MSZ HD 60364-4-443:2016; Kisfeszültségű villamos berendezések: Légköri vagy kapcsolási tranziens túlfeszültségek elleni védelem.
A kapcsolási túlfeszültségeknek általában kisebb az amplítúdója, mint a légköri eredetű túlfeszültségeké. Ezért ez utóbbira vonatkozó követelmények általában lefedik a kapcsolási túlfeszültségek elleni védelmet is. A kapcsolási túlfeszültségeknek az időtartama is hosszabb és energiájuk is nagyobb, mint a légköri eredetűeké. Ahol a légköri eredetű zavarok ellen nincs tranziens túlfeszültség védelem kiépítve, ott szükséges lehet a kapcsolási túlfeszültség elleni védelem telepítése.
A légköri eredetű tranziens túlfeszültségek jellemzői függenek:
– az elosztó hálózat jellegétől (földkábeles vagy szabadvezetékes);
– van-e min. 1 db Túlfeszültség védelmi eszköz (SPD), a berendezés táppontján az energiaáramlás felőli oldalon;
– a táphálózat feszültség szintjétől;
A tranziens túlfeszültségek elleni védelmet SPD-k beépítése biztosítja. Amennyiben az erősáramú táphálózaton SPD-k beépítése szükséges, úgy a más hálózatokon (pl.: távközlési) is ajánlott további SPD-k beépítése.
A 443. fejezet nem vonatkozik az olyan berendezésekre, ahol a túlfeszültségek által okozott következmények hatással vannak az olyan építményekre amik:
– robbanásveszélyesek;
– károsodása kihat a környezetre (vegyi vagy radioaktív kibocsátás).
Túlfeszültség-szabályzás
Tranziens túlfeszültség elleni védelmet kell alkalmazni, ahol a túlfeszültségek által okozott következmények hatással vannak:
- az emberi életre (pl. orvosi készülékek, biztonsági berendezések stb.);
- közszolgáltatásokra és kulturális örökségekre (informatikai központok, múzeumok stb.)
- kereskedelmi vagy ipari tevékenységekre (pl. szállodák, piacok, bankok, ipari létesítmények stb.)
- nagy számú embercsoportokra (pl. nagy lakóépületek, templomok, iskolák, hivatalok stb.)
– Egyedi lakóegységek esetében nincs szükség tranziens túlfeszültség elleni védelem kialakítására, ahol védendő villamos berendezés teljes gazdasági értéke kisebb, mint a berendezés táppontján elhelyezett SPD gazdasági rétékének az ötszöröse.
A túlfeszültség fő okai
1. TOV (Temporary OverVoltage) = Átmenetei túlfeszültség:
A feszültség növekedés olyan hibajelenség miatt következik be, ami a 3 fázisú hálózat csillagpontjának jelentős mértékű eltolódásához vezet. Okozhatja a hálózat aszimmetrikus terhelése, tartósan fennálló zárlata, N vezető szakadása. Legmagasabb feszültség értéke a vonali feszültséggel azonos, ami kisfeszültségű normál hálózaton U=0,4 kV AC. Időtartama változó, pár másodperctől akár órákig is tarthat.
2. SEMP (Switching ElektroMagnetic Pulse) = Kapcsolási tranziens túlfeszültség:
Egy áramkör be- és/vagy kikapcsolásakor jelentkezik, főleg akkor ha a kikapcsolás egy túláramvédelmi eszköz hajtja végre, zárlat miatt. A feszültség csúcsértéke általában Umax= 1-1,5 kV, amely gyorsan csillapodó rezgéssel néhány ezredmásodperc alatt eltűnik.
3. LEMP (Lightning ElectroMagnetic Pulse) = Légköri eredetű tranziens túlfeszültség:
Villám hatására létre jövő, tüskeszerű impulzus néhány ezredmásodperctől pár másodpercig tartó aperiodikus rezgés, mely feszültség csúcsértéke akár 10 kV-os nagyságú is lehet
Túlfeszültség védelmi eszköz - Surge Protective Device (SPD)
Olyan eszköz amelynek rendeltetése a lökőfeszültségek korlátozása és a lökőáramok levezetése. Elsődlegesen a légköri eredetű tranziens túlfeszültségekkel (LEMP) szemben nyújt védelmet!
SPD-k védelmi szintjei:
SPD T1: villámáram-levezető, kombi-levezető
SPD T2: túlfeszültség-védelem elosztókba, alapelosztókba, fix telepítés
SPD T3: túlfeszültség-védelem dugaszoló aljzatokhoz, végkészülékek védelme
SPD T1-T2: kombinált levezető, teljesíti mind a T1 és T2 feltételeit.
Villámvédelmi zónák: (LPZ - Lightning Protection Zone)
LPZ 0A: közvetlen villámcsapás hatása, az épületen kívüli veszélyeztetett terület.
LPZ 0B: közvetlen villámcsapás hatása, az épületen kívüli védett terült.
LPZ 1: épületen belüli zóna, amit a nagy energiájú túlfeszültségek veszélyeztetnek.
LPZ 2: épületen beüli zóna, amit a kisebb energiájú túlfeszültségek veszélyeztetnek.
LPZ 3: olyan zóna, amit olyan túlfeszültségek és egyéb behatások veszélyeztetnek, amiket a készülékeke és a vezetékek maguk okoznak.
SPD-k elhelyezése, kiválasztása
Nagyobb kiterjedésű villamos elosztóhálózatok és építmények esetében az MSZ EN 62305-4:2016 szabványban leírt villámvédelmi zónakoncepciónak (LPZ) megfelelően csak több lépcsős, az egyes LPZ zónahatár-átlépések helyeire telepített túlfeszültség-védelmi intézkedésekkel lehet megfelelő túlfeszültség elleni védelmet létrehozni, a többi földelési, potenciálkiegyenlítési és árnyékolási és vezeték nyomvonal vezetési intézkedéssel együtt.
