È ormai una norma per tutti noi che nei quadri degli edifici residenziali, sia obbligatorio installare interruttori introduttivi, automatici modulari, RCD o automatici differenziali per locali e apparecchiature dove le possibili correnti di dispersione sono critiche (bagni, piani cottura , lavatrice, boiler ).
Oltre a questi dispositivi di commutazione obbligatori, quasi nessuno ha bisogno di spiegare perché è necessario un relè di monitoraggio della tensione.
SPD o relè di tensione
Tutti hanno iniziato a installarli ovunque. In parole povere, ti protegge da 380 V invece di 220 V che entrano in casa. In questo caso, non è necessario pensare che l'aumento della tensione entri nel cablaggio a causa di un elettricista senza scrupoli.
Sono del tutto possibili fenomeni naturali che non dipendono dalle qualifiche degli elettricisti. Un albero è caduto sdolcinato e ha tagliato il filo neutro. 
Inoltre, non dimenticare che qualsiasi VL diventa obsoleto. E anche il fatto che una nuova linea SIP sia stata portata a casa tua e che tutto sia installato a casa tua secondo le regole, non garantisce che tutto vada bene nella stessa sottostazione del trasformatore di alimentazione - KTP. 
Lì, lo zero può anche essere ossidato sulla sbarra di distribuzione o il contatto sul perno del trasformatore può bruciarsi. Nessuno ne è immune.
Ecco perché tutti i nuovi quadri non vengono più assemblati senza UZM o LV di varie modifiche. 
Per quanto riguarda i dispositivi di protezione contro le sovratensioni, o in breve SPD, la maggior parte qui ha dei dubbi sulla necessità di acquistarli. Ma sono davvero necessari ed è possibile farne a meno?
Tali dispositivi sono apparsi molto tempo fa, ma finora nessuno ha fretta di installarli in massa. Pochi consumatori ordinari capiscono perché sono necessari. 
La prima domanda che si pone per loro è: "Ho installato un relè di sovratensione, perché ho bisogno di un altro SPD?"
Nessun relè di tensione ti salverà da questo, ma molto probabilmente si brucerà insieme a tutte le altre apparecchiature. Allo stesso tempo, l'SPD non protegge da piccole cadute di decine di volt o addirittura di cento. 
Ad esempio, i dispositivi per il montaggio negli scudi domestici, montati su varistori, possono funzionare solo quando la modifica raggiunge valori superiori a 430 volt.
Pertanto, sia i dispositivi RH che gli SPD si completano a vicenda.
Protezione contro i temporali a casa
Un temporale è un fenomeno naturale e non è ancora particolarmente possibile calcolarlo. In questo caso, i fulmini non devono cadere direttamente nella linea elettrica. Abbastanza per colpire accanto a lei. 
Anche una tale scarica di fulmini provoca un aumento della tensione nella rete a diversi kilovolt. Oltre al guasto delle apparecchiature, questo è anche irto dello sviluppo di un incendio.
Anche quando un fulmine colpisce relativamente lontano dalla linea aerea, si verificano picchi di impulsi nelle reti, che disabilitano i componenti elettronici degli elettrodomestici. Anche un moderno contatore elettronico con il suo riempimento può soffrire di questo impulso. 
La lunghezza totale di fili e cavi in una casa privata o in un cottage raggiunge diversi chilometri.
Ciò include sia i circuiti di alimentazione che la bassa corrente:
- allarme di sicurezza
Tutti questi fili subiscono le conseguenze di un fulmine. Cioè, tutti i tuoi chilometri di cablaggio ricevono un pickup gigante, dal quale nessun relè di tensione può salvare.
L'unica cosa che aiuterà e proteggerà tutte le apparecchiature, che costano diverse centinaia di migliaia, è una piccola scatola chiamata SPD. 
Sono montati principalmente in cottage e non in appartamenti di grattacieli, dove il collegamento alla casa è effettuato da un cavo sotterraneo. Tuttavia, non dimenticare che se la tua sottostazione di trasformazione è alimentata non da una linea via cavo da 6-10kv, ma da una linea elettrica aerea o da una linea aerea (SIP-3), l'influenza di un temporale sulla media tensione può riflettersi anche su il lato 0.4kv. 
Pertanto, non sorprenderti quando durante un temporale nel tuo grattacielo, molti vicini si guastano contemporaneamente router WiFi, telefoni cordless, TV e altre apparecchiature elettroniche.
Un fulmine può colpire una linea elettrica a diversi chilometri da casa tua, ma l'impulso volerà comunque alla tua presa. Pertanto, nonostante il loro costo, tutti i consumatori di elettricità devono pensare all'acquisto di SPD. 
