A túlfeszültségvédelem és fontossága

Mi is az a túlfeszültség?

A névleges, vagy más néven üzemi feszültségszintet meghaladó feszültség a hálózaton. Magyarországon fázisonként 220-240V feszültségszint, ami elfogadott. 3-fázisú rendszerben 400V az üzemi feszültség-szint két fázis között.

Hogyan keletkezhet túlfeszültség?

• Hálózati üzemi folyamatos túlfeszültség, ami ritka. A szolgáltatónál kell jelenteni, ha mégis volna.
• Hálózati fázis-zárlat. Például erős szél hatására a légkábelek közül kettő összeér, vagy megközelíti egymást.
• Nulla-szakadás több fázisú rendszerben.
• Fáziskiesés több fázisú rendszerben.
• Villámcsapás, melynek több fajtája van:
  • Közvetlen villámcsapás az ingatlanba
  • Közvetlen villámcsapás a hálózatba
  • Közvetett villámcsapás az ingatlan környezetében

Tudta?: Közvetett villámcsapás hatására, annak akár 3000méteres környezetében, akár 650-1500V feszültség is indukálódhat villamos hálózatunkban, ami már elégséges ahhoz, hogy a kábelek szigetelésein átüssön, illetve műszaki berendezéseinkben kiégesse az eletronikai alkatrészeket.

Megj.: Az üzemi jellegű és a külső hatásra bekövetkező túlfeszültség megkülönböztetése a más folyamatok (pl. nullavezető szakadása) következtében előálló feszültségnövekedésektől indokolt, mert a villámimpulzus elleni védelmi intézkedések rendszere csak ritkán képes hatásos védelmet nyújtani olyan esetekben, amikor a feszültségnövekedés oka nem a villámcsapás, és emiatt a feszültségnövekedés jellege eltér az előbb említettektől.

A túlfeszültség hatásai

A túlfeszültég jelentős anyagi károkat tud okozni az elektronikai készülékekben, számítógépekben, okosotthon-rendszerekben, ami az esetek többségében nem javítható, csak a sérült alkatrész/berendezés teljes cseréjével.

Továbbá hasonló károkat idéz elő az ingatlan villamossági hálózatában is, ami elektromos tűzhöz, illetve eletromos rövidzárlathoz vezethet.

A túlfeszültség elleni védekezés alapjai

A megfelelő védőföldelés. Fontos, hogy a villamos hálózatunkon keletkező túlfeszülséget a leggyorsabban és a legrövidebb úton levezessük a védőföldelésen keresztül a hálózatunkról még azt megelőzően, hogy az kárt tudna okozni műszaki berendezéseinkben és villamos hálózatunkban.

A megfelelő túlfeszültség-levezető eszközök használata a hálózatunk megfelelő pontjain. Családi házas környezetben a lakáselosztónál, illetve a közvetlenül a védendő berendezéseknél lokális védelem kialakításával. Amennyiben villamos hálózatunk hosszú szakaszokból áll, ott célszerű lehet, illetve szükségessé válhat 30 métert meghaladó távolság esetén a védelem helyi megismétlése.

Az MSZ EN 61643-11 szabvány rendelkezik a túlfeszültséglevezetők típusairól. E szerint 3 típust különböztetünk meg: T1, T2 és T3

Csak a T1,T2,T3-as védekezések együttes alkalmazásával lehetséges a villamos hálózatunk és az arra csatlakoztatott berendezéseink teljes védelme.

Túlfeszültségvédelmi eszközök

• T1: Helye jellemzően - családi házas környezetben - a fogyasztásmérőhely, vagy a lakáselosztó. Ez lehet egyszerű szikraköz vagy varisztor. Méretlen fővezetékre csak és kizárólag a szolgáltató engedélyével lehet mármilyen túlfeszültségvédőt elhelyezni, mivel az a szakasz az ő tulajdona. Elsősorban közvetlen villámcsapás ellen véd.
• T2: Helye a lakáselosztó, de ismétlés esetén a hosszú kábel (lég- vagy földkábel) becsatlakozási pontja. A lakáselosztón belül a túlfeszültséglevezető a kismegszakítók és az áramvédelmi kapcsoló(k) előtt helyezendő el a mért fővezetéken.
• T1-T2 kombó: Helye a lakáselosztó. A lakáselosztón belül a túlfeszültséglevezető a kismegszakítók és az áramvédelmi kapcsoló(k) előtt helyezendő el a mért fővezetéken. Családi házas környezetben ideális és a pénztárcánk szempontjából is gazdaságosabb ennek a kettő-az-egyben védelmi eszköznek a használata.
• T3: Helye közvetlenül a védendő berendezésnél. Logikusan adódik, hogy egy háztartáson belül ebből több is van.

Mindezt egybevetve a T1-T2 és a T3-as helyi védelmek együttes alkalmazása biztosítja a teljes védelmet.

A jobb gyártók olyan termékeket biztosítanak, melyekben a levezetőpatron cserélhető, így villámcsapás után nem szükséges a teljes védelmi eszköz cseréje.

