związane z koniecznością zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej), wszystkie metalowe elementy znajdujące się w obiekcie (o ile są podpięte do szyny wyrównania potencjałów) mają ten sam potencjał (mają względem siebie to samo napięcie), czyli nie dochodzi między nimi do niebezpiecznego iskrzenia, które spowodować może uszkodzenie izolacji, urządzeń elektrycznych i elektronicznych.

Przewód PE, metalowa rura CO, czy metalowa rura od wody mają ten sam potencjał.

Ponieważ podłączone są do uziemienia przyjmijmy w uproszczeniu, że potencjał ten jest potencjałem ziemi i względem bliskiej ziemi wynosi 0 V.

W tym wypadku przewody fazowe będą miały względem ziemi inny potencjał, wynoszący w normalnych warunkach 230 V.

W momencie wystąpienia przepięcia o wartości np. 5 000 V, ogranicznik przeciwprzepięciowy w dużym uproszczeniu działa jak zwora, czyli zwiera przewód fazowy do ochronnego przewodu PE, który połączony jest z szyną wyrównania potencjałów.

UWAGA trudny fragment!

Dzięki temu:

  • przez chwilę pojawia się napięcie na wszystkich elementach podłączonych do szyny wyrównania potencjałów, lecz jest to działanie celowe i nie jest to niebezpieczne, ponieważ wszystkie podłączone do szyny wyrównania potencjałów elementy mają ten sam potencjał z dokładnością do poziomu ochrony ogranicznika przepięć, który jest dopasowany do poziomu instalacji elektrycznej i urządzeń z nią współpracujących. Nie dochodzi zatem do niebezpiecznego iskrzenia, które może spowodować pożar lub uszkodzenie izolacji.
  • napięcie to jest szybko odprowadzone do uziemienia i rozproszony w ziemi. Ponieważ poprzez szynę wyrównania potencjałów wszystkie podłączone do niej elementy mają w tym samym momencie ten sam potencjał, napięcie na wszystkich elementach w tym samym czasie równomiernie opada i jest rozpraszane w ziemi.

Dla ułatwienia, omawiane zagadnienie przedstawiłem na poniższych grafikach.

Ogranicznik przepięć, a piorunochronne połączenia wyrównawcze?Ogranicznik przepięć, a piorunochronne połączenia wyrównawcze?

Ogranicznik przepięć – zasada działania – podsumowanie

Zrozumienie zasady ochrony poprzez wyrównanie potencjałów jest podstawą do zrozumienia zasady działania ogranicznika przepięć.

Zdecydowanie łatwiej zasadę tą tłumaczy się podczas szkolenia, gdzie mając do dyspozycji tablicę można rozrysowywać omawianą sytuacje jednocześnie odpowiadając na pojawiające się pytania.

W zrozumieniu tego zagadnienia pomóc może artykuł, w którym odpowiedziałem na pytanie: Dlaczego piorun wprowadza się celowo do szyny wyrównania potencjałów?Dlaczego piorun wprowadza się celowo do szyny wyrównania potencjałów?

Ogranicznik przepięć – wartość rezystancji uziemienia?

Pewne jest, że do poprawnego działania ogranicznika przepięć, należy go poprzez szynę wyrównania potencjałów połączyć z uziemieniem.

Pytanie, jaka powinna być wartość rezystancji uziemienia, aby ogranicznik przepięć działał prawidłowo?

Zacząć trzeba od sprawdzenia dokumentacji technicznej ogranicznika przepięć, a jeśli nie będzie tam poszukiwanej informacji możemy zacząć się zastanawiać.

Odpowiedź, że wartość rezystancji uziemienia powinna być jak najmniejsza, raczej nikogo nie usatysfakcjonuje. Określmy więc, przynajmniej górną granicę rezystancji uziemienia przy jakiej ograniczniki przepięć działają prawidłowo.

O ile na budynku jest założony LPS zewnętrzny (instalacja odgromowa), odpowiedź jest prosta.

Rezystancja uziemienia nie większa niż 10 Ω.

Wyjątkiem jest grunt skalisty, w którym rezystancja może być większa niż 10 Ω, ALE MUSI być spełniony warunek dodatkowy, czyli napięcie dotykowe i napięcie krokowe musi być niższe od maksymalnej dopuszczalnej wartości napięcia dotykowego.

Źródło: https://www.napiecie.salama.pl/jak-zrobic-uziemienie-poradnik/#uziemienie-Skad-biora-sie-watpliwosci-wielu-ekspertow

Mimo prób, nie udało mi się dotrzeć do dokumentu, który podaje jaką wartość powinno wynosić napięcie dotykowe lub krokowe aby było uznane za bezpieczne. Norma PN-EN 62305 tego nie określa.

A co w przypadku, jeśli na budynku nie ma instalacji odgromowej?

Tak samo, maksymalna rezystancja uziemienia to 1o Ω.

Jakie jest uzasadnienie?

Wróćmy do definicji wspomnianego już LPS.

LPS – urządzenie piorunochronne kompletne urządzenie stosowane do redukcji szkód fizycznych powodowanych wyładowaniami piorunowymi w obiekt, składa się z zewnętrznego i wewnętrznego urządzenia piorunochronnego.

Źródło: PN-EN 62305-1:2011

Zewnętrzny LPS, to zewnętrzna instalacja piorunochronna.

W skład wewnętrznego LPS wchodzi szyna wyrównania potencjałów wraz z podłączonymi do niej różnymi instalacjami, do których należy zaliczyć również instalację elektryczną.

Instalację elektryczną, czyli ochronny przewód PE, do którego są podłączone ograniczniki przepięć.

Osoby zainteresowane tematyką uziemień odsyłam do poradnika zatytułowanego: Jak zrobić uziemienie, w którym kompleksowo omówiłem to zagadnienie. Jak zrobić uziemienie?

Jakie są rodzaje ograniczników przepięć?

Ze względu na budowę, ograniczniki przepięć możemy podzielić na:

  • iskiernikowe
  • warystorowe
  • kombinowane

Iskiernikowe ograniczniki przepięć

W uproszczeniu budowa iskiernikowego ogranicznika przepięć składa się z dwóch, oddalonych od siebie elektrod.

Jedna podłączona jest do przewodu PE, a druga do chronionego przewodu np. L1.

Jeśli w chronionym obwodzie pojawi się przepięcie, napięcie pomiędzy przewodem fazowym a ochronnym gwałtownie wzrasta, do wartości, która powoduje powstanie pomiędzy elektrodami łuku elektrycznego czyli zwarcia, w wyniku czego prąd udarowy odprowadzany jest do ziemi.

Wraz z zanikiem przepięcia, napięcie opada do wartości znamionowej, która powinna przerwać palenie się łuku.

W przypadku awarii, gdy pomimo ustania przepięcia łuk elektryczny nie wygaśnie samoczynnie, powinno zadziałać dobezpieczenie ochronnika, o którym powiem w dalszej części.

Wraz z rozwojem technologii zmienia się również budowa wewnętrzna iskiernikowych ograniczników przepięć.

W niektórych nowoczesnych rozwiązaniach pojawiają się dodatkowe elektrody pomocnicze, układy elektroniczne poprawiające skuteczność i szybkość działania ograniczników iskiernikowych. Są to rozwiązania znacznie bardziej skuteczne niż zwykły iskiernik. Zdecydowanie lepsze.

Dzięki takim rozwiązaniom znacząco udało się obniżyć napięcie, przy którym następuje zapłon łuku.

Jak zbudowany jest iskiernikowy ogranicznik przepięć?

Warto zaznaczyć, że ochronniki iskiernikowe Typu 1, występują w obudowach otwartych (obecnie bardzo rzadko spotykane) i w obudowach zamkniętych.

Obudowa otwarta oznacza, że podczas działania ogranicznika przepięć następuje wytworzenie znacznej ilości gazów, które mają za zadanie wydmuchać na zewnątrz gorącą plazmę i przerwać palący się łuk elektryczny.

Takie ochronniki są tańsze, ale ich montaż wymaga zachowania szczególnych zasad bezpieczeństwa i bezpiecznej odległości od innych elementów.

Z tego powodu obecnie są bardzo rzadko spotykane, a ich miejsce zajęły ograniczniki przepięć o budowie zamkniętej, które gaszą łuk wewnątrz swojej obudowy.

Na zewnątrz ogranicznika przepięć o budowie zamkniętej nie wydostają się gazy, które mogą uszkodzić sąsiadujące z nim elementy.

Takie ograniczniki przepięć można bezpiecznie montować w rozdzielnicy razem z innym osprzętem modułowym.

Podsumowując wady i zalety iskiernikowych ograniczników przepięć:

Iskiernikowy ogranicznik przepięć - zalety

Symbol iskiernika

Iskiernikowy ogranicznik przepięć - wady
  • zdecydowanie wyższa skuteczność ochrony od bezpośrednich wyładowań piorunowych
  • zachowana koordynacja SPD w budynku
  • nie zużywa się z upływem lat
Symbol SPD iskiernikowego ogranicznika przepięć
  • Czas reakcji na przepięcie około 1 µs,
  • starsze konstrukcje wymagają dobezpieczenia w związku z prądem następczym, obecnie dostępne na rynku już tej wady nie mają (patrz katalogi producentów),
  • starsze konstrukcje z otwartym iskiernikiem miały wydmuch gorącego powietrza na zewnątrz, obecnie dostępne są konstrukcjami zazwyczaj zamkniętymi

Warystorowe ograniczniki przepięć

Zacznę od wyjaśnienia co to jest warystor?

Warystor to element półprzewodnikowy (rezystor), o nieliniowej charakterystyce rezystancji, zależnej od napięcia. Dla małych wartości napięć wykazuje on dużą rezystancję (w uproszczeniu nie przewodzi prądu możemy go potraktować jako izolator).

W przypadku gdy napięcie przekroczy pewną wartość (warystory produkuje się na różne napięcia), jego rezystancja szybko maleje, z początkowych setek kiloomów do zaledwie kilkunastu omów (warystor zaczyna przewodzić prąd, traktujemy go jako przewodnik).

Dzięki tym właściwościom odpowiednio dobrane warystory stosowane są jako elementy zabezpieczenia odbiorników przed zbyt wysokim napięciem.

W jaki sposób warystor chroni?

Gdy napięcie podane na końcówki warystora przekroczy zadaną wartość (pojawi się np. przepięcie), przez warystor płynie duży prąd powodujący przejęcie energii impulsu, a nawet przepalenie lub rozłączenie zabezpieczenia nadprądowego poprzedzającego warystor.

Zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego jest równoznaczne z wyłączeniem urządzenia (tylko wtedy, gdy pracuje on jako zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, a więc połączony jest równolegle ze źródłem napięcia).

Budowa warystorowego ogranicznika przepięć

W tym miejscu, warto zwrócić uwagę na wielkość warystora, a więc powierzchnie na jakiej odbywa się przepływ prądów udarowych.

Dlaczego zwracam na to uwagę?

Przeanalizujmy sytuację, w której przepięcie o bardzo dużej energii np. udar spowodowany uderzeniem pioruna spotyka na swojej drodze warystor.

Napięcie w obwodzie w który uderzył piorun gwałtownie wzrasta. Warystor bardzo szybko (szybciej niż iskiernik) reaguje i gwałtownie zmniejsza swoją rezystancję przez co potężne prądy są odprowadzane do uziemienia, a warystor mający temperaturę otoczenia występującą w rozdzielnicy np. 30 oC mocno się nagrzewa, co może doprowadzić do eksplozji ogranicznika przepięć.

Przypomnę omawiane już na początku tego artykułu zagadnienie:

W praktyce, uderzenie pioruna w obiekt nie jest jednym wyładowaniem, lecz składa się z serii następujących po sobie wyładowań atmosferycznych. To wyładowanie główne, i następujące w bardzo małych odstępach czasu kolejne wyładowania. Z powodu niedoskonałości ludzkich zmysłów (wzrok i słuch) odbieramy to jako jedno wyładowanie.

Dlaczego o tym piszę?

Wyładowanie atmosferyczne (uderzenie pioruna) jak o tym wielokrotnie przypominam to nie jeden udar, ale kilka, lub kilkanaście udarów o różnej wielkości liczonej w kA.

Poniżej przedstawiam jedno wyładowanie, które zostało zarejestrowane przez specjalistyczną aparaturę pomiarową.

Zarejestrowane wyładowanie atmosferyczne składało się z 10 następujących po sobie udarów o podobnej energii liczonej w kA. Przebieg zarejestrowanego wyładowania atmosferycznego Nie będę mocniej rozwijał tego tematu, lecz zainteresowane osoby odeślę do naukowych opracowań dotyczących badań warystorów pod kątem degradacji ich parametrów na wskutek temperatury.

Badając ograniczniki przepięć, nawet w poważnych laboratoriach naukowcy mogą wykorzystać tylko generator, który odwzorowuje wyładowanie atmosferyczne 10/350 μs, czyli generuje jeden impuls odpowiadający kształtem i energią pojedyncze wyładowanie piorunowe.

W takich warunkach nie da się odtworzyć realnego wyładowania wygenerowanego przez prawdziwe siły natury (szybkość i wielkość następujących po sobie udarów).

Generator wykorzystywany do badań po każdym udarze musi się powtórnie naładować (zanim poda kolejny udar).

W tym czasie (w laboratorium) badany warystor ma czas ostygnąć (poprawić swoje parametry w stosunku do realnej sytuacji). W trakcie wyładowania atmosferycznego warystor nie zdąży ostygnąć i bardzo często się zdarza, iż pierwszy udar wytrzyma a przy drugim wybucha oraz przestaje chronić. 

Porównajmy czasy pomiędzy udarami.

  • W laboratorium odstępy pomiędzy kolejnymi udarami to nawet kilka minut, w czasie których warystor może ostygnąć.
  • Prawdziwe wyładowanie piorunowe, to kilka udarów postępujących po sobie z częstotliwością milisekundową!

Wnioski?

Jeżeli w laboratorium odnotowujemy degradację warystora po kilku udarach generowanych w odstępach kilku minut (ma czas stygnąć), to co się stanie, kiedy warystor otrzyma kilka lub kilkanaście udarów następujących po sobie w czasie milisekund?

Najczęściej warystor ulega uszkodzeniu (czasem wybucha), a instalacja pozostaje bez ochrony przeciwprzepięciowej, i kolejne udary przedostają się do podłączonych do instalacji urządzeń.

Czy to oznacza, że warystorowe ograniczniki przepięć są złe?

Nie, przytoczone powyżej sytuacje wyraźnie pokazują, że do odprowadzenia udarów wywołanych bezpośrednim uderzeniem pioruna należy stosować co najmniej dwa ograniczniki.

Na wejściu do budynku T1 iskiernikowy, który jest wstanie przejąć kilka następujących po sobie prądów doziemnego wyładowania piorunowego. 

Na wejściu rozdzielnicy piętrowej T2. W dużym uproszczeniu T2 przejmie to co przepuści T1 zanim zadziała.

Warystorowe ograniczniki przepięć rewelacyjnie sprawdzą się do odprowadzenia przepięć spowodowanych pośrednim wyładowaniem atmosferycznym, lub przepięć łączeniowych, które charakteryzują się dużo mniejszą energią z którą warystor bardzo dobrze sobie poradzi.

Podsumowując wady i zalety warystorowych ograniczników przepięć:

Warystorowy ogranicznik przepięć - zaletySymbol warystoraWarystorowy ogranicznik przepięć - wady
  • Małe wymiary w stosunku do odprowadzanych prądów,
  • krótki czas odpowiedzi,
  • brak zwarciowego prądu następczego.
SPD Symbol warystorowego ogranicznika przepięć
  • Konieczność odłączania przy kontroli stanu izolacji ze względu na prądy upływu,
  • po przekroczeniu prądu znamionowego możliwa eksplozja SPD,
  • po kilku latach może zaistnieć konieczność wymiany ze względu na procesy starzeniowe i prądy upływu

Co znajdziemy w Polskich Normach?

Po polsku mamy dwa dokumenty (starsza wersja normy o ogranicznikach) i aktualna norma dotycząca ochrony odgromowej gdzie jasno zdefiniowano typy SPD z uwagi na sposób działania. Warto zaznaczyć, że norma ochrony odgromowej w wersji polskiej podaje typ ogólny – pomimo, że angielski oryginał normy zawiera słowo combinated.

Zacząć warto od PN-EN 61643-11:2006 PL Niskonapięciowe urządzenia do ograniczania przepięć — Część 11: Urządzenia do ograniczania przepięć w sieciach rozdzielczych niskiego napięcia — Wymagania i próby.

3.4 SPD typu ucinającego napięcie

SPD charakteryzujące się dużą impedancją przy braku przepięcia, która zmniejsza się gwałtownie w odpowiedzi na wystąpienie udaru napięciowego; elementami ucinającymi napięcie są zwykle iskierniki, rury gazowe, tyrystory (krzemowe prostowniki sterowane) i triaki. SPD tego typu jest niekiedy nazywany „crowbar type”

3.5 SPD typu ograniczającego napięcie

SPD charakteryzujące się dużą impedancją, przy braku przepięcia, która zmniejsza się w sposób ciągły w miarę wzrostu napięcia i prądu udarowego; elementami nieliniowymi są zwykle warystory i diody ograniczające. Ten typ SPD jest niekiedy nazywany „clamping type”

3.6 SPD typu kombinowanego

SPD, które zawiera zarówno elementy ucinające napięcie, jak i elementy ograniczające napięcie, może ucinać napięcie, ograniczać napięcie lub spełniać obie funkcje, w zależności od charakterystyk doprowadzonego napięcia.

Wyżej przywołana norma została wycofana i zastąpiona przez normę: PN-EN 61643-11:2013-06 – wersja angielska.

Następnie warto spojrzeć do zapisów znajdujących się PN-EN 62305-4:2011 – wersja polska Ochrona odgromowa — Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach

3.20 SPD typu ucinającego napięcie

SPD, którego impedancja jest duża, gdy nie ma udaru, ale może ulec nagłej zmianie do małej wartości w reakcji na udar napięciowy

UWAGA 1 Zwykłymi przykładami elementów stosowanych jako urządzenia ucinające napięcie są iskierniki, rury wyładowcze (GDT), tyrystory (sterowane prostowniki krzemowe) i triaki. Te SPD noszą czasem nazwę „typu crowbar”.

UWAGA 2 Urządzenie ucinające napięcie ma nieciągłą charakterystykę napięciowo-prądową.

3.21 SPD typu ograniczającego napięcie

SPD, którego impedancja jest duża, gdy nie ma udaru, ale ulega redukcji w sposób ciągły przy rosnącym prądzie i napięciu udarowym

UWAGA 1 Zwykłymi przykładami elementów stosowanych jako urządzenia nieliniowe są warystory i diody przeciwzakłóceniowe. Te SPD noszą czasem nazwę „typu stabilizującego”.

UWAGA 2 Urządzenie ograniczające napięcie ma ciągłą charakterystykę napięciowo-prądową.

3.22 SPD typu złożonego

SPD, który zawiera elementy zarówno typu ucinającego, jak i ograniczającego napięcie i może wykazywać cechy elementu ucinającego, ograniczającego lub ucinającego i ograniczającego napięcie w zależności od charakteru stosowanego napięcia

PN-EN 61643-11:2013-06 – wersja angielska Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia — Część 11: Urządzenia ograniczające przepięcia w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia — Wymagania i metody badań

3.1.4 voltage switching type SPD

SPD that has a high impedance when no surge is present, but can have a sudden change in impedance to a low value in response to a voltage surge

NOTE Common examples of components used in voltage switching type SPDs are spark gaps, gas tubes and thyristors. These are sometimes called „crowbar type” components.