Il prezzo dei modelli di qualità di Schneider Electric o ABB è di circa il 2-5% del costo totale dell'impianto elettrico grezzo e della configurazione media del quadro. Tutto sommato, non è un grosso problema.
classi SPD
Ad oggi, tutti i dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono suddivisi in tre classi. E ognuno di loro ha un ruolo. 
Il modulo di prima classe estingue l'impulso principale, è installato sulla scheda di ingresso principale.
Dopo l'estinzione della massima sovratensione, l'impulso residuo viene ripreso dall'SPD di 2a classe. È montato nel quadro elettrico della casa. 
Se non si dispone di un dispositivo di classe I, c'è un'alta probabilità che l'intero impatto prenda il modulo II. E questo può finire molto tristemente per lui.
Pertanto, alcuni elettricisti dissuadono persino i clienti dall'installare la protezione dagli impulsi. Motivando questo dal fatto che poiché non puoi fornire il primo livello, non dovresti assolutamente spendere soldi per questo. Non ci sarà motivo.
Tuttavia, vediamo cosa dice a riguardo non un elettricista familiare, ma Citel, azienda leader nei sistemi di protezione contro i fulmini: 
Cioè, il testo dice direttamente che la classe II è montata dopo la classe 1 o COME DISPOSITIVO AUTONOMO.
Il terzo modulo tutela direttamente un determinato consumatore.
Se non desideri costruire tutta questa protezione in tre fasi, acquista SPD che inizialmente vengono forniti con il calcolo del lavoro in tre zone 1 + 2 + 3 o 2 + 3. 
Vengono prodotti anche tali modelli. E saranno la soluzione più versatile per l'uso nelle case private. Tuttavia, il loro costo spaventerà sicuramente molti.
Schema quadro elettrico con SPD
Lo schema di un quadro ben attrezzato in termini di protezione contro tutte le sovratensioni e le sovratensioni dovrebbe assomigliare a questo.
All'ingresso davanti al contatore è presente un interruttore introduttivo che protegge il contatore e i circuiti interni allo schermo stesso. Il prossimo è il contatore. 
Tra il contatore e la macchina introduttiva è presente un SPD con propria protezione. La società di alimentazione può, ovviamente, vietare tale installazione. Ma puoi giustificarlo con la necessità di una protezione contro le sovratensioni e il contatore stesso.
In questo caso, sarà necessario montare l'intero circuito con i dispositivi in una scatola separata sotto un sigillo per impedire il libero accesso alle parti nude che trasportano corrente al dispositivo di misurazione. 
Tuttavia, il problema della sostituzione del modulo guasto e della rottura dei sigilli diventerà qui acuto. Pertanto, coordinare tutti questi punti in anticipo.
Dopo il metro sono:
- relè di tensione UZM-51 o equivalente
- macchine modulari semplici
Se non ci sono domande con i soliti componenti quando si completa uno scudo del genere, a cosa dovresti prestare attenzione quando scegli un SPD?
Per temperatura di esercizio. La maggior parte dei tipi elettronici sono progettati per funzionare a temperature ambiente fino a -25°C. Pertanto, non è consigliabile montarli negli scudi stradali.
Il secondo punto importante sono gli schemi elettrici. I produttori possono produrre diversi modelli da utilizzare in vari sistemi di messa a terra. 
Ad esempio, non sarà più possibile utilizzare gli stessi SPD per i sistemi TN-C o TT e TN-S. Non otterrai il corretto funzionamento da tali dispositivi.
Schema elettrico
Di seguito sono riportati gli schemi principali per il collegamento degli SPD, a seconda della progettazione dei sistemi di messa a terra, utilizzando come esempio i modelli di Schneider Electric. Schema elettrico di un SPD monofase in un sistema TT o TN-S: 
La cosa più importante qui è non confondere il punto di connessione della cartuccia plug-in N-PE. Se lo colleghi a una fase, creerai un cortocircuito.
Schema di un SPD trifase in un sistema TT o TN-S: 
Schema elettrico per un dispositivo trifase in un sistema TN-C: 
A cosa devi prestare attenzione? Oltre al corretto collegamento dei conduttori di neutro e di fase, la lunghezza di questi stessi fili gioca un ruolo importante.
Dal punto di connessione nel terminale del dispositivo alla barra di terra, la lunghezza totale dei conduttori non deve essere superiore a 50 cm! 
E qui ci sono schemi simili per gli SPD di ABB OVR. Opzione monofase: 
Circuito trifase: 
Esaminiamo separatamente alcuni schemi. Nel circuito TN-C, dove abbiamo combinato conduttori di protezione e neutro, la soluzione di protezione più comune è installare un SPD tra fase e terra.
Ogni fase è collegata tramite un dispositivo indipendente e funziona indipendentemente dalle altre. 
Nella variante della rete TN-S, dove il neutro e il conduttore di protezione sono già stati separati, il circuito è simile, ma qui è montato un modulo aggiuntivo tra zero e terra. In effetti, l'intero colpo principale cade su di lui. 