Az indukált túlfeszültség a gyengeáramú hálózatokat is érinti, de ezek elsődleges védelme a telekommunikációs szolgáltatók dolga (volna), azonban IEEE 802-es védelem elérhető telefon-, koax-, utp-kábelekre is, hasznos lehet ilyet is vásárolni, ha tehetjük. Mivel szabvány szerint ezeken a vékony vezetékeken nem megy (nem tud menni) be számottevő áram, két fokozat is elégséges. Így van ilyen rendszerekhez alapvédelem és finomvédelem, és van a kettő egyben, kombinált védelem néven. A gyengeáramú hálózatunkon megjelenő túlfeszültség kockázatát csökkenthetjük, ha WIFI rádiós jeltovábbítást használunk, ahol csak lehet.

A nevesebb gyártók összehangolt T1-T2-T3 rendszereket forgalmaznak, amelyek együttesen garantálják a teljeskörű túlfeszültségvédelmet, úgy mint OBO, Dehn, J. Pröpster az Európai piacról. Ezek ugyan nem túl pénztárca-barát megoldások, de egy komolyabb számítógép-park védeleme esetén a fajlagos költség a védendő berendezés árához képest már kifizetődő.

A túlfeszültségvédelmi rendszerekről röviden

Összetett rendszer esetén a szabvány terveztetést ír elő, ami nem véletlen, hiszen számos dologtól függ a túlfeszültségvédelem megfelelő működése.

A T3-as szupresszor jellemzően már minimális túlfeszültség esetén is megszólal, viszont hamar tönkre is megy, ha a túlfeszültség mértéke meghalad egy bizonyos szintet. Ez a szint meg kell, hogy egyezzen a T2-es varisztor megszólalási feszültségével. Ellenkező esetben túlfeszültség jut a fogyasztóra, illetve a védett hálózatrészre. Ennek analógiájára érvényes ugyanez a T1-es szikraköz és a T2-es varisztor viszonyára, azzal a megkötéssel, hogy minimum 5 méter távolságra kell létesíteni egymástól a két levezetőt, vagy magasfrekvenciás impedanciát kell beiktatni a két eszköz közé. Ennek az értéknek a meghatározása számítás és a helyi adottság kérdése - mérnöki feladat. A magasfrekvenciás impedancia mintegy „visszalöki” a túlfeszültséget a T2-estől a T1-es szikraköz felé.

A T3-as túlfeszültségvédő legfeljebb 5m távolságra lehet a védett fogyasztóktól, illetve, ha ez nem biztosítható, 5 méterenként ismételni kell további T3-as levezetők beiktatásával. A T2-es levezetőt 20 méterenként kell ismételni a hálózaton belül.

A túlfeszültséglevezető villámvédelmi berendezésnek számít, ami így kihatással van a kialakított védőföldelésre vonatkozó követelményekre, röviden szabvány szerint a fő földelővezető legkisebb keresztmetszete réz esetén 16mm2 kell, hogy legyen, acél esetén minimum 50mm2 (8-as köracél) legyen. Alumínium nem lehet. Lásd az MSZ HD 60364-5-54:2012 542.3.1. pontját és az IEC 62305 sorozatot.

A közvetlen villámcsapás és a túlfeszültségvédelmi eszköz kapcsolata

A vonatkozó előírások szerint családiházas környezetben a közvetlen villámcsapás elleni védelem kialakítása nem kötelező, ha mégis van, szigorúan tervköteles. A villámokat villámáram szerint különböztetjük meg egymástól. Az esetek bőven több, mint 90%-ában ennek mértéke nem haladja meg a 100kA-es értéket. Lakossági fogyasztóknál erre méretezünk. Efölött már ipari méretezésről beszélünk. Amennyiben közvetlen villámcsapás éri a háztartás villamos hálózatát, 100kA-rel számolva ebből 50kA elmegy a védőföldelés felé. A maradék 50kA-ből 25kA elmegy a villamos betáplálási hálózat felé, 25kA pedig a családi ház belső hálózata felé. Ez utóbbinál például - 1 fázis esetén - 12.5kA jut a fázisvezetőre, és 12.5kA jut a nullavezetőre. Ebből adódik, hogy a 12.5kA-es villámáram-értékű túlfeszültséglevezető az, ami szükséges. Ennél nagyobbra történő méretezés indokolatlan, és fölösleges, csak ipari környezetben indokolt, ahol a villámcsapás horribilis károkat, vagy további katasztrófahelyzetet idézhet elő, pl vegyi- vagy atomkatasztrófa.

A villámáram levezetésének elengedhetetlen eszköze a megfelelően alacsony ellenállású védőföldelés. Ennek hiányában működésképtelen a védelem. Vegyük figyelembe, hogy 1 szonda a gyártó nyilatkozata szerint 8kA villámáram levezetését bírja el. Ennél nagyobb villámáram esetén több, párhuzamos szondára van szükség.

Záró gondolatok

Manapság - az okoskészülékek korában - egy hűtőszekrény vagy mosógép százezres nagyságrendű, számítógépek akár fél-, egymillió forintot is kóstálnak, így egyáltalán nem mindegy, hogy egy közeli villámcsapás esetén mekkora kárunk keletkezik, miközben mindez néhány tízezer forintos beruházással megelőzhető, illetve már a biztosítók is kikötik, hogy villámkár esetén csak abban az esetben fizetnek, ha a biztosított gondoskodott megfelelő védelemről a káresemény ellenében. Ezzel kapcsolatban további adalékok olvashatóak a Mikor NEM fizet a biztosító? menüpontunk alatt.

Képek forrása: APC, OBI, Mentavill, MABISZ

Ha bármilyen további kérdése van, keressen minket bizalommal elérhetőségeinken, melyet a Kapcsolat menüpont alatt találhat.