3.1.5 voltage limiting type SPD

SPD that has a high impedance when no surge is present, but will reduce it continuously with increased surge current and voltage

NOTE Common examples of components used in voltage limiting type SPDs are varistors and avalanche breakdown diodes. These are sometimes called „clamping type” components.

3.1.6 combination type SPD

SPD that incorporates both, voltage switching components and voltage limiting components. 

The SPD may exhibit voltage switching, limiting or bot

Jak widać, Polskie Normy jasno określają jakie elementy należy stosować do produkcji SPD, czyli ograniczników przepięć.

Krajowa Izba Gospodarcza Elektroniki i Telekomunikacji (KIGEiT)

W obliczu dynamicznie rozwijającej się elektroniki i postępującej miniaturyzacji wydawać by się mogło, że wiedza o ogranicznikach przepięć stanie się dość powszechna.

Niestety z moich obserwacji wynika, że większość osób ulega „czarowi niskiej ceny” i żyje w „błogiej nieświadomości”.

W ostatnich latach zagadnienie kiepskiej jakości zabezpieczeń sprzedawanych w Polsce stało się na tyle poważne, że zostało dostrzeżone przez Krajową Izbę Gospodarczą Elektroniki i Telekomunikacji, która wydała krótką broszurę informacyjną omawiającą najważniejsze zagadnienia.

Ogranicznikom przepięć zostały poświęcone trzy strony 15; 16; 17.

Pełne opracowanie w postaci PDF jest do pobrania z artykułu: Czy TY jesteś dystrybutorem aparatury elektrycznej?

Przy okazji zwracam uwagę instalatorów na pojęcie producent.

Dla większości z nas, producent to jest firma, która wytwarza jakieś urządzenia. Producent musi zadbać o bezpieczeństwo, zgodność z normami itd.

Zmieńmy teraz punkt patrzenia.

Inwestor zamawia u elektryka wykonanie instalacji elektrycznej. Elektryk kładzie instalację i montuje rozdzielnicę – czyli staje się producentem rozdzielnicy!

Czyli z prawnego punktu widzenia elektryk jest producentem rozdzielnicy i ciążą na nim przewidziane prawem obowiązki.

W obliczu obowiązującego w Polsce prawa, to na elektryku który wykonuje rozdzielnicę spoczywa obowiązek wystawienia deklaracji CE na wykonaną rozdzielnicę. Do tego zagadnienia wrócę w innym artykule, teraz wrócę do tematu ograniczników przepięć.

KIGEiT zwraca uwagę na prawidłowe oznaczenie ograniczników przepięć.

Dlaczego to takie ważne?

Prawidłowo oznaczony ogranicznik przepięć zawiera najważniejsze informacje pozwalające go zidentyfikować i porównać parametry z innymi produktami.

Dzięki temu instalator jest w stanie podejmować świadome decyzje sprawdzając, czy kupowany produkt ma parametry jakie w projekcie określił projektant. Ogranicznik przepięć - wymagane oznaczenia SPD

Ogranicznik przepięć, podstawowe oznaczenia

Na każdym ograniczniku przepięć (niezależnie od producenta), powinny być naniesione informacje o podstawowych parametrach. Ogranicznik przepięć - przykład prawidłowego oznaczenia SPD Dehnshield

Ucnajwiększe napięcie trwałej pracy. Określa największą wartość napięcia przemiennego jakie może być trwale doprowadzone do zacisków ogranicznika przepięć.
Upnapięciowy poziom ochrony. Określa największą wartość napięcia do której ograniczane jest przepięcie.
Iimpprąd udarowy o kształcie 10/350 μs zdefiniowany przez wartość szczytową oraz ładunek Q, wykorzystywany do testowania ograniczników Typu 1. Odpowiada działaniu prądu piorunowego.
Inznamionowy prąd wyładowczy. Prąd udarowy o kształcie 8/20 μs, odpowiada pośredniemu uderzeniu pioruna i przepięciom komutacyjnym, wykorzystywany do testowania ograniczników Typu 1 i Typu 2
Itotalcałkowity prąd wyładowczy jaki może odprowadzić ogranicznik przepięć. Nieraz oznaczany Imax
maksymalne dobezpieczenie. Największa wartość dobezpieczenia instalowanego przed ogranicznikiem przepięć w celu zabezpieczenia go przed długotrwałym działaniem prądów zwarciowych.

Znajomość tych parametrów pozwoli Ci porównać produkty różnych producentów, pamiętaj jednak, że to dane podstawowe, to minimum co należy wiedzieć.

Co to znaczy, że ochrona przeciwprzepięciowa jest kompletna?

Wielokrotnie spotykałem się z stwierdzeniem elektryków lub inwestorów, że mimo zamontowanych ograniczników przepięć podczas burzy popaliło sprzęt elektroniczny znajdujący się w domu.

Na moje pytanie, czy ochrona przeciwprzepięciowa była kompletna, słyszę, że w rozdzielnicy były ograniczniki przepięć i nic to nie dało.

Można to porównać do sytuacji, w której chcąc zabezpieczyć dom przed włamywaczem drzwi wejściowe zabezpieczysz w najlepszy dostępny sposób, a zostawisz w piwnicy uchylony lufcik to złodziej i tak wejdzie i Cię okradnie. Tak samo jest z zabezpieczeniem od przepięć. Jeśli wstawisz tylko ogranicznik przepięć na wejściu zasilającym a zapomnisz o jakimś kablu to przepięcie może się nim dostać i od drugiej strony może uszkodzić sprzęt, który jest tylko pozornie chroniony ogranicznikiem na wejściu zasilającym.

Czytaj np.: kabel antenowy, łącze internetowe, czujnik temperatury itp. itd.

Wróćmy do przytoczonej już w tym artykule definicji LPS.

LPS – urządzenie piorunochronne kompletne urządzenie stosowane do redukcji szkód fizycznych powodowanych wyładowaniami piorunowymi w obiekt, składa się z zewnętrznego i wewnętrznego urządzenia piorunochronnego.

Źródło: PN-EN 62305-1:2011

Zwróć uwagę na dwa zapisy znajdujące się w przytoczonej definicji:

  • „kompletne urządzenie”
  • „wewnętrznego urządzenia piorunochronnego”

LPS zewnętrznego nie będę w tym artykule omawiał, ponieważ dość szczegółowo opisałem to zagadnienie w trzech poradnikach zawartych w poniższym opracowaniu: LPS, czyli zewnętrzna instalacja odgromowa – PORADNIK  LPS, czyli zewnętrzna instalacja odgromowa – PORADNIK LPS wewnętrzny, lub wewnętrzne urządzenie piorunochronne składa się z:

  • ograniczników przepięć,
  • systemu wyrównania potencjałów,
  • rozwiązań, które zapewniają kompatybilność elektromagnetyczną EMC (brak zakłóceń nawet w przypadku wyładowania atmosferycznego w obiekt).

W tym artykule omawiam ograniczniki przepięć, a więc tylko fragment całego kompletnego wewnętrznego urządzenia piorunochronnego.

W uproszczeniu mówiąc o kompletnej ochronie przeciwprzepięciowej należy przyjąć założenie, że każdy kabel czy przewód, który wychodzi poza budynek powinien być chroniony przez ogranicznik przepięć.

Każdy czyli np. kamery monitoringu, stacja bramowa wideodomofonu lub domofonu, zasilanie budynku, przewody antenowe, itd.

Należy przyjąć, że każdy przewód, kabel, rura, lub inne elementy przewodzące prąd, które wychodzą do strefy LPZ 0 (strefa LPZ 0 została podzielona na strefę LPZ 0A i LPZ 0B zagadnienie omówione w dalszej części artykułu), czyli poza budynek stanowią drogę, przez którą przepięcie może dostać się do naszego budynku.

Takie elementy należy połączyć z szyną wyrównania potencjałów. W zależności od konkretnego rozwiązania dokonujemy bezpośredniego połączenia, lub połączenia za pomocą odpowiednio dobranego ogranicznika przepięć.

Kompletna ochrona przeciwprzepięciowa - przykład

Czy zwróciłeś uwagę na element nazwany ISG?

W przypadku połączenia elementów rurociągu norma PN-EN 62305 używa oznaczenia iskiernik separujący ISG który zawiera przerwę wyładowczą do odseparowania elektrycznie przewodzących odcinków instalacji.

Czy to oznacza, że ogranicznik przepięć zamontowany np. w rozdzielnicy elektrycznej na zasilaniu domku jednorodzinnego to zbyt mało?

Tak, ogranicznik przepięć montowany tradycyjnie na zasilaniu budynku nie jest kompletną ochroną przeciwprzepięciową.

To tylko jeden z elementów, które należy zamontować, aby urządzenia w obiekcie miały zapewnioną ochronę przeciwprzepięciową.

W tym artykule kontynuował będę wątek ograniczników przepięć montowanych na zasilaniu. W kolejnym artykule omówię ograniczniki przepięć służące do ochrony sygnałowej, czyli szeroko pojętej teleinformatyki.

Dopiero kompleksowe spojrzenie na ochronę przeciwprzepięciową i ochrona każdej „drogi” jaką przepięcie może dostać się do chronionego obiektu, oraz wykonanie niezbędnego systemu wyrównania potencjałów można uznać za kompletną ochronę przeciwprzepięciową. 

Czasami ochrona torów sygnałowych może tak wyglądać:

Przykład zastosowania ograniczników przepięć torów sygnałowych (teletechniki).

Dlaczego na zdjęciu jest aż tyle ograniczników przepięć? Dlaczego trzeba ich aż tyle zainstalować – przecież to kosztuje?

Skomplikowany system sterowania w prezentowanym zdjęciu rozdzielnicy w zakładzie produkcyjnym ma bardzo dużo zewnętrznych instalacji, czujników itp. Jeśli zabezpieczymy tylko kilka (czujników, obwodów) to niezabezpieczonymi obwodami pozostawimy wolną drogę dla wnikania przepięć.

Z punktu widzenia utrzymania produkcji jak ulegnie uszkodzeniu choćby jeden z czujników całość staje.

Bardzo często koszty przestoju są wielokrotnie wyższe niż bezpośrednie straty powodowane przez przepięcia, nie wspominając nic o danych, które mogą być bezcenne.

Jak dobrać ogranicznik przepięć?

Jeżeli ochrona przeciwprzepięciowa ma być skuteczna, ograniczniki przepięć muszą być prawidłowo dobrane i poprawnie zainstalowane.

Niestety podczas montażu często popełniane są błędy, które skutkują znacznym pogorszeniem lub brakiem ochrony, wrócę do tego w dalszej części artykułu.

Uproszczony dobór ograniczników przepięć

Poniższy diagram, przestawia uproszczony sposób doboru ograniczników przepięć.

Zastosowanie tego sposobu jest jednak mocno ograniczone, głównie możemy go stosować dobierając ograniczniki przepięć do budownictwa jednorodzinnego.

Jak dobrać ogranicznik przepięć?

Ogranicznik przepięć, dobór zaawansowany

Przypominam, że ten artykuł dedykowany jest instalatorom. Wiele zagadnień jest tu tylko zasygnalizowane, lub omówione skrótowo. Właściwego doboru zabezpieczeń przeciwprzepięciowych powinien dokonać projektant, posiadający odpowiednią wiedzę i doświadczenie.

W celu łatwiejszego zrozumienia niektórych zagadnień lub rozwiązań, które są montowane w rozdzielnicach a dotyczą ochrony przeciwprzepięciowej przytoczę w dużym uogólnieniu bardziej rozbudowany sposób doboru ograniczników przepięć.

Zanim omówię w jaki sposób projektant dobiera ograniczniki przepięć, przypomnę:

Jak ograniczyć koszty LPS?

W niektórych przypadkach może się okazać, że koszt instalacji odgromowej przewyższa wartość obiektu. W związku z tym w celu „dopasowania” kosztów do potencjalnych strat producenci dokonali podziału obiektów według pełnionej funkcji. I tak prąd piorunowy o maksymalnej wartości:

  • 200 kA przypisano tak zwanym obiektom odpowiedzialnym czyli np. przemysłowym i wojskowym.
  • 150 kA, obiektom mniej odpowiedzialnym,
  • 100 kA pozostawiono dla obiektów najmniej odpowiedzialnych, jak np. domki jednorodzinne.

Należy zaznaczyć, że przytoczony powyżej podział nie występuje w normach serii PN-EN 62305.

Temu podziałowi odpowiadają cztery klasy ochrony odgromowej:

  • Klasa I – 200 kA
  • Klasa II – 150 kA
  • Klasa III i IV – 100 kA

W zależności od przynależności obiektu do odpowiedniej klasy, projektant dobiera rodzaj ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej obiektu.

Źródło: Instalacja odgromowa – jak prawidłowo wykonać?

Dobór ograniczników przepięć – klasyfikacja chronionego obiektu

Zwróć uwagę, że mówimy o ogranicznikach przepięć, czyli tworzymy „system” ochrony przeciw przepięciowej.

Projektant na podstawie Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12.04.2002 w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, oraz zmian jakie zostały wprowadzone w kolejnych latach, i w oparciu o właściwe normy przywołane w wykazie norm w/w rozporządzenia (w tym: PN-EN 62305-2), dokonuje klasyfikacji obiektu i oceny ryzyka szkód jakie mogą powstać na wskutek wyładowania piorunowego.

W oparciu o proponowane przez producentów podziały, projektant ma do wyboru jedną z czterech klas: I i II, to obiekty przemysłowe. Do klasy III zaliczamy obiekty komercyjne, a do klasy IV budownictwo mieszkaniowe.

I klasa

Obiekty budowlane, dla których na etapie projektowym i przeprowadzonej ocenie ryzyka szkód spowodowanych wyładowaniami piorunowymi, przyjęto jako wymagane wartości:

  • Iimp 10/350 μs = 100 kA;
  • promień toczonej kuli r = 20 m;
  • wymiary siatki zwodów m = 5 x 5 m

lub jeśli ryzyko jest pomijalne, niezbędna jest ochrona przed przepięciami realizowana przez zainstalowanie ograniczników przepięć SPD.

II klasa

Obiekty budowlane dla których na etapie projektowym i przeprowadzonej ocenie ryzyka szkód spowodowanych wyładowaniami piorunowymi, przyjęto jako wymagane wartości:

  • Iimp 10/350 μs = 75 kA;
  • promień toczonej kuli r = 30 m;
  • wymiary siatki zwodów m = 10 x 10 m

lub jeśli ryzyko jest pomijalne, niezbędna jest ochrona przed przepięciami realizowana przez zainstalowanie ograniczników przepięć SPD.

III klasa

Obiekty budowlane dla których na etapie projektowym i przeprowadzonej ocenie ryzyka szkód spowodowanych wyładowaniami piorunowymi, przyjęto jako wymagane wartości:

  • Iimp 10/350 μs = 50 kA;
  • promień toczonej kuli r = 45 m;
  • wymiary siatki zwodów m = 15 x 15 m

lub jeśli ryzyko jest pomijalne, niezbędna jest ochrona przed przepięciami realizowana przez zainstalowanie ograniczników przepięć SPD.

IV klasa

Obiekty budowlane dla których na etapie projektowym i przeprowadzonej ocenie ryzyka szkód spowodowanych wyładowaniami piorunowymi, przyjęto jako wymagane wartości:

  • Iimp 10/350 μs = 50 kA;
  • promień toczonej kuli r = 60 m;
  • wymiary siatki zwodów m = 20 x 20 m

lub jeśli ryzyko jest pomijalne, niezbędna jest ochrona przed przepięciami realizowana przez zainstalowanie ograniczników przepięć SPD.

Przypomnienie jak zaprojektować zewnętrzny LPS

Mówiąc o promieniu toczącej się kuli, lub o wymiarach siatki zwodów (oczek) odnosimy się do metod obliczenia zwodów LPS zewnętrznego (instalacji odgromowej).

W metodzie toczącej się kuli, chodzi o to, aby kula o podanym promieniu tocząc się w dowolną stronę po chronionym obiekcie w żadnym miejscu nie dotknęła obiektu. Kula musi zatrzymać się na elementach zewnętrznej instalacji odgromowej.

Czym mniejszy jest promień kuli, tym trudniej jest wykonać skuteczną ochronę, bo kula zawsze powinna opierać się o elementy LPS zewnętrznego, mała kula łatwiej może się przecisnąć 😉

W przypadku metody oczkowej, w zależności od przyjętej klasy LPS przyjmuje się z góry narzucone wymiary siatki zwodów (oczka).

Zagadnienie to omówione zostało szczegółowo w artykule: Instalacja odgromowa – jak prawidłowo wykonać? w dziale: Czy zwody można umieścić w dowolnym miejscu?

Ochrona odgromowa metoda toczącej kuliOchrona odgromowa metoda oczkowa
Ochrona odgromowa metoda toczącej kuli - promień

Dobór ograniczników przepięć – LPS zewnętrzny

Po określeniu do jakiej klasy ochrony odgromowej został przyporządkowany obiekt, należy określić czy budynek lub sąsiednie budynki mają zainstalowaną, lub czy będzie na nich zainstalowana zewnętrzna instalacja odgromowa (LPS zewnętrzny).

Dobór ograniczników przepięć – sposób zasilania budynku

Ważnym elementem, który należy określić przy doborze ogranicznika przepięć jest sposób zasilania obiektu. Na tym etapie należy ustalić czy zasilanie jest doprowadzone linią napowietrzną czy kablową (ziemną).

Warto zwrócić uwagę na jedno zagadnienie.

Co zrobić, jeśli zasilanie do budynku doprowadzone jest z linii napowietrznej kablem o długości np. 50 lub 100 m?

Zgodnie z wytycznymi zawartymi w normie PN-EN 60364-4-443, należy dokonać obliczeń współczynnika CRL, czyli uwzględnić zależności pomiędzy współczynnikiem środowiskowym (inny dla terenów miejskich, a inny dla terenów wiejskich i podmiejskich), współczynnik długości linii zasilającej i średnia roczną gęstość doziemnych wyładowań atmosferycznych występującą w danym obszarze.

Ponieważ artykuł dedykowany jest instalatorom, nie będę rozwijał tego tematu. W takim wypadku należy skontaktować się z doświadczonym projektantem, który oceni ryzyko i zgodnie z normą PN-EN 62305-2 i dobierze właściwie ograniczniki przepięć.

Dobór ograniczników przepięć – ile faz?

Kolejny ważny etap doboru ograniczników przepięć, to określenie ilości faz. Najczęściej mamy do wyboru jedną z dwóch możliwości:

  • zasilanie jednofazowe
  • zasilanie trójfazowe

Dobór ograniczników przepięć – typ sieci zasilającej

Musimy pamiętać, że ograniczniki przepięć nie są uniwersalne. Jeśli ochrona przeciwprzepięciowa ma być skuteczna, należy dobrać ogranicznik przepięć do właściwego typu sieci zasilającej, czyli: TN-S; TN-C; TT; IT.

Porównaj, czym różnią się miedzy sobą poszczególne układy połączeń sieci?

