Nowa seria ograniczniki przepięć – ETITEC S B i ETITEC S C firmy ETI Polam
Jedną z nowości jakie firma ETI Polam zaprezentowała na tegorocznych targach ENERGETAB 2015 były modułowe kombinowane ograniczniki przepięć o fabrycznej nazwie ETITEC S B i ETIMAT S C. Są to ograniczniki warystorowe zawierające element ucinający napięcie – iskiernik.
Współczesne rozbudowane instalacje elektroenergetyczne powinny dostarczać odbiorcom energię elektryczną o ustalonych parametrach w sposób niezawodny i całkowicie bezpieczny. Rozwój cywilizacyjny powoduje że społeczeństwo coraz bardziej jest uzależnione od urządzeń elektrycznych i elektronicznych, których napięcie znamionowe jest coraz niższe, a ich odporność na gwałtowny wzrost napięcia – przepięcie jest niewielka. Przepięcia w instalacji zasilającej mogą być skutkiem:
- załączania i wyłączania odbiorników o dużej mocy – zwłaszcza o charakterze indukcyjnym i pojemnościowym ( tzw. przepięcia łączeniowe zwane również wewnętrznymi )
- wyładowania atmosferycznego do sieci zasilającej obiektu, albo w bliskiej odległości od obiektu ( tzw. przepięcia atmosferyczne )
W przypadku bezpośredniego trafienia przez piorun w obiekt, wartości szczytowe napięć indukowanych w niektórych przewodach instalacji ułożonych wewnątrz budynku mogą osiągnąć wartości od kilku do kilkudziesięciu kV, podczas gdy odporność na przepięcia nowoczesnych urządzeń elektronicznych nie przekracza zwykle 1,5 kV.
Tak więc posiadacze kosztownego sprzętu np. systemu informatycznego muszą być świadomi istniejącego zagrożenia i powinni stosować techniczne środki zaradcze. Takimi aparatami modułowymi służącymi do ochrony instalacji elektroenergetycznych przed skutkami przepięć zarówno wewnętrznych jak i atmosferycznych są ograniczniki przepięć – nowej serii ETITEC S B (Rys. 1) oraz ETITEC S C (Rys. 2).
Uwzględniając występujące zagrożenia oraz wymagane poziomy ochrony przepięciowej, ograniczniki przeznaczone do montażu w instalacji elektrycznej o napięciu do 1000 V podzielono na kilka typów (klas próby).
Przeznaczenie ograniczników przepięć poszczególnych typów oraz miejsca ich montażu zestawiono w tablicy 1.
Tablica 1.
W normie PN-EN 61643-11 zdefiniowano próby (testy), jakim poddawane są ograniczniki przepięć na trzy klasy jako próby klasy I, II i III. Próby te polegają na testowaniu ograniczników przez producentów lub przez jednostki badawcze odpowiednią wartością prądu wyładowczego i odpowiednio zdefiniowanym kształcie impulsu testującego lub odpowiednio zdefiniowanym impulsem napięciowym. I tak ograniczniki przepięć:
– Typ 1 podlegają testowi klasy I – tzn. prądem wyładowczym impulsowym Iimp o kształcie 10/350 μs (odpowiada to bezpośredniemu oddziaływaniu prądu piorunowego).
– Typ 2 podlegają testowi klasy II – tzn. prądem wyładowczym Imax. o kształcie 8/20 μs (odpowiada to pośredniemu oddziaływaniu prądu piorunowego, lub obniżonego za pomocą ograniczników Typ 1) lub przepięciom łączeniowym.
– Typ 3 podlegają testowi klasy III – tzn. takim samym prądem In o kształcie 8/20 μs co ograniczniki Typ 2 (klasy II) oraz dodatkowo impulsowi napięciowemu U o kształcie 1,2/50 μs.
Graniczny prąd udarowy Imax i Iimp – są to maksymalne wartości prądu udarowego, który może być odprowadzony do uziemienia przez ogranicznik przepięć w czasie jego zadziałania:
– Imax – oznacza maksymalną wartość prądu udarowego o kształcie 8/20 i ma zastosowanie do ograniczników klasy II – Typ 2
– Iimp oznacza maksymalną wartość prądu udarowego o kształcie 10/350 i ma zastosowanie do ograniczników klasy I – Typ 1
Opisane powyżej testy poszczególnych klas I, II i III, którym podlegają ograniczniki są odpowiednio oznakowane (zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 61643-11) na wyrobie. Test klasy I oznakowany jest jako T1, test klasy II jako T2 i test klasy III jako T3. Wszystkie te oznaczenia muszą być umieszczone w kwadratach jak pokazano na Rys.3. W tym wypadku oznacza to, że ogranicznik przepięć przeszedł testy zarówno klasy I – tzn. prądem wyładowczym Iimp (10/350) jak i klasy II – tzn. prądem wyładowczym (8/20). Należy tutaj zdecydowanie podkreślić, że takie oznakowanie wcale nie oznacza (wbrew wielu opiniom) że ogranicznik jest układem kombinowanym posiadającym w swojej aplikacji zarówno warystor jak i iskiernik. Ograniczniki Typ 1 wykonane tylko jako warystorowe też są tak oznakowane jeżeli poddane było testom klasy I i klasy II. Dodatkowe oznakowanie B i C w kwadratach również widoczne na Rys. 3 oznacza dokładnie to samo co opisano powyżej tylko wg niemieckiej normy VDE 0675, część 6/A3 11.97 klasa B ogranicznika odpowiada testowi klasy I, typ C ogranicznika odpowiada testowi klasy II. Oznaczenia te są jeszcze często używane.
