Egyszerû és hatékony megoldások

Átírás

1 Moduláris túlfeszültség-levezetôk Egyszerû és hatékony megoldások A siker egyértelmû! A legtöbbet tesszük a villamosságért.

2 A villámmal kapcsolatos kockázatok A villám a talajjal kondenzátort képezô zivatarfelhôkben felgyülemlett elektromosság kisülésébôl keletkezik. Ez a viharok idején elôforduló jelenség jelentôs károkat okozhat. A villám egy magas frekvenciájú villamos jelenség, amely bármely vezetôben, de különösen a kábelekben és a villamos terhelés alatt lévô helyeken túlfeszültséget okozhat. A városok növekedésével az ember kevésbé van kitéve a villámlásnak, mint régen. Ugyanakkor egyre inkább hatással vannak ránk az elektromos és elektronikus eszközök, melyek pontos mûködését azonban befolyásolhatja a villámlás. Európában a villámlás sok kárt okoz: n a tûzesetek 10%-át villámcsapás okozza, melyek közül 40% mezôgazdasági jellegû, n a villámlás az elektronikus és elektromos berendezések meghibásodásának legfôbb oka: o mérôeszközök, o érzékeny terhelések, n a feszültségellátásban bekövetkezett kimaradások utáni jelentôs mûködtetési veszteségek, n a villámcsapás által okozott károk javítási költségei jelentôsek. Ma már rendelkezésre áll megfelelô védelem a villamos berendezések, építmények számára egyaránt: n az épületek külsô részén, összekötnek minden fém elemet a földelési rendszerrel és végül beiktatnak egy villámhárítót, n az épületek belsejében, egymáshoz kötik a veszélyeztetett vezetô részeket és beiktatnak egy túlfeszültség-levezetôt a villamos- és telefonhálózatokba. A védelem hatékonysága számos tényezôtôl függ: n a villámhárítók és szekrények természetes ellenállóképessége, n a választott villámhárítók és túlfeszültség-levezetôk, n ezen védelmi eszközök megfelelô beszerelése.

3 A megújult túlfeszültség-levezetô kínálat Olyan eszközök állnak rendelkezésre, melyek az elektronikus készülékek és berendezések számára védelmet nyújtanak a villámlás közvetlen és közvetett hatásai ellen. A felhasználói igények egyre jobb kielégítése és a szabványok utóbbi idôben történt fejlesztése arra ösztönözte a Schneider Electric Rt.-t, hogy egy új túlfeszültség-levezetô családot fejlesszen ki. Ez a moduláris kínálat egyedileg alkalmazkodik minden ország háztartási, tercier és ipari szektorainak szükségleteihez. Az új készülékek megfelelnek az IEC / 2. nemzetközi szabvány elôírásainak. A cserélhetô betétes és fix típusok egy és több pólusú változatban kaphatóak. Létezik külön a kommunikációs hálózatokhoz kialakított túlfeszültség-levezetô termékcsalád is. A kockázatfelmérés minden beszerelésnél egyedi, hiszen alapvetô követelmény az elektromos szerelvények hatékony védelme és a feszültségellátás optimális folyamatossága szempontjából. Éppen ezért a túlfeszültség-levezetôket egyrészt a védendô terhelést, másrészt a beépítés helyének jellegzetességeit figyelembe véve, jól kell megválasztani. Általános moduláris kínálat