Układ połączeń sieci TN-C TN-S, TN-C-S

Sieć TN z jednym punktem bezpośrednio uziemionym.

W tym układzie części przewodzące dostępne np. metalowe części obudowy są połączone za pomocą przewodów ochronnych z uziemionym punktem sieci TN.

W ramach tego układu rozróżniamy:

  • TN-C – w całym układzie występuje przewód ochronno-neutralny PEN
  • TN-S – z oddzielnym przewodem ochronnym PE i z oddzielnym przewodem neutralnym N
  • TN-C-S – przejściowy układ połączeń sieci, gdzie część instalacji jest wykonana w układzie TN-C (stara dwu, lub czteroprzewodowa), a część w układzie TN-S (trój, lub pięcioprzewodowa).

Układ połączeń sieci TTSieć TT ma jeden punkt bezpośrednio uziemiony.

Części przewodzące dostępne np. metalowe obudowy są podłączone za pomocą przewodów ochronnych do uziomu ochronnego niezależnego elektrycznie od uziemienia sieci.

W układzie tym, częstym błędem jest lokalne traktowanie układu jako TN-C, (błędne traktowanie przewodu N jako PEN) i lokalne przerabianie układu na TN-S.

Układ połączeń sieci ITUkład połączeń sieci IT

Sieć IT jest to układ izolowany, w którym wszystkie części czynne są odizolowane od ziemi, lub jeden punkt podłączony jest do ziemi przez impedancję, a części przewodzące dostępne są uziemione niezależnie od siebie, albo wspólnie, lub przyłączone są do uziemienia sieci.

W sieciach IT często spotyka się uziemienie poprzez bezpiecznik iskiernikowy.

Dobór ograniczników przepięć – dobezpieczenie

W zależności od producenta, lub nawet od wybranego modelu, ograniczniki przepięć mogą różnić się budową, co może wiązać się z koniecznością stosowania dodatkowego zabezpieczenia nadprądowego, które odłączy ogranicznik przepięć, jeśli przez niego przepłynie prąd o wartościach większych niż deklarowane przez producenta.

O ile samo dobezpieczenie ogranicznika przepięć wkładką topikową lub wyłącznikiem nadprądowym (mimo, że takie rozwiązania można znaleźć w katalogach różnych producentów, nie zaleca się stosowania wyłączników instalacyjnych jako dobezpieczenie ograniczników przepięć) nie należy do doboru ogranicznika przepięć, to warto już na tym etapie sprawdzić jaką wartość ma zabezpieczenie nadprądowe lub wkładka topikowa poprzedzająca miejsce montażu ogranicznika przepięć (patrząc od strony zasilania).

Dysponując tą wiedzą, może okazać się zasadne wybranie innego ogranicznika przepięć, który nie będzie wymagał w tej konkretnej sytuacji dodatkowego dobezpieczenia.

Do tematu wrócę w dalszej części materiału.

Dobór ograniczników przepięć – wymagany poziom ochrony napięciowej

Zaczynaliśmy od analizy parametrów zasilania budynku, teraz będziemy rozmawiać o odbiornikach np. komputer lub grzałka 😉

Projektant musi określić parametry jakie ma spełnić ogranicznik przepięć, określając wymagany poziom ochrony ma do wyboru jedną z trzech kategorii.

Kategoria III

Urządzenia stosowane w systemach rozdziału energii, w instalacji elektrycznej w budynku, narażone na zredukowane przepięcia atmosferyczne i przepięcia łączeniowe. Spodziewany poziom przepięć przejściowych występujących w sieci 230 / 400 V AC może wynosić do 4 kV.

Przykładem tego rodzaju urządzeń jest aparatura zabezpieczająca rozdzielnic elektrycznych tj. wyłączniki różnicowoprądowe lub wyłączniki nadprądowe.

Zwróć uwagę na poniższą grafikę, urządzenia zakwalifikowane do Kategorii III muszą być poprzedzone minimum ogranicznikiem przepięć Typu 1.

Kategoria II

Urządzenia odbiorcze zasilane z instalacji stałych w znajdujących się w budynku, narażone na zredukowane przepięcia atmosferyczne i łączeniowe. Spodziewany poziom przepięć przejściowych występujących w sieci 230 / 400 V AC może wynosić do 2,5 kV.

Przykładem tego rodzaju urządzeń są typowe urządzenia odbiorcze w domu lub mieszkaniu (nie zawierające elektroniki), elektronarzędzia oraz domowe odbiorniki energii elektrycznej.

Zwróć uwagę na poniższą grafikę, urządzenia zakwalifikowane do Kategorii II muszą być poprzedzone minimum ogranicznikiem przepięć Typu 2.

Kategoria I

Urządzenia odbiorcze zasilane z instalacji stałych znajdujących się w budynku, narażone na zredukowane przepięcia atmosferyczne i łączeniowe, ograniczone przez wcześniejsze stopnie ochrony SPD (ograniczniki przepięć). Spodziewany poziom przepięć przejściowych występujących w sieci 230 / 400 V AC może wynosić do 1,5 kV.

Przykładem tego rodzaju urządzeń są urządzenia elektroniczne np. komputery, sprzęt AGD posiadający elektronikę np. wyświetlacz, narzędzia przenośne i stałe oraz domowe odbiorniki energii elektrycznej np. LED-owe źródła światła, zasilacze telefonów komórkowych itp.  

Jak dobrać ogranicznik przepięć – podsumowanie

Jak widać na omówionych zagadnieniach, prawidłowy dobór ogranicznika przepięć nie jest trudny, ale wymaga wiedzy i znajomości wielu szczegółów dotyczących miejsca jego zainstalowania. Poniższą grafikę prezentowałem już na początku artykułu, czy obecnie zwracasz uwagę na inne szczegóły? Maksymalny poziom ochrony ograniczników przepięć. Kategorie przepięć.

Ponieważ artykuł kierowany jest do instalatorów, w dużym uproszczeniu na budownictwie jednorodzinnym możemy przyjąć że:

Kiedy stosować ogranicznik przepięć Typ 1

Ogranicznik przepięć Typ 1 stosujemy w sytuacjach, gdy do chronionego obwodu może dotrzeć przepięcie spowodowane bezpośrednim uderzeniem pioruna w obiekt.

Celowo nie napisałem na zasilaniu, ponieważ taki zapis wprowadzałby w błąd.

Ogranicznik przepięć Typ 1 montujemy:

  • jeśli do budynku zasilanie doprowadzone jest linią napowietrzną,
  • jeśli do budynku zasilanie doprowadzone jest linią kablową ziemną,
  • jeśli na budynku jest zewnętrzna instalacja odgromowa (LPS), to na każdym obwodzie elektrycznym, który jest poprowadzony zbyt blisko elementów LPS zewnętrznego (nie ma zachowanego odstępu izolacyjnego od instalacji odgromowej). W omawianym przypadku należy również pamiętać o połączeniu do sytemu uziemienia metalowej konstrukcji (np. zbrojenie, maszt), która ma niezachowany bezpieczny odstęp do LPS zewnętrznego i zastosować właściwie dobrane ograniczniki przepięć.

O ile dwie pierwsze sytuacje są powszechnie znane (elektrycy zwracają na nie uwagę), to trzecia sytuacja dotycząca obwodów, które zbliżają się do elementów zewnętrznej instalacji odgromowej jest z różnych względów pomijana, co skutkuje brakiem ochrony przeciwprzepięciowej podczas wyładowania piorunowego w obiekt.

Należy pamiętać, że na przewodzie, który przechodzi zbyt blisko elementów instalacji odgromowej (gdzie nie ma zachowanego odstępu izolacyjnego), należy założyć ograniczniki przepięć Typ 1 po dwóch stronach, tak, aby w przypadku powstania przepięcia o kształcie 10/350 μs, zostało ono sprowadzone do uziemienia i nie rozprzestrzeniło się po instalacji. SPD prawidłowy montaż ograniczników przepięć

Brak zachowanego odstępu izolacyjnego spowoduje przebicie poszycia dachowego i podział prądu piorunowego. Rozpływający się prąd piorunowy może powyrywać przewody ze ścian oraz może uszkodzić sprzęt podłączony do instalacji na poddaszu zanim jeszcze ogranicznik zdąży zadziałać.

Z tego powodu dobrze wykonany projekt szeroko pojętej elektryki, obejmuje również trasy prowadzenia kabli i przewodów, tak aby przebiegały z uwzględnieniem minimalnych odstępów izolacyjnych, co pozwala zaoszczędzić na ilości montowanych ograniczników przepięć, a jednocześnie zachować skuteczną ochronę przeciwprzepięciową.

UWAGA!

Według normy PN-HD 60364-4-443, ogranicznik przepięć Typu 1 lub Typu kombinowanego, montujemy jeśli do budynku zasilanie doprowadzone jest linią kablową ziemną, której długość jest mniejsza niż (i tu powinien obliczeń dokonać projektant).

Co zrobić, jeśli nie ma projektu i decyzję ma podjąć instalator?

Nikt nic nie zadeklaruje, a pełna odpowiedzialność za dokonany wybór spadnie na inwestora.

Jeśli nie ma projektu tzn. mamy problem w przypadku ubezpieczenia obiektu. Patrz zapisy wcześniej. Obiekt zbudowany rozbudowany przebudowany niezgodnie z projektem lub bez niego … stanowi to winę umyślą ubezpieczonego i jest podstawą do odmowy wypłaty odszkodowania za ewentualne straty.

Czasami można spotkać się z podaniem omawianej odległości jako 300 m, ale zaznaczyć należy, że odległość ta nie ma i nie miała uzasadnienia w żadnym obowiązującym akcie prawnym.

Skąd się zatem wzięło owe 300 m?

Wiele lat temu (jeszcze przed wejściem normy PN-EN 62305) z tego typu zapisami można było się spotkać w różnych dokumentach, w których ta odległość podawana była na zasadzie przykładu dobrych praktyk inżynierskich. Obecnie odległość ta powinna być wynikiem obliczeń dokonanych przez projektanta.

Kiedy stosować ogranicznik przepięć Typ 2

Ogranicznik przepięć Typ 2 stosujemy:

  • jako kolejny stopień za ogranicznikiem przepięć Typu 1*, lub ogranicznikiem typu kombinowanego,
  • jako „główny” ogranicznik przepięć, jeśli na budynku nie ma założonej instalacji odgromowej (zewnętrznego LPS), i gdy zasilanie do budynku doprowadzone jest ziemna linią kablową.
  • Jako powielenie ogranicznika Typu 2, w przypadku, gdy długość przewodów do podroździelnicy, lub zasilanego urządzenia przekracza wartości określone w normach (10 m), lub podane w dokumentacji producenta ograniczników przepięć.

Prawidłowy montaż ograniczników przepięć T2

*UWAGA!

W niektórych przypadkach, gdy ograniczniki przepięć Typu 1 i Typu 2, to dwa osobne urządzenia, może zaistnieć konieczność ich skoordynowania, czyli stosowania minimalnej odległości licząc po długości przewodów pomiędzy ogranicznikami, można też zamontować ograniczniki koło siebie, lecz wówczas trzeba zastosować cewki odsprzęgające (produkty w większości wycofane ze sprzedaży, które już są bardzo ciężko dostępne).

Przed montażem ograniczników przepięć należy dokładnie zapoznać się z instrukcją montażu podawaną przez producenta.

Kiedy stosować ogranicznik przepięć Typ 3

Ogranicznik przepięć Typ 3 stosujemy do ochrony urządzeń wrażliwych na wzrosty napięcia (przepięcia).

Do takich urządzeń zaliczymy wszystkie, które posiadają w sobie elektronikę (mikroprocesor).

Jeśli ten stopień ochrony ma być skuteczny, ogranicznik przepięć Typ 3 należy montować jak najbliżej chronionego urządzenia. Niektórzy producenci jako maksymalną odległość ogranicznika Typu 3 od chronionego urządzenia przyjmują 1,5 m, lecz takich zapisów nie znajdziemy w obowiązujących normach.

Z tego powodu ograniczniki przepięć Typu 3 najczęściej są dostępne jako:

  • elementy do zamontowania w puszce (pod gniazdkiem zasilającym lub w urządzeniu chronionym),
  • wbudowane do przedłużaczy (zasilające listwy przeciwprzepięciowe).

Prawidłowy montaż ograniczników przepięć

UWAGA!

Ogranicznik Typu 3 musi być poprzedzony ogranicznikiem przepięć Typu 2.

Odległość liczona po długości przewodu pomiędzy ogranicznikiem Typu 2, a ogranicznikiem Typu 3 nie powinna przekraczać 10 m, lub odległości podanej w dokumentacji producenta.

Kiedy stosować ogranicznik przepięć Typu 1, 2

Ograniczniki przepięć Typu 1, 2 są to gotowe przygotowane przez producenta zestawy ograniczników przepięć Typu 1, oraz ograniczników przepięć Typu 2. W takim zestawie producent zadbał o właściwą koordynację pomiędzy ogranicznikiem Typu 1, a ogranicznikiem Typu 2.

  • Ogranicznik przepięć typu Typu 1, 2 montujemy jeśli do budynku zasilanie doprowadzone jest linią napowietrzną,
  • ogranicznik przepięć typu Typu 1, 2 montujemy jeśli do budynku zasilanie doprowadzone jest linią kablową ziemną, i na budynku zamontowana jest zewnętrzna instalacja odgromowa
  • ogranicznik przepięć typu Typu 1, 2 montujemy jeśli na budynku nie ma zewnętrznej instalacji odgromowej i zasilanie doprowadzone jest linią kablową ziemną lecz z wyliczeń projektanta wynika konieczność stosowania Typu 1 
  • ogranicznik przepięć typu Typu 1, 2 montujemy na każdym obwodzie elektrycznym, który jest poprowadzony zbyt blisko elementów LPS zewnętrznego.

O przebiciu poszycia dachowego przy niezachowaniu odstępu izolacyjnego pisałem wyżej – ogranicznik przepięć tego nie powstrzyma, dlatego należy rozważyć inne rozwiązania temu przeciwdziałające.

Ogranicznik przepięć, w których budowa Typu 1, jak i Typu 2 oparta jest o warystor cechują się niską ceną, i często mają wymagane prawem badania, lecz wielu ekspertów podważa ich skuteczność. Eksperci i instytucje np. UOKiK powołują się na różnicę pomiędzy badaniami laboratoryjnymi jakim poddawane są ograniczniki przepięć, a rzeczywistym przebiegiem prądów piorunowych, o czym pisałem w tym artykule w części dotyczącej warystorowych ograniczników przepięć 

W praktyce, uderzenie pioruna w obiekt nie jest jednym wyładowaniem, lecz składa się z serii następujących po sobie wyładowań atmosferycznych. To wyładowanie główne, i następujące w bardzo małych odstępach czasu kolejne wyładowania.

Z powodu niedoskonałości ludzkich zmysłów (wzrok i słuch) odbieramy to jako jedno wyładowanie.

Miałem rzadką okazję być w laboratorium wysokich napięć, gdzie obserwowałem zachowania różnych ograniczników przepięć na symulowany z generatora udar piorunowy o przebiegu 10/350 μs.

Widziałem, jak zachowują się ograniczniki przepięć w których Typu 1 jest wykonane na iskierniku, a jak ograniczniki w których Typu 1 jest wykonane na warystorze.

Moje wnioski z obserwacji podsumuje jednym zdaniem.

UOKiK niejednokrotnie wydawał już prawomocne decyzje w omawianej kwestii.

Kiedy stosować ogranicznik przepięć typu kombinowanego

Typ kombinowany, określa sposób budowy ogranicznika przepięć. Zanim omówimy możliwości zastosowania uściślijmy oznaczenie jakie jest na ograniczniku. Jeśli jest to ogranicznik przepięć Typ 1 i Typ 2 oznaczenie graficzne:

Oznaczenie ogranicznika przepięć typu kombinowanego (B+C)

To potocznie lecz błędnie nazywany jest ogranicznikiem przepięć B+C.

Ogranicznik przepięć typu kombinowanego jest to połączenie w jednej obudowie ogranicznika przepięć Typu 1 o budowie iskiernikowej, z ogranicznikiem przepięć Typu 2 o budowie warystorowej. Pomyślnie przeszedł próby zarówno udarem o kształcie 10/350 μs jak i 8/20 μs.

Dzięki takiemu rozwiązaniu instalator nie musi martwić się tematem zachowania minimalnej odległości pomiędzy ogranicznikami Typu 1 a Typu 2, co mogłoby mieć miejsce gdyby Typu 1 i Typu 2 były dwoma osobnymi urządzeniami.

Ogranicznik przepięć typu kombinowanego montujemy:

  • Ogranicznik przepięć typu kombinowanego montujemy jeśli do budynku zasilanie doprowadzone jest linią napowietrzną,
  • ogranicznik przepięć typu kombinowanego montujemy jeśli do budynku zasilanie doprowadzone jest linią kablową ziemną, i na budynku zamontowana jest zewnętrzna instalacja odgromowa
  • ogranicznik przepięć typu kombinowanego montujemy jeśli na budynku nie ma zewnętrznej instalacji odgromowej i zasilanie doprowadzone jest linią kablową ziemną lecz z wyliczeń projektanta wynika konieczność stosowania Typu 1
  • ogranicznik przepięć typu kombinowanego montujemy na każdym obwodzie elektrycznym, który jest poprowadzony zbyt blisko elementów LPS zewnętrznego.

O przebiciu poszycia dachowego przy niezachowaniu odstępu izolacyjnego pisałem wyżej – ogranicznik przepięć tego nie powstrzyma, dlatego należy rozważyć inne rozwiązania temu przeciwdziałające.

Prawidłowe miejsce montażu ograniczników przepięć typu kombinowanegoPrzypomnij sobie, w tym artykule omawiałem temat: Jak długo trwa przepięcie?

Wówczas omawiałem dwa przebiegi prądów udarowych. Ogranicznik przepięć typu kombinowanego testowany jest udarami prądowymi o przebiegu 10/350 μs i 8/20 μs. Ogranicznik przepięć T1 T2 testowany jest udarami prądowymi o przebiegu 10/350 μs i 8/20 μs.

Kiedy stosować ogranicznik przepięć 3+1

Zanim omówimy zastosowanie ogranicznika przepięć 3+1 zastanówmy się jaka jest jego budowa? Przeanalizuj poniższe układy połączeń. Ogranicznik przepięć Typu 2 - porównanie układu połączeń 3+1 z oraz układu czterobiegunowegoJak widać na przedstawionym powyżej układzie połączeń, ogranicznik 3+1 jest ogranicznikiem typu 2.

Składa się z trzech warystorów podłączonych pomiędzy przewody L i N, oraz iskiernika podłączonego pomiędzy przewody N i PE. 

Rozpatrując ograniczniki przepięć Typ 2 do ochrony sieci w układzie połączeń TN-S, można wymiennie stosować ogranicznik przepięć w układzie połączeń 3+1, lub ogranicznik przepięć czteropolowy.

Przyjmując jako główne zagrożenie przepięciowe wyładowania atmosferyczne w linię zasilającą, stosowanie ograniczników przepięć w układzie połączeń 3+1 posiada zalety w porównaniu do zastosowania układu tradycyjnego. W tym układzie połączeń warystorowe ograniczniki przepięć połączone są pomiędzy przewodami fazowymi L, a przewodem neutralnym N.

