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Überspannungsableiter in Hausverkabelungen - Typen und Schaltplänen

 

Überspannungsableiter in der HausverkabelungAlle elektrischen Geräte sind für den Betrieb mit einer bestimmten elektrischen Energie ausgelegt, abhängig vom Strom und der Spannung im Netzwerk. Wenn ihr Wert größer als die vorgesehene Norm wird, tritt ein Notfallmodus auf.

Um die Möglichkeit seiner Bildung zu verhindern oder die Zerstörung elektrischer Geräte zu verhindern, ist ein Schutz erforderlich. Sie entstehen unter den besonderen Bedingungen eines Unfalls.


Merkmale des Schutzes der Hausverkabelung vor Hochspannung

Die Isolation des Stromnetzes des Haushalts wird anhand des Grenzwerts der Spannung berechnet, die etwas über anderthalb Kilovolt liegt. Wenn es mehr wächst, beginnt eine Funkenentladung durch die dielektrische Schicht zu dringen, die sich zu einem Lichtbogen entwickeln kann.

Um seine Entwicklung zu verhindern, schaffen sie Schutzmaßnahmen, die nach einem von zwei Prinzipien funktionieren:

1. Trennen des Stromkreises eines Hauses oder einer Wohnung von der Hochspannung;

2. Das Entfernen des gefährlichen Überspannungspotentials aus dem Schutzgebiet aufgrund seiner schnellen Umleitung zur Bodenkontur.

Bei einem leichten Spannungsanstieg im Netz sind sie auch aufgefordert, die Situation zu korrigieren. Stabilisatoren verschiedener Bauart. Zum größten Teil sind sie jedoch so konzipiert, dass die Betriebsparameter der Stromversorgung in einem begrenzten Bereich ihrer Regelung am Eingang und nicht als Schutzvorrichtung gehalten werden. Ihre technischen Fähigkeiten sind begrenzt.

Bei der Hausverkabelung kann sich die Spannung erhöhen:

1. für einen relativ langen Zeitraum, wenn in einem Dreiphasenstromkreis keine Verbrennung auftritt und sich das neutrale Potential in Abhängigkeit vom Widerstand zufällig verbundener Verbraucher verschiebt;

2. kurzfristiger Impuls.

Die erste Art von Fehlfunktion wird vom Spannungsüberwachungsrelais erfolgreich behandelt. Es überwacht ständig die Eingangsparameter des Netzwerks und trennt den Stromkreis von der Stromversorgung, bis der Unfall beseitigt ist, wenn sie den oberen Sollwert erreichen.

Die Gründe für das Auftreten von kurzfristigen Überspannungsimpulsen können zwei Situationen sein:

1. gleichzeitiges Abschalten mehrerer leistungsfähiger Verbraucher an der Versorgungsleitung, wenn das Umspannwerk des Transformators keine Zeit hat, das System sofort zu stabilisieren;

2. Blitzeinschlag auf elektrische Geräte von Stromleitungen, Umspannwerken oder Häusern.

Die zweite Option für die Entwicklung eines Unfalls ist die größte Gefahr als in allen vorherigen Fällen. Die Stärke des Blitzstroms erreicht enorme Mengen. In gemittelten Berechnungen wird es bei 200 kA genommen.

Wenn es im Luftterminal und während des normalen Betriebs des Blitzschutzes des Gebäudes getroffen wird, fließt es durch den Blitzableiter nach Erdungsschleife. In diesem Moment wird in allen benachbarten Leitern nach dem Induktionsgesetz eine EMF induziert, deren Wert in Kilovolt gemessen wird.

Es kann sogar in Kabeln auftreten, die vom Netzwerk getrennt sind, und die Geräte, einschließlich teurer Fernseher, Kühlschränke und Computer, verbrennen.

Ein Blitz kann eine Freileitung in dem Gebäude treffen, das sie speist. In dieser Situation arbeiten Leitungsableiter normalerweise und dämpfen ihre Energie auf dem Erdpotential. Aber sie können es nicht vollständig beseitigen.

Ein Teil des Hochspannungsimpulses entlang der Drähte des angeschlossenen Stromkreises breitet sich in alle möglichen Richtungen aus und gelangt zum Eingang des Wohnhauses und von dort zu allen angeschlossenen Geräten, um ihre schwächsten Stellen zu verbrennen: Elektromotoren und elektronische Komponenten.

