Koks yra ryšys tarp žaibo ir viršįtampių apsaugos?

Su žaibu susiję gedimai dažnai neteisingai suprantami. Dažnai matau, kaip įrenginiai investuoja į įžeminimą ar žaibolaidžius, o po audrų ir toliau pažeidžiama vidinė įranga.

Apsauga nuo viršįtampių sprendžia žaibo elektros pasekmes, o ne patį žaibo smūgį. Šiuolaikinėse elektros energijos ir valdymo sistemose labai svarbu suprasti žaibo ir viršįtampių apsaugos ryšį, siekiant išvengti įrangos pažeidimų, prastovų ir saugos rizikos.

Apsauga nuo žaibo ir viršįtampių nėra atskiros temos. Tai tarpusavyje susiję vienos elektros apsaugos strategijos sluoksniai, skirti valdyti trumpalaikius viršįtampius ir viršįtampių sroves.

Kaip viršįtampių apsaugos įrenginiai sušvelnina žaibo sukeltus viršįtampius?

Žaibo sukeltus viršįtampius kontroliuoja viršįtampių apsaugos įtaisai, kurie nukreipia trumpalaikę viršįtampių energiją nuo jautrios įrangos ir per mikrosekundes saugiai išleidžia ją į žemę.

Kaip žaibas sukuria elektros viršįtampius

Žaibas nebūtinai turi tiesiogiai trenkti į objektą, kad padarytų žalą. Viršįtampiai dažniausiai atsiranda dėl:

• Tiesioginiai žaibo smūgiai į elektros arba signalines linijas

• Netoliese esantys smūgiai sukelia elektromagnetinę indukciją

• Įžeminimo sistemas veikiantis žemės potencialo padidėjimas

• Elektros tinklo pusėje perduodami žaibo įvykiai

Šie mechanizmai sukuria didelės energijos trumpalaikius viršįtampius, kurie greitai sklinda per laidininkus.

Viršįtampių apsaugos įtaisų vaidmuo

A 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas yra specialiai sukurtas žaibo sukeliamiems viršįtampių srovėms valdyti elektros tinklo įvade. Jis gali iškrauti dalinę žaibo srovę ir apriboti didelius viršįtampių lygius, kol jie nepatenka į vidinę elektros sistemą.

Pagrindinės žaibo sukeltos viršįtampių apsaugos funkcijos:

• Greitas įtampos fiksavimas

• Didelės viršįtampių srovės iškrovimo galimybė

• Pasroviui esančių įrenginių izoliacijos apsauga

Daugelyje instaliacijų, grandinės pertraukiklio apsauga nuo viršįtampių yra integruotas taip, kad užtikrintų apsaugą nuo viršsrovių ir kontroliuojamą viršįtampių nukreipimą, pagerindamas sistemos koordinavimą ir saugą.

Kodėl vien tik laužytuvų nepakanka

Standartiniai jungikliai per lėtai reaguoja į trumpalaikius įvykius. Net grandinės pertraukikliai su apsauga nuo viršįtampių žaibo sukeltiems viršįtampiams sušvelninti naudokite vidinius apsaugos nuo viršįtampių komponentus, o ne terminius ar magnetinius išjungimo mechanizmus.

Be specialių apsaugos nuo viršįtampių įtaisų, žaibo sukelti trumpalaikiai viršįtampiai nekontroliuojami praeis per jungiklius.

Kurioms pramonės šakoms reikalinga speciali žaibo viršįtampių apsauga?

Pramonės šakoms, kurioms būdingas didelis įrangos jautrumas, lauko sąlygos arba kritiniai veikimo laiko reikalavimai, reikalinga speciali žaibo ir viršįtampių apsauga.

Didelės rizikos pramonės sektoriai

Šios pramonės šakos yra ypač pažeidžiamos žaibo sukeltų viršįtampių:

• Elektros energijos gamyba ir pastotės

• Atsinaujinanti energija (saulės fotovoltinė ir vėjo energija)

• Telekomunikacijų ir duomenų centrai

• Gamybos ir procesų automatizavimas

• Transporto ir infrastruktūros sistemos

Šiose aplinkose dažnai būna ilgi kabeliai, lauko įranga ir jautri elektronika – idealios sąlygos viršįtampių sklidimui.

Kintamosios ir nuolatinės srovės sistemų poveikis

Žaibas veikia tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės tinklus, tačiau apsaugos metodas skiriasi:

• Prie komunalinių paslaugų prijungti įrenginiai priklauso nuo koordinuoto Kintamosios srovės viršįtampių apsauga valdyti žaibo trumpalaikius išpuolius, patenkančius per elektros energijos paskirstymo sistemas.