4 Hogyan válasszunk túlfeszültséglevezetôt a kisfeszültségû hálózatokhoz: 1 A védendô terhelés tulajdonságainak alapján A terhelések légköri túlfeszültség elleni védelme szempontjából a következôket kell figyelembe venni: n a védendô berendezés villamos szilárdsága (Uchoc), n a villamos hálózat és a földelési rendszer maximális feszültsége (Uc), (ld. 3. táblázat). A túlfeszültség-levezetô védelmi szintjének (Up) tehát mindenképp a következônek kell lennie: Uc (hálózat) < Up (túlfeszültség-levezetô) < Uchoc (terhelés) A háromfázisú 230/440V feszültség alatt lévô berendezések villamos-szilárdság (8/20µs) táblázata az MSZ (IEC ) szabvány szerint Villamos szilárdság I. kategória II. kategória III. kategória IV. kategória kategória csökkentett normál magas nagyon magas Terhelés típusa elektronikus készülékek: háztartási készülékek: ipari eszközök: ipari eszközök: televízió, vészjelzô, HI-FI, mosogatógép, tûzhely, motor, elosztó-szekréy elektromos mérômûszerek, videófelvevô,hûtôszekrény,konnektor, távadók. komputer és telekommu- kéziszerszámok transzformátor nikációs berendezés Uchoc Villamos szilárdság 1,5kV 2,5kV 4kV 6kV Példák: 3 A földelési rendszertôl függôen A közös módú (MC) védelem a fázis-föld és a nulla-föld terhelésekre vonatkozik. A differenciál módú (MD) védelem a TT és TN-S rendszerek esetében fontos, így biztosított a fázis-nulla terhelések védelme. A földelési rendszer típusa TT TN-S TN-C IT IT kivezetett nulla nullával nélkül Uc (hálózat) max. feszültség 345/360V 253/264V 253/264V 398/415V 398/415V Cserélhetô betétes túlfeszültség-levezetôk PRD MC Uc = 275V 1P MC Uc = 440V 3P 3P MC/MD 1P+N 1P+N 1P+N Uc = 440/275V 3P+N 3P+N 3P+N Fix túlfeszültség-levezetôk STH-STM MC 1P+N 1P Uc = 275V 3P+N 3P STD MC/MD 1P nem megengedett Uc = 275V 3P MC/MD 1P+N Uc = 275V 3P+N Hogyan válasszunk túlfeszültséglevezetôt a kommunikációs hálózat számára: n PRC túlfeszültség-levezetô az analóg telefonhálózatokhoz, n PRI 12/48V túlfeszültség-levezetô az automatizált rendszerek és a digitális telefonhálózatok számára, n PRI 6V túlfeszültség-levezetô a számítógép-hálózatokhoz.

5 A villámcsapások eloszlása (Ng), az évente egy km 2 -re esô villámcsapások száma. Ng 0,5 0,5 < Ng < 1,6 Ng 1,6 A villámcsapások területi eloszlása Magyarországon, Az Országos Meteorológiai Szolgálat adatai alapján a teljes (felhô+föld) villámcsapásokból leképezve. 2 A beépítés helyének tulajdonságaitól függôen A villámhárítóval együtt történô beszerelés Amennyiben az épületre villámhárítót terveznek elhelyezni vagy már fel is szerelték rá (vagy 50m-es sugarú körben van ilyen): n egy Imax (8/20µs) = 65kA áteresztôképességû hálózatoldali túlfeszültség-levezetôt szükséges beszerelni (1. lépcsô), n lépcsôzetesen elrendezett Imax (8/20µs) = 8kA-s másodlagos túlfeszültség-levezetôket is be kell szerelni, és ezeket a lehetô legközelebb kell elhelyezni a védendô terheléshez (2. lépcsô). A villámhárító nélküli beszerelés Lakóépületekben földrajzi elhelyezkedés városi vidéki villámcsapás gyakorisága (Ng) Imax (ka) 1. lépcsô 10-15* lépcsô 8 8 ha az Up túl magas és/vagy d 30m (*) ajánlott d= az 1. lépcsô és a védendô terhelés közötti távolság (ld. a több, lépcsôzetes elrendezésû túlfeszültség-levezetô elhelyezését bemutató táblázatot) Tercier/Ipari épületekben a hálózati feszültségellátás nem szükséges részleges kötelezô folyamatossága a védendô berendezést alacsonymagas nagyon magas érô villámcsapás (pénzügyi) következményei (1) villámcsapás gyakorisága (Ng) Imax (ka) 1. lépcsô lépcsô ha az Up túl magas és/vagy d 30m (1) meghibásodás esetén a tercier/ipari szektorban a villámcsapás okozta kár jelentôsebb, mivel a védendô berendezés költsége magasabb.

