SPD pro soukromý dům: princip fungování, schéma připojení, 1, 2, 3 třídy

Přepětí je překročení maximálního napětí pro konkrétní síť. Přepěťovým přepětím se rozumí náhlé přepětí mezi fází a zemí, které trvá zlomek sekundy. Takový pokles napětí je nebezpečný nejen pro vedení, ale i pro elektrické spotřebiče k němu připojené. Aby se takové situaci zabránilo, používá se přepěťová ochrana.

Co je SPD a k čemu slouží?

SPD je přepěťová ochrana, která zajišťuje ochranu elektrických instalací do 1 kV. Zařízení chrání před přepětím v elektrické síti a také před účinky blesku vybíjením proudových impulsů do země.

SPD se používají pouze v nízkonapěťových energetických rozvodech. Toto zařízení je vhodné jak pro průmyslové podniky, tak pro obytné budovy.

Existují dva typy SPD:

• OPS – síťová ochrana proti přepětí;
• OIN – omezovač přepětí.

Princip činnosti a zařízení

Principem činnosti SPD je použití varistorů – nelineárního prvku ve formě polovodičového rezistoru s odporem závislým na přiloženém napětí.

SPD má dva typy ochrany:

• Asymetrický (common-mode) – v případě přepětí zařízení směřuje impulsy k zemi (fáze – zem a nula – zem);
• Symetrický (diferenciální) – v případě přepětí je energie směrována na jiný aktivní vodič (fáze – fáze nebo fáze – nulový vodič).

Čtěte také: Typická schémata zapojení ATS – definice, princip činnosti

Pro lepší pochopení principu fungování SPD je zde malý příklad.

Normální napětí obvodu je 220 V, a když v tomto stejném obvodu dojde k impulsu, napětí prudce stoupne, například když dojde k úderu blesku. Při prudkém rázu napětí klesá odpor v SPD, což vede ke zkratu, který následně vede k sepnutí jističe a následně k vypnutí samotného obvodu. Tím je zajištěna ochrana elektrického zařízení před náhlými změnami napětí a zabránění průchodu vysokonapěťového impulsu.

Typy SPD

Zařízení přepěťové ochrany se dodávají s jedním a dvěma vstupy a se dělí na:

• Přepínání;
• omezující;
• Kombinované.

Spínací ochranná zařízení

Charakteristickým znakem spínacích zařízení je vysoký odpor, který při silném impulsu v napětí okamžitě klesne na nulu. Princip činnosti spínacích zařízení je založen na svodičích.

Potlačovače síťového přepětí (OSV)

Vysokou odolností se vyznačuje i omezovač síťového napětí. Jeho rozdíl od spínacího zařízení je pouze v tom, že k poklesu odporu dochází postupně. Svodič přepětí je založen na činnosti varistoru (rezistoru), který je použit v jeho konstrukci. Odpor varistoru je nelineárně závislý na napětí, které na něj působí. Při prudkém nárůstu napětí dochází i k prudkému nárůstu proudu, který prochází přímo varistorem a tím dochází k vyhlazení elektrických impulsů, načež se omezovač síťového napětí vrátí do původního stavu.

Kombinované SPD

SPD kombinovaného typu kombinují svodiče a varistory a mohou plnit funkci svodiče i omezovače.

třídy SPD

Existují pouze tři třídy zařízení podle stupně ochrany:

• Zařízení třídy I (přepěťová kategorie IV) – chrání systém před přímým úderem blesku a instaluje se do hlavního rozvaděče nebo do vstupního rozvodného zařízení (IDU). Toto zařízení je bezpodmínečně nutné používat, pokud se budova nachází na otevřeném prostranství a je obklopena mnoha vysokými stromy, což zvyšuje riziko blesku.
• Zařízení třídy II (přepěťová kategorie III) – používá se jako doplněk k zařízení třídy I k ochraně sítě před spínacím vlivem, tzn. z vnitřního síťového přepětí. Instalováno v rozvodné desce.
• Zařízení třídy III (přepěťová kategorie II) – slouží k ochraně před zbytkovým atmosférickým a spínacím přepětím a také k eliminaci vysokofrekvenčního rušení procházejícího zařízením třídy II. Instalace se provádí jak v běžných zásuvkách nebo propojovacích krabicích, tak v samotných elektrických spotřebičích, které je třeba chránit.

