Fenomenul supratensiunilor

Supratensiunile sunt evenimente tranzitorii de scurtă durată, caracterizate prin creșteri bruște și excesive ale tensiunii într-un circuit electric. Aceste creșteri pot avea amplitudini de zeci sau chiar sute de ori mai mari decât tensiunea nominală, reprezentând o amenințare majoră pentru integritatea echipamentelor.

Cauzele supratensiunilor

Există mai multe surse potențiale pentru apariția supratensiunilor, iar înțelegerea acestora este esențială pentru implementarea unei protecții adecvate:

1. Lovituri de trăsnet (LEMP): Fulgerele generează impulsuri electromagnetice extrem de puternice, care pot induce tensiuni tranzitorii de amplitudini uriașe în cablurile și instalațiile din apropiere.
2. Operațiuni de comutare (SEMP): Comutarea mașinilor electrice sau a rețelelor de alimentare poate genera tranziții rapide ale curentului, ducând la apariția supratensiunilor.
3. Descărcări electrostatice (ESD): Transferul de sarcină electrică între obiecte cu potențiale diferite, cum ar fi o persoană și o suprafață metalică, poate genera impulsuri de tensiune.

Tipuri de cuplaje

Supratensiunile pot pătrunde în circuite prin diferite mecanisme de cuplaj:

1. Cuplaj Galvanic: Supratensiunile se propagă direct prin conductori, de exemplu, prin sistemul de împământare.
2. Cuplaj Inductiv: Câmpurile magnetice variabile induc tensiuni tranzitorii în conductori și cabluri adiacente.
3. Cuplaj Capacitiv: Câmpurile electrice dintre puncte cu potențiale diferite pot genera transferuri de sarcină și, implicit, supratensiuni.

Înțelegerea acestor mecanisme de cuplaj este esențială pentru a concepe soluții de protecție eficiente și coordonate.

Efectele dăunătoare ale supratensiunilor

Supratensiunile pot avea consecințe grave pentru echipamentele și instalațiile electrice, cauzând avarii și chiar distrugeri complete. Efectele pot varia de la deteriorarea izolației și a componentelor electronice până la incendii și pericole pentru siguranța persoanelor.

Frecvența avariilor

Statisticile industriale arată că supratensiunile sunt responsabile pentru o proporție semnificativă a daunelor înregistrate anual la nivel global. Deși tendința este ușor descrescătoare în ultimii ani, costurile asociate reparațiilor și întreruperilor de sistem rămân considerabile.

Pericole potențiale

Fiecare circuit electric este proiectat pentru a funcționa la anumite valori nominale ale tensiunii. Orice creștere peste aceste limite poate duce la deteriorarea sau distrugerea componentelor, în funcție de rezistența lor la supratensiuni.

Conceptul de protecție în mai multe etape

Pentru a asigura o protecție eficientă împotriva supratensiunilor, este necesar să aplicăm un concept de protecție în mai multe etape, care să acopere întregul sistem electric.

Principiul cercului de protecție

Acest principiu presupune delimitarea unui "cerc de protecție" imaginar în jurul obiectului care trebuie protejat. La toate punctele în care cablurile intersectează acest cerc, trebuie instalate dispozitive de protecție adecvate.

Zonele de protecție (LPZ)

Conceptul de zonă de protecție împotriva curentului de trăsnet (LPZ) împarte spațiul într-o serie de arii cu niveluri de risc diferite, de la exterior spre interior:

• LPZ 0A: Zonă expusă la descărcări directe
• LPZ 0B: Zonă protejată de descărcări directe
• LPZ 1: Zonă cu supratensiuni mari
• LPZ 2: Zonă cu supratensiuni mai mici
• LPZ 3: Zonă cu supratensiuni și alte efecte ale cablurilor/dispozitivelor

Acest sistem permite o protecție coordonată, cu dispozitive adecvate la fiecare limită de zonă.

Dispozitive de Protecție la Supratensiuni (SPD-uri)

Componentele esențiale ale unui sistem de protecție împotriva supratensiunilor sunt dispozitivele de protecție la supratensiuni (SPD-urile). Acestea sunt concepute să limiteze și să direcționeze către împământare aceste impulsuri de tensiune periculoase.

