Ефективність SPD залежить від якості її підключення. Якщо підключити пристрій найвищого класу з занадто довгими проводами, неправильним автоматичним вимикачем або невідповідною конфігурацією системи, він не зможе захистити обладнання, для захисту якого його було встановлено. Що гірше: більшість онлайн-посібників з підключення показують лише одну загальну схему L/N/PE і на цьому зупиняються. Коли реальна розподільна панель не відповідає підручнику — а це трапляється досить часто — вам доводиться гадати.
Цей посібник охоплює всі основні конфігурації підключення SPD: однофазні, трифазні (4P та 3+NPE), постійного струму/сонячні, а також підключення, специфічні для мереж типу TT, TN-S, TN-C та IT. У кожному розділі розглядаються ідентифікація клем, підбір номінальних параметрів автоматичних вимикачів, а також правила, що визначають, чи справді пристрій SPD обмежує перенапругу, чи лише створює видимість підключення.
Як тип SPD визначає місце розташування та конфігурацію електропроводки
Не всі SPD встановлюються в одному й тому ж місці, і від місця їхнього розташування залежить спосіб їх підключення. Кожен із трьох типів, визначених стандартом IEC 61643-11, виконує свою функцію на окремому рівні каскаду захисту — якщо встановити пристрій не на своє місце або підключити його так, ніби це інший тип, ви допустите одну з найпоширеніших помилок під час монтажу.
| Тип | Тестова хвильова форма | Місце встановлення | Наслідки для електропроводки |
|---|---|---|---|
| Тип 1 | Імпульс тривалістю 10/350 мкс | Головний розподільний щит, сторона навантаження головного вимикача, перед будь-яким УЗО | Повинен витримувати частковий розряд блискавки; підключається безпосередньо до головної заземлювальної шини за допомогою мідного провідника PE перерізом ≥16 мм² |
| Тип 2 | Імпульс тривалістю 8/20 мкс | Допоміжні розподільні щити, розташовані нижче за головним вимикачем | Захищає від індукованих перенапруг та перехідних процесів під час комутації; підключається через спеціальний автоматичний вимикач (20–32 А, крива C) |
| Тип 3 | Комбінована хвиля (1,2/50 мкс + 8/20 мкс) | Біля розетки або безпосередньо поруч із чутливим кінцевим обладнанням | Лише точний захист — для забезпечення належної координації енергії необхідно встановити на відстані ≥10 м (довжина кабелю) нижче за найближчий пристрій типу 2 |
Уявіть собі ці три типи як багаторівневу систему захисту: тип 1 — це ворота фортеці, що поглинають перший удар; тип 2 — внутрішня стіна, яка затримує те, що прослизнуло крізь ворота; а тип 3 — особистий охоронець, який стоїть за кілька дюймів від обладнання. Правила підключення для кожного рівня різні, оскільки кожен з них стикається з іншим класом загроз.
Хвильова форма: 10/350 мкс, прямий удар блискавки
Місцезнаходження: Головна плата, перед УЗО
Провідник з поліетилену: ≥ 16 мм² міді
Правило підключення: ПЗ підключено безпосередньо до головної заземлювальної шини — без розривів
Хвильова форма: 8/20 мкс, індукований та перемикання
Місцезнаходження: Додаткова панель, через спеціальний автоматичний вимикач
Провідник з поліетилену: ≥ 4 мм² міді
Правило підключення: 20–32 Випрямляч у формі літери «С», дроти зібрані в пучок
Хвильова форма: Сумарний час 1,2/50 + 8/20 мкс
Місцезнаходження: Розетка / DIN-рейка під навантаженням
Провідник з поліетилену: ≥ 2,5 мм² міді
Правило підключення: кабель довжиною ≥ 10 м, розташований нижче за пристроєм типу 2, для забезпечення координації
Схеми підключення однофазних SPD — тип 1, тип 2 та тип 3
Однофазні системи (230 В змінного струму, 50/60 Гц) є найпоширенішим місцем застосування пристроїв захисту від перенапруги (SPD) — у житлових розподільних щитах, невеликих комерційних розподільних щитах та окремих ланцюгах обладнання. Схема підключення суттєво відрізняється залежно від того, чи встановлюється пристрій на вході в будинок, на додатковому розподільному щиті чи безпосередньо поруч із навантаженням.
Підключення SPD типу 1 на головному вводі електроенергії
Пристрій захисту від перенапруги (SPD) типу 1 встановлюється на стороні навантаження головного автоматичного вимикача, перед будь-яким пристроєм захисного відключення (RCD). Його завдання полягає в тому, щоб відвести частину струму розряду блискавки (хвильова форма 10/350 мкс) на землю, перш ніж ця енергія потрапить до решти електромережі.