Tehát a túlfeszültség elleni védelem elve arról szól, hogy a külső hálózatok irányából érkező vezetett túlfeszültség-impulzusoknak az energiáját a T1, T2 és T3 típusó SPD-k lépcsőzetesen csökkentik akkora értékűre, amit a végponti fogyasztó készülékek még képesek károsodás nélkül elviselni (pl. számítógép). Ezért nem hagyható ki egyik fajta SPD sem a sorból.
FONTOS!
Védelmi eszközök kiválasztása:
Az MSZ HD 60364-5-534:2016 szabványban új követelményei szerint (erősáramú 0,4 kV-os hálozaton):
– a túlfeszültség-védelmi készülékeket LEGALÁBB II. túlfeszültség-kategória szerint kell kiválasztani, tehát a T2 SPD védelmi szintje nem lehet nagyobb 2,5 kV-nál (ennek a kereskedelemben kapható T2-es SPD-k általában megfelelnek).
– Ha azonban, az LPZ0A-LPZ1 zónahatárra kell SPD-t választani, akkor a T1-es SPD-nek is II- túlfeszültség-kategória szerint kell kiválasztani. Tehát csak olyan T1-es SPD alkalmazható aminek védelmi szintje max 2,5 kV! Villámáram-levezetőkből azonban sok gyártó még ma is gyárt olyanokat amiknek a védelmi szintje 4 kV. Ezek alkalmazása már nem megengedett.
SPD T1 elhelyezése
Az LPZ0A-LPZ1 zónahatárra mindig 1. típusú, villámáram-vezetőképes eszközt, azaz villámáram-levezetőt kell telepíteni. Épület rendelkezik külső villám védelmi rendszerrel. Feladata, hogy a vezetékeken folyó rész-villámáramokat a föld felé a legrövidebb áramúton levezesse anélkül, hogy másodlagos szikraképződés révén az építményben fizikai kár jönne létre. Feladata még a lökőfeszültségeket a beépítési helyre meghatározott méretezési lökőfeszültség alá csökkentse. Jellemzően 12,5 – 50 kA 10/350ns hullámalakú villámáramok levezetésére alkalmas pólusonként. Optimális telepítési helye az épület erősáramú csatlakozási pontján, az első túláramvédelmi eszköz után, a méretlen fővezetéken található. Fontos, hogy az T1-es SPD-t mindig az építmény fő földelő sínjének közvetlen közelében legyen. Ne feledjük az MSZ HD 60364-5-534:2016 szabványban előírtak szerint, 0,5 m a maximálisan megengedett bekötővezeték távolság. Gyakorlatban a villámáram-levezetőt a főelosztóban helyezik el, ami az épületen belül van, viszonylag távol a zónahatártól. Ezért szükséges a megfelelő, biztonságos nyomvonal vezetés kialakítása (védőtávolság), vezetékárnyékolást kell alkalmazni, illetve a fővezetékkel párhuzamosan futó összes rendszerre túlfeszültség elleni védelmi intézkedéseket kell tenni. Védelmi szint Up < 4 kV.
SPD T2 elhelyezése
Az LPZ0B és LPZ1 zónahatárra, illetve LPZ1 és LPZ2 zónahatárokra T2-es SPD-t kell beépíteni. Ezek a készülékek néhányszor 10 kA-es 8/20 ns hullámalakú lökőáramok többszöri elvezetésére alkalmasak. Továbbá alkalmasak induktív vagy kapacitív becsatolások, illetve kapcsolási túlfeszültségek által okozott lökőáramok/lökőfeszültségek levezetésére is. Védelmi szint Up < 2,5 kV.
T3 SPD elhelyezése
Érzékeny végkészülékek védelemére szolgálnak. Ezek az SPD-k a kis energiájú, a végkészülékeknél megjelenő túlfeszültségek levezetésére alkalmasak. Közvetlenül a védendő készülék elé építjük be az LZP 2-3 zónahatárokon. Általában 10 m-es vezeték szakaszt tudnak védeni az MSZ HD 60364-5-534:2016 szabvány szerint. 10 m-nél távolabb lévő készülékek védelmére csak speciális esetekben alkalmasak (pl. a vezeték árnyékolása megfelelő). Védelmi szint Up < 1,5 kV.
T1+T2 SPD telepítési rajz (OBO V50)
T1+T2 SPD bekötése TN rendszerben (OBO)
T1+T2 SPD bekötése TN-S/TT rendszerben (OBO)
Itt megtekintheted az OBO által készített rövid kis videót is, ami a túlfeszültség védelemről szól.
Felhasznált irodalom
- MSZ HD 60364-4-443:2016; Kisfeszültségű villamosberendezések: 443. fejezet: Légköri vagy kapcsolási tranziens túlfeszültségek elleni védelem. (IEC 60364-4-44:2007/A1:2015, módosítva)
- https://www.villanylap.hu/lapszamok/2020/julius-augusztus/5543-mire-jo-a-tulfeszultseg-vedelmi-eszkoz
- https://www.villanylap.hu/lapszamok/2020/november/5619-tenyek-es-tevhitek-a-tulfeszultseg-vedelemmel-kapcsolatban
- https://www.obo.hu/termekek/vedelmi-rendszerek/tulfeszultseg-vedelem/aramellatas-ac/
- https://www.phoenixcontact.com/hu-hu/technologiak/tulfeszueltseg-vedelmi-technologia/tulfeszultseg-vedelem-alapok
- Dési Albert: Épületvillamosság 9. átdolgozott, bővített kiadás; 2021. 257. – 275.o.