• Saulės baterijoms, akumuliatorių sistemoms ir nuolatinės srovės valdymo grandinėms reikalingos specialios Nuolatinės srovės viršįtampių apsauga kad būtų galima atlaikyti nuolatinį poliškumo įtempį ir žaibo sukeltus viršįtampius nuolatinės srovės laidininkuose.

Kintamosios srovės įrenginių naudojimas nuolatinės srovės sistemose yra dažna ir brangi klaida.

Nepakankamos apsaugos pasekmės

Be tinkamos apsaugos nuo žaibo ir viršįtampių, įrenginiai susiduria su:

• Pasikartojantys elektroniniai gedimai

• Duomenų praradimas ir valdymo sistemos sutrikimai

• Padidėjęs priežiūros ir prastovų laikas

• Saugos ir atitikties rizika

Todėl speciali apsauga nuo viršįtampių yra investicija į patikimumą, o ne tik apsauginis priedas.

Kaip suprojektuoti koordinuotą žaibo ir viršįtampių apsaugos sistemą?

Efektyvi apsauga nuo žaibo ir viršįtampių pasiekiama koordinuojant išorinę žaibo apsaugą, įžeminimą ir vidinius viršįtampių apsaugos įrenginius.

Sistemos lygio apsaugos koncepcija

Koordinuota apsaugos sistema paprastai apima:

1. Išorinė žaibo apsauga (oro gnybtai, žemyn nukreipti laidininkai), skirti tiesioginiams smūgio keliams valdyti

2. 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisai prie įėjimo į tarnybą žaibo srovėms iškrauti

3. Antrinė apsauga nuo viršįtampių paskirstymo skyduose

4. Apsauga naudojimo vietoje jautriai įrangai

Kiekvienas sluoksnis palaipsniui mažina viršįtampių energiją ir liekamąją įtampą.

Įrenginių koordinavimas

Tinkamas koordinavimas užtikrina, kad priešsroviniai įrenginiai susidorotų su didelės energijos viršįtampiais, o pasroviniai įrenginiai užtikrintų tikslų įtampos ribojimą.

Pagrindiniai koordinavimo principai:

• Teisingas pasirinkimas 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas įvertinimai

• Tinkamas atstumas arba atjungimas tarp apsaugos pakopų

• Nuoseklus įžeminimo ir sujungimo dizainas

A viršįtampių apsaugos jungiklis gali būti naudojamas tam tikrose architektūrose, tačiau jis turi būti elektriškai suderintas su specialiais viršįtampių apsaugos įtaisais, kad būtų išvengta netinkamo veikimo.

Įžeminimo ir montavimo kokybė

Net ir geriausia apsauga nuo viršįtampių neveikia be tinkamo įžeminimo. Geriausia praktika apima:

• Mažos varžos įžeminimo takai

• Trumpi, tiesūs jungiamieji laidai

• Potencialų ekvivalencija tarp sistemų

Sudėtingiems objektams arba žaibams jautrioms vietovėms daugelis inžinierių savo projektą patvirtina taikydami techninė konsultacija siekiant užtikrinti atitiktį standartams ir ilgalaikį sistemos patikimumą.

Išvada

Apsauga nuo viršįtampių yra žaibosaugos elektrinis pagrindas. Suprasdami žaibo sukeltus viršįtampius, nustatydami rizikingas pramonės šakas ir suprojektuodami koordinuotas apsaugos sistemas, inžinieriai gali žymiai sumažinti įrangos žalą ir eksploatavimo sutrikimus.

DUK

Kas yra apsauga nuo viršįtampių žaibo atžvilgiu?

Apsauga nuo viršįtampių kontroliuoja žaibo sukeliamus trumpalaikius viršįtampius, apsaugodama elektros ir elektroninę įrangą nuo pažeidimų.

Ar žaibo apsaugai reikalingas 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas?

Taip. 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas skirtas žaibo sukeliamoms viršįtampių srovėms iškrauti ties įvadu.

Ar automatiniai jungikliai gali apsaugoti nuo žaibo viršįtampių?

Standartiniai automatiniai jungikliai negali. Žaibo sukeltus viršįtampius gali sušvelninti tik jungikliai su integruotais apsaugos nuo viršįtampių komponentais.

Ar nuolatinės srovės sistemoms reikalinga apsauga nuo žaibo viršįtampių?

Taip. Nuolatinės srovės sistemos yra labai jautrios žaibo sukeltiems viršįtampiams ir joms reikalingi specialūs nuolatinės srovės viršįtampių apsaugos įtaisai.

Kada reikėtų planuoti apsaugą nuo žaibo ir viršįtampių?

Apsauga nuo žaibo ir viršįtampių turėtų būti integruota pradiniame elektros sistemos projektavimo etape, o ne montuojama po gedimų.