Підключення до розподільного щита (система TN-S):
- Термінал L → фазна шина, після головного вимикача
- N-кінцевий → нейтральна шина
- PE-термінал → головна шина заземлення — безпосередньо, без використання будь-яких інших компонентів
У даному випадку вирішальну роль відіграє захисний провід. Згідно з IEC 60364-5-53.534, мінімальна площа поперечного перерізу фазних та нейтральних проводів пристрою захисту від перенапруги (SPD) типу 1 становить 6 мм² міді, тоді як площа поперечного перерізу захисного проводу повинна становити не менше 16 мм² міді. Провід PE відводить весь імпульсний струм на землю — якщо його переріз буде замалим, ви створите «вузьке місце», яке в умовах несправності перетворить SPD на запобіжник.
Загальна довжина кабелю (сума довжин провідників L + N + PE від шини до клем пристрою захисту від перенапруги) не повинна перевищувати 0,5 м. Кожен метр кабелю додає приблизно 1 000 В пропускної напруги під час імпульсу перенапруги 8/20 мкс через індуктивність провідника (L ≈ 1 мкГн/м, di/dt ≈ 1 кА/мкс, V = L × di/dt).
Підключення SPD типу 2 та типу 3 — підключення до додаткової розподільної панелі та в точці споживання
Пристрій захисту від перенапруги (SPD) типу 2 є основним елементом системи захисту від перенапруги. Встановлений у підрозподільних щитах, він поглинає імпульси перенапруги тривалістю 8/20 мкс, які пристрій типу 1 не зміг повністю поглинути, а також перехідні процеси, що виникають під час вмикання/вимикання двигунів, систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, а також під час роботи електромережі.
Електромонтаж типу 2 (додаткова розподільна коробка, TN-S):
- Підключайте через окремий автоматичний вимикач (20–32 А, крива C) — ні в якому разі не підключайтеся паралельно до навантажувальної клеми існуючого вимикача
- Фазний провідник з перерізом ≥ 2,5 мм² (мідь) до автоматичного вимикача, а потім від вимикача до клеми L пристрою захисту від перенапруги (SPD)
- Нейтральний провідник з перерізом ≥ 2,5 мм² (мідь) до нейтральної шини
- Провід з поліетилену (PE) перерізом ≥ 4 мм² (мідь) до заземлювальної шини
- Усі кабелі слід тримати якомога коротшими та прямими — зв’язаними разом за допомогою кабельних стяжок, а не згорнутими в котушки
Спеціальний вимикач виконує дві функції: він забезпечує захист від надструму у разі виходу з ладу внутрішнього MOV пристрою захисту від перенапруги (SPD) внаслідок короткого замикання, а також дозволяє ізолювати SPD для тестування або заміни без відключення живлення всього розподільного щита. Номінальний струм вимикача повинен відповідати технічним характеристикам виробника — зазвичай це 20–32 А з кривою спрацьовування типу C, і ніколи не повинен перевищувати 0,5× номінального струму головного вимикача, розташованого вище за течією, щоб забезпечити селективність.
Електропроводка типу 3: Пристрої SPD типу 3 встановлюються на рівні обладнання — у розетках, модулях на DIN-рейці всередині шаф управління або безпосередньо поруч із чутливими навантаженнями. Головне правило: між SPD типу 2, розташованим вище за течією, та пристроєм типу 3 має бути кабель довжиною не менше 10 м. Таке фізичне відокремлення забезпечує індуктивне роз'єднання, необхідне для координації енергії — без нього пристрій типу 3 може спробувати впоратися з перенапругами, що перевищують його номінальні параметри, до того, як SPD типу 2 встигне зреагувати.
Схеми підключення трифазних SPD — режим «4P» (спільний режим) проти режиму «3+NPE» (повний режим)
У трифазних системах існує варіант підключення, який майже ніколи не розглядається в посібниках з однофазних систем: захист лише від перенапруги в загальному режимі або повний захист, що охоплює як ланцюги перенапруги «фаза-земля», так і «фаза-нейтраль». Від цієї різниці залежить, чи витримає ваше обладнання перенапругу в диференційному режимі між L1 і L2.