Ecco perché, quando si sceglie e si collega l'SPD N-PE, vengono indicate le caratteristiche individuali per la corrente impulsiva. E di solito sono più grandi dei valori di fase.
Inoltre, non dimenticare che la protezione contro i fulmini non è solo un SPD opportunamente selezionato. Questa è un'intera gamma di attività.
Possono essere utilizzati sia con che senza protezione contro i fulmini sul tetto della casa. 
Particolare attenzione dovrebbe essere prestata a un circuito di terra di alta qualità. 
Ovviamente un angolo o un perno piantato nel terreno a una profondità di 2 metri non sarà sufficiente qui. Una buona resistenza di terra dovrebbe essere di 4 ohm.
Principio operativo
Il principio di funzionamento dell'SPD si basa sull'attenuazione della sovratensione ad un valore che i dispositivi collegati alla rete possono sopportare. In altre parole, questo dispositivo, anche all'ingresso della casa, scarica la tensione in eccesso sul circuito di terra, risparmiando così apparecchiature costose da un impulso distruttivo.
Determinare lo stato del dispositivo di protezione è abbastanza semplice:
- indicatore verde - il modulo funziona
Allo stesso tempo, non abilitare il modulo con bandiera rossa. Se non ci sono pezzi di ricambio, è meglio smontarlo del tutto.
SPD non è sempre un dispositivo usa e getta, come pensano alcune persone. In alcuni casi, i modelli di classe 2.3 possono sparare fino a 20 volte!
Interruttori automatici o fusibili prima dell'SPD
Per mantenere l'alimentazione ininterrotta in casa, è inoltre necessario installare un interruttore automatico che spegnerà il dispositivo ad ultrasuoni. L'installazione di questa macchina è dovuta anche al fatto che al momento del prelievo dell'impulso si verifica la cosiddetta corrente di inseguimento.
Non sempre consente al modulo varistore di tornare in posizione di chiusura. Infatti non si riprende dopo essere stato attivato, come avrebbe dovuto essere in teoria.
Di conseguenza, l'arco all'interno del dispositivo viene mantenuto e porta a un cortocircuito e alla distruzione. Compreso il dispositivo stesso. 
In caso di tale guasto, la macchina aziona e diseccita il modulo di protezione. Continua l'alimentazione ininterrotta della casa.
Ricorda che questa macchina protegge principalmente non lo scaricatore, ma la tua rete.
Allo stesso tempo, molti esperti consigliano di installare nemmeno una macchina automatica, ma fusibili modulari come tale protezione. 
Ciò è spiegato dal fatto che la macchina stessa durante il guasto è sotto l'influenza di una corrente pulsata. E anche i suoi rilasci elettromagnetici saranno sotto tensione maggiore.
Ciò può causare la rottura della bobina di sgancio, la bruciatura dei contatti e persino il guasto dell'intera protezione. Ti ritroverai infatti inerme di fronte a un corto circuito.
Pertanto, l'installazione di un SPD dopo un interruttore automatico è molto peggio che dopo un fusibile.
Naturalmente, ci sono interruttori speciali senza induttori, che hanno solo rilasci termici nel loro design. Ad esempio Tmax XT o Formula A. 
Tuttavia, considerare questa opzione per i cottage non è del tutto razionale. È molto più facile trovare e acquistare fusibili modulari. In questo caso, puoi scegliere a favore del tipo GG.
Sono in grado di proteggere l'intero range di sovracorrenti rispetto al nominale. Cioè, se la corrente è leggermente cresciuta, GG la spegnerà comunque a un determinato intervallo di tempo.
Naturalmente, c'è anche un aspetto negativo del circuito con un dispositivo automatico o un PC direttamente davanti all'SPD. Sappiamo tutti che tuoni e fulmini sono un fenomeno continuo, non una tantum. E tutti gli scioperi successivi potrebbero non essere sicuri per la tua casa. 
Dopotutto, la protezione aveva già funzionato per la prima volta e la macchina si è spenta. E non lo indovinerai nemmeno, perché la tua alimentazione non è stata interrotta.
Pertanto, alcuni preferiscono installare un SPD subito dopo la macchina introduttiva. In modo che, una volta attivato, la tensione venga interrotta in tutta la casa. 
Tuttavia, ha anche le sue insidie e le sue regole. L'interruttore di protezione non può essere di alcun calibro, ma viene selezionato in base alla marca dell'SPD utilizzato. Ecco una tabella di consigli per la scelta dei dispositivi automatici montati davanti ai dispositivi di protezione contro le sovratensioni: 
Se pensate che minore sarà il valore nominale della macchina installata, più affidabile sarà la protezione, vi sbagliate. L'impulso di corrente e sovratensione può essere di tale entità da portare al funzionamento dell'interruttore, anche prima del momento in cui l'SPD è in funzione.