Clasificarea SPD-urilor

SPD-urile sunt clasificate în funcție de capacitatea și locul de instalare:

1. SPD Tip 1: Dispozitive de protecție la descărcări atmosferice directe, montate la limita LPZ 0A-LPZ 1.
2. SPD Tip 2: Dispozitive de protecție la supratensiuni tranzitorii, montate la limita LPZ 0B-LPZ 1 sau LPZ 1-LPZ 2.
3. SPD Tip 3: Dispozitive suplimentare de protecție a echipamentelor terminale, montate la limita LPZ 2-LPZ 3.

Caracteristici cheie ale SPD-urilor

Alegerea corectă a SPD-urilor se face în funcție de mai mulți parametri:

• Tensiunea maximă de funcționare a echipamentului
• Curentul maxim de funcționare
• Nivelul de protecție dorit
• Capacitatea de descărcare a curentelor de supratensiune
• Stabilitatea la scurtcircuit

Selecția și instalarea SPD-urilor trebuie efectuate de personal calificat, în conformitate cu standardele și reglementările aplicabile

Tehnologii de protecție la supratensiuni

Există diverse tipuri de componente care pot fi utilizate în cadrul dispozitivelor de protecție la supratensiuni, fiecare cu caracteristici și comportamente specifice.

Diode supresoare

Diodele supresoare reacționează rapid la supratensiuni, limitând tensiunea la valori scăzute. Ele sunt adecvate pentru protecția precisă a echipamentelor.

Varistoare

Varistoarele au o caracteristică tensiune-curent nlineară, care le permite să limiteze eficient supratensiunile. Ele pot gestiona curenți de descărcare mai mari decât diodele supresoare.

Descărcătoare de gaz

Descărcătoarele de gaz sunt dispozitive cu aprindere dependentă de tensiune și timp, care pot conduce curenți de supratensiune ridicate. Ele sunt deosebit de robuste și compacte.

Eclatoare

Eclatoarele sunt piese centrale ale dispozitivelor de protecție la trăsnete, utilizând arcuri electrice pentru a scurtcircuita supratensiunile.

Circuite de protecție coordonate

Pentru a obține o protecție eficientă, dispozitivele SPD pot fi combinate în circuite complexe, cu nivele de protecție suprapuse.

Principiul distribuției tensiunii

Prin cuplarea în cascadă a SPD-urilor de diferite tipuri, tensiunea se distribuie în mod controlat între acestea, asigurând o protecție coordonată.

Exemple de Circuite de Protecție

Un circuit de protecție standard poate include:

1. SPD Tip 1 + SPD Tip 2: Protecție la nivelul distribuitorului principal
2. SPD Tip 3: Protecție suplimentară la nivelul echipamentelor terminale

Alegerea și coordonarea corectă a SPD-urilor este esențială pentru a asigura o protecție eficace și durabilă.

Standarde și reglementări aplicabile

Există un set complex de standarde și directive care reglementează domeniul protecției împotriva supratensiunilor și a descărcărilor electrostatice. Printre cele mai relevante se numără:

• IEC 62305: Standardul de referință pentru protecția împotriva curentului de trăsnet
• IEC 61643: Standardul pentru dispozitivele de protecție la supratensiuni
• IEC 60364: Standardul pentru instalațiile electrice de joasă tensiune
• Cerințe naționale de instalare: Reglementări specifice fiecărei țări

Aceste standarde stabilesc cerințele de proiectare, selecție, instalare și testare a sistemelor de protecție, asigurând conformitatea și siguranța instalațiilor electrice.

Nu lăsa supratensiunile și descărcările electrostatice să pună în pericol echipamentele tale electrice și siguranța personală. Contactează echipa Activelectro pentru soluții de protecție de top! Cu expertiza noastră și dispozitivele de protecție la supratensiuni (SPD) de înaltă calitate, ne asigurăm că sistemele tale electrice sunt bine protejate împotriva tuturor amenințărilor electrice.

Alege Activelectro pentru protecția completă a instalațiilor tale electrice și contactează-ne astăzi pentru o consultare gratuită!