4P (у режимі загального струму) — схема підключення трифазного пристрою захисту від перенапруги (SPD)
У конфігурації «4P» — стандартному підході для більшості комерційних та легких промислових установок — чотири модулі SPD з'єднують три фази та нейтраль із захисним заземленням:
- L1 → Модуль SPD 1 → PE (через шину N, якщо присутній модуль N-PE)
- L2 → модуль SPD 2 → PE
- L3 → модуль SPD 3 → PE
- N → модуль SPD 4 → PE
Це забезпечує захист від перенапруги в загальному режимі: будь-яка імпульсна напруга, що виникає між фазним провідником і землею, обмежується до рівня захисту від перенапруги (Up) пристрою SPD, який зазвичай становить ≤ 1,5 кВ для пристрою SPD типу 2 на напругу 230/400 В. Три фазні виводи необхідно обрізати до однакової довжини для збереження збалансованого імпедансу — незбалансовані виводи означають, що одна фаза обмежується сильніше за інші, створюючи перепад напруги там, де його не повинно бути.
Кожен модуль повинен мати номінальний струм In ≥ 5 кА (8/20 мкс), а сумарний максимальний струм Imax по всіх чотирьох полюсах повинен становити ≥ 40 кА. Використовуйте багатожильні мідні провідники — одножильний дріт створює проблеми з високочастотним імпедансом під час швидких перехідних процесів — з мінімальним перерізом 2,5 мм² для фази/нуля та 4 мм² для з'єднання PE.
3+NPE (повний режим) — підключення трифазного пристрою захисту від перенапруги (SPD) — повний захист від перенапруги
Конфігурація «3+NPE» доповнює захист від перенапруги в режимі загального струму захистом у диференційному режимі. Замість чотирьох модулів на основі MOV, які всі підключаються до PE, на позиції N-PE використовується газорозрядна трубка (GDT):
- L1 → MOV → шина N
- L2 → MOV → шина N
- L3 → MOV → шина N
- N → GDT → PE
У реальних умовах перенапруги поширюються не лише за схемою «фаза-земля». Перехідний процес у фазі L1 може спричинити виникнення диференціальної напруги між L1 і L2 — а 4-полюсний SPD не забезпечує жодного захисту від цього шляху. N-PE GDT забезпечує шлях розряду для таких диференціальних перенапруг «фаза-фаза» та «фаза-нейтраль».
Важливі правила встановлення для 3+NPE:
- GDT N-PE повинен Ніколи. замінити на MOV — MOV зношуються під дією тривалої напруги, яка може виникати між N і PE в умовах зміщення нейтралі. GDT мають визначену напругу пробою (зазвичай 230–255 В постійного струму) і залишаються у стані розімкнутого ланцюга до моменту виникнення перенапруги, що забезпечує їм фактично нескінченний термін служби в режимі очікування в цьому положенні.
- Робити не З'єднайте N і PE на SPD — GDT є єдиним з'єднанням між ними, і воно повинно залишатися нормально розімкнутим контуром.
- Якщо розподільний щит оснащений УЗО, пристрій захисту від перенапруги (SPD) необхідно встановити на лінії (вище за течією) від УЗО. Імпульсний струм, що відводиться на землю через GDT типу N-PE, створює тимчасовий залишковий струм, який може спричинити помилкове спрацьовування будь-якого УЗО, розташованого нижче за течією.
4P забезпечує захист від замикання фази на землю. 3+NPE забезпечує захист від замикання фази на землю ТА від замикання фази на фазу. Якщо ваша панель забезпечує живлення верстатів з ЧПУ, приводів або чутливої електроніки — захист від перехресних перешкод у режимі 3+NPE є обов’язковим.
Схеми підключення пристроїв захисту від перенапруги (SPD) для постійного струму та сонячних/фотоелектричних систем
Захист від перенапруги на стороні постійного струму є сегментом, що найшвидше зростає серед установок пристроїв захисту від перенапруги (SPD), що зумовлено поширенням сонячних фотоелектричних систем. Прокладка кабелів для пристроїв захисту від перенапруги постійного струму відрізняється від прокладки для змінного струму в одному важливому аспекті: полярність є абсолютною. Зміна полярності V+ і V− не просто робить пристрій захисту від перенапруги неефективним — це миттєво виводить з ладу внутрішній MOV.