E di conseguenza, rimarrai di nuovo senza protezione. Pertanto, scegli tutti i dispositivi di protezione con saggezza e secondo le regole. SPD è una protezione silenziosa, ma molto tempestiva contro l'elettricità pericolosa, che si attiva istantaneamente.
Errori di connessione
1 L'errore più comune è l'installazione di un SPD in un quadro con un loop di massa scadente.Non avrà senso da tale protezione. E il primo vero fulmine "riuscito" ti brucerà sia tutti i dispositivi che la protezione stessa. 
Controllare la documentazione tecnica dell'SPD e consultare un elettricista esperto responsabile dei servizi elettrici, che dovrebbe essere a conoscenza del tipo di impianto di messa a terra utilizzato nella propria abitazione. 
Se la tua casa ha molti elettrodomestici costosi, è meglio occuparsi di organizzare una protezione completa della rete elettrica. In questo articolo parleremo dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni, perché sono necessari, cosa sono e come vengono installati.
La natura delle sovratensioni e il loro impatto sulla tecnologia
Fin dall'infanzia, molti hanno avuto familiarità con il trambusto di scollegare gli elettrodomestici dalla rete al primo segno di un temporale imminente. Oggi l'equipaggiamento elettrico delle reti urbane è diventato più avanzato, motivo per cui molte persone trascurano i dispositivi di protezione elementare. Allo stesso tempo, il problema non è del tutto scomparso, gli elettrodomestici, soprattutto nelle abitazioni private, sono ancora a rischio.
La natura del verificarsi di sovratensioni impulsive (IP) può essere naturale e artificiale. Nel primo caso, i fulmini si verificano a causa di fulmini sulle linee elettriche aeree e la distanza tra il punto di impatto e le utenze a rischio può raggiungere diversi chilometri. È anche possibile colpire antenne radio e parafulmini collegati all'anello di terra principale, nel qual caso si verifica una sovratensione indotta nella rete domestica.
1 - fulmine a distanza nelle linee elettriche; 2 - consumatori; 3 - anello di terra; 4 - fulmine vicino nelle linee elettriche; 5 - fulmine diretto nel parafulmine
Gli IP artificiali sono imprevedibili, sorgono a causa di sovraccarichi di commutazione nelle sottostazioni di trasformazione e distribuzione. Con un aumento asimmetrico della potenza (solo in una fase), è possibile un brusco salto di tensione, è quasi impossibile prevederlo.
Le tensioni impulsive sono molto brevi nel tempo (inferiore a 0,006 s), compaiono sistematicamente nella rete e il più delle volte passano inosservate all'osservatore. Gli elettrodomestici sono progettati per resistere a picchi fino a 1000 V, che compaiono più spesso. A una tensione più elevata, è garantita l'interruzione dell'alimentazione ed è anche possibile la rottura dell'isolamento nel cablaggio della casa, che porta a più cortocircuiti e un incendio.
Come è organizzato SPD e come funziona
SPD, a seconda della classe di protezione, può avere un dispositivo a semiconduttore su varistori o avere uno scaricatore di contatti. In modalità normale, l'SPD funziona in modalità bypass, la corrente al suo interno scorre attraverso uno shunt conduttivo. Lo shunt è collegato alla terra di protezione tramite un varistore o due elettrodi con uno spazio vuoto rigorosamente standardizzato.
Durante una sovratensione, anche molto breve, la corrente passa attraverso questi elementi e si diffonde lungo il terreno o viene compensata da un forte calo della resistenza nell'anello fase-zero (cortocircuito). Dopo che la tensione si è stabilizzata, lo scaricatore perde la sua capacità e il dispositivo funziona di nuovo in modalità normale.
Pertanto, l'SPD chiude il circuito per un po' in modo che la tensione in eccesso possa essere convertita in energia termica. Allo stesso tempo, correnti significative passano attraverso il dispositivo, da decine a centinaia di kiloampere.
Qual è la differenza tra le classi di protezione
A seconda delle cause del verificarsi di IP, si distinguono due caratteristiche dell'onda di tensione aumentata: 8/20 e 10/350 microsecondi. La prima cifra è il tempo durante il quale l'IP raggiunge il suo valore massimo, la seconda è il tempo necessario per scendere ai valori nominali. Come puoi vedere, il secondo tipo di sovratensione è più pericoloso.
I dispositivi di classe I sono progettati per la protezione da IP con una caratteristica di 10/350 µs, che si verifica più spesso in caso di fulmini in linee elettriche a una distanza inferiore a 1500 m dal consumatore. I dispositivi sono in grado di far passare brevemente attraverso se stessi una corrente da 25 a 100 kA, quasi tutti i dispositivi di classe I sono basati su scaricatori.
