Ograniczanie przepięć w instalacjach elektrycznych w obiektach budowlanych. Zeszyty dla elektryków - nr 9

Ograniczanie przepięć w instalacjach elektrycznych w obiektach budowlanych.
Seria: Zeszyty dla elektryków - nr 9

rok wydania: 2011, wydanie pierwsze
ilość stron: 246
ISBN: 978-83-929689-3-1
oprawa: miękka

Wstęp
Cechą charakterystyczną współczesnych urządzeń elektrycznych i elektronicznych jest ich stosunkowo niewielka odporność udarowa. Dotyczy to zarówno odporności na bezpośrednie oddziaływanie impulsowego pola elektromagnetycznego, jak i odporności na działanie napięć i prądów udarowych dochodzących do tych urządzeń z sieci zasilającej oraz z linii przesyłu sygnałów.
Znaczną część uszkodzeń urządzeń i systemów elektronicznych wywołują napięcia i prądy udarowe powstające podczas wyładowań piorunowych. Obecnie szkody wywołane przez przepięcia atmosferyczne są wielokrotnie większe od zniszczeń powstających podczas bezpośrednich uderzeń piorunów w obiekty budowlane (pożary, uszkodzenia budynków, uszkodzenia instalacji itp.).

Spis treści
1. Wstęp 7
1.1. Symbole graficzne elementów i układów ochronnych  11
2. Zagrożenie piorunowe instalacji w obiekcie budowlanym 12
2.1. Podstawowe parametry prądów piorunowych 12
2.2. Zagrożenie związane z rozpływem prądów piorunowych w obiekcie 15
2.3. Zagrożenia związane z zewnętrzną instalacją usługową 17
2.4. Zagrożenia związane z indukowaniem się udarów podczas wyładowania   w obiekt budowlany lub w jego pobliżu 18
2.5. Wyznaczanie napięć i prądów indukowanych w pętlach przewodów 18
2.5.1. Napięcia i prądy indukowane w strefie LPZ 1 19
2.5.2. Napięcia i prądy indukowane w kolejnych strefach  22
3. Napięcia i prądy udarowe w obwodach niskiego napięcia 22
3.1. Wyładowania piorunowe w LPS obiektów budowlanych 22
3.2. Wyładowania piorunowe w sąsiedztwie obiektu budowlanego 24
3.3. Wyładowania piorunowe w sąsiedztwie linii dochodzących do obiektu 25
3.4. Stany nieustalone w sieci elektroenergetycznej 27
3.5. Impulsy elektromagnetyczne eksplozji nuklearnych 28
3.5.1. Napięcia i prądy indukowane przez NEMP 30
3.6. Przepięcia rejestrowane w instalacji elektrycznej w obiektach budowlanych 31
3.7. Przenoszenie napięć udarowych przez transformatory 35
3.8. Napięcia i prądy udarowe w obwodach sygnałowych 35
3.8.1. Obwody telekomunikacyjne 36
3.8.2. Systemy informatyczne 40
3.8.3. Systemy kontrolno-pomiarowe w stacjach elektroenergetycznych 41
4. Strefowa koncepcja ochrony przed przepięciami 43
5. Odporność udarowa przyłączy urządzeń  48
5.1. Badania odporności udarowej urządzeń  48
5.1.1. Udary 49
5.1.2. Przebiegi oscylacyjne tłumione  52
5.1.3. Serie szybkich zakłóceń impulsowych  52
5.2. Poziomy odporności udarowej urządzeń  53
5.2.1. Przyłącza zasilania  53
5.2.2. Przyłącza sygnałowe   55
6. Wyrównywanie potencjałów w obiektach budowlanych 57
6.1. Ogólne zasady wyrównywania potencjałów instalacji wprowadzanych do obiektu budowlanego 57
6.1.1. Główna szyna wyrównawcza  60
6.1.2. Główny pierścień wyrównawczy 60
6.2. Wyrównywanie potencjałów wewnątrz obiektu budowlanego 64
7. Ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym 65
7.1. Urządzenia do ograniczania przepięć typu 1 67
7.1.1. Zasady doboru i montażu 70
7.1.1.1. Układy połączeń SPD 72
7.1.1.2. Podstawowe zasady montażu  77
7.1.2. SPD o napięciowym poziomie ochrony poniżej 4000 V 81
7.1.3. SPD o napięciowym poziomie ochrony poniżej 2500 V 83
7.1.4. SPD o napięciowym poziomie ochrony poniżej 1500 V 84
7.1.5. Koordynacja właściwości SPD typu 1 z wymaganiami EMC urządzeń 86
7.1.6. Oddziaływanie prądów udarowych na zabezpieczenia nadprądowe 87
7.2. SPD typu 2 89
7.2.1. Zasady doboru i montażu 91
7.3. SPD typu 3 94
7.3.1. Dobór i instalacja 97
8. Wielostopniowe systemy ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej 98
8.1. Układy SPD typu 1 i 2 98
8.2. Układy SPD typu 2 i 3 103
8.3. Układ SPD a chronione urządzenie 103
8.4. Zasady tworzenia wielostopniowego systemu ograniczania przepięć 105