Klasifikace podle stupně vybití proudu:

• Třída B – vzduchové nebo plynové výboje s výbojovým proudem 45 až 60 kA. Instalují se na vstupu do objektu v hlavním rozvaděči nebo ve vstupním rozvodném zařízení.
• Třída C – varistorové moduly s vybíjecími proudy cca 40 kA. Instalováno do přídavných panelů.
• Třídy C a D se používají v tandemu, pokud je vyžadován podzemní kabelový vstup.

POZOR! Vzdálenost mezi SPD musí být alespoň 10 metrů po délce vedení.

Jak vybrat SPD?

První věc, kterou musíte udělat při výběru SPD, je určit systém uzemnění, který se v budově používá.

Existují tři typy uzemňovacího systému:

• TN-S jednofázový;
• TN-S se třemi fázemi;
• TN-C nebo TN-CS se třemi fázemi.

Při nákupu zařízení je stejně důležité věnovat pozornost teplotní odolnosti. Většina SPD je navržena pro provoz při teplotách až -25. Pokud má váš region velmi chladné klima a zimy jsou drsné, pak by elektrický panel neměl být umístěn venku, jinak zařízení selže.

Při výběru SPD je také třeba vzít v úvahu následující faktory:

• Význam chráněného zařízení;
• Riziko nárazu na objekt: terén (město nebo předměstí, rovné volné prostranství), zóna se zvláštním rizikem (stromy, hory, rybník), zóna zvláštních nárazů (hromosvod ve vzdálenosti menší než 50 metrů od budovy, který představuje nebezpečí).

V souvislosti se situací, kdy je nutné instalovat SPD, se volí vhodná třída (I, II, III).

Je také důležité vzít v úvahu napětí, které zařízení vydrží. U zařízení třídy I toto číslo nepřesahuje 4 kV. Zařízení třídy II snese úrovně napětí do 2,5 kV a zařízení třídy III snese úrovně napětí do 1,5 kV.

Dalším důležitým parametrem při výběru SPD je maximální dlouhodobé provozní napětí – efektivní hodnota střídavého nebo stejnosměrného proudu, který je do SPD dlouhodobě dodáván. Tento parametr se musí rovnat jmenovitému napětí sítě. Podrobnosti si můžete přečíst v normě IEC 61643 – 1, příloha 1.

Při připojování SPD k ochraně zařízení je důležité vzít v úvahu jeho jmenovitý stejnosměrný nebo střídavý proud, který může zátěž přenášet.

Jak připojit SPD v soukromém domě?

Instalace SPD se provádí v závislosti na indikátoru napětí: 220V (jedna fáze) a 380V (tři fáze).

Schéma připojení může být zaměřeno na kontinuitu nebo je třeba určit priority; V prvním případě může být ochrana před bleskem dočasně vypnuta, aby se zabránilo přerušení dodávek spotřebitelům. Ve druhém případě je nepřípustné vypnout ochranu před bleskem, byť jen na několik sekund, ale úplné odstavení napájení je možné.

Schéma zapojení v jednofázové síti uzemňovací soustavy TN-S

Při použití jednofázové sítě TN-S musí být fázový, nulový pracovní a nulový ochranný vodič připojen k SPD. Fáze a nula jsou nejprve připojeny k odpovídajícím svorkám a poté prostřednictvím smyčky k lince zařízení. Zemnící vodič je spojen s ochranným vodičem. SPD se instaluje bezprostředně za úvodní jistič. Pro usnadnění procesu připojení jsou všechny kontakty na zařízení označeny, takže by neměly nastat žádné potíže.

Vysvětlení diagramu: A, B, C – fáze elektrické sítě, N – pracovní nulový vodič, PE – ochranný nulový vodič.

POMOC. Pro dodatečnou ochranu SPD se doporučuje použít pojistky, které jsou umístěny přímo na samotném zařízení.

Schéma zapojení v třífázové síti uzemňovací soustavy TN-S

Charakteristickým rysem třífázové sítě TN-S od jednofázové sítě je, že ze zdroje energie pochází pět vodičů, tři fáze, pracovní nulový vodič a ochranný nulový vodič. Na svorky jsou připojeny tři fáze a nulový vodič. Pátý ochranný vodič je připojen k tělu elektrického zařízení a zemi, to znamená, že slouží jako druh propojky.

Schéma zapojení v třífázové síti uzemňovací soustavy TN-C

V systému uzemnění TN-C jsou pracovní a ochranný vodič sloučeny do jednoho vodiče (PEN), to je hlavní rozdíl od uzemnění TN-S.