Infolgedessen erhielten wir zwei Optionen für die Beschädigung teurer elektrischer Haushaltsgeräte in einem Wohngebäude, wobei die Folgen eines Blitzschlags im Blitzableiter unseres eigenen Gebäudes oder unserer Stromleitung mit Standardschutz normalerweise beseitigt wurden.Die Schlussfolgerung bietet sich an: Es ist notwendig, für sie zu etablieren automatischer Schutz gegen Impulsentladungen.


Arten von Überspannungsschutz für die Hausverkabelung

Eine Auswahl solcher Schutzmaßnahmen wurde für Arbeiten unter verschiedenen Bedingungen erstellt und unterscheidet sich in Design, verwendeten Materialien und Arbeitstechnologie.


Die Prinzipien der Bildung der Elementbasis des Ableiters

Bei der Erstellung des Überspannungsschutzes werden die technischen Möglichkeiten verschiedener Konstruktionslösungen berücksichtigt. Für gasgefüllte Ableiter ist es charakteristisch, dass sie nach dem Durchgang des Entladungsimpulses den Fluss zusätzlichen Stroms unterstützen, dessen Größe nahe an der Kurzschlusslast liegt. Es wird ein begleitender Strom genannt.

Überspannungsableiter, die selbst einen Nachführstrom in der Größenordnung von 100 bis 400 Ampere liefern, können zu einer Feuerquelle werden und bieten keinen Schutz. Sie können nicht installiert werden, um die Isolierung vor einem Ausfall zwischen Phase, Arbeits- und Schutznullpunkt zu schützen. Modelle anderer Arten von Ableitern arbeiten im 0,4-kV-Netz recht zuverlässig.

Bei der Hausverkabelung hat der Überspannungsschutz Vorrang Varistorvorrichtungen. Unter normalen Betriebsbedingungen elektrischer Anlagen erzeugen sie sehr kleine Leckströme von bis zu mehreren Milliampere, und während des Durchgangs eines Hochspannungsimpulses werden die Spannungen so schnell wie möglich in den Tunnelmodus übertragen, wenn sie in der Lage sind, bis zu Tausenden von Ampere durchzulassen.


Überspannungsschutzklassen der elektrischen Hausverkabelung für Überspannungen

Die elektrische Ausrüstung von Wohngebäuden wird in vier Kategorien unterteilt, die durch die römischen Ziffern IV ÷ I gekennzeichnet sind und sich durch die maximal zulässige Überspannung von 6, 4, 2,5 und 1,5 Kilovolt auszeichnen. In diesen Zonen ist ein Überspannungsschutz vorgesehen.

In der Fachliteratur werden sie genannt "SPD"das steht für Überspannungsschutzgerät. Hersteller von elektrischen Geräten für Marketingzwecke haben eine verständlichere Definition für normale Menschen eingeführt - Begrenzer. Andere Namen finden Sie im Internet.

Um die verwendete Terminologie nicht zu verwechseln, wird daher empfohlen, sich auf die technischen Eigenschaften der Geräte und nicht nur auf deren Namen zu beziehen.

Die Hauptparameter der Beziehung zwischen den Isolationswiderstandskategorien und den Gebäudegefahrenzonen und die Anwendung der drei SPD-Klassen für diese helfen, die folgende Abbildung zu verstehen.

Kategorien des Isolationswiderstands gegen Überspannungsimpulse in einem 0,4-kV-Netz

Er zeigt, dass ein Impuls von 6 Kilovolt vom Umspannwerk entlang der Stromleitung zum Eingangspanel kommen kann. Sein Wert sollte den Überspannungsschutz der Klasse I in Zone 1 auf vier kV reduzieren.

Im Verteilerfeld der Zone 2 arbeitet ein Begrenzer der Klasse II, der die Spannung auf 2,5 kV reduziert. In einem Wohnzimmer mit Zone 3 sorgt eine SPD der Klasse III für eine endgültige Pulsreduzierung von bis zu 1,5 Kilovolt.

Wie Sie sehen können, arbeiten alle drei Klassen von Begrenzern umfassend, nacheinander und reduzieren abwechselnd den Überspannungsimpuls auf einen Wert, der für die Isolierung der Verkabelung akzeptabel ist.

Wenn sich herausstellt, dass mindestens eines der Bestandteile dieser Schutzkette fehlerhaft ist, fällt das gesamte System aus und am Endgerät tritt ein Isolationsausfall auf. Es ist notwendig, sie umfassend zu nutzen, und während des Betriebs ist es erforderlich, den technischen Zustand des technischen Zustands zumindest durch eine externe Inspektion zu überprüfen.