Gli SPD di classe II sono focalizzati sulla compensazione dell'IP con una caratteristica di 8/20 µs, i valori di corrente di picco in essi variano da 10 a 40 kA.
La classe di protezione III è progettata per compensare le sovratensioni con valori di corrente inferiori a 10 kA con una caratteristica IP 8/20 µs. I dispositivi di classe di protezione II e III si basano su elementi semiconduttori.
Può sembrare che basti installare solo dispositivi di classe I, come i più potenti, ma non è così. Il problema è che maggiore è la soglia inferiore della corrente diretta, meno sensibile è l'SPD. In altre parole: con valori IP brevi e relativamente bassi, un potente SPD potrebbe non funzionare e uno più sensibile non sarà in grado di far fronte a correnti di questa portata.
I dispositivi di classe di protezione III sono progettati per eliminare il SI più basso - solo poche migliaia di volt. Sono completamente simili nelle caratteristiche ai dispositivi di protezione installati dai produttori negli alimentatori per elettrodomestici. In caso di installazione ridondante, sono i primi ad assumersi il carico e impedire il funzionamento dell'SPD nei dispositivi, la cui risorsa è limitata a 20-30 cicli.
C'è bisogno di un DOCUP, valutazione del rischio
Un elenco completo dei requisiti per l'organizzazione della protezione contro IP è riportato nella norma IEC 61643-21, è possibile determinare l'installazione obbligatoria secondo la norma IEC 62305-2, in base alla quale una valutazione specifica del grado di rischio di un fulmine sciopero e le conseguenze che ne derivano è stabilito.
In generale, quando si fornisce energia da linee elettriche aeree, è quasi sempre preferibile l'installazione di un SPD di Classe I, a meno che non siano state adottate una serie di accorgimenti per ridurre l'impatto dei temporali sulla modalità di alimentazione: rimessa a terra dei supporti, PEN -conduttori e elementi portanti metallici, un parafulmine con un circuito di terra separato, sistemi di equalizzazione del potenziale.
Un modo più semplice per valutare il rischio è confrontare il costo degli apparecchi non protetti e dei dispositivi di sicurezza. Anche negli edifici multipiano, dove le sovratensioni sono molto basse con una caratteristica di 8/20, il rischio di rottura dell'isolamento o di guasto dei dispositivi è piuttosto elevato.
Installazione dei dispositivi nel quadro principale
La maggior parte degli SPD sono modulari e possono essere montati su una guida DIN da 35 mm. L'unico requisito è che lo schermo per l'installazione dell'SPD deve avere una custodia metallica con un collegamento obbligatorio al conduttore di protezione.
Quando si sceglie un SPD, oltre alle principali caratteristiche prestazionali, è necessario tenere conto anche della corrente nominale di esercizio in modalità bypass, che deve corrispondere al carico della rete. Un altro parametro è la tensione massima di bloccaggio, non deve essere inferiore al valore più alto all'interno delle fluttuazioni giornaliere.
Gli SPD sono collegati in serie ad una rete di alimentazione monofase o trifase, rispettivamente, tramite un interruttore bipolare e tetrapolare. La sua installazione è necessaria in caso di saldatura degli elettrodi spinterometro o rottura del varistore, che provoca un cortocircuito permanente. Le fasi e un conduttore di protezione sono collegati ai terminali superiori dell'SPD e zero ai terminali inferiori.
Esempio di connessione SPD: 1 - ingresso; 2 - interruttore automatico; 3 - SPD; 4 - autobus di terra; 5 - anello di terra; 6 - contatore elettrico; 7 - macchina differenziale; 8 - a macchine automatiche di consumatori
In caso di installazione di più dispositivi di protezione con classi di protezione differenti, questi devono essere coordinati mediante apposite induttanze collegate in serie all'SPD. I dispositivi di protezione sono integrati nel circuito in ordine crescente di classe. Senza coordinamento, gli SPD più sensibili assumeranno il carico principale e si guasteranno prima.
L'installazione di induttanze può essere evitata se la lunghezza della linea di cavi tra i dispositivi supera i 10 metri. Per questo motivo gli SPD di classe I vengono montati in facciata ancor prima del contatore, proteggendo il gruppo di misura dalle sovratensioni, e la seconda e la terza classe sono installate, rispettivamente, sull'ASU e sulle schermature a pavimento/gruppo.
Molti elettrodomestici nei loro modelli hanno blocchi di protezione, per così dire, già integrati, che proteggono dalle sovratensioni. Questo è un tipo di tensione pericoloso che può essere causato da un temporale, durante la riparazione di reti, quando si commutano carichi di grandi dimensioni e così via. In generale, ci sono molte ragioni. Quindi i blocchi integrati hanno una risorsa molto piccola. E se il tipo di impulso di tensione si verifica spesso, arriva un momento in cui l'unità smette di funzionare e mette in pericolo gli elettrodomestici. Cioè, a causa della sovratensione, l'apparecchiatura inizierà semplicemente a guastarsi. Pertanto, per prevenire questi problemi, è necessario installare un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) nella rete di alimentazione. Allora, capiamo: SPD - che cos'è?