Przewód ochronny PE połączony jest z przewodem N poprzez iskiernik sumujący. Zapewnia on galwaniczne odseparowanie przewodu N od PE.

Iskiernik ten zacznie przewodzić, jeżeli przepięcie będzie większe od jego progu napięciowego (napięcia zapłonu łuku elektrycznego pomiędzy elektrodami iskiernika).

Dzięki temu otrzymujemy zwiększone bezpieczeństwo użytkowania instalacji ponieważ powstające prądy upływu przez warystor nie płyną przez przewód PE.

Normalnym zjawiskiem jest, że wraz z upływem czasu może zwiększyć się prąd upływu warystorów (efekt ich starzenia i eksploatacji). W przypadku uszkodzenia któregoś z warystorów podłączonych do przewodów fazowych L, nie dochodzi do utrzymywania się napięcia na ochronnym przewodzie PE.

Ogranicznik przepięć Typ 2 w układzie połączeń 3+1 stosujemy:

  • jako „główny” ogranicznik przepięć, jeśli na budynku nie ma założonej instalacji odgromowej (zewnętrznego LPS), i gdy zasilanie do budynku doprowadzone jest ziemna linią kablową.

Minimalny odstęp izolacyjny – przykład z życia wzięty 😉

Dobierając ogranicznik przepięć każdorazowo należy przeanalizować cały obiekt.

Zobacz w omawianym przypadku budynek posiada instalację odgromową i ma dach pokryty blachą aluminiową. Wewnątrz (na strychu) jest obwód oświetleniowy.

Odległość przewodów elektrycznych od blachy wynosi kilka centymetrów (grubość deski i 2 warstwy papy).

W przypadku wyładowania atmosferycznego w omawiany obiekt, piorun bez problemu przedostaje się do obwodu oświetleniowego (brak zachowania minimalnego odstępu izolacyjnego), a następnie w postaci przepięcia o przebiegu 10/350 μs „czyści” wszystkie urządzenia podłączone do instalacji, aż dostanie się do rozdzielnicy, w której zainstalowany jest ogranicznik przepięć Typu 1.

Dopiero tu ogranicznik Typu 1 sprowadzi przepięcie do uziemienia, a więc przepięcie nie przedostanie się do sieci zasilającej (ogranicznik ochronił sąsiadów).

Brak zachowania minimalnego odstępu izolacyjnegoCo w takiej sytuacji?

W omawianej sytuacji, w rozdzielnicy głównej (na zasilaniu) powinien być zamontowany ogranicznik Typu 1 i Typu 2 lub typu kombinowanego, oraz w miejscu gdzie obwód oświetleniowy oddala się od dachu (gdy jest już zachowany minimalny odstęp izolacyjny) również powinien być zamontowany ogranicznik przepięć Typu 1 oraz Typu 2, lub typu kombinowanego.

Pozostaje kwestia dachu o której już kilkakrotnie wspominałem. W przedstawionej sytuacji ogranicznik przepięć ochroni instalację elektryczną, ale dach i tak będzie przebity! Może również się zapalić! O przebiciu poszycia dachowego przy niezachowaniu odstępu izolacyjnego pisałem w tym opracowaniu – ogranicznik przepięć tego nie powstrzyma, dlatego należy rozważyć inne rozwiązania techniczne temu przeciwdziałające.

Wracając do ogranicznika przepięć, należy pamiętać, aby z głównej szyny wyrównania potencjałów doprowadzić na strych do ogranicznika przepięć uziemienie i wykonać lokalną szynę wyrównania potencjałów (w dalszej części omówię jak podłączać ogranicznik przepięć).

Ważne, aby połączenie głównej i lokalnej szyny wyrównania potencjałów było wykonane przewodem lub bednarką o odpowiednim przekroju (zgodnie z wymogami producenta, najczęściej minimum 16 mm2).

Jeżeli w budynku są inne obwody, które zbliżają się do elementów zewnętrznej instalacji odgromowej na odległość mniejszą niż minimalny odstęp izolacyjny, wówczas każdy taki obwód powinno się zabezpieczyć dodatkowo ogranicznikiem przepięć Typu 1 oraz Typu 2, lub kombinowanym.Przykład montażu ograniczników przepięć w przypadku braku zachowanego minimalnego odstępu izolacyjnego Wiele osób w tym miejscu może zdać sobie sprawę, że realnie w domku jednorodzinnym z zewnętrzną instalacją odgromową, jeśli wszystko miałoby być zabezpieczone idealnie trzeba by zainstalować przynajmniej kilka ograniczników przepięć Typu 1, 2 lub typu kombinowanego.

Kto ponosi winę?

Sami jesteśmy sobie winni. Kupujemy projekty od pseudo specjalistów najczęściej będące sporządzone metodą kopiuj-wklej. I co z tego, że dołożymy ograniczniki przepięć, jeśli na wskutek niezachowanych bezpiecznych odstępów izolacyjnych wyładowanie atmosferyczne przebije nam dach, co może doprowadzić do powstania pożaru.

Do tego dochodzi prawidłowe wykonanie uziemienia, tak aby sprowadzić do odpowiednich wartości napięcia dotykowe i krokowe jakie mogą wystąpić podczas wyładowania atmosferycznego.

W celu obniżenia kosztów wykonania ochrony przeciw przepięciowej została wprowadzona:

Strefowa koncepcja ochrony odgromowej

W dużym uproszczeniu strefowa koncepcja ochrony odgromowej dzieli budynek na kilka stref w których mogą wystąpić różne zagrożenia (w zależności od strefy dopuszcza się wystąpienie przepięć o określonej wartości).

Projektant, po zapoznaniu się z przeznaczeniem pomieszczeń, określa jak w danym budynku mają być chronione poszczególne strefy, aby minimalizować ryzyko strat i optymalizować koszty.

No właśnie, artykuł o przepięciach, a ja ciągle wracam do piorunów i instalacji odgromowych.

Nie da się od tego oderwać, ponieważ jak to już wielokrotnie przytaczałem ograniczanie przepięć wchodzi w skład wewnętrznej ochrony odgromowej (LPS wewnętrzny), który jest częścią systemu LPS w skład którego wchodzi zewnętrzna instalacja odgromowa.

Wracając do strefowej koncepcji ochrony odgromowej.

Strefa ochrony odgromowej nazywana LPZ, jest to strefa, w której zostało określone piorunowe środowisko elektromagnetyczne. Strefowa koncepcja ochrony odgromowej

Rozróżniamy następujące strefy ochronne LPZ

Strefy zewnętrzne

LPZ 0A – strefa, niechroniona na zewnątrz budynku.

Możliwe jest bezpośrednie oddziaływanie pioruna. Ponieważ w tej strefie jest brak ekranowania przed impulsowym polem elektromagnetycznym LEMP, występuje tu zagrożenie wywołane nietłumionym polem elektromagnetycznym pioruna i w której urządzenia wewnętrzne mogą być narażone na całkowity prąd udarowy pioruna.

LPZ 0B – strefa, która jest chroniona przed bezpośrednimi wyładowaniami piorunowymi przez zewnętrzną instalacje odgromową (LPS zewnętrzny).

Ponieważ w tej strefie jest brak ekranowania przed impulsowym polem elektromagnetycznym LEMP, występuje tu zagrożenie wywołane nietłumionym polem elektromagnetycznym pioruna. Urządzenia zainstalowane wewnątrz tej strefy mogą być narażone na częściowe prądy udarowe pioruna.

Strefy wewnętrzne

które są chronione przed bezpośrednimi wyładowaniami piorunowymi

LPZ 1 – strefa, wewnątrz budynku, w której prąd udarowy jest ograniczony przez jego podział i przez ograniczniki przepięć (SPD) umieszczone na granicy z strefą LPZ 0B.

Zainstalowane ekranowanie przestrzenne może osłabić piorunowe pole elektromagnetyczne.

LPZ 2 – strefa, wewnątrz budynku, w której udarowy prąd piorunowy może być dodatkowo ograniczony przez jego podział i przez dodatkowe ograniczniki przepięć (SPD) umieszczone na granicy z strefą LPZ 1.

Zainstalowane dodatkowe ekranowanie przestrzenne może być zastosowane do dalszego tłumienia piorunowego pola elektromagnetycznego.

LPZ 3 – strefa wewnątrz budynku w której jest brak przepięć i zakłócających impulsów ze strony pola elektromagnetycznego LEMP.

Taką strefą może być np. metalowa szafa, lub metalowa obudowa wchodząca w skład jakiegoś urządzenia.

Strefowa koncepcja ochrony odgromowej w praktyce

Na przykładzie domku jednorodzinnego zobaczmy w jaki sposób można ograniczyć koszty wykorzystując strefową koncepcję ochrony odgromowej?

Sytuacja idealna to wszystkie pomieszczenia w domu potraktować jako strefę LPZ 3, niestety takie podejście będzie wiązało się z bardzo dużymi i często nie uzasadnionymi kosztami.

Zastanówmy się, jak w praktyce będziemy korzystać z domu, gdzie będą podłączone urządzenia, które wymagają szczególnej ochrony?

Dla mnie urządzenia wymagające szczególnej ochrony przeciwprzepięciowej ze względu na ważne funkcje w domku to:

  • sterowniki elektroniczne w źródłach ciepła np. kocioł CO, pompa ciepła itd.,
  • centrala alarmowa,
  • rejestrator monitoringu,
  • domowy NAS,
  • sterownik bramy garażowej (mam dużą bramę roletową i ręczne jej otwieranie jest strasznie ciężkie).

Te pięć urządzeń znajdujących się w moim domu (lub pełnione przez nie funkcje) jest dla mnie bardzo ważnych, i powinny znajdować się w strefach LPZ 3 (urządzenia znajdują się w różnych częściach domu).

Rozpatrując ochronę tych urządzeń, koszty są dla mnie rzeczą wtórną. 

Uzasadnienie:

  • przy uszkodzeniu kotła CO (źródła ciepła) w trakcie sezonu grzewczego w domu będzie zimno, to wpływa na wszystkich mieszkańców, a usuwanie uszkodzenia w okresie zimy może być kosztowne i kłopotliwe i wiąże się z dyskomfortem wszystkich mieszkańców. Potrzebny jest czas na ewentualną naprawę, a w czasie sezonu grzewczego każda chwila spędzona bez ogrzewania jest uciążliwa.
  • Przy uszkodzeniu centrali alarmowej, budynek traci ochronę, po to jest alarm aby chronił, i skoro wymaga odpowiedniego zasilania muszę je zapewnić.
  • Monitoring pełni funkcje ochronne, czyli zależy mi nie tyle na urządzeniach (kamerach), co na danych zapisanych na dysku rejestratora.
  • W domu mam kilka komputerów, lecz na nich nie przechowujemy ważnych dla nas danych. Wszystkie ważne pliki przechowujemy na NAS, więc jeśli uszkodzi się któryś z komputerów, tracę sprzęt, ale nie dane 🙂 Więc dane zapisane na NAS są dla mnie bezcenne np. rodzinne zdjęcia 🙂 Koszt odzysku danych z uszkodzonego twardego dysku to wiele tysięcy złotych. Jeśli mamy dysk SSD – odzyskanie danych może być niemożliwe ze względu na trwałe i bezpowrotne uszkodzenie kości pamięci.
  • Brak zasilania lub uszkodzenie sterownika bramy garażowej to dla mnie duży kłopot. Samochód jest unieruchomiony, a ręczne otwieranie, a następnie zamknięcie oznacza około 40 minut kręcenia korbą. Raz to robiłem, więcej nie chcę 🙂

Mam świadomość, że koszt ograniczników przepięć jakie są użyte do ochrony tych urządzeń przekracza wartość chronionych urządzeń, lecz nie zależy mi na ochronie samych urządzeń, a na ochronie przechowywanych na nich danych lub na utrzymaniu funkcjonalności, które te urządzenia zapewniają.

Akceptuję, że w trakcie wyładowania atmosferycznego lub przepięć powstałych w inny sposób, elektronika w pozostałych urządzeniach znajdujących się w moim domu może zostać uszkodzona lub zniszczona. Pozostałe miejsca w moim domu to strefy LPZ 1 lub LPZ 2.

Dzięki takiemu podejściu do tematu, mogłem ograniczyć koszty związane z ochroną przeciwprzepięciową do kwot akceptowalnych z punktu widzenia domowego budżetu.

Ograniczanie przepięć – sposób myślenia

W tym miejscu chciałbym zwrócić uwagę na podejście do tematu ochrony przeciwprzepięciowej.

Nie warto analizować kosztu zakupu ograniczników przepięć w porównaniu do kosztów chronionych urządzeń, lecz należy analizować straty (finansowe i niefinansowe) jakie wystąpią, gdy sprzęt zostanie uszkodzony.

W przypadku utraty danych można próbować je odzyskać lecz na własny koszt, bo ubezpieczenie od przepięć niewiele pomoże:

WYŁĄCZENIA ODPOWIEDZIALNOŚCI – czyli za co PZU nie odpowiada § 8

1. Ochroną ubezpieczeniową nie są objęte:

11) dane i dokumenty przechowywane w komputerach, tabletach, telefonach lub wymiennych nośnikach danych;

Więcej w materiale: Instalacja elektryczna, a ubezpieczenie domu?

Wracając do tematu strefowej koncepcji ochrony odgromowej i stref LPZ 0 do LPZ 3. Powstaje pytanie, jak przebiegają:

Granice między strefami LPZ

Podstawowy wymóg to zachowanie minimalnych odległości izolacyjnych pomiędzy elementami zewnętrznej instalacji odgromowej a wewnętrznymi instalacjami w budynku (przewody, rury itp.). Niezachowanie wymaganych odstępów może spowodować pożar budynku. Przed pożarem nie zabezpieczą ograniczniki przepięć zainstalowane w budynku, bo zanim one zadziałają dach już zostanie przebity a budynek będzie się palił. 

Następnie pomiędzy strefami LPZ należy montować odpowiednio dobrane ograniczniki przepięć, które będą w stanie stopniowo zmniejszać przepięcie (aż do sprowadzenia go do wartości bezpiecznych).

W tym artykule omawiam ograniczanie przepięć po stronie zasilania, co jest tylko częścią ochrony przeciwprzepięciowej, pamiętać należy, że przy ochronie przeciwprzepięciowej należy rozpatrywać całość czyli również kable i przewody sygnałowe, ale o tym napiszę w innym artykule 😉 Tu rozpatrujemy tylko zasilanie.

Granica pomiędzy strefami

LPZ 0B – LPZ 1 – na granicach tych stref montować należy ograniczniki przepięć Typu 1, które ograniczą przepięcie do maksymalnej wartości 4 000 V (4 kV).

LPZ 1 – LPZ 2 – na granicach tych stref należy montować ograniczniki przepięć Typu 2, które ograniczą przepięcie do maksymalnej wartości 2 500 V (2,5 kV).

LPZ 3 – LPZ 3 – na granicach tych stref należy montować ograniczniki przepięć Typu 3, które ograniczą przepięcie do maksymalnej wartości 1 500 V (1,5 kV).

Warto wspomnieć, że nowoczesne ograniczniki przepięć Typu 1 ograniczają przepięcie do wartości 1,5 kV czyli  1 500 V. 

Pamiętajmy, że granicą strefy nie musi być pomieszczenie.

Granicą może być urządzenie, lub nawet część urządzenia w której jest np. umieszczona elektronika sterująca.

Pamiętajmy również o konieczności podłączenia ograniczników przepięć zgodnie z wytycznymi producenta, omówię to w dalszej części artykułu.

Strefowa koncepcja ochrony odgromowej – podsumowanie

Strefowa koncepcja ochrony odgromowej i możliwość wyznaczenia stref: LPZ 0A; LPZ 0B; LPZ 1; LPZ 2; LPZ 3, daje użytkownikowi możliwość znacznego obniżenia kosztów zakupu i montażu ograniczników przepięć oraz świadomego zarządzania ryzykiem uszkodzenia urządzenia podłączanego do zasilania, ale to nie jedyny sposób obniżania kosztów związanych z ochroną przeciwprzepięciową.

Zanim przejdę dalej, chciałbym wrócić do zagadnienia, które przywołałem już w tym artykule, a które mogło zostać przeoczone i w praktyce w budownictwie mieszkaniowym bardzo rzadko jest realizowane (głównie ze względu na nieświadomość ekip wykonujących poszczególne prace).

LEMP

Opisując strefy LPZ, wspomniałem o impulsie elektromagnetycznym LEMP.

W dużym uproszczeniu, skuteczną ochroną przed LEMP jest stosowanie klatek Faradaya, czyli metalowych obudów lub ekranów podłączonych do uziemienia. Zezwala się, aby obudowa lub ekran miały ażurową konstrukcję (aby posiadały otwory).

Ważne, aby ochrona przed impulsem elektromagnetycznym LEMP, była skoordynowana z strefami LPZ.

Dzięki temu impuls elektromagnetyczny w każdej kolejnej strefie jest osłabiany do poziomu, który jest wytrzymywany przez urządzenia znajdujące się w danej strefie.

Zasygnalizowana ochrona przed LEMP poprzez zastosowanie ekranowania budynku na zasadnie klatki Faradaya może wywoływać uśmiech, lecz jeśli uwzględnimy zbrojenia betonu, które występują w prawie każdym budynku (za wyjątkiem domów z drewna), to przy odpowiednim połączeniu wszystkich drutów zbrojeniowych do uziemienia np. fundamentowego, uzyskujemy naturalną ażurową „klatkę Faradaya”.

Tego tematu nie będę kontynuował bo to materiał na osobny artykuł.

Pamiętajmy jednak, że skuteczna ochrona przed przepięciami nie sprowadza się tylko do zamontowania ogranicznika przepięć, lecz jest to dość skomplikowany układ wielu, współpracujących z sobą urządzeń i instalacji, który jest wrażliwy na błędy mogące wystąpić w trakcie wykonywania różnych prac.

Wracając do możliwości obniżenia kosztów związanych z ogranicznikami przepięć.

Kolejnym sposobem na obniżenie kosztów ochrony przeciwprzepięciowej jest właściwy dobór ograniczników przepięć, ze względu na zdolność odprowadzania prądów udarowych.

Zdolność odprowadzania prądów udarowych przez ogranicznik przepięć

Świat techniki jest tak skonstruowany, że nie da się stworzyć np. zabezpieczenia jeśli nie określi się parametrów zagrożenia. Podobnie jest z ogranicznikami przepięć. Nie można ich zaprojektować a potem wykonać jeśli nie wiadomo przed jakimi prądami udarowymi mają chronić.

Mimo, iż wyładowanie atmosferyczne (piorun) jest zjawiskiem nieprzewidywalnym, w normie PN-EN 62305-1 określono maksymalny prąd pioruna na 200 kA (200 000 A).

Oczywiście mogą zdarzyć się wyładowania atmosferyczne o zdecydowanie większych prądach, lecz prawdopodobieństwo ich wystąpienia jest tak małe, że postanowiono nie uwzględniać ich w obliczeniach.

Zwróć uwagę na pojawiający się w poniższej tabeli skrót LPL (można się w tych oznaczeniach pogubić 😉 więc wyjaśniam).

Poziom ochrony przeciwprzepięciowej LPL, narzuca odpowiednią klasę ochrony odgromowej LPS.

Rozmawiając o samym LPS, mówimy praktycznie tylko o zewnętrznej instalacji odgromowej, i np. promieniu toczącej się kuli jaki musimy przyjąć do obliczeń siatki zwodów i przewodów odprowadzających.

