Systémy a zařízení, která mají být chráněna před přepětím

Rozvodné sítě nízkého napětí

Silnoproudé rozvodné soustavy nízkého napětí jsou v podstatě charakterizovány typem systému uzemnění (TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT) a jmenovitým napětím. Mohou vznikat různé typy přepětí a proudů. V této technické specifikaci jsou přepětí klasifikována ve třech skupinách:

• atmosférické;
• spínací;
• dočasné přepětí.

Atmosférická přepětí a proudy
Ve většině případů je namáhání atmosférickými výboji hlavním faktorem pro výběr třídy zkoušky SPD a související hodnoty proudu nebo napětí (I_imp, I_max nebo U_OC podle ČSN EN 61643-11 ed. 2).

Pro správný výběr SPD je nezbytné vyhodnocení tvaru vlny a vrcholové hodnoty proudu (nebo napětí) atmosférických rázových impulsů. Důležité je stanovit, zda za takových okolností bude napěťová ochranná hladina SPD pro ochranu zařízení dostatečná.
Například, oblasti s vysokou četností úderů blesku mohou vyžadovat SPD schopné vyhovět zkouškám třídy I nebo třídy II.
Obecně (například, v případě přímého úderu blesku do vedení nebo indukovaných rázových impulsů na vedení) vznikají vyšší zatížení elektrické instalace vně stavby. V rámci stavby jsou zatížení snižována směrem od začátku instalace (od přívodu) k vnitřním obvodům. K poklesu dochází díky změně konfigurace obvodu a impedancí.
Potřeba ochrany před atmosférickými rázovými impulsy závisí na

• místní hustotě úderů blesků do země N_g (průměrné roční hustotě úderů blesků do země, v atmosférických výbojích na km² za rok, vzhledem k oblasti, kde se stavba nachází). Moderní lokalizační systémy atmosférických výbojů dokáží získat informace o N_g se slušnou přesností;
• míře rizika u elektrické instalace, včetně ostatních příchozích inženýrských sítí. Podzemní systémy jsou obecně považovány za méně rizikové než venkovní (nadzemní) systémy;
• dokonce i v případě, že je napájení opatřeno zemním kabelem, lze pro poskytnutí ochrany doporučit použití SPD. Pro stanovení, zda je potřebná ochrana před přepětím, je třeba zvážit následující
  záležitosti:
  - zda má instalace ve své blízkosti systém ochrany před bleskem;
  - zda délka kabelu nepostačuje pro přiměřený odstup (útlum) instalace od venkovní (nadzemní) části sítě;
  - vysoké impulsy přepětí atmosférického původu lze očekávat na venkovním vedení zásobujícím stranu vn (vysokého napětí) transformátoru připojeného k instalaci;
  - zemní kabel může být ovlivněn přímým úderem blesku v případě vysokého odporu půdy;
  - velikost nebo výška budovy napájené kabelem je dostatečně velká, aby se výrazně zvýšilo riziko přímých úderů do budovy. Riziko přímých úderů do jiných příchozích (odchozích) vedení (telefonní linky, anténní systémy, atd.), které mohou ovlivnit silnoproudou soustavu a zařízení;
  - pokud jsou přítomny další inženýrské sítě vedené nad zemí.

Při připojení mnoha budov z jedné napájecí soustavy může v budovách nevybavených SPD docházet k vysokému zatížení elektrických systémů budovy.
Pro instalace SPD v objektu vybaveném vnějším systémem ochrany před bleskem, zpravidla (v případě přímého úderu blesku do objektu) postačí pro stanovení rozložení proudu přes SPD provést výpočet za pomoci použití DC hodnot odporu uzemnění (například, uzemnění budovy a silnoproudé rozvodné soustavy, potrubí, atd.).
V normě ČSN EN 62305-1 ed. 2, příloha E je uvedeno vyhodnocení tvaru vlny a vrcholové hodnoty proudu, jako funkce hladiny ochrany před bleskem a různé příčiny poškození (tj. přímý úder do objektu nebo v jeho blízkosti, přímý úder do elektrického vedení nebo v jeho blízkosti).

Spínací přepětí
Tato namáhání ve smyslu vrcholového proudu a napětí jsou obvykle nižší než namáhání způsobená bleskem, ale mohou mít delší dobu trvání. V některých případech, zejména hluboko uvnitř objektu nebo v blízkosti zdrojů spínacího přepětí, mohou být však spínací namáhání vyšší než namáhání způsobená bleskem. Energie související s tímto spínacím přepětím musí být známa, aby byl umožněn výběr vhodných SPD. Doba trvání spínacích rázových impulsů, včetně přechodných jevů v důsledku poruch a vybavení pojistek, může být mnohem delší než doba trvání atmosférického přepětí.
Zpravidla je výběr jmenovitých svodových parametrů SPD proveden na základě namáhání následkem úderu blesku.

Dočasná přepětí U_TOV
Jakákoliv SPD může být během své životnosti vystavena dočasnému přepětí U_TOV, které přesahuje maximální trvalé provozní napětí napájecí sítě.
Dočasné přepětí má dva rozměry, amplitudu a čas. Doba trvání přepětí primárně závisí na uzemnění napájecího systému (to zahrnuje jak napájecí síť vn tak i síť nn, ke které je SPD připojena). Při stanovování dočasných přepětí je třeba zvážit maximální trvalé provozní napětí silnoproudé soustavy (U_CS).
Nižší hodnoty jsou možné v závislosti na mnoha faktorech jako například umístění SPD, typ silnoproudé soustavy, atd.
Maximální hodnoty uvedené v tabulce 1 se objevují v instalaci spotřebitele (pro umístění transformátoru viz tabulka 1.

Charakteristiky zařízení, které má být chráněno

Charakteristiky zařízení, které má být chráněno, v přechodných podmínkách jsou stanovovány dvěma zkušebními metodami, jedná se o:

• impulsní výdržnost zařízení zkoušeného podle ČSN EN 60664-1 ed. 2. Jedná se pouze o zkoušku koordinace izolace. Během zkoušky není zařízení napájeno.
• Impulsní odolnost zařízení zkoušeného podle ČSN EN 61000-4-5 ed. 3. Tato zkouška vyhodnocuje schopnosti provozní odolnosti zařízení. Zkouška se provádí převážně pomocí generátoru kombinované vlny (1,2/50, 8/20) na různých úrovních. Stanovuje výskyt poruchy, chyby nebo poruchy během napájeného provozu.

Porovnání impulsní výdržnosti a hladin impulsní odolnosti vzhledem k prostředí přechodných jevů, kde má být zařízení používáno, stanovuje potenciální potřebu SPD.
Zvolené SPD by měly zajišťovat hladinu ochrany U_P nižší než je výdržnost zařízení proti impulsu nebo, v některých případech, tam kde je trvalý provoz zařízení kritický, nižší než je impulsní odolnost zařízení. Kromě toho vzhledem k možné vazbě mezi zkoušeným zařízením a generátorem je odolnost zařízení funkcí nejen U_P, ale také tvaru vlny použitého impulsu přepětí.