Come funziona un SPD
Il principio di funzionamento dell'SPD è molto semplice, perché ha un semplice circuito di scarica di sovratensione. Quindi, nel circuito del dispositivo, è installato uno shunt, attraverso il quale l'elettricità si sposta al carico. Naturalmente, che è collegato all'alimentazione tramite il dispositivo. Un ponticello (ponte) è installato tra lo shunt e la linea di terra, costituito da un varistore o uno spinterometro.
Quindi, se la tensione nella rete è normale, la resistenza del varistore è determinata da megaohm. Non appena appare una sovratensione sulla linea, il varistore entra immediatamente nella categoria dei conduttori e inizia a far passare una corrente attraverso se stesso, che si precipita a terra. È così semplice.
Varietà di SPD
Ci sono tre classi, denotate da numeri romani.
- La classe I è utilizzata nelle reti dove l'impulso (onda) ha una caratteristica di 10/350 µs. Come capirlo? Questo è infatti il tempo durante il quale l'impulso raggiunge il suo massimo, ed è pari a 10 microsecondi. E 350 µs è il tempo in cui la tensione scende al valore nominale. Allo stesso tempo, un SPD di questa classe può resistere a correnti a breve termine nell'intervallo 25-100 kA. Ciò corrisponde, ad esempio, a un fulmine su una linea elettrica se il luogo dell'impatto si trova a 1,5 km di distanza dal consumatore.
- Classe II. Indichiamo subito gli indicatori: 8/20 μs, 10-40 kA. Questo dispositivo utilizza solo varistori. E poiché questi elementi hanno una risorsa insignificante, una miccia è saldata nella connessione tra loro e lo shunt, è meccanica. Non appena la resistenza del varistore diventa, per così dire, inadeguata in termini di sicurezza necessaria, il fusibile apre il circuito. Sta solo saldando. Se lo guardi dal punto di vista del principio fisico di funzionamento, allora questa è esattamente la protezione termica. A proposito, i produttori si sono preoccupati di avvertire di una diminuzione della resistenza del varistore. È collegato a un indicatore visualizzato sul pannello SPD.
- Classe III. I dispositivi di questa classe ripetono esattamente il precedente. C'è una differenza: questa è la forza attuale che il varistore deve sopportare, il suo valore non supera i 10 kA.
A proposito, va notato che i blocchi di protezione di tipo integrato hanno esattamente lo stesso schema e funzionano esattamente allo stesso modo secondo questo principio. Ma come accennato in precedenza, hanno una durata molto bassa. Pertanto, aggiungendo alla rete un SPD di terza classe, si risolvono i problemi di guasto prematuro degli elettrodomestici associati alla sovratensione nella rete di alimentazione.
È vero, bisogna essere completamente onesti quando si ha a che fare con un dispositivo di questo tipo. Tutte e tre le classi installate nel quadro possono garantire contemporaneamente un'elevata affidabilità. Come mai? Si tratta di impulsi diversi. Ad esempio, un SPD di prima classe non funzionerà se l'impulso di tensione è breve. Sì, e l'entità della sovratensione sarà trascurabile. Perché questo dispositivo appartiene al gruppo degli insensibili. Ma un dispositivo con una larghezza di banda a bassa potenza semplicemente non può far fronte a una grande potenza di corrente.
Aggiungiamo che lo schema di collegamento di questo dispositivo è abbastanza semplice. In effetti, si collega come un normale interruttore automatico.
Un dispositivo di protezione da sovratensioni (SPD) è un dispositivo progettato per proteggere la rete elettrica e le apparecchiature elettriche dalle sovratensioni che possono essere causate da fulmini diretti o indiretti, nonché dai transitori nella rete elettrica stessa.
In altre parole Gli SPD svolgono le seguenti funzioni:
— Protezione contro i fulmini rete e apparecchiature elettriche, ad es. protezione contro le sovratensioni causate da fulmini diretti o indiretti
— Protezione contro le sovratensioni causati da transitori di commutazione nella rete associati all'accensione o allo spegnimento di apparecchiature elettriche con un grande carico induttivo, come trasformatori di alimentazione o saldatura, potenti motori elettrici, ecc.
— Protezione da cortocircuito a distanza(ovvero da sovratensione derivante da un cortocircuito verificatosi)
Gli SPD hanno nomi diversi: scaricatore di sovratensione di rete - OPS (OPN), limitatore di tensione impulsiva - SPE, ma hanno tutti le stesse funzioni e principio di funzionamento.