6 Túlfeszültség-levezetôk kisfeszültségû hálózatok (240/415V) számára Cserélhetô betétes túlfeszültséglevezetôk Fix túlfeszültséglevezetôk védelem pólusok szélesség Up (V) In (ka) Imax (ka) UC (V) tartalék életartam rend száma (9mm-es (8/20µs) (8/20µs) MC MD feszültség vége szám lépcsô lépcsô modul) kijelzés PRD65r 1P n n P n n P+N n n P n n P+N n n PRD40r 1P n n P n n P+N n n P n n P+N n n PRD40 1P P P+N P P+N PRD15 1P P P+N P P+N PRD8 1P P P+N P P+N védelem pólusok szélesség Up (V) In (ka) Imax (ka) mód Uc rend száma (9mm-es (8/20µs) (8/20µs) (V) szám lépcsô lépcsô modul) STH 1P MC P+N MC P MC P+N MC STM 1P MC P+N MC P MC P+N MC STD STD 1P MC P+N MC MD 275 3P MC P+N MC MD 275 Szabvány: IEC osztály 2. teszt A leválasztó kismegszakító kiválasztása Miután kiválasztotta a berendezés védelméhez szükséges túlfeszültség-levezetôt, a mellékelt táblázat alapján ki kell választani a megfelelô leválasztó kismegszakítót is: A túlfeszültség-levezetôk leválasztó kismegszakító maximális lökôárama névl. érték karakterisztika típus kA 20A C C60 65kA 50A C C60 n Az installáció adott pontján kalkulált rövidzárlati áram alapján válassza ki a megfelelô megszakítóképességû kismegszakító típust. n Minden élô vezetôt védeni kell. Például: egy 1P+N túlfeszültség-levezetôt együtt kell alkalmazni egy 2P leválasztó kismegszakítóval (2 védett pólus). Távjelzés Ha ezeket a kiegészítôket együtt alkalmazzuk a túlfeszültség-levezetôvel, akkor az élettartam vége kijelzésre is van lehetôség. 5 típus szélesség feszültség érintkezô terhelhetôség rend. (9 mm-es modul) típusa szám EM/RM V CA NO/NF 6V CC/10mA Hz 250V CA/5A Túlfeszültség-levezetô kínálat a telekommunikációs hálózatokhoz PRC PRI típus szélesség feszültség Up (V) In (ka) Imax (ka) rend. (9mm-es modul) Un (V) (8/20µs) (8/20µs) szám PRC párhuzamos PRC soros PRI 6V PRI V

7 Példa túlfeszültséglevezetôk kisfeszültségû hálózatra való bekötésére különféle földelési rendszerek esetén: TT - Egyfázisú bekötés Túlfeszültség-levezetô PRD (1P+N) TN-S - Háromfázis + nulla bekötés Túlfeszültség-levezetô STD (3P+N) TN-C - Háromfázisú bekötés 2 IT - Háromfázisú bekötés 2 1 a táptranszformátor üzemi földelése 2 villamos elosztótábla 3 leválasztó kismegszakító 4 védendô terhelés vagy berendezés 5 földelô (PE) csatlakozóblokk 6 a villamos berendezések föld (PE) bekötési pontja 7 áram-védôkapcsoló 8 túlfeszültség-korlátozó Túlfeszültség-levezetô PRD (3P) Túlfeszültség-levezetô STD (3P) Több, lépcsôzetes elrendezésû túlfeszültség-levezetô elhelyezése: A hálózatoldali túlfeszültség-levezetô (P1, 1. lépcsô) úgy van méretezve, hogy a berendezés bemeneti részén megjelenô villámáramot levezeti a talajba. Két eset lehetséges: n ha a védelem szintje (Up) túl magas a védendô készülék villamos szilárdságához (Uchoc) képest (1. ábra), n ha az érzékeny készülék túl messze helyezkedik el a hálózatoldali túlfeszültséglevezetôtôl, d 30m. Példa a TN-S háromfázisú + nulla bekötésre 1. ábra P1 Up : 2kV E Uchoc : 1,5kV és/vagy 1. lépcsô 2. lépcsô 2. ábra P1 E < d 30 m > E A második esetben, a 2. lépcsô céljából, a feszültség csökkentése érdekében egy másik túlfeszültség-levezetôt (P2) lehet bekötni a terhelés közelébe, hogy csökkentse a feszültséget, valamint, hogy a védendô készülék villamos szilárdságához hangolja azt (3. ábra). P1 Up : 2kV 3. ábra P2 Up :1,5kV Uchoc : 1,5kV A kommunikációs hálózatok bekötési ábrái telefonhálózat telefonhálózat ELV hálózat PRC párhuzamos PRC soros PRI feszültség ellátás