Auswahl von Varistoren für verschiedene Klassen von Überspannungsschutz

Die Gerätehersteller der SPD-Geräte liefern Varistormodelle, die nach den Strom-Spannungs-Eigenschaften ausgewählt werden. Ihr Aussehen und ihre Betriebsgrenzen sind in der entsprechenden Tabelle aufgeführt.

Volt-Ampere-Charakteristik von Varistoren

Jede Schutzklasse hat ihre eigene Spannung und ihren eigenen Öffnungsstrom. Sie können sie nur an Ihrer Stelle installieren.


Grundsätze für die Bildung von Überspannungsableitern

Zum Schutz der Stromversorgungsleitung der Wohnung können verschiedene Prinzipien zum Anschließen einer SPD angewendet werden:

1. in Phase;

2. außer Phase;

3. kombiniert.

Überspannungsschutzschaltung

Im ersten Fall ist das Längsprinzip des Schutzes jedes Drahtes vor Überspannungen relativ zur Erdungsschleife erfüllt, und im zweiten Fall der Quer zwischen jedem Drahtpaar. Basierend auf der Erhebung statistischer Daten zur Verarbeitung von Fehlern und ihrer Analyse wurde festgestellt, dass die auftretenden phasenverschobenen Überspannungen mehr Schaden verursachen und daher als die gefährlichsten angesehen werden.

Mit der kombinierten Methode können Sie beide vorherigen Methoden kombinieren.


Anschlussmöglichkeiten für Überspannungsschutz für das TN-S-Erdungssystem


Schaltung mit elektronischer SPD und Ableitern

Schutzschema der Wohnung durch SPD und Überspannungsableiter im TN-S-System

In diesem Schema eliminieren die Überspannungsableiter aller drei Klassen die Überspannungsimpulse zwischen den Phasen der Leitung und der Arbeitsnull N entlang der Draht-zu-Draht-Ketten. Die Funktion zur Reduzierung von Gleichtaktüberspannungen wird Ableitern einer bestimmten Klasse aufgrund ihrer Verbindung zwischen Arbeits- und Schutznull zugewiesen.

Diese Methode ermöglicht das galvanische Trennen von PE und N untereinander. Die neutrale Position des Dreiphasennetzes hängt von der Symmetrie der angelegten Phasenlasten ab. Es hat immer ein Potential, das von Bruchteilen bis zu mehreren zehn Volt reichen kann.

Wenn Stromversorgungssysteme mit einer gepulsten Last im System arbeiten, können hochfrequente Störungen von diesen über die Potentialausgleichs- und Erdungsschaltungen über den PE-Leiter auf empfindliche elektronische Geräte übertragen werden, wodurch deren Arbeit beeinträchtigt wird.

Die Einbeziehung eines Ableiters in diesem Fall verringert die Auswirkung dieser Faktoren aufgrund einer besseren galvanischen Trennung als elektronische Begrenzer auf Varistoren.


Schaltungen mit elektronischer SPD in den Schutzklassen I und II

In diesem Schema wird der Schutz gegen Impulsspannungen in den Eingangs- und Verteilern nur durch einen elektronischen Ableiter durchgeführt.

SPD-Wohnungsschutzsystem im TN-S-System

Sie eliminieren alle Gleichtakt-Überspannungen (alle Drähte relativ zur Erdungsschleife).

In der Klasse III arbeitet die vorherige Schaltung mit einem elektronischen Ableiter und einer Funkenstrecke und bietet dem Endbenutzer Schutz (Draht zu Draht).


Merkmale der Verwendung verschiedener Ableitermodelle unter Berücksichtigung der Kaskadenfolge

Während des Betriebs von Überspannungsschutzstufen sind deren Koordination und Koordination erforderlich. Dies erfolgt durch Entfernen der Stufen über ein Kabel bis zu einer Entfernung von mehr als 10 Metern.

Diese Anforderung wird durch die Tatsache erklärt, dass, wenn ein Hochspannungsimpuls mit einer steilen Wellenform aufgrund des induktiven Widerstands der Leiter in die Schaltung eintritt, ein Spannungsabfall an ihnen auftritt. Es wird sofort auf die erste Kaskade angewendet, wodurch sie ausgelöst wird. Wenn diese Anforderung nicht erfüllt ist, werden die Schritte umgangen, wenn der Schutz nicht ordnungsgemäß funktioniert.

Nachfolgende Schutzkaskaden sind nach dem gleichen Prinzip verbunden.