Підключення пристроїв захисту від перенапруги (SPD) на 600 В постійного струму для житлових та невеликих комерційних фотоелектричних систем
У разі невеликих фотоелектричних установок (на дахах житлових будинків, невеликих комерційних об’єктах) пристрій захисту від перенапруги постійного струму (SPD) встановлюється паралельно до фотоелектричного ланцюга — зазвичай усередині розподільної коробки постійного струму або безпосередньо поруч із входом постійного струму інвертора:
- Клемна колодка V+ → плюсова шина постійного струму (від фотоелектричної батареї)
- V−-клемма → мінусова шина постійного струму
- PE-термінал → шина заземлення
SPD підключається паралельно, а не послідовно. Основний ланцюг постійного струму проходить без перерв від фотоелектричної батареї до інвертора; SPD відгалужується від нього, як клапан скидання тиску. Відповідно до стандарту IEC 61643-31 (стандарт для SPD, призначених для фотоелектричних систем), максимальна напруга безперервної роботи SPD (Ucpv) повинна становити не менше ніж 1,2 × напругу холостого ходу фотоелектричного масиву (Voc(STC)). Для типової побутової системи напругою 600 В це означає вибір SPD з Ucpv ≥ 720 В постійного струму та Up ≤ 2,5 кВ, з In ≥ 5 кА (8/20 мкс).
Розташуйте пристрій захисту від перенапруги (SPD) на відстані не більше 5 м від вхідних клем постійного струму інвертора. При більшій відстані індуктивність кабелю між SPD та захищеним обладнанням призведе до накопичення імпульсної напруги до того, як SPD почне обмежувати її.
Підключення SPD на 1000 В та 1500 В постійного струму для комерційних та промислових сонячних електростанцій
Промислові фотоелектричні установки переходять на системи з напругою 1500 В постійного струму, що змінює архітектуру систем захисту. При таких напругах одного пристрою захисту від перенапруги (SPD) на інверторі недостатньо — необхідний двоступеневий підхід:
| Етап захисту | Місцезнаходження | Номінальна напруга | Типова конфігурація |
|---|---|---|---|
| Етап 1 | Коробка об'єднання постійного струму (на рівні ланцюгів) | Ucpv ≥ 1800 В постійного струму | Один SPD на кожну лінію, V+ до PE і V− до PE (симетричне підключення) |
| Етап 2 | Вхід постійного струму інвертора | Ucpv ≥ 1800 В постійного струму | Один SPD на шині постійного струму: V+ до PE, а V− до PE |
Для «плаваючих» (незаземлених) фотоелектричних систем — які дедалі частіше застосовуються в проектах промислового масштабу — як позитивний, так і негативний полюси повинні мати власний шлях SPD до PE. Така симетрична конфігурація гарантує, що імпульс перенапруги будь-якої полярності знайде шлях розряду, незалежно від «плаваючої» точки відліку. Для систем з негативним заземленням SPD «мінус-PE» можна не встановлювати, якщо заземлюючий з’єднувач забезпечує прямий шлях, хоча симетричний захист залишається більш безпечним варіантом за замовчуванням.
Підключення SPD з урахуванням типу системи — як схеми TT, TN-S, TN-C та IT впливають на схему
Один і той самий пристрій SPD типу 2, встановлений у системі TT порівняно з системою TN-S, має принципово іншу логіку підключення. Більшість англомовних посібників з SPD виходять із конфігурації TN-S або TN-C-S (стандартної в Північній Америці та більшій частині Європи), через що електрики в регіонах, де переважає система TT — значна частина Близького Сходу, Африки, Австралії та сільських районів Південної Європи — отримують схеми, що не відповідають їхнім розподільних щитах.
Підключення пристроїв захисту від перенапруги (SPD) типів TN-S та TN-C-S — роздільні нейтраль та заземлення
Найпоширенішими конфігураціями є TN-S (нейтраль і заземлення розділені на всьому протязі) та TN-C-S (об’єднаний провід PEN, що входить у будівлю, а потім розділяється на окремі провід N та PE на вході в будівлю):
- Електромонтаж за схемою TN-S: Клемма L пристрою SPD → фазна шина; клемма N пристрою SPD → нульова шина; клемма PE пристрою SPD → заземлювальна шина. Клеми N і PE ніколи не з’єднуються між собою на пристрої SPD.
- Електропроводка типу TN-C-S: Після точки розгалуження PEN схема підключення ідентична схемі TN-S. Головне обмеження: пристрій захисту від перенапруги (SPD) повинен бути встановлений нижче за місцем розгалуження — ні в якому разі не на самому сегменті PEN.
- Для схеми TN-C (без розділення — PEN проходить по всьому контуру): Допускаються лише конфігурації SPD типу «3+0» або «4+0». Не можна використовувати модулі N-PE, оскільки N і PE не існують як окремі провідники. Спроба підключення SPD типу 4P або 3+NPE до системи TN-C створює недопустиме з'єднання N-PE, яке під час нормальної роботи призводить до появи імпульсного струму на провіднику PEN.