Ograniczniki przepięć T1,2 służą do ochrony instalacji elektrycznych przed skutkami bezpośrednich wyładowań atmosferycznych w napowietrzną sieć zasilającą lub w zewnętrzną instalację odgromową (LPS), w których nie ma możliwości wykorzystania indukcyjności instalacji elektrycznej (ok. 10m odcinka przewodu) lub cewki indukcyjnej jako elementu odsprzęgającego między ogranicznikami przepięć Typ 1 i Typ 2.
Prezentowane w niniejszym artykule ograniczniki ETITEC S B oraz ETITEC S C są ogranicznikami kombinowanymi tzn. zawierają wewnątrz element ograniczający napięcie (Rys.4) – warystor – MOV, oraz elementy ucinające napięcie – odpowiednio połączone 2 iskierniki – GDT 1 i GDT 2. Ponadto zawierają termistor – Tm, bezpiecznik termiczny – Th.
Obecność iskierników GDT w obu równoległych gałęziach wewnętrznego układu ogranicznika połączonych szeregowo z warystorem MOV sprawia, że warystor jest odseparowany galwanicznie od sieci zasilającej, dzięki czemu nie występuje prąd upływu, który może się pojawić w ogranicznikach warystorowych na skutek eksploatacyjnego starzenia się lub degradacji warystora. Oznacza to, że ogranicznik może być instalowany w sieci przed układem pomiarowym nie powodując strat energii na niekorzyść dostawcy energii elektrycznej.
Najważniejszym elementem ogranicznika ETITEC S jest warystor MOV.
Jest to rezystor wykonany z tlenku cynku (ZnO) lub węglika krzemu (SiC, którego rezystancja silnie zależy od napięcia na jego zaciskach ogranicznika. Posiada bardzo dużą rezystancję przy niewielkich wartościach napięcia ( ok. 300 V) i bardzo małą rezystancję przy napięciach o dużych wartościach (kilkudziesięciu kV).
Działania ochronne takiego elementu polega na przewodzeniu prądu wyładowczego do uziemienia po jego przejściu w stan przewodzenia. W przypadku ograniczników przepięć ETITEC S parametry iskierników GDT 1 i GDT 2 są tak dobrane, że prąd wyładowczy wywołany przepięciem krótkotrwałym (np. atmosferycznym) płynie w gałęzi 1 (Rys.5), natomiast prąd wyładowczy wywołany przepięciem długotrwałym (np. łączeniowym) płynie w gałęzi 2, w której znajduje się termistor Th. Zadaniem termistora Th jest silne ograniczanie prądu wyładowczego długotrwałego poprzez wzrost jego rezystancji. Gdyby prąd wyładowczy w tej gałęzi był tak duży, że przekraczał by zdolność jego ograniczania przez termistor to ostatecznie prąd zostanie przerwany przez bezpiecznik termiczny Th. Bezpiecznik termiczny Th ma konstrukcję tzw. „rozłącznika obrotowego” Rys. 6. Jego działanie polega na tym, że w przypadku nadmiernego wzrostu temperatury ogranicznika specjalny element termiczny rozdziela 2 elektrody (Rys. 6) przez które płynie prąd wyładowczy, a sprężyna ślimakowa wsuwa z dużą prędkością specjalny izolator pomiędzy obie elektrody powodując szybkie przerwanie prądu wyładowczego i skuteczne zgaszenie łuku elektrycznego. Taka konstrukcja bezpiecznika termicznego wykorzystywana jest również w ogranicznikach przeznaczonych do ochrony instalacji fotowoltaicznych PV strony DC czyli tam gdzie możliwe są prądy wyładowcze o napięciu do 1000V DC i wymagana jest duża skuteczność gaszenia łuku elektrycznego od prądu stałego. Ograniczniki przepięć ETITEC S B 275/12,5, ETITEC S B 275/25 oraz ETITEC S C 275/20 występują w zestawach 1+0, 1+1, 2+0, 3+0, 3+1 co oznacza, że przeznaczone są do montażu we wszystkich układach sieci – TNC-S, TNS, TNC, TT, IT.
Podstawowe parametry techniczne ograniczników ETITEC zawiera tablica nr 2.
Tablica nr 2
Roman Kłopocki
Product manager
ETI Polam Sp. Z o.o. Pułtusk