Wenn es sich in der Nähe der Konstruktionsmerkmale des Geräts befindet, werden zusätzliche pulsisolierte Drosseln künstlich in die Schaltung aufgenommen, wodurch eine Verzögerungskette entsteht. Ihre Induktivität wird je nach Art der im Gebäude verwendeten Leistungsaufnahme innerhalb von 6 bis 15 Mikrogenry eingestellt.

Eine Variante einer solchen Verbindung mit einer engen Anordnung der Eingabe- und Verteilertafeln und der Ferninstallation von Endverbrauchern ist in der Abbildung dargestellt.

Schutzschaltung einer SPD-Wohnung mit Drosseln im TN-S-System

Bei der Montage einer Drossel in einem solchen System muss ihre Fähigkeit berücksichtigt werden, unter den erzeugten Lasten zuverlässig zu arbeiten und ihren Grenzwerten standzuhalten.

Zur Erleichterung der Wartung kann der Überspannungsschutz zusammen mit den Drosselvorrichtungen in einem separaten Schutzschild angebracht werden, das das Eingabegerät nacheinander mit der Hauptschalttafel des Hauses verbindet.

Eine der Varianten dieses Entwurfs für ein Gebäude, das gemäß dem Erdungssystem TN-C-S hergestellt wurde, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Gebäudeschutzschema mit Abschirmung TN с im TN-С-S-System

Bei dieser Installation können alle drei Klassen von Begrenzern an einem Ort platziert werden, was für die Wartung praktisch ist. Dazu müssen die Teilungsdrosseln in Reihe zwischen den Schutzstufen montiert werden.

Strukturell sollten sich das Eingabegerät, die Hauptschalttafel und die Schutzabschirmung bei dieser Methode zur Montage des Stromkreises so nahe wie möglich befinden.

Die kombinierte Anordnung von SPDs und Reaktoren an einem Ort - eine Schutzabschirmung ermöglicht es Ihnen, das Eindringen von Überspannungsimpulsen auszuschließen, die bereits an der Hauptschaltanlage vorhanden sind, in der der PEN-Leiter getrennt ist.


Der Anschluss von Stromkabeln an das MES weist folgende Merkmale auf: Sie müssen auf kürzesten Wegen verlegt werden, um einen gemeinsamen Kontakt für Abschnitte des geschützten Stromkreises und ohne Schutz zu vermeiden.

Möglichkeiten, geschützte und ungeschützte Kabel zu verlegen

Moderne Hersteller aktualisieren ihre SPD-Designs ständig mit eingebauten gepulsten Isolationsdrosseln. Sie ermöglichten es, die Schutzstufen nicht nur aus nächster Nähe über dem Kabel zu positionieren, sondern sie auch in einer separaten Einheit zu kombinieren.

Unter Berücksichtigung der Implementierung dieser Methode gibt es jetzt auf dem Markt SPD-Designs der kombinierten Klassen I + II + III oder I + II. Eine andere Auswahl an Modellen solcher Ableiter wird von der russischen Firma Hakel hergestellt.

Sie sind für verschiedene Gebäudeerdungssysteme konzipiert, funktionieren ohne Installation zusätzlicher Schutzstufen, erfordern jedoch die Erfüllung bestimmter Installationsspezifikationen entlang der Länge des angeschlossenen Kabels. In den meisten Fällen sollte es weniger als 5 Meter sein.

Für den normalen Betrieb elektronischer Geräte und zum Schutz vor hochfrequenten Störungen werden verschiedene Filter hergestellt, darunter ein SPD der Klasse III. Sie müssen über einen PE-Leiter mit der Erdungsschleife verbunden werden.


Merkmale des Schutzes komplexer Haushaltsgeräte vor Stoßimpulsen

Das Leben eines modernen Menschen erfordert die Verwendung verschiedener elektronischer Geräte, die Informationen verarbeiten und übertragen. Sie sind sehr empfindlich gegenüber hochfrequenten Störungen und Impulsen, funktionieren nicht gut oder versagen im Allgemeinen, wenn sie auftreten. Um solche Störungen zu beseitigen, wird eine individuelle Erdung des Gerätegehäuses verwendet, die als funktional bezeichnet wird.

Es ist elektrisch vom PE-Schutzleiter getrennt. Wenn jedoch ein Blitz einen Blitzschutz zwischen der Erdung eines Gebäudes oder einer Leitung und einem funktionierenden elektronischen Gerät trifft, fließt ein Entladestrom aufgrund eines angelegten Hochspannungs-Überspannungsimpulses entlang des Erdungskreises.