Рівень захисту від перенапруги в системі TN-S визначається за простим правилом додавання: Up(L-PE) = Up(L-N) + Up(N-PE). Це означає, що ефективність модуля N-PE безпосередньо впливає на загальний рівень захисту, який забезпечується для навантаження — SPD N-PE з недостатньою потужністю підриває ефективність усього ланцюга.
Електромонтаж системи TT SPD — локальне заземлення, без розподільного заземлюючого проводу
У системі TT енергопостачальна компанія забезпечує лише нейтраль — розподільного захисного заземлюючого провідника немає. Заземлення здійснюється локально за допомогою заземлювального стрижня, вбитого на місці установки. Це змінює схему підключення пристроїв захисту від перенапруги (SPD) у двох важливих аспектах:
По-перше, модуль N-PE працює інтенсивніше. У системі TT імпеданс між N (від трансформатора) та PE (місцевим заземлювальним стрижнем) може бути значним — стандарт IEC 60364 допускає опір заземлення до 100 Ом. Коли імпульсний струм протікає від N до PE через модуль N-PE пристрою захисту від перенапруги (SPD), напруга, що виникає на цьому імпедансі (V = I × R), додається до напруги обмеження пристрою SPD. З цієї причини SPD типу N-PE в системі TT повинен мати вищі номінальні параметри імпульсного струму — рекомендується Imax ≥ 40 кА (8/20 мкс) — і, бажано, використовувати GDT, а не MOV для позиції N-PE.
По-друге, встановлення RCD є обов’язковим. У системі TT для захисту від замикання на землю обов’язково використовується УЗО (оскільки місцевий заземлюючий стрижень сам по собі не може забезпечити достатньо низький імпеданс контуру замикання на землю, щоб спрацював вимикач надструму). Необхідно встановити пристрій захисту від перенапруги (SPD) вище за течією цього УЗО. Якщо пристрій захисту від перенапруги (SPD) підключено нижче за УЗО, імпульсний струм, що відводиться на PE, створює дисбаланс між струмами фази (L) та нейтралі (N), які проходять через УЗО — УЗО розцінює це як замикання на землю і спрацьовує, відключаючи живлення та залишаючи установку незахищеною від подальших перенапруг.
При виборі SPD для систем типу TT слід звертати увагу на постачальника, асортимент продукції якого охоплює всі типи систем в рамках єдиної сертифікації. Виробник, асортимент пристроїв захисту від перенапруги змінного струму якого має сертифікацію TÜV для типів 1, 2 та 3, а моделі підтримують конфігурації підключення як 4P, так і 3+NPE для систем TT, TN-S та TN-C, дозволяє дистриб’ютору або виробнику розподільних щитів стандартизувати роботу на основі одного джерела, замість того щоб поєднувати продукцію різних виробників для різних сценаріїв монтажу (Асортимент продукції SPD, сертифікованої TUV). Продукти з уніфікованими розмірами монтажної площі — наприклад, SPD типу 1+2, у яких варіанти 3+NPE та 4P мають однакову базову площу завдяки внутрішній металевій перемичці — зменшують кількість помилок під час прокладання кабелів на об’єкті, роблячи різні режими захисту фізично взаємозамінними (Комбінований SPD типу 1+2).
Електромонтаж ІТ та системи Delta SPD — немає нульового проводу — немає проблем
ІТ-системи (поширені в лікарнях, центрах обробки даних та галузях з безперервним виробничим процесом, де перше замикання на землю не повинно призводити до зупинки обладнання) та конфігурації типу «дельта» (3W+G, без нейтралі) мають одне спільне обмеження: відсутність провідника N, до якого можна підключитися. Правильна конфігурація пристрою захисту від перенапруги (SPD) в обох випадках така: 3+0 — три модулі SPD, підключені безпосередньо від кожної фази до PE, без четвертого полюса.
Поширеною помилкою є залишення N-полюса у вільному стані на 4-полюсному пристрої захисту від перенапруги (SPD), коли в розподільному щиті відсутній нуль. Це призводить до розриву одного з каналів захисту та переводить SPD у непередбачуваний стан. Замість цього слід використовувати спеціальний пристрій захисту від перенапруги типу «3+0».
В ІТ-системах SPD має витримувати критичний стан: під час першого замикання на землю (яке ІТ-система спроектована витримувати без спрацьовування захисних пристроїв) напруга між фазами, що не зазнали замикання, та землею зростає до повної міжфазної напруги — √3 × номінальну фазну напругу, або приблизно 400 В у системі 230/400 В. Тому максимальна напруга безперервної роботи Uc пристрою SPD повинна становити щонайменше 440 В, щоб витримати цей режим без погіршення експлуатаційних характеристик. У Додатку B до стандарту IEC 61643-11 наведено конкретні вимоги до випробувань пристроїв SPD, призначених для використання в ІТ-системах.