8.5. Podstawowe błędy występujące przy projektowaniu i montażu systemów SPD 109
8.5.1. Błędy w fazie projektowania instalacji elektrycznej  109
8.5.1.1. Błędna ocena występującego zagrożenia instalacji elektrycznej  109
8.5.1.2. Niewłaściwe rozmieszczenie układów SPD różnych typów 109
8.5.1.3. Błędne układy połączeń 111
8.5.1.4. Brak koordynacji poziomów ograniczania przepięć przez układy SPD z odpornością udarową chronionych urządzeń  111
8.5.1.5. Różnice potencjałów pomiędzy instalacjami dochodzącymi do urządzenia 111
8.5.2. Błędy przy montażu SPD 111
8.5.2.1. Długie przewody stosowane do połączeń SPD 111
8.5.2.2. Siły dynamiczne działające pomiędzy przewodami z prądem udarowym 112
8.5.2.3. Brak lub niewłaściwy dobór zabezpieczenia nadprądowego 112
8.5.2.4. Wydmuch gazów na zewnątrz SPD 112
8.6. Eksploatacja i konserwacja SPD 113
9. Elementy i układy do ochrony przed przepięciami w obwodach sygnałowych 116
9.1. Elementy i urządzenia ograniczające przepięcia 117
9.1.1. Iskierniki gazowe 117
9.1.2. Warystory  127
9.1.3. Diody zabezpieczające 131
9.1.4. Diody tyrystorowe 136
9.2. Elementy i układy tłumiące przepięcia 137
9.2.1. Filtry dolnoprzepustowe 138
9.2.2. Filtry górnoprzepustowe 139
9.2.3. Sęki ćwierćfalowe  140
9.2.4. Właściwości ochronne filtrów przeciwzakłóceniowych 141
9.3. Elementy i urządzenia separujące 144
9.3.1. Transformatory separujące 145
9.3.2. Transoptory 145
9.3.3. Światłowody 147
9.3.4. Zasady skutecznej separacji galwanicznej  147
10. Urządzenia do ograniczania przepięć w systemach przesyłu sygnałów 149
10.1. Zasady doboru urządzeń ograniczających przepięcia 151
10.2. Zasady poprawnego montażu i kontroli stanu SPD 161
10.2.1. Spadki napięć na przewodach łączących SPD 162
10.2.2. Koordynacja współdziałania pomiędzy SPD w układach wielostopniowych 164
10.2.3. Różnice potencjałów pomiędzy instalacjami dochodzącymi do urządzenia 165
10.3. Przykłady doboru urządzeń ograniczających przepięcia 166
10.3.1. Abonencka stacja końcowa w systemie cyfrowej transmisji sygnałów ISDN 166
10.3.2. Urządzenia stacji bazowych GSM 172
10.3.3. Transmisja sygnałów za pomocą kabli koncentrycznych 177
11. Koordynacja układania instalacji niskonapięciowych w obiektach budowlanych 178
11.1.  Ogólne zasady układania przewodów w obiekcie budowlanym  178
11.2.  Odstępy między przewodami różnych instalacji 180
11.3.  Układanie przewodów między obiektami  184
12.  Przykłady ochrony przed przepięciami instalacji i urządzeń w obiekcie budowlanym  186
12.1.  Ograniczanie przepięć w systemach zasilania gwarantowanego 186
12.2.  Instalacje prądu stałego 192
12.3.  Ograniczanie przepięć w instalacjach elektrowni wiatrowych 196
12.3.1.  Ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej 197
12.3.2.  Ograniczanie przepięć w systemach przesyłu sygnałów 197
12.4.  Ochrona urządzeń na dachach obiektów  200
12.5.  Ograniczanie przepięć w instalacjach elektrycznych niewielkich obiektów  204
12.6.  Ochrona systemów antenowych 206
12.7.  Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa urządzeń systemów telewizji dozorowej 208
12.7.1.  Poziomy odporności udarowej urządzeń  208
12.7.2.  Ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej 209
12.7.3.  Ograniczanie przepięć dochodzących do przyłączy sygnałowych 210
12.7.4.  Ochrona odgromowa kamer 212
12.8.  Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa systemów fotowoltaicznych 214
12.8.1.  Ochrona przed bezpośrednim działaniem prądu piorunowego  215
12.8.2.  Ochrona przed przepięciami w instalacji elektrycznej  216
12.9.  Ograniczanie przepięć w systemach kontrolno-pomiarowych 219
12.9.1.  Sterowniki 219
12.9.2.  Przetworniki i czujniki 222
12.9.3.  Obwody iskrobezpieczne 224
12.10.  Ograniczanie przepięć dochodzących do telekomunikacyjnych urządzeń abonenckich 228
12.11.  Ograniczanie przepięć w okablowaniu strukturalnym  231
12.12.  Ograniczanie przepięć w systemach telemechaniki  235
12.13.  Iskierniki do połączeń wyrównawczych 236
13.  Podsumowanie 239
14.  Literatura  241