Czym są ograniczniki przepięć i dlaczego warto je stosować
Przepięcia w sieci elektrycznej mogą pojawić się nagle i bez ostrzeżenia. Ich przyczyną są najczęściej wyładowania atmosferyczne, ale również manewry łączeniowe w sieci elektroenergetycznej. Przepięcia trwają ułamki sekund, jednak ich skutki mogą być poważne. Uszkodzeniu ulegają urządzenia elektroniczne, sprzęt AGD, a nawet instalacje przemysłowe. Straty finansowe wynikające z takich awarii sięgają niekiedy kilkudziesięciu tysięcy złotych.
Ograniczniki przepięć, zwane również ochronnikami lub SPD (Surge Protective Device), to urządzenia zabezpieczające instalację przed skutkami przepięć. Ich zadaniem jest odprowadzenie nadmiarowej energii do przewodu ochronnego PE lub PEN. Dzięki temu napięcie na zaciskach chronionego urządzenia pozostaje w bezpiecznych granicach. Montaż takich ochronników jest dziś standardem w budownictwie mieszkaniowym, usługowym i przemysłowym. Norma PN-HD 60364-4-443 precyzuje, kiedy ich stosowanie jest obowiązkowe.
Instalowanie SPD ma szczególne znaczenie w budynkach wyposażonych w instalację odgromową. Bez właściwej ochrony przepięciowej nawet najlepsza instalacja odgromowa nie chroni urządzeń elektronicznych. Wyładowanie w pobliżu budynku powoduje gwałtowny wzrost potencjału w instalacji, który bez ochronnika jest przenoszony bezpośrednio na odbiorniki. Dlatego specjaliści zalecają stosowanie ochrony wielostopniowej. Każdy stopień spełnia inną funkcję i współdziała z pozostałymi.
Podział ograniczników przepięć według typów
Przepisowy podział SPD wyróżnia trzy podstawowe typy urządzeń. Są to typ 1 (T1), typ 2 (T2) oraz typ 3 (T3). Klasyfikacja ta wynika z normy IEC 61643-11 i odnosi się do miejsca montażu oraz wartości odprowadzanego prądu. Każdy z typów przeznaczony jest do ochrony na innym poziomie instalacji. Ich łączne stosowanie zapewnia pełną ochronę wielostopniową.
Ogranicznik przepięć T2 to urządzenie montowane w rozdzielniach głównych lub podrozdzielniach budynku. Jego zadaniem jest ograniczenie przepięć, które przedostały się przez ochronę pierwszego stopnia lub powstały bezpośrednio w instalacji wewnętrznej. Prąd wyładowczy In dla tego typu wynosi zwykle od 5 kA do 40 kA przy fali 8/20 µs. Ogranicznik przepięć T2 stanowi podstawowy element ochrony w większości instalacji mieszkaniowych i biurowych. Montuje się go zazwyczaj w tablicy mieszkaniowej lub rozdzielnicy piętrowej.
Typ 1 stosuje się w obiektach z instalacją odgromową lub w miejscach szczególnie narażonych na bezpośrednie uderzenia piorunów. Prąd impulsowy Iimp dla T1 osiąga wartości rzędu 25 kA lub 50 kA przy fali 10/350 µs. Typ 3 natomiast instaluje się bezpośrednio przy chronionych urządzeniach, w odległości nie większej niż 10 metrów od tablicy. Razem tworzą kompletny system ochrony, który skutecznie redukuje ryzyko uszkodzeń.
Ograniczniki T1 T2 jako rozwiązanie kombinowane
Na rynku dostępne są urządzenia łączące w sobie funkcje obu stopni ochrony. Ogranicznik przepięć T1 T2 to połączenie ochrony pierwszego i drugiego stopnia w jednej obudowie. Takie rozwiązanie jest szczególnie praktyczne, gdy w rozdzielnicy brakuje miejsca na montaż dwóch oddzielnych urządzeń. Producenci oferują go w wersjach 1-, 2- i 4-biegunowych. Dzięki temu pasuje zarówno do instalacji jednofazowych, jak i trójfazowych.
Urządzenia kombinowane cechują się parametrami właściwymi dla obu typów jednocześnie. Ogranicznik przepięć T1 T2 od firmy Legrand, dostępny w wersji 4-polowej, posiada prąd Iimp 12,5 kA oraz prąd In 60 kA. Jego poziom ochrony Up wynosi 1,5 kV, co spełnia wymagania normatywne dla większości instalacji. Urządzenie mieści się na szynie DIN i zajmuje zaledwie kilka modułów. To duże ułatwienie przy projektowaniu rozdzielnic o ograniczonej przestrzeni.