Короткий огляд технічних вимог до електропроводки SPD — переріз провідника, номінальний струм автоматичного вимикача та довжина відгалуження
Коли ви стоїте перед відкритою панеллю з SPD у руці, вам потрібні три цифри: який провід, який вимикач і яка тривалість замикання. У цьому розділі ці цифри зібрані в одному місці.
Вимоги до поперечного перерізу провідника залежно від типу SPD
| Тип SPD | Фазний/лінійний провідник (Cu) | PE/заземлюючий провідник (Cu) | Стандартне посилання |
|---|---|---|---|
| Тип 1 | ≥ 6 мм² | ≥ 16 мм² | IEC 60364-5-53.534 |
| Тип 2 | ≥ 2,5 мм² | ≥ 4 мм² | IEC 60364-5-53.534 |
| Тип 3 | ≥ 1,5 мм² | ≥ 2,5 мм² | Технічні характеристики виробника / IEC 60364-5-53.534 |
| постійний струм (PV) | ≥ 2,5 мм² | ≥ 4 мм² | IEC 61643-31 / Технічні характеристики виробника |
Використовуйте багатожильні мідні провідники — одножильний провід має вищий імпеданс щодо швидко зростаючого фронту імпульсної хвилі через ефект скін-ефекту на високих частотах. Провідник PE завжди є найтовстішим, оскільки він відводить весь струм розряду на землю.
Поширена помилка: вважається, що товстіший провід компенсує більшу довжину відводів. Це не так. Збільшення перерізу провідника з 2,5 мм² до 6 мм² зменшує опір приблизно на 60%, але під час імпульсного перенапруження домінуючим імпедансом є не опір, а індуктивність. А індуктивність майже повністю залежить від довжини та геометрії виводів, а не від площі перерізу. Короткі виводи завжди перевершують товсті.
Підключення пристрою SPD до системи TT, TN-S або IT? Підберіть пристрій, що відповідає вашій конфігурації.
Вибір номінальних значень вимикачів та запобіжників для відгалужених ланцюгів SPD
| Тип SPD | Рекомендований вимикач | Крива спрацьовування | Примітки |
|---|---|---|---|
| Тип 1 | 32–63 A (або відсутні, якщо встановлено відповідно до інструкцій виробника) | C або D | Багато SPD типу 1 призначені для прямого підключення до шини без використання спеціального вимикача |
| Тип 2 (In ≤ 20 кА) | 20–32 А | C | Найпоширеніша конфігурація |
| Тип 2 (In > 20 кА) | 32–63 A | C | У SPD з більш високим номіналом може бути передбачено використання запобіжника з більш високим номіналом |
| Тип 3 | 16–20 A | B або C | Менший вимикач свідчить про нижчу стійкість пристроїв типу 3 до струму короткого замикання |
Роль вимикача полягає у резервному захисті — він спрацьовує лише у разі виходу з ладу пристрою захисту від перенапруги (SPD) під час короткого замикання. Він не бере участі у звичайному відведенні імпульсних перенапруг. Номінальний струм вимикача повинен бути ≤ 0,5 × номінального струму головного вимикача, розташованого вище за ним у ланцюзі (правило селективності), щоб забезпечити спрацьовування відгалуження SPD раніше, ніж головного джерела живлення. Якщо замість цього використовуються запобіжники, слід вибрати запобіжники типу gG з номіналом 32–63 А для пристроїв захисту від перенапруги (SPD) типу 2 та переконатися, що пропускана енергія (I²t) не перевищує номінальну витримувану потужність SPD.
Ніколи не натискайте двічі: Не підключайте провідники SPD до клеми автоматичного вимикача, до якої вже підключено провід відгалуженої ланцюга. Більшість автоматичних вимикачів не розраховані на підключення двох провідників до однієї клеми. Встановіть окремий автоматичний вимикач або, якщо в розподільному щиті мало місця, використовуйте відгалужувальний кабель із сертифікованим з’єднувачем та одним провідником, підключеним до автоматичного вимикача.
Правило 50 см — оптимізація довжини виводів та V-подібне підключення
Найважливіше число при монтажі пристрою захисту від перенапруги (SPD) не вказано в жодному технічному паспорті виробу. Це 0,5 метра — максимальна загальна довжина кабелю від шини до клем SPD і назад до заземлювальної шини.