8 Felhasználási példa tercier és ipari szektorban A villamos berendezések védelme folyamatos energiaellátás mellett 1/ A helyszín. Az ipari helyszínek a következôk lehetnek: n ôrház, n irodaépület, n három gyártási csarnok. A helyszín egy völgyben elhelyezkedô, fákkal körülvett 10 hektáros terület. fôelosztó GE transzformátor C120 PF65r 50 cm-es szabály 2/ Védendô terhelések. n az ôrházban: mûszaki riasztók, behatolást jelzô riasztók, tûzvédelem, belépést ellenôrzô és videó figyelô, n a gyártási csarnokokban: számítógépek, fûtôberendezés és elektromos gépek, n az irodákban: számítógépek, inverterek, világítás- és fûtésvezérlési berendezések. az épülethez Irodaépület 3/ Kockázatfelmérés. A terhelés kockázatának vizsgálata: n a terhelések nagy érzékenysége, n a terhelések magas költsége, n a feszültségellátás kötelezô folyamatossága. A helyszín kockázatának vizsgálata: n földalatti kisfeszültségû vezeték, n földalatti középfeszültségû vezeték, n villámhárítóval felszerelt és építményekkel körülvett épületek, n villámcsapás elôfordulási sûrûsége: Ng=2,3. 1. alelosztó kapcsolótábla kisfogyasztók számára bekötési példa: irodaépület (TN-S rendszer) C60 PF8 50 cm-es szabály 2. alelosztó kapcsolótábla C60 PF8 50 cm-es szabály 4/ Földelési rendszerek. A berendezések bejöveteli oldalán és a gyártási csarnokokban lévô földelési rendszer TN-C rendszer, az ôrházakban és irodákban lévôk pedig TN-S rendszer. 5/ A túlfeszültség-levezetôk kiválasztása. A különbözô táblázatok tanulmányozása után (a védendô terhelésektôl, a helyszín jellemzôitôl és a föld-rendszertôl függôen) nyilvánvaló, hogy a beszerelendô túlfeszültséglevezetônek Imax = 65kA áteresztô képességgel kell rendelkeznie minden épület kapcsolótáblájának bemeneti pontján (1. lépcsô). Valamint ezekhez egy vagy több, Imax = 8kA vagy 10kA-es, a védendô terheléshez a lehetô legközelebb elhelyezett másodlagos védelmû túlfeszültség-levezetôt (2. lépcsô) kell kapcsolni (ld. a több túlfeszültség-levezetô lépcsôzetes elrendezését mutató ábrát). 6/ A feszültségellátás folyamatossága. Használjon: n 300 vagy 500mA érzékenységû, szelektív S áram-védôkapcsolót a hálózatoldalra telepítve, n si típusú, 30mA érzékenységû áram-védôkapcsolót minden fontos leágazásban. n a gyártási csarnokokban (TN-C rendszer), a beszerelendô túlfeszültség-levezetôk hárompólusúak (3P): 1. lépcsô 2. lépcsô Cserélhetô betétes túlfeszült- PRD65r PRD8 ség-levezetôk Fix túlfeszültség-levezetôk STH (65kA) STD (10kA) Leválasztó kismegszakító* C60 C60 névl. áram 50 A / C karakt. névl. áram 20 A / C karakt. n az ôrházban és az irodaépületben (TN-S rendszer), a beszerelendô túlfeszültség-levezetôknek többpólusúnak kell lenniük (1P+N vagy 3P+N): 1. lépcsô 2. lépcsô Cserélhetô betétes túlfeszült- PRD65r PRD8 ség-levezetôk Fix túlfeszültség-levezetôk STH (65kA) STD (10kA) Leválasztó kismegszakító* C60 C60 névl. áram 50 A / C karakt. névl. áram 20 A / C karakt. *Az installáció adott pontján kalkulált rövidzárlati áram alapján válassza ki a megfelô megszakítóképességû kismegszakító típust.

