Ogranicznik przepięć SPD ogranicza krótkotrwały wzrost napięcia i odprowadza część energii impulsu do układu połączeń wyrównawczych oraz uziemienia. Chroni instalację i urządzenia przed przepięciami pochodzenia atmosferycznego oraz łączeniowego.
SPD nie stabilizuje napięcia sieci i nie odłącza zwykłego przeciążenia. Nie zastępuje instalacji odgromowej, RCD ani wyłącznika nadprądowego. Jest jednym z elementów skoordynowanego systemu ochrony.
Najważniejsze informacje
- Typ 1 odprowadza prądy udarowe o dużej energii i jest stosowany na początku instalacji w warunkach wymagających ochrony przed prądem piorunowym.
- Typ 2 ogranicza przepięcia w rozdzielnicach głównych i podrzędnych.
- Typ 3 stanowi ochronę blisko wrażliwego odbiornika.
- Parametr Up opisuje poziom napięcia pozostającego podczas działania, a Uc dopuszczalne napięcie pracy ciągłej.
- Długość i sposób prowadzenia przewodów mają duży wpływ na skuteczność SPD.
Czym jest przepięcie?
Przepięcie to przejściowy wzrost napięcia powyżej wartości roboczej. Może trwać bardzo krótko, ale mieć dużą wartość i strome narastanie.
Przepięcia atmosferyczne
Powstają wskutek bezpośredniego lub pobliskiego wyładowania atmosferycznego, indukcji w przewodach albo różnic potencjałów w układzie uziemiającym.
Przepięcia łączeniowe
Powstają podczas załączania i wyłączania odbiorników indukcyjnych, transformatorów, silników, kondensatorów lub elementów sieci.
Urządzenia elektroniczne mogą być wrażliwe na oba rodzaje impulsów.
Jak działa SPD?
W normalnych warunkach SPD ma dużą impedancję i nie przewodzi znaczącego prądu. Gdy napięcie wzrasta, element ochronny przechodzi w stan przewodzenia i ogranicza napięcie między chronionymi przewodami.
Po ustąpieniu impulsu powinien wrócić do stanu wysokiej impedancji. Wielokrotne udary mogą powodować zużycie elementu, dlatego wiele aparatów ma wskaźnik stanu oraz wymienny moduł.
Typ 1, typ 2 i typ 3
SPD typu 1
Typ 1 jest pierwszym stopniem ochrony. Jest badany prądem udarowym o przebiegu 10/350 µs i opisany parametrem Iimp. Stosuje się go w miejscach, gdzie do instalacji może zostać wprowadzona część prądu piorunowego, zgodnie z projektem ochrony odgromowej i przepięciowej.
SPD typu 2
Typ 2 jest podstawowym ogranicznikiem przepięć w wielu rozdzielnicach. Jest badany między innymi prądem 8/20 µs. Ogranicza przepięcia pozostałe po stopniu typu 1 albo przepięcia łączeniowe i indukowane.
SPD typu 3
Typ 3 montuje się blisko chronionego urządzenia jako końcowy stopień. Ma ograniczać resztkowe przepięcia do poziomu odpowiedniego dla wrażliwego odbiornika. Nie powinien być traktowany jako jedyny stopień przy wejściu instalacji narażonej na duże udary.
Aparaty kombinowane
Dostępne są rozwiązania typu 1+2 albo 1+2+3. Oznaczenie oznacza spełnienie wymagań kilku klas badania, ale nie zwalnia z analizy miejsca montażu, koordynacji i połączeń.
Najważniejsze parametry SPD
Uc - maksymalne napięcie pracy ciągłej
Uc określa wartość napięcia, które może być trwale przyłożone do SPD bez niepożądanego zadziałania. Dobór zależy od napięcia instalacji i układu sieci.
Up - napięciowy poziom ochrony
Up opisuje napięcie pojawiające się na zaciskach SPD podczas przepływu określonego prądu udarowego. Im niższy poziom w stosunku do odporności chronionych urządzeń, tym lepsze ograniczenie, ale cały wynik zależy również od przewodów łączeniowych.
In - znamionowy prąd wyładowczy
In jest wartością prądu o przebiegu 8/20 µs, którą SPD typu 2 może wielokrotnie odprowadzać w warunkach badania.