Фізика: провідник у вільному повітрі має індуктивність приблизно 1 мкГн на метр. Під час імпульсу напруги тривалістю 8/20 мкс струм зростає зі швидкістю приблизно 1 кА за мікросекунду. Напруга, що виникає на індуктивності провідника, дорівнює V = L × di/dt = 1 мкГн × 1 кА/мкс = 1 000 В на метр. Ця напруга безпосередньо додається до номінального рівня захисту від перенапруги (Up) пристрою SPD. Пристрій захисту від перенапруги (SPD) типу 2 з номінальним значенням Up = 1,5 кВ, встановлений з загальною довжиною виводів 2 м, фактично пропускає 1,5 кВ + 2,0 кВ = 3,5 кВ на клеми обладнання — це більш ніж удвічі перевищує номінальний рівень захисту.
V-подібне підключення (також відомий як «прохідне підключення») є найкращим методом: вхідний фазний провідник і вихідний провідник підключаються до однієї клеми пристрою захисту від перенапруги (SPD), утворюючи V-подібну конфігурацію, що дозволяє мінімізувати струмовий контур. Т-подібне підключення (відгалуження, що відходить від магістрального контуру до SPD) створює довший шлях проходження струму та додає місце з’єднання з додатковим контактним опором. Якщо схема підключення типу «V» неможлива через конструкцію клем, слід розмістити точку відгалуження якомога ближче до SPD, наскільки це фізично можливо.
Зв’яжіть усі провідники SPD щільно разом за допомогою кабельних стяжок по всій їх довжині. Щільне зв’язування зменшує площу петлі та пов’язану з нею індуктивність. Ніколи не скручуйте зайву довжину провідника — спіраль є індуктором, а індуктивність — це саме те, що ви намагаєтеся мінімізувати.
Покроковий контрольний список з установки SPD
- Відключіть живлення та перевірте. Вимкніть усі джерела живлення. Перед тим, як до чогось торкатися, виміряйте мультиметром напругу на ділянках L-N, L-PE та N-PE, щоб переконатися у відсутності напруги та визначити тип системи.
- Підтвердьте тип системи. Це TT, TN-S, TN-C, TN-C-S чи IT? Від відповіді на це питання залежить, яку конфігурацію SPD вам слід використовувати. Вгадати це на око — головна причина більшості помилок при прокладанні електропроводки.
- Перевірте номінальні значення SPD. Порівняйте значення Uc (максимальна напруга безперервної роботи) SPD з номінальною напругою системи. Переконайтеся, що тип 1/2/3 відповідає передбаченому місцю встановлення.
- Встановіть SPD. На DIN-рейці або на стінці корпусу, якомога ближче до шин живлення — на відстані витягнутої руки, а не на іншому боці панелі.
- Спочатку підключіть PE. Підключіть зелено-жовтий заземлюючий провід від клеми PE пристрою SPD до головної заземлюючої шини. Це гарантує наявність шляху розряду ще до підключення будь-яких провідників під напругою.
- Підключіть N. Підключіть нульовий провід до нульової шини.
- Підключіть фазу(-и). Підключіть кожен фазний провід через відповідний автоматичний вимикач (за необхідності) до клем L пристрою захисту від перенапруги (SPD). Обріжте всі фазні провідники до однакової довжини.
- Встановіть систему захисту від втрати даних. Встановіть спеціальний вимикач або тримач запобіжника. Один раз закрийте та відкрийте його, щоб перевірити механічну роботу.
- Перевірте довжину проводів. Переконайтеся, що загальна довжина провідників не перевищує 0,5 м. Зв’яжіть усі провідники в пучок за допомогою кабельних стяжок. Обріжте зайву частину, не скручуйте в моток.
- Зарядіть і перевірте. Увімкніть живлення. Переконайтеся, що індикатор стану пристрою SPD світиться зеленим (або показує позначку “OK” відповідно до вказівок виробника). Червоний індикатор або його відсутність означають, що пристрій SPD вже вичерпав свій ресурс і його необхідно замінити до завершення монтажу.
- Позначте та зафіксуйте. Вкажіть дату встановлення, модель пристрою SPD та дату наступної перевірки на етикетці, прикріпленій до панелі. Пристрій SPD без дати — це пристрій, про перевірку якого ніхто не згадає.
Поширені помилки при підключенні SPD та усунення несправностей
Помилка 1: Довгі, акуратно згорнуті шнури. Найпривабливіша помилка — “чиста” установка з дротами, згорнутими в акуратні петлі, виглядає професійно, але працює жахливо. Згортання дротів у петлі збільшує індуктивність, а індуктивність під час стрибка напруги призводить до появи напруги, яку пристрій захисту від перенапруги (SPD) не може обмежити. Виправлення: Обріжте дроти до мінімально необхідної довжини. Скрутіть їх у прямий пучок, ні в якому разі не мотайте в котушку.