Natomiast mówiąc o LPL, musimy uwzględniać nie tylko zewnętrzne elementy, ale i przekroje przewodów jakie zostaną użyte do podłączenia chociażby ogranicznika przepięć.

Poziom LPL (poziom ochrony przeciwprzepięciowej)Klasa LPS (klasa ochrony odgromowej)Maksymalny prąd pioruna.Prawdopodobieństwo, że parametry prądu pioruna będą mniejsze niż maksymalne podane wartości.Minimalny prąd pioruna. Wartość szczytowa.Prawdopodobieństwo, że parametry prądu pioruna są większe niż minimalne podane wartości.
Wartość szczytowa.Kształt przebiegu
II200 kA10/350 μs99 %3 kA99 %
IIII150 kA10/350 μs98 %5 kA97 %
IIIIII100 kA10/350 μs97 %10 kA91 %
IVIV100 kA10/350 μs97 %60 kA84 %

Powyższa tabela na podstawie normy PN-EN 62305-1

Czy pamiętasz, jak omawiając Dobór ograniczników przepięć – klasyfikacja chronionego obiektu podawałem jaki prąd udarowy musi odprowadzić ogranicznik przepięć w zależności od klasy LPS? Teraz będę kontynuował ten wątek.

Uwzględniając podane w powyższej tabeli wartości pioruna zobacz jakie prądy musi odprowadzić ogranicznik przepięć:

Klasa LPSWartość szczytowa prądu pioruna o przebiegu 10/350 μsPrąd udarowy jaki musi odprowadzić ogranicznik przepięć Typu 1 o przebiegu 10/350 μs (Iimp)Przykładowy typ obiektu, na podstawie proponowanych przez producentów podziałów bez analizy rzeczywistego ryzyka.
I200 kA100 kAObiekty odpowiedzialne  np. przemysłowe, wojskowe.
II150 kA75 kAObiekty mniej odpowiedzialne np. sklepy
III100 kA50 kAObiekty najmniej odpowiedzialne np. domki jednorodzinne
IV100 kA50 kA

Jak widać, prąd udarowy jaki musi odprowadzić ogranicznik przepięć (jako cały aparat), odpowiada połowie wartości prądu pioruna.

W uproszczeniu przyjmuje się, że podczas wyładowania atmosferycznego połowa prądu pioruna odprowadzana jest przez uziemienie i rozpraszana w ziemi, natomiast druga połowa przedostaje się do instalacji znajdujących się w budynku.

Ogranicznik przepięć - uproszczony sposób rozpływu prądu piorunaPrzykład

Przeanalizujmy jaki ogranicznik przepięć możemy zamontować w domku jednorodzinnym w układzie sieci TN-S, aby uzyskać najniższy IV poziom ochrony LPL?

W IV poziomie ochrony przeciwprzepięciowej LPL, musimy zapewnić skuteczną ochronę przeciwprzepięciową przed prądem pioruna o maksymalnej wartości 100 kA.

Ponieważ połowa tego prądu zostanie odprowadzona do uziemienia, musimy przyjąć, że poprzez szynę wyrównania potencjałów do ogranicznika przepięć może dotrzeć prąd udarowy o wartości 50 kA.

Ponieważ w układzie sieci TN-S, należy chronić przed przepięciami cztery przewody L1; L2; L3; N; zwierając je do PE, w związku z tym przyjmuje się, że w omawianym przypadku prąd udarowy 50 kA, rozpłynie się za pośrednictwem ogranicznika przepięć na cztery przewody (50 kA / 4 = 12,5 kA), więc prąd Iimp dla pojedynczego musi wytrzymać 12,5 kA (przedstawiona powyżej grafika jest analogiczna lecz dla prądu pioruna 200 kA).

Iimp dla pola PE do L112,5 kA
Iimp dla pola PE do L212,5 kA
Iimp dla pola PE do L312,5 kA
Iimp dla pola PE do N12,5 kA
Iimp całego ogranicznika50 kA

Ogranicznik przepięć – ciekawostka 1

W tym miejscu chciałbym zwrócić uwagę na „chwyt marketingowy” jaki stosują niektórzy producenci ograniczników przepięć, wykorzystując słabą znajomość omawianego zagadnienia przez sporą część elektryków.

W rozmowie wskazują, że minimalny prąd udarowy jaki musi odprowadzić ogranicznik przepięć wynosi 12,5 kA, więc spokojnie można zastosować ich rozwiązanie.

Milczeniem pomijają fakt, że w prezentowanym przykładzie omawiają 12,5 kA na biegun (pole) natomiast w sprzedawanym rozwiązaniu wartość 12,5 kA dotyczy całego ogranicznika przepięć czyli w przypadku sieci TN-S, ich ogranicznik przepięć wytrzyma prąd udarowy w okolicy 3 kA, zamiast minimalnych 12,5 kA.

Co gorsza, zdarza się, że klient jest manipulowany i wprowadzany w błąd jeszcze w jeden sposób.

Zanim wyjaśnię szczegóły, zwrócę uwagę na dwie kwestie dotyczące tego samego produktu, a mianowicie dopuszczenie do sprzedaży, i dopuszczenie do zainstalowania.

Okazuje się, że sprzedać na terenie Polski można wiele rzeczy, ale nie wszystko co w Polsce kupisz, możesz u nas zainstalować.

Jak już ustaliliśmy minimalna wytrzymałość całego ogranicznika przepięć Typu 1 wynosi 50 kA czyli 12,5 kA na biegun (pole). Ci sami sprzedawcy, pokazując katalogi i cenniki markowych producentów wskazują produkty jak chociażby 941 206 Dehn, w którym zdolność odprowadzania udarowych prądów piorunowych wynosi 7,5 kA na biegun (przypomnę do tej pory pisałem, że minimum to 12,5 kA na biegun). Ogranicznik przepięć Dehnshield TN Basic FM 941206 Dehn

Gdzie jest haczyk?

Nie mówi się, że część produktów np. cała grupa ograniczników przepięć DSH B produkcji Dehn do której zalicza się przytoczony 941 206, jest przeznaczona do instalowania na rynku niemieckim.

W Polsce norma PN-HD 60364-5-534 w załączniku informacyjnym proponuje stosowanie tego typu ograniczników dla obiektów bez zewnętrznego urządzenia piorunochronnego, ale zasilanych linią napowietrzną. W przypadku Niemiec – zapis ten nie jest informacyjny, ale obowiązkowy (rozszerzone wymagania niemieckie zapisane w ich krajowej wersji normy). W Polsce powszechne jest wybiórcze stosowanie zapisów norm, celem sprzedaży ograniczników przepięć o mniejszym prądzie na pole niż de facto jest to wymagane w polskich wersjach norm.

Ogranicznik przepięć – ciekawostka 2

Czy zwróciłeś uwagę, że pisząc o prądzie pioruna (bezpośrednie wyładowanie atmosferyczne) często zaznaczałem, że ogranicznik przepięć Typu 1 musi wytrzymać prąd udarowy o kształcie 10/350 μs, a omawiając przepięcia łączeniowe lub pośrednie wyładowanie atmosferyczne pisałem o ograniczniku przepięć Typ 2 i przebiegu prądowym o kształcie 8/20 μs?

Spotkałem się z ogranicznikami przepięć, które producenci oznaczali jako Typu 1, a które według producenta były testowane udarem prądowym o kształcie 8/20 μs.

Co w tym dziwnego?

Ogranicznik przepięć Typu 1, wykonany zgodnie z obowiązującymi normami musi być testowany udarem prądowym o kształcie 10/350 μs, natomiast ogranicznik przepięć Typu 1, 2 lub ogranicznik typu kombinowanego należy testować udarami prądowymi o kształcie 10/350 μs oraz 8/20 μs.

Więc produkt, który jest sprzedawany jako ogranicznik przepięć Typu 1, i jest testowany tylko prądem 8/20 μs, nadaje się tylko do zgłoszenia produktu do UOKiK.

W tej kwestii UOKiK już wydał wiele decyzji, a pomimo to urządzenia niektórzy producenci chcąc maksymalizować sprzedaż próbują obchodzić prawo i po zmianie nazwy i numeru katalogowego kwestionowanego ogranicznika przepięć, dalej je sprzedają jako całkiem inny produkt.

We własnym interesie należy pamiętać, że w ogólnych warunkach ubezpieczenia wyraźnie czytamy, iż „użytkowanie urządzeń posiadających wady, o których ubezpieczony przy zachowaniu należytej staranności mógł się dowiedzieć” stanowi podstawę do odmowy wypłaty ubezpieczenia.

Jak zgłosić niebezpieczny produkt do UOKiK?

Widzisz więc, dlaczego przy doborze ogranicznika przepięć należy zwrócić szczególną uwagę na szczegóły, które często są dopiero podawane w danych technicznych.

Pamiętaj, wykonując rozdzielnicę elektryczną stajesz się jej producentem, i ponosisz odpowiedzialność za produkty które w niej zainstalowałeś. Więcej w artykule: Czy TY jesteś dystrybutorem aparatury elektrycznej?

Jaki ogranicznik przepięć do domku jednorodzinnego?

Omawiając zdolność ograniczników przepięć do odprowadzania piorunowych prądów udarowych, w domku jednorodzinnym z instalacją odgromową, lub zasilanym napowietrzną linią w układzie sieci TN-S, należy zastosować ogranicznik przepięć Typu 1 lub kombinowany, o zdolności odprowadzenia prądu udarowego 50 kA dla całego aparatu.

Jest to IV, najniższy poziom LPL, oraz IV najniższa klasa LPS.

Przykładem takiego kombinowanego ogranicznika przepięć może być Dehnshield 941 400. Ogranicznik przepięć Dehnshield 941400 Dehn Pobierz i zobacz kartę katalogową i szczegółowe dane ogranicznika przepięć DEHNshield TNS 255 941400 >>

Zwróć uwagę, że całkowity prąd piorunowy o wartości 100 kA, występuje zarówno dla klasy IV jak też dla klasy III
stąd też ogranicznik przepięć nr. 941400 spełnia wymagania zapisów normy PN-HD 60364-5-534 (wartość minimalna Iimp bez analizy ryzyka) i może być stosowany w obiektach z LPS klasy III.

Ponieważ omawiamy zdolność ograniczników przepięć do odprowadzania prądów udarowych, w przypadku ograniczników przepięć Typu 1, oraz omówionego już w tym artykule zjawiska, że wyładowanie atmosferyczne składa się z serii następujących po sobie wyładowań piorunowych, wrócę do zagadnienia czy dobrym rozwiązaniem jest stosowanie warystora jako jedyny element, który ma odprowadzić prąd pioruna?

Co prawda takie rozwiązania są w sprzedaży (nawet w ofercie markowych producentów), lecz ja stawiam na iskiernik, dla mnie Typ 1 = iskiernik.

Pamiętajmy, że łatwiej kogoś oszukać, niż udowodnić mu, że został oszukany – warystor nigdy nie będzie miał takich możliwości jak iskiernik bez względu na to co specjaliści od marketingu napiszą. Polecam czytać decyzje wydawane przez UOKiK.

Czy dobezpieczać ogranicznik przepięć?

Warto zacząć od sprawdzenia w karcie katalogowej wybranego ogranicznika przepięć, czy w ogóle dobezpieczenie jest potrzebne. W dużej liczbie przypadków nie trzeba stosować dobezpieczenia.

Lecz, aby wiedzę mieć uporządkowaną, zacznę od wyjaśnienia po co stosujemy dobezpieczenie ogranicznika przepięć.

Po co dobezpieczać ogranicznik przepięć?

Podczas wyładowania atmosferycznego, ogranicznik przepięć przewodzi prądy udarowe o bardzo dużych wartościach.

Może się zdarzyć, że ogranicznik przepięć zainstalowany w IV klasie LPS dobrany na prąd udarowy 50 kA, będzie musiał odprowadzić udar o wartości 100 kA (odpowiedni dla I klasy LPS, ale piorun jest zjawiskiem nieprzewidywalnym).

W takiej ekstremalnej sytuacji ogranicznik przepięć może ulec uszkodzeniu (szczególnie warystory), w wyniku którego wystąpi w nim wewnętrzne zwarcie np. przewodu L1 do PE.

W takiej sytuacji za wyłączenie prądów zwarciowych odpowiada zabezpieczenie przetężeniowe (F1 lub F2) zainstalowane przed ogranicznikiem przepięć. Dobezpieczenie ogranicznika przepięć

Na przedstawionej grafice podałem maksymalną wartość zabezpieczenia poprzedzającego ogranicznik przepięć DEHNshield 941 405 która wynosi 160 A.

Pamiętajmy, że ogranicznik przepięć Typu 1 w wykonaniu iskiernikowym to przynajmniej dwie oddalone od siebie elektrody. Podczas działania ogranicznika, między elektrodami płonie łuk elektryczny.

Może się zdarzyć, że po dużym przepięciu napięcie w instalacji powróciło do wartości znamionowej, natomiast pomiędzy elektrodami powietrze jest tak zjonizowane, że łuk elektryczny nadal płonie, i ogranicznik przepięć nie jest w stanie samodzielnie go zgasić.

Wówczas, tylko zadziałanie zabezpieczenia przetężeniowego poprzedzającego ogranicznik przepięć (dobezpieczenia), jest w stanie wyłączyć napięcie i przerwać palenie się łuku i nie spowoduje przerwy w dostawie energii elektrycznej do obiektu.

Celowo piszę zabezpieczenie przetężeniowe a nie wkładka topikowa, ponieważ są rożne rodzaje zabezpieczeń: wkładki topikowe, zabezpieczenia nadprądowe, zabezpieczenia elektroniczne stosowane np. w wyłącznikach kompaktowych. Za każdym razem należy sprawdzić czy stosowane zabezpieczenie jest zdolne wyłączyć prądy piorunowe.

Kiedy dobezpieczać ogranicznik przepięć?

Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na tak zadane pytanie, ponieważ odpowiedź zależy od:

  • wartości zabezpieczenia przetężeniowego (np. wkładka topikowa, lub wyłącznik nadprądowy) jakie znajduje się przed ogranicznikiem przepięć patrząc od strony zasilania,
  • wartości zabezpieczenia przetężeniowego jakie podawane jest w dokumentacji ogranicznika przepięć jako maksymalna wartość powyżej której należy zastosować dodatkowe zabezpieczenie nadmiarowoprądowe.

Jeśli wartość zabezpieczenia przetężeniowego poprzedzającego ogranicznik przepięć, jest mniejsza, lub równa wartości zabezpieczenia jakie wymaga producent ogranicznika przepięć dla tego konkretnego ogranicznika to nie ma potrzeby stosowania dodatkowego zabezpieczenia.

Dobezpieczenie ogranicznika przepięć – przykład

Rozpatrzmy zastosowanie ogranicznika przepięć typu kombinowanego nr referencyjny 941 405 w układzie sieci TN-S, w budynku wyposażonym w zewnętrzną instalację odgromową.

Chroniony obiekt jest w IV klasie LPS, maksymalny spodziewany prąd pioruna wynosi 100 kA.

Do ochrony obiektu wybrałem ogranicznik typu kombinowanego DEHNshield 941 405, gdzie w jednej obudowie jest zamontowany stopień Typu 1 wykonany na iskierniku, i stopień Typu 2 wykonany na warystorze, a maksymalny prąd udarowy jaki może odprowadzić ogranicznik wynosi 50 kA.

W dokumentacji technicznej ogranicznika producent podaje, że należy go dodatkowo dobezpieczyć, jeśli wartość zabezpieczenia przetężeniowego poprzedzającego ogranicznik jest większa, niż 160 A.

Ochrona domku jednorodzinnegoOchrona domku jednorodzinnego
  • Ogranicznik przepięć zamontowany w rozdzielnicy głównej w budynku.
  • Zabezpieczenie przedlicznikowe F1 o wartości 200 A
  • Ogranicznik przepięć zamontowany w rozdzielnicy głównej w budynku.
  • Zabezpieczenie przedlicznikowe F1 o wartości 32 A
Należy dobezpieczyć ogranicznik przepięć zabezpieczeniem F2 np. wkładką topikową 160 ANie ma potrzeby dobezpieczania ogranicznika przepięć

Kiedy należy dobezpieczać ogranicznik przepięć?Ponieważ omawiam na przykładzie zagadnienie dobezpieczania ogranicznika przepięć, nie zastanawiajmy się, czy domek jednorodzinny może mieć zabezpieczenie przedlicznikowe o wartości 200 A.

Zresztą, spotykałem już większe wartości zabezpieczeń domków, no może lepiej nazwać je rezydencjami 😉 ale nadal budownictwo jednorodzinne, gdzie z powodzeniem można zastosować omawiany ogranicznik przepięć 🙂

Czym dobezpieczać ogranicznik przepięć?

Wbrew pozorom odpowiedź na to pytanie nie jest oczywista.

W dokumentacji wybranego ogranicznika przepięć należy sprawdzić maksymalny prąd jaki powinno mieć zabezpieczenie przetężeniowe, oraz jego  oraz jego charakterystykę.

W dokumentacji omawianego ogranicznika przepięć DEHNshield 941 405 – opisuję na jego przykładzie, bo najczęściej używam tego ogranicznika 🙂 producent podaje:

Maksymalny bezpiecznik dodatkowy 160 A gG

Zapis ten jednoznacznie wskazuje na wkładkę topikową o charakterystyce zwłocznej gG (rodzaje charakterystyk i zastosowanie wkładek topikowych to temat na osobny artykuł).

W różnych opracowaniach, spotykam się z przykładami stosowania jako dobezpieczenie ogranicznika przepięć modułowych wyłączników nadprądowych (niekiedy jest to nieuniknione).

O ile wśród uznanych autorytetów i producentów toczy się dyskusja odnośnie stosowania jako dobezpieczenie ogranicznika przepięć modułowych wyłączników nadprądowych, o tyle wszyscy są zgodni, że odpowiednio dobrane wkładki topikowe dobrze spełniają się w roli dobezpieczenia ogranicznika przepięć.

Przytoczę, fragment opracowania eksperta w dziedzinie ochrony przeciwprzepięciowej:

Dobezpieczenia ograniczników przepięć za pomocą wyłączników nadmiarowo-prądowych jest błędem. Urządzenia te nie są budowane do przewodzenia prądów udarowych 10/350 μs, jak i 8/20 μs. W kartach katalogowych znajdziemy tylko wytrzymałość zwarciową, a nie udarową!

Brak jest natomiast wyników badań wytrzymałości na prądy udarowe wyłączników nadmiarowo-prądowych. Bardzo często mylnie interpretuje się wytrzymałości na prąd zwarciowy 50 Hz z wytrzymałością udarową wyłącznika nadmiarowo-prądowego, co może skutkować znaczącym zwiększeniem ryzyka porażenia prądem elektrycznym oraz pożaru.

Stosowanie niewłaściwego sposobu dobezpieczenia ograniczników przepięć znacząco zwiększa ryzyko pożaru, eksplozji rozdzielnicy, w której zostały one zainstalowane. Wyłączniki nadmiarowo-prądowe lub też wkładki cylindryczne jako dobezpieczenie ograniczników przepięć nie powinny być stosowane. Powszechne mylenie wytrzymałości zabezpieczeń nadprądowych na prąd zwarciowy z wytrzymałością udarową na prąd piorunowy jest błędem projektowym i może być przyczyną m.in. pożaru.