Imax - maksymalny prąd wyładowczy
Imax określa maksymalny prąd 8/20 µs dla określonego testu. Nie powinien być używany jako jedyny parametr porównawczy.
Iimp - prąd udarowy
Iimp dotyczy SPD typu 1 i przebiegu 10/350 µs. Opisuje zdolność odprowadzania prądu o dużej energii.
TOV
Odporność na przejściowe przepięcia o częstotliwości sieciowej opisuje zachowanie aparatu przy dłużej trwających wzrostach napięcia, które nie są krótkim udarem. SPD nie jest jednak automatycznym zabezpieczeniem przed każdą awarią napięciową.
Dlaczego długość przewodów ma znaczenie?
Przy szybko narastającym prądzie nawet krótki przewód ma istotną indukcyjność. Spadek napięcia na przewodach dodaje się do poziomu Up aparatu. Zbyt długie, rozdzielone lub prowadzone w pętli połączenia mogą znacząco pogorszyć ochronę.
Dlatego przewody SPD powinny być możliwie krótkie, prowadzone zgodnie z zalecanym układem i właściwie połączone z główną szyną wyrównawczą.
SPD a instalacja odgromowa
Zewnętrzna instalacja odgromowa przejmuje i odprowadza prąd piorunowy po wyznaczonej drodze. SPD ogranicza przepięcia w instalacji elektrycznej i innych instalacjach przewodzących.
Samo zamontowanie małego ogranicznika w rozdzielnicy nie zastępuje projektu instalacji odgromowej, zachowania odstępów izolacyjnych ani połączeń wyrównawczych.
SPD a RCD i wyłącznik nadprądowy
SPD nie wykrywa prądu różnicowego i nie pełni funkcji ochrony przeciążeniowej. Może wymagać własnego zabezpieczenia poprzedzającego, zgodnego z dokumentacją producenta.
Koordynacja z RCD zależy od miejsca montażu, układu połączeń i odporności aparatu na prądy udarowe. Nie należy samodzielnie zmieniać kolejności urządzeń na podstawie uproszczonego schematu z internetu.
Wskaźnik stanu SPD
Wiele ograniczników ma okienko zielone/czerwone albo inny wskaźnik mechaniczny. Zmiana koloru może oznaczać odłączenie zużytego modułu i konieczność jego wymiany.
Znaczenie kolorów trzeba potwierdzić w dokumentacji. Wskaźnik nie zastępuje przeglądu instalacji i nie informuje o każdym udarze, który wystąpił.
Najczęstsze błędy
- użycie typu 2 tam, gdzie projekt wymaga typu 1,
- montaż typu 3 jako jedynej ochrony całego budynku,
- zbyt długie przewody połączeniowe,
- brak koordynacji z zabezpieczeniem poprzedzającym,
- niewłaściwy wariant dla układu TN, TT albo IT,
- brak ochrony innych przewodzących instalacji, na przykład telekomunikacyjnych,
- pozostawienie zużytego modułu ze wskaźnikiem awarii,
- przekonanie, że SPD ochroni urządzenia przy każdej bezpośredniej ekspozycji na piorun.
Bezpieczeństwo
SPD łączy obwody czynne z układem ochronnym i podczas udaru przewodzi duży prąd. Dobór, zabezpieczenie poprzedzające, momenty dokręcenia i połączenia uziemiające muszą być wykonane zgodnie z projektem i dokumentacją producenta.
Najczęstsze pytania
Czy listwa zasilająca z ochroną zastępuje SPD w rozdzielnicy?
Nie. Listwa może pełnić funkcję końcowego stopnia typu 3, ale nie zastępuje właściwie dobranych stopni na wejściu i w rozdzielnicy.
Czy SPD zużywa się?
Tak, elementy ochronne mogą starzeć się po kolejnych udarach. Aparat trzeba kontrolować i wymienić zgodnie ze wskaźnikiem oraz zaleceniami producenta.
Czy SPD zadziała przy zbyt wysokim napięciu przez kilka minut?
SPD jest przeznaczony głównie do krótkotrwałych przepięć. Długotrwałe nieprawidłowe napięcie wymaga innych środków ochrony i może uszkodzić sam ogranicznik.
Czy najniższe Up zawsze oznacza najlepszy wybór?
Nie. Trzeba uwzględnić Uc, energię udaru, układ sieci, odporność na TOV, koordynację stopni i przewody połączeniowe.