Помилка 2: Перестановка N і PE. У системі TN-S підключення клеми N пристрою SPD до заземлювальної шини, а клеми PE — до шини нейтралі (або просто підключення обох клем до однієї шини) створює з’єднання N-PE, яке безперервно подає струм нейтралі на заземлюючий контур. Роз’єднувач RCD, розташований вище за течією, спрацьовує одразу після увімкнення живлення. Виправлення: У схемі TN-S провідники N і PE являють собою окремі стрижні. Перед затягуванням простежте, щоб кожен провідник був підключений до відповідного місця призначення.
Помилка 3: Неправильна полярність постійного струму. У SPD постійного струму V+ і V− не є взаємозамінними. Зміна їхніх полюсів призводить до прямого зміщення внутрішньої схеми захисту MOV і може вивести SPD з ладу вже через кілька секунд після подачі напруги. Виправлення: Перед підключенням перевірте полярність за допомогою мультиметра. Позначте V+ червоною стрічкою на обох кінцях провідника.
Помилка 4: Спільне використання клем навантаження існуючого автоматичного вимикача. Два дроти під одним гвинтом — це, у кращому разі, ненадійно, а в гіршому — порушення норм (більшість автоматичних вимикачів не розраховані на подвійне навантаження). Під час стрибка напруги ослаблене з’єднання в цьому місці призводить до утворення електричної дуги та нагрівання. Виправлення: Встановіть окремий автоматичний вимикач для пристрою захисту від перенапруги (SPD). Якщо місця недостатньо, підключіть пристрій за допомогою відгалуження від існуючого автоматичного вимикача, використовуючи сертифікований з’єднувач, — однак окремий автоматичний вимикач завжди є найкращим рішенням.
Помилка № 5: Встановлення SPD за RCD у системі TT. Коли імпульсний струм протікає через пристрій захисту від перенапруги (SPD) до заземлення (PE), автоматичний вимикач (RCD) фіксує дисбаланс і спрацьовує — відключаючи живлення від усіх пристроїв, включаючи сам SPD. Наступний імпульс потрапляє на незахищене обладнання. Виправлення: Пристрій захисту від перенапруги (SPD) завжди повинен встановлюватися перед УЗО. Якщо це неможливо через особливості схеми електромонтажу, слід використовувати УЗО з захистом від перенапруги (з затримкою спрацьовування), розраховане на роботу з SPD.
Помилка 6: Встановлення обладнання без перевірки індикатора SPD. Деякі пристрої захисту від перенапруги (SPD) надходять із заводу в несправному стані або виходять з ладу під час першого включення через існуючу раніше несправність. Якщо індикатор світиться червоним (або не світиться, коли повинен), це означає, що SPD вже вийшов з ладу. Виправлення: Після відновлення електропостачання підійдіть до розподільного щита та візуально перевірте індикатор стану, перш ніж закрити дверцята щита та здати об’єкт в експлуатацію. П’ятисекундна перевірка запобігає п’ятирічній перерві в забезпеченні захисту.
Перш ніж підбирати SPD для будь-якої з наведених вище схем підключення, перевірте умови гарантії. Стандарт у галузі становить два роки — цього достатньо для покриття очевидних дефектів, але недостатньо, щоб відповідати терміну експлуатації правильно встановленої панелі. Виробник, який пропонує 5-річну гарантію з цілодобовою глобальною технічною підтримкою, забезпечує вам запасний план, який діятиме протягом усього терміну експлуатації установки. Щоб отримати допомогу у виборі продукції або відповіді на технічні запитання, зверніться до нас або перегляньте повний каталог за адресою LSP Global.
Література
- IEC 61643-11:2011. “Пристрої захисту від імпульсних перенапруг у мережах низької напруги — Частина 11”. Міжнародна електротехнічна комісія.
- IEC 60364-5-53:2001/A2:2015. “Низьковольтні електричні установки — Пункт 534”.”
- IEC 61643-31:2018. “Пристрої захисту від перенапруги (SPD) для фотоелектричних установок”.”
- Інститут захисту від перенапруги NEMA. “Правильний монтаж пристрою захисту від перенапруги з жорстким підключенням”.” nemasurge.org
- Вікі з електромонтажу. “Встановлення пристрою захисту від перенапруги”.” electrical-installation.org