Systém TN-C je jednodušší a již značně zastaralý a v zastaralém bytovém fondu je běžný. Podle moderních norem se používá uzemňovací systém TN-CS, ve kterém jsou nulové pracovní a nulové ochranné vodiče umístěny odděleně.

Přechod na novější systém je nutný, aby nedošlo k úrazu elektrickým proudem pro obsluhu a k požáru. A samozřejmě systém TN-CS má lepší ochranu proti náhlým přepětím.

Ve všech třech variantách zapojení je v případě přepětí směrován proud do země zemnicím kabelem nebo společným ochranným vodičem, který zabrání poškození celého vedení a zařízení impulsem.

Chyby připojení

1. Instalace SPD v elektrické místnosti se špatným uzemňovacím obvodem.

Pokud uděláte takovou chybu, můžete během prvního úderu blesku ztratit nejen všechny elektrické spotřebiče, ale také samotný rozvaděč, protože nebude k dispozici ochrana se špatnou zemnící smyčkou, a tedy žádná ochrana.

2. Nesprávně zvolené SPD, které nevyhovuje použitému zemnicímu systému.

Před nákupem zařízení si nezapomeňte zjistit, jaký druh uzemňovacího systému se u vás doma používá, a při nákupu si pečlivě přečtěte jeho technickou dokumentaci, abyste se vyhnuli chybám.

3. Použití SPD nesprávné třídy.

Jak již bylo uvedeno výše, existují 3 třídy přepěťových ochran. Každá třída odpovídá konkrétní panelové desce a musí být instalována v souladu s pravidly a předpisy.

4. Instalace SPD pouze jedné třídy.

Pro spolehlivou ochranu často nestačí nainstalovat SPD jedné třídy.

5. Třída zařízení a jeho určení jsou zmatené.

Stává se také, že přístroje třídy B jsou umístěny v rozvaděči bytu, přístroje třídy C v ASU budovy a přístroje třídy D před elektronickým zařízením.

SPD je samozřejmě dobrá a potřebná věc, ale jeho použití v napájení doma není povinné. Při připojování tohoto zařízení je třeba si uvědomit, že je vybráno individuálně pro každý uzemňovací systém. Z tohoto důvodu se doporučuje bezprostředně před nákupem využít služeb zkušeného elektrikáře, aby se předešlo problémům.

Blesk: od starověkých mýtů k moderním hypotézám

Jak správně udělat zemní smyčku v soukromém domě – výpočet obvodu a instalace

Jaké typy uzemňovacích systémů existují a co je ochranné uzemnění?

Co je napěťové relé a proč je potřeba v bytě

Co je fázové a síťové napětí?

Co je proudový chránič – účel, princip činnosti, označení a typy

Kolísání napětí v elektrické síti není neobvyklé a může způsobit mnoho problémů, jako jsou poruchy domácích spotřebičů. Někdy dokonce vedou k ohrožení lidského zdraví a života. Abyste se takovému nebezpečí vyhnuli, musíte chránit svůj domov před přepětím. K tomuto účelu je na trhu k dispozici široká škála speciálních zařízení.

Hlavní příčiny přepětí v síti

Typy přepětí se liší intenzitou, velikostí odchylky od norem, dobou trvání a dynamikou nárůstu nebo poklesu. Hlavní důvody takového porušení jsou obvykle následující:

1. Zvýšené zatížení elektrické sítě. Při připojení několika elektrických spotřebičů s vysokým výkonem najednou se tok proudu stává nestabilním. To lze zaznamenat blikáním lamp nebo samovolným vypnutím elektrického zařízení. K těmto odchylkám dochází často, hlavně ve večerních hodinách, kdy se zvyšuje spotřeba elektřiny.
2. V těsné blízkosti velkého spotřebitele. Patří sem průmyslové podniky, nákupní centra, kancelářské budovy atd. Tato zařízení vyžadují použití výkonného ventilačního systému a dalších zařízení, která spotřebovávají velké množství elektrické energie.
3. Poškození nulového vodiče, který vyrovnává napětí v síti. Když se rozbije, někteří spotřebitelé dostávají elektrický proud ve zvýšeném objemu.
4. Dělání chyb během procesu připojení. Například fázový a nulový vodič mohou být zaměněny.
5. Nekvalitní nebo opotřebovaná elektroinstalace, porušení její instalační technologie.
6. Blesk udeřil do elektrického vedení. To vede k náhlým rázům napětí. Odchylka od normy může dosáhnout několika tisíc voltů, což může vést k nebezpečí, protože ochranná zařízení nemusí fungovat včas.

