Zbyt duży prąd
Urządzenia elektryczne przystosowane są do pracy w domowej instalacji elektrycznej, w której wartość napięcia powinna wynosić 230V. Czy w takim razie zagrożenie, że wartość napięcia w sieci wzrośnie do wartości niebezpiecznej jest realne?
Niestety tak. W sieci elektrycznej zdarzają się bowiem tzw. przepięcia, czyli nagłe i krótkotrwałe skoki napięcia (wartość jest nawet kilkadziesiąt razy większa niż napięcie znamionowe w sieci). Ze względu na źródła w sieci domowej wyróżnić można przepięcia wewnętrzne i atmosferyczne.
Przepięcia wewnętrzne to przepięcia powstałe w samej instalacji elektrycznej w wyniku różnych zjawisk prądowych – przełączania w obwodzie, stany awaryjne, zmiany konfiguracji połączeń pomiędzy elementami systemu:
- łączeniowe – występujące podczas wyłączania i ponownego włączania nieobciążonych linii oraz podczas automatycznej likwidacji zwarć;
- dorywcze – powodowane nagłymi zmianami obciążenia lub niezanikającymi zwarciami;
- zwarciowe – występujące podczas zwarć doziemnych w sieci;
Przepięcia atmosferyczne związane są z wyładowaniami atmosferycznymi, czyli z pojawieniem się prądu piorunowego o bardzo wysokiej wartości napięcia. Trzeba pamiętać, że niebezpieczne jest uderzenie nie tylko bezpośrednie. Można wyróżnić następujące przepięcia atmosferyczne:
- powodowane bezpośrednim uderzeniem pioruna w sieci elektryczne;
- powodowane uderzeniem w bliskim sąsiedztwie obwodów elektrycznych;
- powodowane wyładowaniami w chmurach i między chmurami;
- powodowane odległymi wyładowaniami.
Okazuje się, że nie tylko bezpośrednie uderzenie pioruna powoduje przepięcie w sieci. Jakiekolwiek wyładowania w pobliżu naszej instalacji, a nawet w dalszych odległościach (za to oddziałujące na sieć energetyczną, do której jesteśmy podłączeni) mogą spowodować przepięcia w instalacji. Jest to związane przede wszystkim ze zjawiskami elektromagnetycznymi.
Niebezpieczeństwo
Większość urządzeń elektrycznych użytku domowego zaprojektowana jest na wytrzymałość udarową izolacji o wartości 1,5 kV. Przepięcia, zależnie od źródła, znacznie przewyższają tę wartość. Szczególnie mało odporne na gwałtowne skoki napięcia w sieci są wszelkie obwody elektroniczne (urządzeń AGD, komputerów, urządzeń radiowych i telewizyjnych, urządzeń telekomunikacyjnych).
Jeśli więc w niechronionej instalacji pojawi się przepięcie, urządzenia domowe zagrożone są w najlepszym przypadku uszkodzeniem. Dotyczy to przede wszystkim najprostszych urządzeń elektrycznych, które nie mają złożonych obwodów elektronicznych. Stosunkowo bezpieczny jest sprzęt AGD. Niestety, im jest on nowocześniejszy, tym bardziej delikatny. Związane jest to z elektroniką, która steruje prawidłowym funkcjonowaniem sprzętu. Najbardziej zagrożone są wszelkie systemy telekomunikacyjne: linie telefoniczne, odbiorniki radiowe i telewizyjne, sieci komputerowe i elektroniczne. Oprócz niebezpieczeństwa uszkodzenia kosztownego sprzętu, pojawia się ryzyko utraty ważnych danych. Dlatego wszelkie sieci elektroniczne, które sterują pracą ważnych urządzeń (np. aparatura kontrolno-pomiarowa czy urządzenia stosowane w służbie zdrowia) wymagają starannie zaprojektowanych systemów ochrony przed przepięciami.
Podstawowe urządzenia ochronne
Ochrona przeciwprzepięciowa dotyczy oczywiście nie tylko domowej instalacji elektrycznej, ale też całej sieci elektroenergetycznej. Przedmiotem tego artykułu są tylko urządzenia zabezpieczające bezpośrednio instalację wewnętrzną.
Klasa urządzeń ochronnych
Urządzenia ochronne mogą występować w kilku klasach. W typowych instalacjach domowych stosuje się urządzenia I i II klasy. Wybór klasy zależy od tego, czy instalacja jest zagrożona wystąpieniem napięcia pochodzącego od bliskiego wyładowania atmosferycznego. Możliwe są dwie sytuacje:
- linia zasilająca budynek jest napowietrzna lub istnieje zewnętrzna instalacja odgromowa. Instalacja jest zagrożona prądem piorunowym o dużej energii. Konieczne jest urządzenie ochronne klasy I (można też spotkać oznaczenie B). Ogranicznik tej klasy montowany jest na początku instalacji;
- linia zasilająca budynek biegnie pod ziemią, a budynek nie ma instalacji odgromowej. Nie ma zagrożenia przepięciem pochodzącym od bezpośredniego wyładowania piorunowego. Jako pierwszy stopień zabezpieczenia instalacji można wybrać urządzenie ochronne klasy II (można też spotkać oznaczenie C).
Czym chronić?
W ochronie przeciwprzepięciowej występuje pewna liczba nazw urządzeń zabezpieczających. Niektóre z tych nazw stosowane są
zamiennie. Przedstawiona tu klasyfikacja jest próbą uporządkowania różnorodności rynkowe:
- odgromnik (ochronnik przepięciowy, ogranicznik przepięć) - urządzenie klasy B. Można przyjąć, że w instalacji elektrycznej nazwa „odgromnik” zarezerwowana jest dla urządzenie montowanego na granicy sieć – instalacja (w złączu lub rozdzielnicy głównej). Zadaniem odgromnika jest „przejąć” prąd pochodzący z wyładowań atmosferycznych, niezależnie od ich lokalizacji;
- ogranicznik przepięć - urządzenie klasy C. Montowany jest w rozdzielnicach, a jego odległość od chronionego urządzenia nie powinna przekraczać 20 m. Zadaniem ogranicznika jest bronić urządzeń domowych przed przepięciami w sieci oraz przed wyładowaniami atmosferycznymi, ograniczonymi wstępnie przez urządzenia klasy B;
- ochronnik końcowy – urządzenie klasy D, którego zadaniem jest chronić szczególnie czuły na przepięcia sprzęt elektroniczny (serwer, centralka). Urządzenie to chroni sprzęt także przed zakłóceniami i dodatkowo zabezpiecza zawarte na nim dane;
zasilacz UPS (Uninterrupted Power Supply – nieprzerwana dostawa mocy), który zabezpiecza sprzęt komputerowy zarówno przed zanikiem napięcia, jak i przed przepięciem. Stosowanie UPS-ów do zabezpieczenie sprzętu AGD jest niedozwolone;
- listwa antyprzepięciowa – chroni komputer i jego urządzenia peryferyjne;
- ochronnik telekomunikacyjny (zespolony z gniazdem ochronnikowym) chroni urządzenia komputerowe, telekomunikacyjne i radiowo-telewizyjne.
Urządzenia ochronne wymagają okresowej wymiany wkładów ochronnych, o czym „same” zawiadamiają sygnałem dźwiękowym lub światełkiem alarmowym (czerwonym). Powinny być dobrane na etapie projektu, a zamontowane przez fachowca posiadającego uprawniania Stowarzyszenia Elektryków Polskich do 1kV.