Dies kann durch Ausgleichen der Potentiale dieser Stromkreise durch die Installation eines speziellen Ableiters zwischen ihnen beseitigt werden, der die Potentiale der Stromkreise bei Unfällen ausgleicht und unter alltäglichen Betriebsbedingungen eine galvanische Trennung gewährleistet.

Funktionsdiagramm zum Schutz elektronischer Geräte mit Funktionserdung

Hakel Digging ist auch auf die Herstellung solcher Ableiter spezialisiert.


Zusätzliche Kurzschlussschutzanforderung

Alle SPDs sind in der Schaltung enthalten, um Potentiale zwischen ihren verschiedenen Teilen in kritischen Situationen auszugleichen. Es ist zu beachten, dass sie selbst trotz des eingebauten Wärmeschutzes für Varistoren beschädigt werden und zu einer Kurzschlussquelle werden können, die sich zu einem Brand entwickelt.

Der Schutz von Varistoren kann versagen, wenn die Nennspannung für längere Zeit überschritten wird, z. B. weil in einem dreiphasigen Versorgungsnetz keine Verbrennung erfolgt. Entlader sind im Gegensatz zur Elektronik überhaupt nicht mit einem Wärmeschutz ausgestattet.

Aus diesen Gründen sind alle SPD-Konstruktionen zusätzlich durch Sicherungen geschützt, die bei Überlast und Kurzschluss arbeiten. Sie haben ein besonders komplexes Design und unterscheiden sich stark von Modellen mit einem einfachen Schmelzeinsatz.

Der Einsatz von Leistungsschaltern in solchen Situationen ist nicht immer gerechtfertigt: Sie werden durch Blitzimpulse beim Schweißen von Leistungskontakten beschädigt.

Bei Verwendung der Schutzschaltung einer SPD mit Sicherungen ist das Prinzip der Erstellung ihrer Hierarchie mithilfe von Selektivitätsmethoden zu beachten.

Wie Sie sehen können, ist es zur Gewährleistung eines zuverlässigen Schutzes der elektrischen Hausverkabelung vor Überspannungen erforderlich, dieses Problem sorgfältig anzugehen, die Wahrscheinlichkeit von Unfällen im Entwurfsschema unter Berücksichtigung des funktionierenden Erdungssystems zu analysieren und die am besten geeigneten Ableiter-Ableiter dafür auszuwählen.

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Pulsschutzgerät
  • Elektrosicheres privates Wohngebäude und Cottage. Teil 4. Überspannungsschutz ...
  • Electrosafe Privathaus und Ferienhaus. Teil 4 (Ende). Beispiele für die Wahl von Y ...
  • Blitzstoßschutz für die Hausverkabelung
  • TT-Erdungssystem - Gerät und Verwendungsmerkmale

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    Kommentare:

    # 1 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Danke für den Artikel. Ist es Ihrer Meinung nach eine gute Idee, in einem neuen Hochhaus eine SPD der Klasse III in Ihren Bodenschild einzubauen? Sie sagen normalerweise, dass sich Bewohner von Hochhäusern keine Sorgen über Blitzeinschläge machen müssen, aber wenn Sie ein Gerät der Klasse III für den Fall von Reststoßspannungen einsetzen, die nicht für ein normales Spannungsrelais ausgelegt sind, wird es nicht schlimmer sein?

     
    Kommentare:

    # 2 schrieb: andy78 | [Zitat]

     
     

    DimaJa, es ist besser, es auszudrücken.

     
    Kommentare:

    # 3 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Die Sicherungen F5-F10 dürfen nicht installiert werden. Sie brennen früher als F1-F3 aus, dann funktionieren die Ableiter nicht.

     
    Kommentare:

    # 4 schrieb: Peter | [Zitat]

     
     

    In meiner Wohnung befindet sich ein separates Kabel von der Klappe auf dem Boden. Die Wohnung hat einen eigenen Schild mit Maschinengewehren. Ist es möglich, etwas in den Schild in der Wohnung einzubauen, um das Gerät vor Spannungsspitzen zu schützen, aber gleichzeitig den Schild auf dem Boden nicht zu berühren? Er selbst ist kein Technikfreak, der Artikel ist schwierig für mich.

     
    Kommentare:

    # 5 schrieb: Sergey | [Zitat]

     
     

    PeterEin Spannungsrelais, z. B. UZM-51M, ist in der Wohnungsverkleidung nicht fehl am Platz