Přijatelné parametry elektřiny

V Rusku je normou napětí 220 V. Současně může objem dodávky proudu kolísat jedním nebo druhým směrem. Přípustná amplituda je stanovena předpisy upravujícími pravidla pro dodávku elektrické energie spotřebitelům.

Pozor! Pokud je norma napětí 220 V, minimální přípustná hodnota je 198 V a maximální 242 V.

Možné následky přepětí

Výrobci elektrických zařízení předpokládají rizika přepětí v síti. Moderní domácí spotřebiče určené pro 220 V snesou výkyvy v rozsahu 200–240 V. Dlouhodobý provoz zařízení v takových podmínkách však vede ke snížení jeho životnosti.

Náhlé změny podmínek napětí mohou poškodit elektrická zařízení. Navíc nelze vyloučit nebezpečí požárů, které jsou nebezpečné pro zdraví a životy lidí a mohou vést ke škodám nebo úplné ztrátě majetku.

Pozor! Na ztráty vzniklé v důsledku poruchy zařízení v důsledku přepětí sítě se záruka nevztahuje. Náklady na opravu poškozených zařízení nebo nákup nových nese jejich majitel.

Na dodavatele elektřiny je možné podat žalobu, pokud test potvrdí proměnný stav dodávky elektřiny. Je třeba mít na paměti, že tento postup je spojen s dodatečnými náklady a obtížemi a nemůže být zárukou dosažení požadovaného výsledku.

Je mnohem snazší starat se o instalaci zařízení předem pro kontrolu stavu dodávaného proudu a ochranu domu před přepětím.

Ochrana proti přepětí 220 V

V obytných budovách je stav elektroinstalace často nevyhovující. Ve vícebytových domech často neodolá ani malému přepětí vzniklému při současné aktivaci několika desítek zařízení.

K vyřešení problému se doporučuje vyměnit elektroinstalaci v domě nebo jednotlivém bytě. Ve druhém případě však nebude možné dosáhnout požadovaných výsledků, protože v obecné síti dochází k napěťovým rázům.

Pozor! Nejúčinnějším způsobem, jak eliminovat rizika plynoucí z výpadků sítě, je instalace speciálního systému přepěťové ochrany.

Jak chránit zařízení před přepětím?

Hlavní typy zařízení pro kontrolu kvality napájení a ochrany proti přepětí:

• relé řízení napětí (VCR);
• senzor přepětí (OHS);
• stabilizátor.

Záložní zdroje nejsou plnohodnotnými přepěťovými ochranami, ale stejně jako výše uvedená zařízení si zaslouží zvláštní pozornost.

Ochranné relé RLV a UZM

Relé je vhodné používat při ojedinělých poklesech napětí v síti, kdy není potřeba zajišťovat stálou ochranu.

RKN je zařízení kompaktní velikosti. Jeho úkolem je kontrolovat stav dodávky proudu a automaticky vypnout obvod v případě náhlého přepětí a také obnovit dodávku elektrické energie ihned po návratu parametrů sítě do normálu.

Relé nijak neovlivňuje stabilitu ani objem dodávky proudu. Zařízení pouze kontroluje a zaznamenává stav těchto indikátorů.

Existují dva typy RKN:

1. Obecný blok. Zařízení je obvykle instalováno v hlavní rozvodné desce. Je navržen tak, aby poskytoval přepěťovou ochranu celého domu nebo bytu.
2. Individuální štafeta. Jedná se o zařízení, které svým vzhledem připomíná běžnou prodlužovačku, ve které jsou umístěny zásuvky pro zásuvky. Zahrnují jednotlivé elektrické spotřebiče.

Při výběru relé je třeba zvážit jeho výkon. Musí překročit celkový ukazatel elektrických spotřebičů připojených k zařízení.

Při výběru jednotlivého typu RKN se doporučuje dát přednost ochrannému zařízení s optimálním počtem zásuvek.

Relé se vyznačují jednoduchostí a snadností použití a také nízkou cenou. Použití tohoto zařízení se však doporučuje pouze v případě, že kontrola dat potvrdí stav sítě, ve kterém nedochází k častým přepětím. Jinak jsou možné pravidelné automatické odstávky dodávky elektřiny do domu či bytu. To může obyvatelům způsobit určité nepříjemnosti.