9 Mûszaki adatok Valamennyi készüléktípusra egyaránt vonatkozó adatok n mûködési hômérséklet: -25 C C n raktározási hômérséklet: -40 C C n védettség: o burkolat: IP40 o csatlakozók: IP20 hálózat PRC PRC PRI PRI típusa párh. soros 12 48V 6V telefon analóg 300Hz RTC nyomógombos T0 speciális vonal 24V speciális modemvonal 64 kbit/s sávszél. MIC vonal és T2 hozzáférés számítógép áramhurok 200V áramhurok 12 48V RS 232 (12V) RS 485 (12V) áramhurok 6V RS422 (6V) RS423 (6V) 12/48V feszültségellátás tûzvédelmi rendszerek ELV fogyasztó beléptetô rendszerek PRD túlfeszültség-levezetôk Villamos adatok n névleges feszültség: 230/400V AC n frekvencia: 50 60Hz n folyamatosan megengedett üzemi áram (lc): o 1P, 3P: < 800µA o 1P+N, 3P+N: 0µA n megengedett max. rövidzárlati áram: o 1P+N, 3P+N: - PRD65/40: 25kA - PRD15/8: 10kA, o 1P (230V): 10kA o 1P (400V): 3kA n NO/NC kontaktus: o 12V DC, > 10mA o 250V AC, < 1A STD, STM, STH túlfeszültséglevezetôk Villamos adatok n névleges feszültség: 230/400V AC n frekvencia: 50 60Hz n max. megengedett üzemi feszültség: Uc: 275V AC n max. rövidzárlati áram: o STD: 10kA o STM, STH: -1P+N, 3P, 3P+N: 25kA -1P: 10kA PRC, PRI túlfeszültség-levezetôk Villamos adatok n a továbbított jel max. feszültsége: o PRC: 220V AC, o PRI 12 48V: 53V, o PRI 6V: 7V. n védelmi szint (UP): o PRC párhuzamos: 700V AC, o PRC soros: 300V AC, o PRI 12 48V: 70V, o PRI 6V: 15V. n áteresztô képesség (8/20µs): o Imax: 5kA-es impulzus o In: 10kA-es impulzus n névleges áram: o PRI soros: 20mA, o PRI: - 20mA EM, RM kiegészítôk Villamos és mechanikai adatok n névleges feszültség: 230V AC, 50 60Hz n állapotjelzés feszültséglevezetôkhöz: zöld és piros jelzôlámpa a homloklapon n kimeneti kontaktus: o teljesítmény: -min.: 6 VDC 10mA -max.: 250V AC 5mA o szigetelés a kontaktusok között: 1kV AC Mechanikai adatok n csatlakozás kengyeles szorítókapcsokkal: o sodrott vezeték mm 2, o tömör vezeték mm 2, n legalább 10mm 2 keresztmetszetû vezeték javasolt villámhárítóval ellátott berendezések esetén n NO/NC kontaktus: o mm 2 vezetékkeresztmetszet n tömeg (g): o 1P: 90, o 1P+N: 180, o 3P: 395, o 3P+N: 460 Mechanikai adatok n csatlakozás kengyeles szorítókapcsokkal: o sodort vezeték 2,5 16mm 2 o tömör vezeték 2,5 25mm 2 o legalább 10mm 2 keresztmetszetû vezeték javasolt, villámhárítóval ellátott berendezések esetén n tömeg (g): o 1P: 60 o 1P+N: 106 o 3P: 220 o 3P+N: max.: 100mA n mûködési sávszélesség: o PRC párhuzamos: 100MHz, o PRC soros: 3MHz, o PRI 12 48V: 6MHz, o PRI 6V: 80MHz. n tartós (max. 15 perc) zárlati áram 50Hz-en: 25A n védett érpárok száma: 1. Mechanikai adatok n csatlakozás kengyeles szorítókapcsokkal: mm 2 vezetékkeresztmetszet n tömeg (g): 65. o szigetelés a kontaktusok és a tekercs között: 2,5kV AC n csatlakozás sodort vagy tömör vezetékkel: 2,5mm 2 keresztmetszetig n méretek: 2x2 db 9mm-es modul n tömeg (g): 20

10 Méretek PRD STD - STH - STM Párhuzamos PRC Soros PRC - PRI EM/RM kijelzô modul RM EM RM, EM Termékeinket folyamatosan fejlesztjük, a katalógusban közölt információk érvényességérôl kérjük érdeklôdjön. Schneider Electric Hungária Villamossági Rt. MG091/ Budapest, Fehérvári út telefon: , fax: valaszvonal@schneider-electric.hu 2000/09