Zaščita električnih inštalacij pred strelo se izvaja z zaščitnimi elementi, ki jih v glavnem predstavljajo iskrišča in varistorji. Namen članka je primerjava njihove uporabe glede na s standardi predpisana pravila ščitenja.

• SIST IEC 61024-1-1:1998 Zaščita objektov pred delovanjem strele,
• IEC TC 61213-3:2000 Zaščita pred elektromagnetnim impulzom strele – 3 del. Zahteve za prenapetostne naprave,
• OSIST IEC 61662:1998 – Ocenitev rizika škode zaradi strele,
• SIST IEC 61643 – 11:2002 – Nizkonapetostne prenapetostne zaščitne naprave – 11. del. Prenapetostne zaščitne naprave za nizkonapetostna omrežja, ki definirajo način uporabe prenapetostnih odvodnikov, imenovanih s kratico SPD (Surge Protective Device), in njihovih zahtevanih karakteristik ter način preskušanja.

Razlikujemo med:
- zunanjo zaščito pred strelo (strelovodna zaščita, 
  območje 0),
- notranjo zaščito pred strelo (vstop električnih vodnikov v
   zgradbo, območje 0-1),
- notranjo prenapetostno zaščito (znotraj zgradbe in zaščita
   naprav, območje 1-3).

• SPD razreda I, ki se preskuša z direktnim udarom toka strele v obliki impulza 10/350 m s (SIST EN 60060-2:1998)……I_imp, ki simulira tok, ki nastane ob ekvopotencialni izenačitvi ob udaru v strelovod oz. v neposredni bližini objekta;
• SPD razreda II, ki se preskuša z udarnim tokom oblike 8/20 m s (SIST EN 60060-2:1998), ki simulira indukcijske in druge prehodne prenapetosti v omrežju;
• SPD razreda III, ki se preskuša s hibridnim udarnim valom napetosti in toka U_o (SIST EN 61000-4-5:1997) za preskus zdržnosti naprav, priključenih na omrežje. , ki se preskuša s hibridnim udarnim valom napetosti in toka U (SIST EN 61000-4-5:1997) za preskus zdržnosti naprav, priključenih na omrežje.

Za zaščito pred strelo se uporablja SPD, razred I, razen ob uporabi v manj ogroženih zgradbah (imajo npr. izveden priklop energetskega kabla po dolgem zemeljskem vodu, nimajo pa strelovoda oz. drugih ozemljenih izpostavljenih kovinskih delov na strehi (npr. antena) in so v bližini višjih zgradb, sprejemljivo tveganje glede na vrednost zgradbe). Tedaj zadošča SPD, razred II.

SPD razreda I za notranjo zaščito pred strelo ob prehodu kablov v zgradbo (območje 0 – 1) mora odvajati bistveno več energije, SPD razreda II za notranjo prenapetostno zaščito (območje 1 – 3) pa je izpostavljen bistveno manjši energiji v krajših impulzih.

Slika 1: Primerjava energije posameznih udarnih tokov

Energetska koordinacija

Po standardu IEC 61213 je predvideno, da se energija udarnega toka postopno razgradi v obliki zaščitne kaskade. Njen najnižji del je SPD razreda III za zaščito naprav. Kot najhitrejši element se sproži že ob majhnem povečanju napetosti in odvaja le majhno energijo. Ob nadaljnjem naraščanju napetosti se ta lahko odpravi z drugim SPD razreda II v kaskadi, saj je ta sposoben odvajati večje energije, in pri tem SPD razreda III ščiti pred preobremenitvijo in poškodbami. Ob udaru strele napetost vendarle narašča hkrati pa tudi tok. Sedaj mora SPD razreda I prevzeti celotno energijo strele ter razbremeniti in ščititi SPD razreda II, ki je že začel delovati. Ko se doseže izravnava potencialov med zemljo (PE) in fazo (L1, L2, L3) oziroma ničelnim vodnikom (N), se morajo SPD-ji brez poškodbe spet vrniti v svoje začetno stanje, da so pripravljeni za ponovno uporabo.

Če hočemo doseči, da se posamezne zaščitne stopnje sprožajo koordinirano druga za drugo, moramo med posameznimi SPD-ji zagotoviti ustrezno impedanco voda. Med

SPD-razredoma I in II je po standardu treba upoštevati dolžino voda 10 metrov ali pa predvideti ustrezno nadomestno impedanco (dušilko) kot razklenitev obeh zaščitnih stopenj.

Slika 2: Koordinacija med stopnjami prenapetostne zaščite

Na trgu se pojavljajo zaščite na osnovi treh osnovnih elementov: iskrišč, varistorjev in polpredvodniških elementov. Ker so polprevodniški elementi energijsko šibkejši in se kot zaščita pojavljajo v elektronskih vezjih in telekomunikacijah, jih v nadaljevanju tega članka ne bomo obravnavali. Način delovanja med varistorjem in iskriščem je že v osnovi različen, saj iskrišče deluje kot stikalni element, varistor pa je nelinearni upor.

Nadaljevanje članka si preberite v Elektrotehniški reviji ER št. 2/2005 in 3/2005!

Izobraževanja

Revije

Avtor