Snímač napětí

Tento typ zařízení funguje jinak než relé. V tomto případě jsou také kontrolovány údaje o stavu indikátorů dodávky elektrické energie do domu nebo bytu. Pokud dojde k přepětí, síť se automaticky vypne.

Toto zařízení lze instalovat současně s proudovým chráničem (RCD). Po kontrole stavu indikátorů sítě a v případě detekce přepětí zařízení vyvolá únik proudu. Poté dojde k vypnutí proudového chrániče, což automaticky odpojí napájení sítě.

Regulátor napětí

Stabilizátor je vhodný pro ochranu sítě, jejíž testování ukazuje přítomnost konstantních přepětí v domě. Zařízení tohoto typu je instalováno v rozvodné desce. Zařízení zjišťuje rozdíl v dodávaných potenciálech a normalizuje jejich výkon na normální výstupní hodnotu.

Existuje několik typů tohoto zařízení:

1. Relé. Zařízení tohoto typu se vyznačují nízkou cenou a malým výkonem. Účinně se používá jako prostředek ochrany domácích spotřebičů.
2. Servo nebo mechanický. Podle vlastních charakteristik se zařízení tohoto typu prakticky neliší od reléových, ale jejich cena je vyšší.
3. Elektronický. Tento typ zařízení se vyznačuje vysokým výkonem a dlouhou životností. Elektronická zařízení přesně kontrolují stav elektrické sítě a při detekci skoků v přívodu proudu provádějí včasné úpravy. Tato zařízení zaručují účinnou ochranu vašeho domu nebo bytu před přepětím. Jsou však velmi drahé.
4. Elektronická dvojitá konverze. Tato zařízení jsou nejdražší ze všech zařízení ve své kategorii. Mají však nejlepší technické vlastnosti a poskytují nejspolehlivější testování elektrické sítě a její ochranu před negativními účinky přepětí.

Pozor! Jednofázové stabilizátory jsou vhodné pro připojení k domácí lince, třífázové pak slouží k ochraně velkých objektů.

Stabilizátory mohou být stacionární nebo přenosné.

Při výběru zařízení byste měli věnovat pozornost celkovému výkonu připojených elektrických zařízení a také napěťovým limitům.

Záložní napájení

Úkolem zdroje nepřerušitelného napájení (UPS) je dodávat proud do elektrických spotřebičů po stanovenou dobu v případě náhlého výpadku proudu. To vám umožní správně vypnout zařízení a v případě potřeby uložit data. Zásoba energie je uložena v bateriích zabudovaných v ochranném zařízení.

Pozor! UPS se obvykle používají současně s počítači.

Některé UPS mají vestavěné stabilizátory, které dokážou neutralizovat malé napěťové rázy. Náklady na taková zařízení jsou vysoké, ale neposkytují úplnou ochranu sítě v domě nebo bytě.

Přepěťová ochranná zařízení (SPD)

Zařízení tohoto typu jsou určena k ochraně před náhlým přepětím, například v důsledku úderu blesku do elektrického vedení. Existují dva typy SPD:

1. Ventilová a jiskřiště. Jsou instalovány v sítích vysokého napětí. V požadovaném okamžiku dojde v zařízení k poruše vzduchové mezery. Fáze je zkratována k zemi. Výboj směřuje do země.
2. Spínače přepětí (OSL). Jsou malé velikosti a mohou být použity v soukromém domě. Uvnitř zařízení je umístěn varistor. Když je elektrická energie dodávána v normálních mezích, neprochází jí žádný proud. Ale v okamžiku přepětí, kdy se objem elektřiny zvýší, zařízení vypne a sníží indikátory sítě na normální hodnoty.

Senzor přepětí (OHS)

Snímače přepětí se používají současně s proudovými chrániči. DPS kontroluje stav dodávaného proudu. Pokud jsou normy překročeny, RCD zastaví dodávku elektrické energie do domu nebo bytu.

Síťový filtr

Přepěťová ochrana se snadno používá a má nízkou cenu. Vhodné pro ochranu zařízení s nízkým výkonem. Jedná se o prodlužovací kabel nebo monoblok. Vybaven jednou nebo více zásuvkami a vypínačem s indikátorem napájení.

Tato zařízení jsou účinná pro ochranu před napěťovými rázy v rozsahu 400–500 V. Maximální zatěžovací proud je 5–15 A.

Pozor! Přepěťové ochrany se často používají jako standardní prodlužovací kabel s dodatečným ochranným prvkem.