Źródło: Prawidłowe i nieprawidłowe dobezpieczenie ograniczników przepięć niskiego napięcia.
Autor: dr inż. Jarosław Wiater

Ponieważ artykuł ten dedykowany jest instalatorom, poprzestanę na zasygnalizowaniu tego zagadnienia.

W razie konieczności zastosowania dobezpieczania ograniczników przepięć proponuję stosować się do zaleceń producentów i wytycznych jakie znajdują się w projekcie wykonanym przez osobę posiadającą odpowiednie uprawnienia. Projektant ponosi odpowiedzialność za swoja pracę do wysokości ubezpieczenia z tytułu wykonywanej działalności – jeśli takowe posiada, a jeśli nie to pojawia się problem. 

Wspomniałem wcześniej, że nieraz nie mamy wpływu na to, że zabezpieczenie, które poprzedza ogranicznik przepięć to modułowy wyłącznik nadprądowy. Najczęściej dzieje się tak w sytuacji, gdy dostawca energii elektrycznej montuje zabezpieczenie przedlicznikowe jako aparaturę modułową.

UWAGA!

Pamiętaj, w sytuacji w której zadziała dobezpieczenie ogranicznika przepięć, ogranicznik zostanie odłączony od instalacji elektrycznej, co oznacza, że w praktyce instalacja elektryczna pozostanie bez ochrony przeciwprzepięciowej. Natomiast brak dobezpieczenia ogranicznika przepięć w krytycznej sytuacji spowoduje wyłączenie zasilania w pojedynczej fazie lub całym obiekcie.

W tym miejscu warto rozważyć skutki braku zasilania z punktu widzenia odbiorcy, szczególnie tego wykonującego działalność gospodarczą.

Najczęściej popełniane błędy podczas doboru i montażu ograniczników przepięć.

Na temat błędów popełnianych podczas montażu ograniczników przepięć można by napisać grubą książkę. W tym artykule przytoczę kilka najczęściej popełnianych błędów, które powodują, że ochrona przeciwprzepięciowa jest nieskuteczna.

Brak kaskadowości ograniczników przepięć

Czyli brak koordynacji energetycznej ograniczników przepięć.

Ograniczniki przepięć zaprojekowane są do skutecznego ograniczenia przepięcia o z góry określonej maksymalnej wartości prądu.

Przepięcia o wyższych parametrach mogą uszkodzić ogranicznik i przedostać się do instalacji elektrycznej uszkadzając znajdujące się tam urządzenia.

Przypomnę (w dużym uproszczeniu):

  • Ogranicznik Typu 1 poradzi sobie z przepięciem powstałym z wyładowania atmosferycznego, oraz z przepięciem jakie może dotrzeć do budynku z sieci energetycznej. Ogranicza przepięcie do maksymalnej wartości 4 000 V,
  • Typ 2 zadziała poprawnie o ile maksymalna wartość przepięcia jaka do niego dotrze nie będzie wyższa niż 4 000 V, i ogranicza przepięcie do maksymalnej wartości 2 500 V,
  • Typ 3 zadziała poprawnie o ile maksymalna wartość przepięcia jaka do niego dotrze nie będzie wyższa niż 2 500 V, i ogranicza przepięcie do maksymalnej wartości 1 500 V,
  • z przepięciem o maksymalnej wartości 1 500 V, powinny sobie poradzić wszystkie urządzenia elektroniczne wyprodukowane według obowiązujących norm.

Jak wynika z omówionego podziału, aby ochrona przeciwprzepięciowa była skuteczna konieczne jest zachowanie kaskadowości, która stopniowo zmniejsza przepięcie do wartości bezpiecznej dla zasilanych urządzeń z zachowaniem koordynacji energetycznej (z uwzględnieniem maksymalnej długości przewodów za ogranicznikiem przepięć). 

Kategorie przepięć - Maksymalny poziom ochrony ograniczników przepięć

Oczywiście podałem tu maksymalne wartości do jakich według norm ma zostać ograniczone przepięcie.

Bardzo często zdarza się, że producenci dbający o zadowolenie klienta mają swoje dużo bardziej rygorystyczne normy i obniżają przepięcia do dużo niższych wartości. Zastanawiałem się czy nie przytoczyć tu kilku przykładów, lecz jakiekolwiek porównanie byłoby niewiarygodne ponieważ przeprowadzane w różnych warunkach przez różnych producentów różnymi metodami.

W związku z tym, jedynym wiarygodnym i obiektywnym badaniem jest takie, które mogą przeprowadzić niezależne laboratoria (nie dysponuję takimi danymi), ale to nic na nasze potrzeby wystarczy sprawdzić co podają obowiązujące normy i co potwierdzają badania w niezależnych laboratoriach.

Dla nas wystarczy sprawdzić wartość Up, czyli napięciowy poziom ochrony. Określa największą wartość napięcia do której ograniczane jest przepięcie.

Porównaj wartości Up, czy coś Cię zaskoczyło?

Ogranicznik kombinowany montowany w rozdzielnicyOgranicznik Typu 3 montowany w gniazdku
Ogranicznik przepięć Dehnshield 941400 DehnOgranicznik przepięć Dehnflex 924396 Dehn

Zgodnie z zapisami normy PN-EN 62305-4 producent ograniczników przepięć powinien przekazać informacje o tym jak skoordynowane są produkowane przez niego ograniczniki przepięć.

Poniżej przykład z informacji z instrukcji montażowej DEHshielda – zapewniona koordynacja z typ 2 i typ 3 firmy DEHN, czyli pokazane na rys ograniczniki są ze sobą skoordynowane energetycznie.

Warunkiem zachowania koordynacji energetycznej jest przestrzeganie wytycznych producenta odnośnie maksymalnej długości przewodów (zagadnienie opisane poniżej). 

Brak powielania stopni ochrony ograniczników przepięć

Zagadnienie to opisze na przykładzie domku jednorodzinnego.

Wiele osób błędnie zakłada, że jeśli w rozdzielnicy zamontowany jest ogranicznik przepięć, to mają zapewnioną ochronę dla całego domu.

Takie założenie jest prawdziwe tylko w jednym przypadku.

Jeśli do naszego budynku doszło przepięcie tylko i wyłącznie po kablach zasilających.

W większości przypadków przepięcia przychodzą równolegle z kilku źródeł jednocześnie np. kablem zasilającym, kablem internetowym, kablem od anteny zewnętrznej, kablem od oświetlenia zewnętrznego itp. Zapominając o tym – uszkodzenia, które powstają tłumaczymy „spaliło się zgodnie z normą”, co nie jest prawdą, bo zabezpieczaliśmy tylko jedno wejście a o innym zapomnieliśmy.

Jeśli w pobliżu (w promieniu 2 km) uderzy piorun, powstaje silne, zmienne pole elektromagnetyczne, a we wszystkich innych przewodach umieszczonych w budynku indukuje się napięcie (pojawia się napięcie), które może przewyższyć 2 500 V, a więc przekroczy możliwości ochrony następnego ogranicznika przepięć jakim najczęściej jest Typ 3 (jeśli jest założony).

Zobacz, producenci w kartach katalogowych ograniczników przepięć podają, jaki może być najdłuższy odcinek przewodu pomiędzy kolejnymi stopniami ograniczników przepięć, aby ochrona przeciwprzepięciowa była skuteczna. Koordynacja energetyczna ograniczników przepięć - DehnTemat maksymalnej długości przewodów dotyczy każdego ogranicznika przepięć niezależnie od typu czy producenta.

Jak widzisz Dehn, w popularnym ograniczniku przepięć Dehnshield do stosowania np. w domkach jednorodzinnych podaje, że jeśli ochrona zapewniana przez ten ogranicznik przepięć typu kombinowanego ma być skuteczna, to do urządzenia końcowego odległość liczona po przewodzie nie może być większa niż 10 m.

Jeśli odległość będzie większa, wówczas na tym odcinku należy dodatkowo zamontować ogranicznik przepięć Typ 2.

Skąd bierze się odległość 10 m?

Normy PN-HD 60364-5-534, oraz PN-EN 62305-4 określają, że odległość liczona po długości przewodu na jakiej zapewniona jest skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa wynosi nie więcej niż 10 m.

Część instalatorów twierdzi, że w domku jednorodzinnym nie jest możliwe takie rozprowadzenie przewodów, aby zapewnić koordynację pomiędzy ogranicznikami bez konieczności dokładania kolejnego ogranicznika przepięć.

Przy dużych domkach często będą mieli rację, lecz w większości obecnie budowanych domków lub mieszkań odległość ta będzie wystarczająca jeśli instalacja elektryczna i trasy prowadzenia przewodów są dobrze rozplanowane.

Tu dochodzimy do zagadnienia umieszczenia rozdzielnicy elektrycznej.

Temat opisałem w artykule: Instalacja elektryczna – kable i przewody – PORADNIK cz. 1 w rozdziale Gdzie umieścić rozdzielnicę?

Ile urządzeń może być chronionych przez ogranicznik przepięć Typu 3?

Tak zadane pytanie jest błędne.

Ogranicznik przepięć Typu 3 spełni pokładane w nim nadzieje pod warunkiem instalacji wcześniej odpowiednio dobranych ograniczników przepięć. SPD Typu 3 jest w stanie wytrzymać tylko to co przepuszczą przez siebie wcześniejsze ograniczniki przepięć. Samodzielnie ogranicznik przepięć Typu 3 nie jest wstanie wytrzymać nic oprócz przepięć łączeniowych.

Ogranicznik przepięć zapewnia ochronę urządzeń, które są podłączone za ogranicznikiem przepięć (patrząc od strony zasilania).

W tym wypadku mówimy nie o ilości urządzeń, lecz o maksymalnej długości przewodów za ogranicznikiem przepięć na jakiej ochrona jest skuteczna. Ograniczniki przepięć Typ 3, są ostatnim stopniem ochrony, które powinny być montowane jak najbliżej urządzeń chronionych.

Na podstawie informacji przekazywanej przez różnych producentów jako maksymalną odległość w jakiej ochrona przeciwprzepięciowa zapewniana przez ogranicznik przepięć Typu 3 jest jeszcze skuteczna przyjmuje się 1,5 m, licząc po długości przewodu. Producenci uzasadniają w ten sposób sens używania listew przeciwprzepięciowych (w postaci przedłużaczy) do których podłącza się urządzenia końcowe np. komputer, monitor itd. 

Ograniczniki przepięć Typu 3 są najczęściej spotykane w postaci listew przeciwprzepięciowych. Rzadziej w postaci „kapsułek” do montażu np. w puszce pod gniazdkiem.

Przy ogranicznikach przepięć Typu 3, bardzo ważne jest porównanie parametrów zapewnianej ochrony. Warto zacząć od sprawdzenia czy, i jakie parametry dany ogranicznik zapewnia dla udaru prądowego u kształcie 8/20 μs (najczęściej dane te będą w danych katalogowych).

Nie wszyscy wiedzą, że ograniczniki przepięć Typu 3 występują w różnych wariantach obudów np:

Ogranicznik przepięć DEHNflex DFL M 255 924 396Ogranicznik przepięć DEHNrail modular DR M 2P 255 953 200
Ogranicznik przepięć T3 Dehnflex 924396 DehnOgranicznik przepięć T3 Dehnrall 953010 Dehn
Przejściówka z wbudowaną ochroną przeciwprzepięciową DEHNprotector DPRO 230 909 230 Listwa zasilająca z ochroną przeciwprzepięciową i filtrem przeciwzakłóceniowym SLF PRO 6x 909 250
Ogranicznik przepięć T3 Dehnprotector 909230 DehnListwa przeciwprzepięciowa Dehn SFL POR 6X 909250

Ponieważ rozmawiamy o szczegółowych danych, których często nie da się porównać patrząc na produkty, warto sprawdzić dane katalogowe jakie producenci podają w swoich kartach katalogowych, co dziś przy ogólnie dostępnym internecie w urządzeniach mobilnych nie stanowi problemu.

Dla przykładu Zobacz kartę katalogową Dehnflex >>

Warto również zwrócić uwagę na dodatkowe funkcje jakie posiadają niektóre ograniczniki przepięć Typu 3.

W mojej ocenie (niezależnie od stopnia ochrony) warto wybierać ograniczniki przepięć, które mają możliwość sygnalizowania uszkodzenia za pomocą wbudowanego elementu dźwiękowego (jak prezentowany Dehnflex), lub w postaci styków sygnalizacyjnych do których można podłączyć np. dzwonek.

Długości przewodów w rozdzielnicy, do podłączenia ogranicznika przepięć

Jednym z najczęściej popełnianych błędów, który skutkuje brakiem, lub znacznym pogorszeniem ochrony przeciwprzepięciowej jest użycie (w rozdzielnicy) zbyt długich przewodów do podłączenia ogranicznika przepięć.

Przeanalizuj poniższe schematy podłączenia ogranicznika przepięć, zwróć uwagę na sposób podłączenia przewodów. Podłączenie ogranicznika przepięć - maksymalna długość przewodów Niezależnie od producenta, podłączając ograniczniki przepięć łączna długość przewodów łączących chroniony przewód np. L1 poprzez ogranicznik przepięć z lokalną szyną wyrównania potencjałów nie może przekroczyć 50 cm.

Jeśli przewody będą dłuższe niż 50 cm ogranicznik przepięć nie ochroni urządzenia końcowego – gdyż napięcie na jego wyjściu / wejściu będzie większe o indukcyjny spadek napięcia na przewodach połączeniowych.

Z tego powodu bardzo ważne jest prawidłowe umiejscowienie ogranicznika przepięć w rozdzielnicy (przewody zasilające powinny wchodzić blisko lokalnej szyny PE).

Przypomnij sobie omawiany w tym artykule Dzielnik napięcia – uproszczona zasada działania ogranicznika przepięć. 

Podczas odprowadzania prądów udarowych długie przewody połączeniowe powodują powstanie indukcyjnego spadku napięcia i w ten sposób ograniczają skuteczność działania zainstalowanego ogranicznika przepięć.

Z tego powodu w wielu ogranicznikach przepięć (szczególnie tych mocniejszych zajmujących w rozdzielnicy 8-modułów i przystosowanych do odprowadzania 100 kA prądów udarowych) producenci od razu mostkują wszystkie zaciski (L1-L1`; L2-L2`; L3-L3`; N-N`) umożliwiając dokonanie przelotowego połączenia ogranicznika przepięć z chronioną instalacją tzw. połączenie V.

Zacisk PE z uziemieniem jest zmostkowany w większości ograniczników przepięć. Ogranicznik przepięć Dehnventil 951405 DehnPrzy mniejszych ogranicznikach przepięć (4-modułowych) np. Dehnshield są pojedyncze zaciski wejściowe.

Aby ułatwić oprzewodowanie typu V, warto poszukać osprzętu pasującego do wybranych ograniczników przepięć.

Zacisk przelotowy STAK 25 Nr ref. 952 589Zacisk przelotowy STAK 3×16 Nr ref. 900 588
Ogranicznik przepięć - Zacisk przelotowy STAK 25 Nr ref. 952589 DehnOgranicznik przepięć - Zacisk przelotowy STAK 3x16 Nr ref. 900588 Dehn
Ogranicznik przepięć - Zacisk przelotowy STAK 25 Nr ref. 952589 Dehn - przykład montażuOgranicznik przepięć - Zacisk przelotowy STAK 3x16 Nr ref. 900588 Dehn - przykład montażu

Przekrój przewodów do podłączenia ogranicznika przepięć?

Poważnym błędem jest łączenie ogranicznika przepięć Typ 1, lub typu kombinowanego z szyną wyrównania potencjałów przewodem o zbyt małym przekroju (spotykałem już tego typu połączenia wykonane np. przekrojem 4 lub 6 mm2).

Tak niskie przekroje nie są w stanie bezpiecznie odprowadzić prądów udarowych, co doprowadzić może do wadliwego działania ogranicznika przepięć.

Podłączając ogranicznik przepięć, należy stosować się do zaleceń producenta zawartych w kartach katalogowych.

W większości przypadków na dokach jednorodzinnych (przyjmijmy zabezpieczenie przedlicznikowe poniżej 63 A) do połączenia ogranicznika przepięć z Główną Szyną Wyrównania Potencjałów należy użyć przewodu o przekroju 16 mm2, natomiast przewody chronione (L1, L2, L3, N, PE), należy łączyć z ogranicznikiem przepięć przewodami o przekroju 10 mm2 lub przekrojem równym przekrojowi kabla zasilającego budynek. Ogranicznik przepięć - minimalne przekroje przewodów

W przypadku gdy zabezpieczenie przetężeniowe poprzedzające omawiany ogranicznik przepięć przekracza wartość 63 A, zgodnie z instrukcją montażową należy zastosować przewody o większym przekroju.

Podłączenie ogranicznika przepięć do szyny wyrównania potencjałów

Skróty myślowe i uproszczenia mogą być przyczyną wielu niedomówień.

Zobacz, do tej pory omawiałem różne zagadnienia dotyczące ograniczników przepięć i na grafikach prezentowałem szczegółowo fragment, który w danym momencie omawiałem. Jednocześnie w celu zrobienia danej grafiki bardziej czytelną, w innych zagadnieniach stosowałem pewne uproszczenia.

Zwróć uwagę na poniższe grafiki, gdzie przedstawione jest prawidłowe podłączenie ograniczników przepięć do szyny wyrównania potencjałów. Prawidłowy sposób podłączenia ograniczników przepięć

Niektórzy instalatorzy popełniają poważny błąd, łącząc przewód PEN, lub PE z szyną wyrównania potencjałów, tylko przez zaciski ogranicznika przepięć.

Brak zachowania minimalnego odstępu izolacyjnego od elementów zewnętrznej instalacji odgromowej

Większość osób popełnia bardzo duży błąd traktując zewnętrzną instalację odgromową jako coś niezależnego. Jako instalację, która sprowadza piorun do ziemi i nie ma wpływu na inne instalacje znajdujące się w budynku.

To bardzo poważny błąd, ponieważ piorun bez problemu potrafi przeniknąć przez ścianę z przewodów odprowadzających wprost do przewodów instalacji elektrycznej, lub teletechnicznej (np. przewody antenowe lub skrętka komputerowa), albo do metalowych rur instalacji wodnej lub CO znajdującej się po drugiej stronie ściany (40 cm muru nie jest dla pioruna przeszkodą).

Następnie poprzez te instalacje niszczy podłączone urządzenia elektroniczne.

Uniknięcie tego błędu na etapie budowy nie jest trudne.

Na etapie wykonywania wewnętrznych instalacji wystarczy uwzględnić elementy zewnętrznej instalacji odgromowej i zachować odpowiedni odstęp izolacyjny (gorzej wytłumaczyć to np. hydraulikowi).

Jeśli zachowanie wymaganego odstępu nie jest możliwe, można zastosować dodatkowe przewody odprowadzające prąd piorunowy lub przesunąć je względem innych instalacji prowadzonych w budynku przez co zmniejszy się wymagany odstęp izolacyjny.