Principio di funzionamento e dispositivo di protezione dell'SPD
Il principio di funzionamento di un SPD si basa sull'uso di elementi non lineari, che, di regola, sono varistori.
Un varistore è un resistore a semiconduttore la cui resistenza ha una dipendenza non lineare dalla tensione applicata.
Di seguito è riportato un grafico della resistenza del varistore rispetto alla tensione applicata ad esso:
Il grafico mostra che quando la tensione sale al di sopra di un certo valore, la resistenza del varistore diminuisce drasticamente.
Come funziona in pratica, diamo un'occhiata all'esempio del seguente schema:
Lo schema mostra semplicemente un circuito elettrico monofase in cui un carico a forma di lampadina è collegato tramite un interruttore, nel circuito è incluso anche un SPD, da un lato è collegato al filo di fase dopo, dall'altro - a terra.
Nel normale funzionamento, la tensione del circuito è di 220 Volt, a questa tensione il varistore SPD ha un'elevata resistenza misurata in migliaia di Megaohm, una tale resistenza elevata del varistore impedisce alla corrente di fluire attraverso l'SPD.
Cosa succede quando nel circuito si verifica un impulso di alta tensione, ad esempio a seguito di un fulmine (impatto di un temporale).
Il diagramma mostra che quando si verifica un impulso nel circuito, la tensione aumenta bruscamente, il che a sua volta provoca una diminuzione istantanea e multipla della resistenza dell'SPD (la resistenza del varistore dell'SPD tende a zero), una diminuzione della resistenza porta a il fatto che l'SPD inizi a condurre corrente elettrica, cortocircuitando il circuito elettrico verso terra, ad es. creando un cortocircuito che fa scattare l'interruttore e disconnette il circuito. Pertanto, lo scaricatore di sovratensioni protegge le apparecchiature elettriche dal flusso di un impulso ad alta tensione attraverso di esse.
Classificazione SPD
Secondo GOST R 51992-2011 sviluppato sulla base dello standard internazionale IEC 61643-1-2005, esistono le seguenti classi di SPD:
SPD classe 1 —(indicato anche come ClasseB) sono utilizzati per la protezione contro gli effetti diretti di fulmini (fulmini nell'impianto), atmosferici e sovratensioni di commutazione. Sono installati all'ingresso dell'edificio nel dispositivo di ingresso-distribuzione (ASU) o nel quadro principale (MSB). Deve essere installato per edifici indipendenti in aree aperte, edifici collegati a una linea aerea, nonché edifici con parafulmine o situati vicino ad alberi ad alto fusto, ad es. edifici ad alto rischio di essere colpiti direttamente o indirettamente da fulmini. Normalizzato dalla forma d'onda dell'impulso 10/350 µs. La corrente di scarica nominale è 30-60 kA.
SPD classe 2 —(indicato anche come classe C) sono utilizzati per proteggere la rete dai resti di sovratensioni atmosferiche e di commutazione che sono passate attraverso l'SPD di 1a classe. Sono installati in quadri locali, ad esempio, nel pannello di aspirazione di un appartamento o di un ufficio. Sono normalizzati dalla corrente pulsata con una forma d'onda di 8/20 μs La corrente di scarica nominale è 20-40 kA.
SPD classe 3 —(indicato anche come ClasseD) sono utilizzati per proteggere le apparecchiature elettroniche dai residui di sovratensioni atmosferiche e di commutazione, nonché dalle interferenze ad alta frequenza trasmesse attraverso SPD di 2a classe. Sono installati in scatole di derivazione, prese o integrati direttamente nell'apparecchiatura stessa. Un esempio dell'uso degli SPD di 3a classe sono i filtri di rete utilizzati per collegare i personal computer. Normalizzato da corrente pulsata con una forma d'onda di 8/20 µs. La corrente di scarica nominale è 5-10 kA.
Marcatura SPD - caratteristiche
Caratteristiche SPD:
- Tensione nominale e massima- la tensione massima di esercizio della rete per il funzionamento sotto il quale è progettato l'SPD.
- Frequenza attuale- frequenza di funzionamento della corrente di rete per il funzionamento a cui è progettato l'SPD.
- Corrente di scarica nominale(tra parentesi è indicata la forma d'onda della corrente) è un impulso di corrente con una forma d'onda di 8/20 microsecondi in kiloAmpere (kA), che l'SPD è in grado di far passare ripetutamente.
- Massima corrente di scarica(la forma d'onda della corrente è indicata tra parentesi) — l'impulso di corrente massimo con una forma d'onda di 8/20 microsecondi in kiloAmpere (kA) che l'SPD è in grado di trasmettere una volta senza fallire.
- Livello di tensione di protezione- il valore massimo della caduta di tensione in kilovolt (kV) all'SPD quando un impulso di corrente lo attraversa. Questo parametro caratterizza la capacità dell'SPD di limitare la sovratensione.