Wybór rozwiązania kombinowanego jest uzasadniony szczególnie w budownictwie jednorodzinnym. W takim obiekcie rozdzielnica główna jest jednocześnie miejscem wprowadzenia instalacji z zewnątrz i centralnym punktem dystrybucji energii. Montaż jednego urządzenia T1+T2 zamiast dwóch oddzielnych upraszcza schemat i obniża koszt wykonania instalacji. Całkowity koszt takiego zabezpieczenia oscyluje zwykle w przedziale 300–800 zł. To niewielka kwota w stosunku do wartości chronionego sprzętu.
Ograniczniki przepięć do układów TNC i ich specyfika
Układ TNC to system, w którym przewód neutralny i ochronny są połączone w jeden przewód PEN. Stosuje się go głównie w starszych instalacjach przemysłowych oraz w liniach zasilających. Ogranicznik przepięć TNC różni się od standardowych urządzeń sposobem podłączenia. Konstruowany jest z myślą o trzech biegunach przy wspólnym przewodzie PEN. Jego zastosowanie w układach TNC jest niezbędne, aby ochrona była skuteczna i zgodna z normami.
Montaż SPD w układzie TNC wymaga uwzględnienia specyfiki tego systemu zasilania. Nie każde urządzenie przeznaczone do instalacji TNS nadaje się bezpośrednio do sieci TNC. Ogranicznik przepięć TNC firmy DEHN, model DEHNshield TNC 255, przeznaczony jest właśnie do takich układów. Jego napięcie pracy wynosi 255 V, a poziom ochrony Up nie przekracza 1,5 kV. Urządzenie montuje się na szynie DIN w standardowej rozdzielnicy.
Decydując się na modernizację starej instalacji, warto sprawdzić, jaki układ sieci jest w niej stosowany. Zmiana z TNC na TNS bywa kosztowna i nie zawsze uzasadniona ekonomicznie. W takich przypadkach zastosowanie dedykowanego SPD dla TNC jest rozwiązaniem prostszym i szybszym. Prawidłowo dobrany ogranicznik przepięć TNC zapewnia pełną ochronę bez konieczności przebudowy całej instalacji. Należy jednak pamiętać, że montaż powinien wykonać wykwalifikowany elektryk.
Praktyczne wskazówki przy wyborze i montażu ograniczników przepięć
Przed zakupem SPD warto zebrać podstawowe informacje o instalacji, w której ma pracować urządzenie. Kluczowe dane to układ sieci (TN-C, TN-S, TT), liczba faz, miejsce montażu oraz poziom zagrożenia przepięciami. Istotne znaczenie ma też klasa ochrony wymagana przez normę dla danego obiektu. W strefach o wysokim ryzyku wyładowań atmosferycznych konieczne może być zastosowanie urządzeń o wyższych parametrach. Dobrym punktem odniesienia jest mapa gęstości wyładowań dostępna w publikacjach IMGW.
Przy wyborze konkretnego modelu zwróć uwagę na następujące parametry:
- Prąd wyładowczy In oraz impulsowy Iimp odpowiedni dla danego stopnia ochrony
- Poziom ochrony Up, który powinien być niższy niż wytrzymałość izolacji chronionych urządzeń
- Napięcie znamionowe Uc dopasowane do napięcia sieci
- Liczba biegunów zgodna z układem sieci (1P, 3P, 4P)
- Sygnalizacja stanu technicznego, np. okienko optyczne lub styk pomocniczy
Montaż ogranicznika przepięć wymaga zachowania kilku zasad, które wpływają na jego skuteczność. Przewody łączące SPD z szyną zbiorczą i przewodem PE powinny być możliwie krótkie, najlepiej nie dłuższe niż 50 cm. Każdy dodatkowy centymetr przewodu zwiększa indukcyjność połączenia i pogarsza parametry ochrony. Urządzenie należy zawsze zabezpieczyć bezpiecznikiem lub wyłącznikiem nadprądowym po stronie zasilania. Regularny przegląd techniczny, przynajmniej raz na 2 lata, pozwala wykryć zużycie elementów i zapewnić ciągłość ochrony.