Zagadnienie to opisałem w poradniku Instalacja odgromowa – jak prawidłowo wykonać? w rozdziale Odstęp izolacyjny. Przykład błędnie zamontowanych ograniczników przepięć

Jak nie powinno się robić, instalacji odgromowych można zobaczyć mojej galerii zdjęć: Instalacje Odgromowe, anteny, monitoring, odstęp izolacyjny

Rezystancja uziemienia

Jeśli ochrona przeciwprzepięciowa ma być skuteczna, to szyna wyrównania potencjałów, do której zostały podłączone ograniczniki przepięć musi być połączona z właściwie wykonanym uziemieniem. Ponieważ prądy udarowe mogą osiągać bardzo duże wartości, cały system uziemienia począwszy od elementów, które znajdują się w ziemi i służą rozproszeniu prądów udarowych, aż po elementy łączące uziemienie z szyną wyrównania potencjałów muszą być wykonane według ściśle określonych wytycznych. 

Jakich?

To zależy jaki rodzaj uziemienia ma być wykonany. Więcej informacji w tym temacie opisałem w poradniku: Jak zrobić uziemienie?

Po wykonaniu uziemienia, obowiązkowo należy dokonać pomiarów, aby sprawdzić, czy rezystancja uziemienia ma odpowiednią wartość.

Może ciężko w to uwierzyć, ale spotykam „elektryków”, którzy montując ograniczniki przepięć pogrążają w ziemi „szpilkę” długości 3 m, po czym bez żadnych pomiarów podłączają do niej szynę wyrównania potencjałów znajdującą się w rozdzielnicy.

Tak, tylko szynę PE w rozdzielnicy (bez połączenia miedzianych rurek CO itp).

Po co?

Oni swoje podłączyli.

Uzasadniają to w ten sposób, że jeśli by trzeba było bić głębiej, to by producenci robili dłuższe uziomy (ręce opadają jak słyszy się takie bzdury, ale cóż wielu jest takich…). A innych połączeń nie robią bo jeśli będzie trzeba to hydraulik im powie.

Przytaczany argument, jest w stylu „zawsze tak robię i jeszcze nikt się nie przyczepił i nic się nigdy nie wydarzyło”.

Cóż, „nieznajomość prawa, nie zwalnia od odpowiedzialności”.

Na tym nie koniec błędów. 

Warto zwrócić również uwagę na sposób połączenia szyny wyrównania potencjałów z uziemieniem. Poniżej, przykład jak nie wolno wykonywać połączeń. 

Błędne podłączenie szyny wyrównania potencjałów z uziemieniemZ rozdzielnicy wychodzi przewód Ho7V-K (LgY) 16 mm2 lecz dochodzi tylko do wysokości posadzki gdzie jest zakończony końcówką oczkową i skręcony śrubą z bednarką.

Największy błąd polega na tym, że połączenie zostało zamurowane w ścianie (nieraz widziałem takie połączenia zalane w fundamencie).

Nie ma żadnego złącza kontrolno pomiarowego i nie ma wykonanych żadnych połączeń wyrównawczych z innymi instalacjami jakie są w tym budynku (np. ogrzewanie jest wykonane rurkami miedzianymi). Skutkuje to brakiem możliwości sporządzenia obowiązkowego przeglądu okresowego, który jest wymagany podczas likwidacji szkody przez ubezpieczyciela.

Kontrola połączeń śrubowych
W Polsce istnieją zalecenia branżowe (normy i przeglądy okresowe w zależności od przyjętego poziomu ochrony – PN-EN 62305 oraz Ustawa Prawo budowlane) według których, wszystkie połączenia śrubowe należy co 6 miesięcy skontrolować, czyli sprawdzić wkrętakiem dynamometrycznym czy połączenie się nie poluzowało.

Więcej w artykule: Szybkozłączka, złączka śrubowa a może mufa? PORADNIK cz. 3 rozdział Kontrola połączeń śrubowych.

Jeśli w wilgotnym betonie fundamentu użyjemy np. bednarki ocynkowanej oraz czarnej stali, z której są wykonane zbrojenia fundamentu, bardzo szybko dojdzie do korozji galwanicznej (powstanie ogniwo galwaniczne będące źródłem prądu). Korozja galwaniczna, czyli w tym wypadku zniszczenie powłoki cynku, po zniszczeniu której ogniwo przestanie funkcjonować i proces korozji nie powinien dalej postępować.

Bednarkę lub pręt, które wyprowadzamy z betonu i wykorzystujemy jako przewody przyłączeniowe do głównej szyny wyrównania potencjałów, przewodów odprowadzających piorunochronu (zewnętrznego LPS) musimy zabezpieczyć antykorozyjnie. Zalecane jest użycie do tego stali pokrytej warstwą cynku lub stali nierdzewnej.

Więcej w artykule: Jak zrobić uziemienie w rozdziale Uziomy fundamentowe 

Po wykonaniu każdego uziemienia, należy obowiązkowo wykonać pomiary rezystancji uziemienia.

Na podstawie normy PN-EN 62305-3:2011 dopiero gdy wynik pomiaru jest mniejszy lub równy 10 Ω (wyjątkiem jest grunt skalisty, w którym rezystancja może być większa niż 10 Ω, ale musi być spełniony warunek dodatkowy, czyli napięcie dotykowe i napięcie krokowe musi być niższe od maksymalnej dopuszczalnej wartości napięcia dotykowego), można przyjąć, że wartość rezystancji uziemienia jest odpowiednia.

Sposoby wykonania uziemienia szczegółowo opisałem w poradniku zatytułowanym: Jak zrobić uziemienie?

Zbyt słabo, lub zbyt mocno dokręcone zaciski przewodów

Mimo, iż producenci aparatury modułowej (w tym ograniczników przepięć) od lat na swoich wyrobach piszą z jaką siłą podaną w Nm, należy dokręcać zaciski mocujące przewody, to nadal w naszym kraju używanie wkrętaków dynamometrycznych należy do rzadkości.

Skutki dokręcania zacisków „na oko” mogą być tragiczne:

  • zbyt słabo dokręcone przewody podczas odprowadzania prądów udarowych mogą zostać wyrwane z zacisków,
  • zbyt mocno dokręcone przewody stają się kruche i podczas odprowadzania prądów udarowych łatwo może dojść do ułamania przewodu.

Przewód, który pod wpływem przepływających prądów udarowych został wyrwany lub ułamany, może przenieść łuk elektryczny na inne aparaty znajdujące się w rozdzielnicy powodując zwarcia międzyfazowe i pożar.

Zagrożenie jest ogromne, a całą winę za zły montaż (brak używania wkrętaków lub kluczy dynamometrycznych) poniesie wykonawca.

Należy wspomnieć, że coraz więcej osób dokonujących na budowach odbiorów lub kontroli posiada na wyposażeniu wkrętak dynamometryczny, którym dokonuje kontroli dokręcenia zacisków.

Powiem wyraźnie, wkrętak dynamometryczny jest miernikiem siły dokręcenia.

Tak jak nikogo nie dziwi używanie przez elektryka różnych przyrządów pomiarowych, tak nikogo nie powinno dziwić używanie wkrętaka dynamometrycznego.

Dokonując wyboru wkrętaka dynamometrycznego należy zwrócić uwagę na jego klasę dokładności.

Wkrętaki dynamometryczne występują w klasie: 6 %; 10 %; 30 %.

Sugeruję używanie wkrętaków dynamometrycznych o dużej dokładności pomiarowej 6 % (temat dynamometrii poruszę w innym artykule). 

Zwróć uwagę producenci np. Dehn w instrukcji montażu ograniczników przepięć wyraźnie wskazują, z jaką siłą należy dokręcać zaciski przewodów. Bez odpowiedniego wkrętaka dynamometrycznego i odpowiedniej końcówki tu PZ 2 nie będziesz wiedział czy jest już osiągnięta siła 4 Nm. Montując ograniczniki przepięć należy używać wkrętaków dynamometrycznych Jakie skutki może spowodować wyrwany przewód omówiłem w artykule: Jakie skutki powoduje zwarcie? Jakie skutki powoduje zwarcie? Czy zwróciłeś uwagę na tą drobną wskazówkę, którą daje producent ogranicznika przepięć?

Maksymalna długość przewodu pomiędzy ogranicznikiem przepięć, a lokalną szyną wyrównania potencjałów powinna wynosić więcej niż 20 cm (| > 20 cm) i przewód (mniej więcej w połowie długości) powinien być przymocowany do rozdzielnicy opaską zaciskową. Ogranicznik przepięć - montaż przewodów w rozdzielnicy Zobacz instrukcję montażową Dehnshield >>

Zalecenie to, wynika właśnie z opisanych w przytoczonym powyżej artykule sił elektrodynamicznych, które występują w momencie przepływu prądów udarowych.

Kolejny błąd, na który chciałbym zwrócić uwagę, w pierwszej chwili może wydawać się dziwny. Może nawet nie pasujący do tego opracowania. Bo cóż wspólnego z ogranicznikami przepięć może mieć metalowy wkład kominowy?  

Metalowy wkład kominowy

Mimo, iż jest to temat, który powiela się z omawianymi wcześniej zagadnieniami jest to często popełniany błąd.

Jako częściowe usprawiedliwienie elektryka wspomnieć należy, ze zdarzają się sytuacje, w których właściciel budynku decyduje się na poprawę (uszczelnienie) komina. Często prace te wykonują kominiarze z użyciem specjalnej maszyny, która frezuje wkład kominowy zmieniając go z kwadratowego lub prostokątnego na okrągły.

Następnie do tak przygotowanego otworu wkładany jest metalowy wkład kominowy, który wystaje trochę ponad murowany komin.

Po połączeniu wkładu kominowego z kotłem CO, jest to prosta droga przez, którą wyładowanie atmosferyczne (piorun) może przedostać się do instalacji CO, a ponieważ każdy kocioł CO jest podłączony do instalacji elektrycznej (albo elektronicznym sterownikiem kotła, albo wenty) szkody są gwarantowane.

Co powinno być w takiej sytuacji wykonane?

W takim wypadku wkład kominowy należy chronić od bezpośredniego wyładowania piorunowego za pomocą zwodów pionowych lub iglic kominowych (powinien znajdować się w strefie LPZ 0B).

Bardzo ważne jest wykonanie połączeń wyrównawczych, oraz zastosowanie ogranicznika przepięć Typ 1, oraz Typ 2, lub typu kombinowanego w miejscu podłączenia kotła CO do instalacji elektrycznej. Należy również rozważyć, czy nie chronić od przepięć zewnętrznego panelu sterującego kotłem CO (oczywiście jeśli taki jest zainstalowany).

Przy prawidłowym dobraniu i podłączeniu takich ograniczników przepięć, wyładowanie piorunowe nie powinno dokonać żadnych szkód.

Jeżeli w opisanym przypadku, metalowy wkład kominowy nie znajduje się w strefie ochronnej LPS, albo nie ma zachowanych pomiędzy nim a elementami zewnętrznej instalacji odgromowej minimalnego odstępu izolacyjnego, należy sam metalowy wkład kominowy jak i połączone z nim przewodzące prąd części kotła CO potraktować jako element zewnętrznego LPS (zadbać o właściwy minimalny odstęp izolacyjny), w którym może popłynąć prąd piorunowy i zadbać o ochronę kotła CO od przepięć.

Zagadnienie kompleksowego wykonania instalacji odgromowej opisałem w artykule: LPS, czyli zewnętrzna instalacja odgromowa – PORADNIK

W tym miejscu wspomnę o kosztach.

Opisana wyżej sytuacja z metalowym wkładem generuje dodatkowe koszty chociażby w postaci konieczności montażu dodatkowych ograniczników przepięć.

Można by tego uniknąć, gdyby wkład kominowy został wykonany z elementów ceramicznych.

Niestety część właścicieli domów będąc nieświadomym zagadnień elektrycznych, a chcąc zmniejszyć koszty pod namową kominiarzy, decyduje się na użycie tańszych metalowych wkładów kominowych, co w ogólnym rozrachunku uwzględniającym ochronę przeciwprzepięciową może okazać się dużo droższym i bardzo niebezpiecznym rozwiązaniem z punktu widzenia wyładowań piorunowych i powstających podczas tego przepięć.

Brak ochrony przeciwprzepięciowej urządzeń teletechnicznych

Ochrona przeciwprzepięciowa często jest nieskuteczna, ponieważ „posiada dziury” czyli są drogi którymi przepięcie może dostać się do chronionej części instalacji.

To tak jak z drzwiami antywłamaniowymi w domu. Jeśli główne wejście będzie super zabezpieczone a ktoś zapomni o malutkim okienku w piwnicy i zostawi je otwarte wówczas złodziej nim właśnie wejdzie omijając super pancerne drzwi. Tak samo jest w przypadku przepięć. Zabezpieczenie obiektu tylko od strony przyłącza zasilającego jest błędem. Przepięcie dostanie się innym kablem i również spowoduje powstanie zniszczeń.

Najczęściej brakuje lub jest niepełna ochrona urządzeń lub instalacji teletechnicznych.

Do domowych urządzeń lub instalacji teletechnicznych zaliczamy:

  • anteny radiowe,
  • anteny telewizji satelitarnej,
  • anteny telewizji naziemnej,
  • anteny dostawców internetu,
  • kamery monitoringu,
  • czujniki i sygnalizatory czujniki znajdujące się na zewnątrz budynku
  • stacje bramowe domofonów i wideodomofonów
  • itp.

Zagadnienie ochrony przeciwprzepięciowej urządzeń teletechnicznych rozwinę w kolejnej części artykułu.

Dobór rozdzielnicy do montażu ograniczników Typu 1 i typu kombinowanego.

Ograniczniki przepięć stopniowo ograniczają przepięcia do coraz niższych wartości. Rzadko się o tym mówi, ale nie każda rozdzielnica nadaje się do montażu ogranicznika przepięć Typu 1 lub typu kombinowanego.

Poruszam tu temat, o którym w większości się milczy (jest niewygodny sprzedażowo).

Powód jest prosty, większość producentów rozdzielnic dostępnych w sprzedaży pochodzi z zachodu, gdzie obowiązują trochę inne wymogi techniczne i ograniczniki przepięć Typu 1, lub typu kombinowanego montuje się w innych miejscach.

Cóż jesteśmy w Polsce, więc przedstawię jak to u nas wygląda.

Czy pamiętasz, jakie zapisy z polisy ubezpieczeniowej dotyczącej odpowiedzialności przytaczałem w artykule Instalacja elektryczna, a ubezpieczenie domu?

Przeanalizuj jeszcze raz grafikę, którą już przedstawiałem na początku artykułu, zwróć uwagę na dwa zapisy:

  • IV kategoria przepięć, napięcie udarowe do 6 000 V czyli 6 kV.
  • III kategoria przepięć, napięcie udarowe do 4 000 V czyli 4 kV.

Dobór rozdzielnicy do montażu ograniczników przepięć T1 i typu kombinowanego Producenci dbający o swoich klientów wprost podają w danych katalogowych jakie napięcia udarowe wytrzymują ich rozdzielnice, ale pytanie, kto z wykonawców czyta dokumentację, lub karty katalogowe rozdzielnicy?

Jako przykład takiego producenta mogę przytoczyć Eatona.

Zobacz, popularna podtynkowa rozdzielnica Eatona 2×12 KLV-24UPS-F 178816, jest przeznaczona do montażu w III kategorii przepięć, a więc w miejscu gdzie napięcie udarowe nie przekroczy 4 000 V.

Rozdzielnica Eaton 2x12 KLV-24UPS-F 178816Dobór rozdzielnicy do montażu ograniczników Typu 1 i typu kombinowanego

Oznacza to, że rozdzielnicę KLV-24UPS-F należy zamontować za ogranicznikiem przepięć Typu 1, lub typu kombinowanego i można w niej montować ograniczniki przepięć Typu 2.

Rozdzielnica ta nadaje się do montażu np. w blokach, lub domkach gdzie nie ma zewnętrznej instalacji odgromowej oraz zasilanie doprowadzone jest podziemną linią kablową.

Ogranicznik Typu 1, lub ogranicznik typu kombinowanego montuje się w IV kategorii przepięć, gdzie napięcia udarowe mogą osiągnąć wartość 6 000 V.

Przykładem rozdzielnicy przystosowanej do montażu w IV kategorii przeciwprzepięciowej seria natynkowych rozdzielnic FWB produkcji Hager.

Rozdzielnica modułowa FWB HagerDobór rozdzielnicy do montażu ograniczników Typu 1 i typu kombinowanego

Pisałem już o tym wielokrotnie i znów przypomnę. Wykonując rozdzielnicę stajesz się jej producentem i bierzesz odpowiedzialność za wykonanie jej zgodnie z obowiązującymi przepisami, wytycznymi producentów i Polskimi Normami.

Jeśli zdarzy się wypadek, producent rozdzielnicy bez problemu wykaże, czy jego produkt był przystosowany do montażu ogranicznika przepięć Typu 1 lub typu kombinowanego.

Jeśli dana rozdzielnica nie była przeznaczona do montażu w danej kategorii przepięć, odpowiedzialność spada na Ciebie.

W moich artykułach dość często powołuję się na Polskie Normy, warto zadać pytanie, 

Czy Polskie Normy są obowiązkowe?

Zanim przeczytasz odpowiedź na to pytanie, warto zadać kolejne pytanie:

Co w przypadku, gdy zdarzy się wypadek w którym: zostanie poszkodowany lub zginie człowiek lub wystąpi znaczna strata materialna?

Czy wówczas rozmawiając z prokuratorem lub rzeczoznawcą przysłanym przez ubezpieczyciela, instalacja elektryczna wykonana zgodnie z Polskimi Normami będzie przez Ciebie pożądaną? A może wolałbyś mieć instalację wykonaną według standardów zaprzyjaźnionego „elektryka”?

Zobacz oficjalne stanowisko Polskiego Komitetu Normalizacyjnego >>

Źródło: Ile za elektryka, czyli za co płacisz elektrykowi?

Do tematu rozdzielnic, wrócę w innym artykule.

Zgodnie z Prawem Budowlanym to właściciel lub zarządca zobowiązany jest zapewnić (art. 61 pkt. 2) bezpieczne użytkowanie obiektu w razie wystąpienia czynników zewnętrznych takich jak wyładowanie atmosferyczne wykonując to w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej (art. 5 prawa budowlanego). Czytaj normy są obowiązujące! Wszystko da się zamieść pod dywan do puki ktoś nie zginie lub nie będzie znacznych strat w mieniu – czytaj nie pojawi się prokurator.

Ograniczniki przepięć a obowiązkowe okresowe pomiary?

W budownictwie mieszkaniowym przynajmniej raz na pięć lat należy przeprowadzić przegląd instalacji elektrycznej, w skład którego wchodzą również pomiary rezystancji izolacji (Prawo Budowlane – art. 62 pkt. 1 ust. 2).

W kontekście ograniczników przepięć zwracam uwagę tylko na pomiar rezystancji izolacji kabli i przewodów, ponieważ pomiar ten wykonuje się z użyciem napięć wyższych niż znamionowe napięcie danego obwodu, co przez podłączony do instalacji ogranicznik przepięć zostanie potraktowane jako przepięcie.

Zadziałanie ogranicznika przepięć będzie miało wpływ na wynik pomiaru, i może doprowadzić do uszkodzenia ogranicznika przepięć. 

Napięcie nominalne obwoduNapięcie probiercze DCRezystancja izolacji
SELV i PELV250 V≥ 0,5 MΩ
Do 500 V włącznie, w tym FELV500 V≥ 1,0 MΩ
Powyżej 500 V1 000 V≥ 1,0 MΩ

Na podstawie PN-HD 60364-6:2016

W związku z tym przed wykonaniem pomiarów rezystancji izolacji należy odłączyć wszystkie ograniczniki przepięć znajdujące się w obiekcie (należy sprawdzić, czy w puszkach nie ma zamontowanych ograniczników Typu 3), a następnie po zakończeniu pomiarów należy ponownie podłączyć ograniczniki przepięć.

Zgodnie z zapisami normy PN-HD 60364-6, jeżeli odłączenie takich urządzeń jest w sposób uzasadniony niewykonalne (np. w przypadku stałych gniazd wtyczkowych z wbudowanymi ogranicznikami przepięć), napięcie probiercze dotyczące szczególnego obwodu może być obniżone do 250 V DC, ale rezystancja izolacji powinna mieć wartość co najmniej 1 MΩ.

Przy tej czynności ujawnia się przewaga ograniczników przepięć z wyjmowanymi wkładkami nad monoblokami.

W przypadku gdy ogranicznik przepięć ma wyjmowane wkładki, na czas dokonywania pomiaru wystarczy wyjąć wkładkę. Jeśli ogranicznik przepięć jest wykonany jako monoblok (bez wyjmowanych wkładek) należy na czas pomiaru odłączyć przewody od ogranicznika przepięć.

Jak sprawdzić ogranicznik przepięć?  

Omawiając przegląd instalacji elektrycznej, należy wspomnieć o kontroli stanu ograniczników przepięć (wiem kolejny niewygodny i pomijany milczeniem temat), oraz o skontrolowaniu zabezpieczeń przetężeniowych poprzedzających ograniczniki przepięć szczególnie jeśli jest to dodatkowe dobezpieczenie ogranicznika przepięć.

Ograniczniki przepięć nie są wieczne i należy je kontrolować nie tylko w trakcie okresowych przeglądów instalacji, ale po każdej burzy jaka przeszła nad chronionym obiektem.

Jak wszystkie inne urządzenia ograniczniki przepięć podlegają procesom starzenia, i wraz z upływem czasu tracą swoje parametry.

Powstają więc pytania: czy? I jak? Można sprawdzać stan ograniczników przepięć?

Podstawowa kontrola to sprawdzenie wizualnego wskaźnika, w który jest wyposażone większość dostępnych w sprzedaży ograniczników przepięć. 

Jeśli ogranicznik przepięć nie posiada wizualnego wskaźnika lub gdy chcemy dokonać pomiarów należy postępować zgodnie z wytycznymi zawartymi w instrukcji producenta.

Większość producentów, którzy profesjonalnie zajmują się ochroną przeciwprzepięciową posiada mierniki dedykowane do swoich ograniczników przepięć.

Ponieważ ograniczniki przepięć w zależności od producenta różnią się budową wewnętrzną, nie ma uniwersalnego miernika, którym można testować ograniczniki przepięć różnych producentów. 

W przypadku ograniczników przepięć Dehn, dedykowany do ich testowania miernik to PM 20.

Zobacz kartę produktu >>

Mierniki te są bardzo drogie, w przypadku gdy do przetestowania jest większa ilość ograniczników przepięć (zdarza się to gównie w przemyśle) warto zwrócić się do producenta z zapytaniem o możliwość wypożyczenia miernika, lub wykupienia usługi pomiaru ograniczników przepięć.

Niektórzy producenci umożliwiają odpłatne badanie ograniczników przepięć, ale ograniczniki należy wysłać do producenta, a przez to obiekt pozostaje bez ochrony przeciwprzepięciowej. 

Bardziej szczegółowych informacji na ten temat można szukać w normie PN-EN62305-4:2011 (np. pkt 9.3).

Podsumowując 

Sprawdzenie deklarowanych przez producentów parametrów ograniczników przepięć wymaga zastosowania specjalistycznego sprzętu.

Takie badania mogą być prowadzone przez odpowiednio przygotowane laboratoria i praktycznie nie istnieje możliwość ich przeprowadzenia w czasie kontroli stanu technicznego eksploatowanych SPD.

Źródło: Badania urządzeń do ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej.
Autor: dr hab. inż. Andrzej Sowa

Ponieważ artykuł dedykowany jest instalatorom, nie będę rozwijał tego wątku. Kontrolę należy ograniczyć do sprawdzenia czy ogranicznik wraz z podstawą nie mają śladów uszkodzeń (np. pęknięcia), kontroli optycznego lub akustycznego wskaźnika zadziałania i kontroli podłączonego do ogranicznika oprzewodowania (od uziemienia po chronione przewody).

Ogranicznik przepięć – na koniec

Temat związany z ogranicznikami przepięć jest tak obszerny, że wszystko co do tej pory napisałem mogłoby stanowić wstęp do bardziej szczegółowego opracowania. Ponieważ artykuł dedykowany jest instalatorom, więc część zagadnień, które w codziennej pracy na budownictwie mieszkaniowym nie są stosowane pominąłem. 

Kończąc temat ochrony przeciwprzepięciowej zasilania zwrócę jeszcze uwagę na kilka zagadnień.

Ogranicznik przepięć 3 czy 4 polowy?

Wśród instalatorów trwają dyskusje, jaki ogranicznik przepięć zainstalować, gdy do rozdzielnicy dochodzi instalacja w układzie połączeń TN-C, a w samej rozdzielnicy następuje podział przewodu PEN na N i PE, więc dalej mamy instalację w układzie połączeń TN-S. Układ połączeń sieci TN-C-STakie dyskusje najczęściej napędzane są szukaniem oszczędności, tylko czy słusznie?

Porównaj dwa poniższe ograniczniki przepięć.

3 polowy ogranicznik przepięć typ kombinowany DEHNshield TN-C 255 941 3004 polowy ogranicznik przepięć typ kombinowany DEHNshield TN-S 255 941 400
Ogranicznik przepięć DEHNshield TN-C 255 941300 Dehn
1 160,17 zł netto *1 120,89 zł netto *
* ceny cennikowe z dnia 2021 02 28

Jak widać według cen cennikowych producenta, ogranicznik przepięć 4P do instalacji w układzie TN-S, jest kilkadziesiąt złotych tańszy niż jego 3P odpowiednik, więc szukanie oszczędności w tym wypadku nie ma sensu.

Jednak producent w takim przypadku (gdy podział TN-C, na TN-S jest w rozdzielnicy), zaleca stosowanie 3 polowego ogranicznika przepięć dedykowanego do instalacji TN-C. 

Ograniczenie przepięć, a liczniki, zawory, połączenia kołnierzowe – obejścia

Ochrona przeciwprzepięciowa i wyrównanie potencjałów są ze sobą nierozerwalnie połączone.

W instalacjach wodnych, CO oraz kanalizacji coraz więcej używa się rur z tworzyw sztucznych, ale część instalacji nowych lub remontowanych nadal wykonuje się z rur metalowych (stalowych miedzianych lub żeliwnych).

W takich instalacjach liczniki, zawory lub np. połączenia kołnierzowe rur, (dalej zwane przeszkodą) mogą stanowić dla przepływu prądu przerwę w połączeniu.

Przerwa ta może być spowodowana przez uszczelkę lub przez fizyczny brak danego elementu np. podczas wymiany, lub nowy zawór czy licznik może być wykonany z materiałów które nie przewodzą prądu czyli będą izolatorami.

Dlatego liczniki, zawory i połączenia np. kołnierzowe należy dodatkowo zmostkować zakładając przed i za „przeszkodą” odpowiednią obejmę, i dokonując połączenia obejm przewodem wielodrutowym (linką np. H07V-K stare oznaczenie LgY), lub taśmą elastyczną o odpowiednim wymaganym przez normy przekroju.

W zależności od producenta obejmy te różnią się wyglądem, sposobem montażu i nazwą. Kilka przykładowych zaprezentowałem poniżej.

Wyrównanie potencjałów obejmaWyrównanie potencjałów obejmaWyrównanie potencjałów obejma

Wyżej opisana zasada mostkowania „przeszkód” nie dotyczy rur gazowych.

Rury gazowe

W przypadku rur gazowych, należy zachować szczególną ostrożność, ponieważ może być konieczne zastosowania mostkowania, ale z użyciem specjalnego, iskiernikowego ogranicznika przepięć.

W przypadku wyrównywania potencjałów na rurach gazowych lub transportujących ciecze łatwopalne, należy bezwzględnie stosować się do zaleceń projektanta, a swoje wątpliwości zgłaszać projektantowi lub osobie nadzorującej daną inwestycję.  

Podsumowanie ograniczników przepięć

Problem ochrony przeciwprzepięciowej jest w dobie powszechnej cyfryzacji społeczeństwa bardzo ważny.

Zastanów się co chcesz chronić?

Nie popadaj w paranoję, twój dom czy mieszkanie to nie baza wojskowa z superważnymi danymi, które należy chronić za wszelką cenę. W domowych warunkach nie ma ekonomicznego uzasadnienia zabezpieczenia wszystkiego co się da i traktowania całego wnętrza domu jako strefę LPZ 3.

Zamiast tego, zacznij od zastanowienia się co jest dla Ciebie najbardziej wartościowe np. dane w komputerze, zdjęcia rodzinne na zewnętrznym dysku?

Świadomie chroń wybrane urządzenia.

W wielu przypadkach skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa będzie wymagała wprowadzenia zmian chociażby w strukturze teleinformatycznej znajdującej się w danym budynku.

Przykładem może być dom w którym mieszkam. Był budowany w czasach gdy kończyłem szkołę podstawową, a instalację elektryczną wykonywali „doświadczeni elektrycy”. Dom (wykonany w standardzie TN-C), posiada zewnętrzną instalację odgromową, lecz niestety w wielu miejscach odstępy izolacyjne nie są zachowane 🙁

Co prawda, podczas remontów staram się poprawiać instalację elektryczną, tak, że za jakiś czas doprowadzę do układu TN-S, ale potrwa to pewnie jeszcze kilka lat.

W tym czasie aby zapewnić właściwą ochronę przeciwprzepięciową w jednym miejscu zrobiłem „szafę teleinformatyczną” w której znajduje się rejestrator monitoringu, routery, switche oraz NAS.

Właśnie dyski umieszczone w NAS-ie, a w zasadzie dane na nich zapisane są dla mnie najbardziej cenne. Urządzenia znajdujące się w mojej szafie teleinformatycznej, jako jedyne w moim domu znajdują się w strefie LPZ 3. 

Mój dom jest dobrze zabezpieczony przed przepięciami, które mogą do mnie dotrzeć od strony zasilania, jak i poprzez miedzianą sieć internetową bo nie doczekałem się jeszcze światłowodu 🙁

Mam świadomość, że jeśli będzie bezpośrednie wyładowanie atmosferyczne w mój dom, część urządzeń będzie nadawała się do wymiany.

W praktyce podczas burzy miałem już sytuacje, gdzie po sieci zasilającej (linia napowietrzna) przyszło spore przepięcie i urządzenia w moim domu nie odniosły żadnych uszkodzeń.

Skąd to wiem?

Po burzy na jednej fazie miałem przepalone zabezpieczenie przedlicznikowe (NH1 32A), po wymianie przez dostawcę energii elektrycznej wkładki bezpiecznikowej, wszystkie urządzenia w domu działały, natomiast u moich sąsiadów sporo urządzeń elektronicznych zasilanych z tej fazy nadawało się do wymiany lub naprawy.

Warto więc, wybierając ograniczniki przepięć decydować się na produkty o dobrych parametrach, bo pozorna oszczędność na ograniczniku przepięć może być bardzo kosztowna w postaci naprawy urządzeń, których nie ochronił ogranicznik przepięć.

Pozostaje pytanie skąd pewność, że dany produkt np. ogranicznik przepięć spełnia parametry podawane przez producenta?

Nie jesteśmy w stanie sami przebadać ograniczników przepięć, ale robią to niezależne międzynarodowe laboratoria.

Urządzenia, które przejdą rygorystyczne testy dostają odpowiednie certyfikaty potwierdzające, że spełniają parametry narzucone przez obowiązujące normy. Niestety badania w zewnętrznych jednostkach certyfikujących nie należą do najtańszych, co przekłada się na cenę produktów, w tym wypadku ogranicznika przepięć.

Tylko jak, bez zewnętrznych badań wiedzieć, czy dany ogranicznik spełnia deklarowane parametry?

Niestety na w sprzedaży sporo jest kiepskich produktów, co pokazują badania przeprowadzone przez państwowe kontrole.

Zapoznaj się z:

Warto również sprawdzić jakie decyzje wydaje UOKiK w sprawach związanych z ogranicznikami przepięć Sprawdź >>

Mam nowe mieszkanie w bloku

Sytuacja w mieszkaniach kupowanych w nowopowstających blokach również daleka jest od właściwej.

Developer od swoich podwykonawców (w tym również projektantów) oczekuje niskiej ceny. Całość ma być zaprojektowana tak, aby spełniała minimalne wymagania (minimum z minimum) a jeśli tylko się da są stosowane „dziury” i niedociągnięcia obowiązującego prawa. Odbija się to również na ochronie przeciwprzepięciowej. 

Co prawda obowiązują akty prawne, które narzucają obowiązek stosowania ograniczników przepięć:

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2015 r. poz. 1422 i z 2017 r. poz. 2285) – tekst jednolity

§ 183. 1. W instalacjach elektrycznych należy stosować:


10) urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej.

Lecz ponieważ brak dokładnych wytycznych, developerzy (oczywiście na podstawie projektu) stosują na cały blok jeden ogranicznik przepięć, lub po jednym ograniczniku na klatkę.

Cóż po lekturze tego artykułu wiesz, że ogranicznik przepięć Typ 2, powinien być zamontowany w każdym mieszkaniu, lecz to znacznie podniesie koszty więc.

Cóż…, żaden producent ograniczników przepięć nie będzie wytykał projektantom takich błędów, ponieważ oznaczało by to, że produkty tego producenta nie znajdą się już w żadnym projekcie wykonanym przez tego projektanta, a gdy zdarzy się przepięcie?

Cóż, lokatorzy i tak się nie połapią i sami na swój koszt będą naprawiać urządzenia, wiec czy jest się o co kłócić?

Ile kosztuje ogranicznik przepięć?

W tym miejscu wyrażę moją prywatną opinię, wraz z uzasadnieniem, i zacytuję wypowiedź kolegi Darka, którego szanuję za wiedzę, cierpliwość i uczciwość. Rozmawiając kiedyś o ogranicznikach przepięć usłyszałem od Darka:

„klient udaje, że płaci, producent udaje, że chroni.”

Do tego  dorzucę drugie stwierdzenie:

„papier wszystko przyjmie.”

Mamy rozwiązanie 🙂

Większość osób, podejmując decyzję o zakupie ogranicznika przepięć kieruje się zasadą CCC, i nie zadaje sobie trudu, aby pozyskać wiedzę i porównać ograniczniki przepięć.

Często na szkoleniach gdy jestem proszony o porównanie ograniczników przepięć odnoszę się do tematów prostszych 😉 

To tak jakby porównywać samochody:

  • Czy maluch Fiat 126p jest samochodem?
  • Czy Mercedes-AMG GT jest samochodem?

Jeśli oba są samochodami to może je porównamy…Inteligentny budynek, ile kosztuje? - porównanie do samochodów

Porównania tych samochodów zaniecham, zapytam tylko w którym z nich wolałbyś się znajdować podczas wypadku przy prędkości 120 km/h?

Oczywiście w żadnym, ale jeśli już to zdecydowanie wolał bym jechać nowym Mercedesem AGM GT.

Co wspólnego ma wypadek samochodowy z przepięciem?

Przepięcie dla urządzeń elektronicznych jest jak wypadek samochodowy.

Z delikatnym przepięciem poradzi sobie nawet ogranicznik słabej jakości, lecz gdy przepięcie będzie duże, tylko bardzo dobrej jakości ogranicznik może ochronić nasze urządzenia elektroniczne, oraz zapisane na nich dane np. rodzinne zdjęcia w domowym komputerze.

W tym miejscu wypada zapytać jaką wartość mają dla Ciebie NIEMATERIALNE dane, które masz zapisane na komputerze, smartfonie lub innych urządzeniach np. NAS?

Do niematerialnych danych zaliczam zdjęcia, filmy, dokumenty, projekty, kopie kontaktów, maile itd.

Duże przepięcie może zniszczyć elektronikę w urządzeniach domowych takich jak: lodówka, pralka, telewizor, DVD, monitor komputera, komputer, telefon komórkowy jeśli będzie podłączony do ładowarki, różne zasilacze, system alarmowy, sterownik pieca CO, elektronikę piekarnika, kuchenkę mikrofalową czy LED-owe źródła światła.

Większość wymienionych wyżej urządzeń jest czuła na wzrosty napięcia, ponieważ posiada w sobie mikroprocesor czyli sterownik, który odpowiada za prawidłową pracę urządzenia.

Źródło: https://www.napiecie.salama.pl/inteligentny-budynek-ile-kosztuje/  

Ile kosztuje kompletna ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa?

Jeśli koszt budowy domku jednorodzinnego wynosi 700 000 zł to właściwie wykonana instalacja odgromowa i przeciwprzepięciowa kosztuje 1 – 2 % wartości całości (dodatkowo należy pamiętać o pozostałych elementach instalacji elektrycznej i teletechnicznej).

Jeśli dodamy do tego, iż w przypadku strat ubezpieczyciel może nie wypłacić odszkodowania (patrz wcześniejsza część opracowania) to bezwzględnie trzeba się dobrze zabezpieczyć. Zauważmy, iż w przypadku budowy finansowanej z kredytu beneficjentem ubezpieczenia jest BANK – cesja ubezpieczenia. Kredytobiorca nie dostanie nic – nawet jeśli ubezpieczyciel zapłaci!

Spaliło się zgodnie z normą…

Pozostaje do zasygnalizowania jeszcze jedna kwestia, o której bardzo rzadko się wspomina. Chodzi o celowe postarzanie sprzętu.  

Programowane postarzanie sprzętu elektrycznego i elektronicznego stosowane przez producentów wykorzystuje bardzo często brak koordynacji (współdziałania) energetycznej ograniczników przepięć celem ich szybszego uszkodzenia. Dlatego właściwy dobór ograniczników przepięć jest kluczowy jeśli chcemy, aby nasz sprzęt przeżył dłużej niż okres gwarancji.

Temat ten został poruszony w artykule dr inż. Jarosław Wiater: Spaliło się zgodnie z normą. Dlaczego? Który ukazał się na łamach Elektroinstalatora (rocznik 2020 Tom nr. 7 – 8) 

 

Artykuł choć obszerny, nie wyczerpuje tematu ograniczników przepięć. Wiele tematów i zagadnień dotyczących ograniczników przepięć zostało pominiętych, lub opisanych w dużym skrócie.

W kolejnym artykule opiszę ograniczniki przepięć stosowane do ochrony urządzeń teletechnicznych takich jak komputery, kamery, sprzęt TV itp.

Ograniczniki przepięć do systemów fotowoltaicznych omówię w innym materiale.

Kończąc, chciałbym serdecznie podziękować dr inż. Jarosław Wiater, oraz Dehn Polska, za wsparcie merytoryczne udzielone przy tworzeniu tego artykułu.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Zobacz także

Sławek – skoro nie będzie odgromówki to rezystancja uziemienia nie ma znaczenia?

Wg słów elektryka, skoro nie będzie odgromówki to rezystancja uzie…