Schema di collegamento SPD
La condizione generale per il collegamento di un SPD è la presenza di un fusibile sul lato della rete di alimentazione o di un fusibile corrispondente al carico della rete, pertanto tutti i circuiti presentati di seguito includeranno degli interruttori (schema di collegamento dell'SPD nel quadro):
Schemi per il collegamento di SPD (OPS, SPE) ad una rete monofase 220V(bifilare e trifilare):
Schemi per il collegamento di SPD (OPS, SPE) ad una rete trifase 3800V
I diagrammi schematici della connessione SPD sono i seguenti.
In una casa moderna c'è una notevole quantità di elettrodomestici, elettrodomestici ed elettronica. Allo stesso tempo, la maggior parte delle case private riceve energia utilizzando una linea di trasmissione di potenza aerea (TL). In una situazione del genere, ha senso disporre di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni che si verifica nella rete durante i fulmini.
Un fulmine in casa sembra terribileCause e natura degli impulsi di picco
Molti anziani, uscendo da lungo tempo dalle loro case, staccano i cavi di tutti gli elettrodomestici dalle prese alla vecchia maniera, temendo i fulmini. Le linee elettriche sono ora relativamente resistenti alle intemperie e l'elettronica di consumo ha una protezione rudimentale contro sovratensioni fino a diverse migliaia di volt.
Così, in un condominio, al quale l'energia è fornita da un cavo interrato, il problema della protezione contro i fulmini è in gran parte risolto.
Nel caso di alimentazione per via aerea, è necessario adottare misure complete per la protezione contro i fulmini.
L'impatto negativo dell'elettricità atmosferica può verificarsi:
- quando un fulmine colpisce direttamente la linea elettrica vicino alla casa, che porta alla comparsa di un impulso di 10/350 µs (il primo valore è il tempo di salita dell'impulso, il secondo è il tempo di decadimento);
- quando un fulmine colpisce una linea di trasmissione di potenza a lunga distanza e si forma un'onda con una caratteristica di 8/20 µs;
- in caso di scarica di un fulmine nelle immediate vicinanze e guida di un impulso elettromagnetico su una linea elettrica.
Varianti di schemi di fulmini Classificazione della protezione contro le sovratensioni
Spruzzi familiari Si noti che gli impulsi di alta tensione nella rete possono verificarsi anche a seguito di un incidente in una sottostazione elettrica o di un'interruzione del filo neutro in una rete trifase. A causa degli effetti di cui sopra, gli elettrodomestici si guastano, così come i dispositivi di commutazione elettrica. Se l'isolamento del cablaggio in casa è rotto, ci sarà un cortocircuito, un incendio e un incendio.
Scaricatori per valvole in una sottostazione elettrica La base del soppressore di picchi è un varistore, cioè un resistore la cui resistenza cambia in base alla tensione applicata. Gli OPN sono più affidabili, hanno dimensioni più ridotte. In una situazione particolare è possibile installare scaricatori di sovratensione con la caratteristica più appropriata.
Nelle reti a bassa tensione che forniscono energia agli edifici residenziali, vengono utilizzati dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD). Questi dispositivi modulari di piccole dimensioni sono divisi in tre classi e possono essere utilizzati dai proprietari di case nelle proprie case e appartamenti.
SPD modulari per installazione in quadri elettrici I dispositivi di classe I sono installati sullo schermo di ingresso di un edificio residenziale. Sono progettati per proteggere da fulmini ravvicinati (fino a 1,5 km) e passare attraverso di loro correnti da 25 a 100 mila ampere con una caratteristica di impulso di 10/350 µs. Gli SPD di classe II sono montati nel quadro come secondo stadio di protezione contro i fulmini e passano attraverso di loro correnti di 10-40 mila ampere con una caratteristica di impulso di 8/20 μs.
I dispositivi di classe III estingue gli impulsi con una caratteristica di 8/20 µs e sono progettati per correnti fino a 10 kA. Sono installati direttamente sugli apparecchi elettrici. Secondo il progetto, gli SPD di classe III possono essere realizzati sotto forma di moduli e montati su una guida DIN, nonché integrati in una presa o una spina di un consumatore di energia.
Hai bisogno di un SPD nel tuo caso?
Schema elettrico standard per il collegamento di un SPD in una rete trifase Il classico schema di connessione SPD prevede l'installazione sequenziale di dispositivi di tutte e tre le classi. Se ci limitiamo a un dispositivo di classe I, potrebbe non funzionare con impulsi relativamente deboli. Al contrario, l'SPD più sensibile di classe III non svolgerà il suo compito con un impatto potente.
Esistono standard e metodologie per calcolare il grado di rischio di un fulmine e valutarne le conseguenze. In generale, un SPD di classe I può essere omesso se le torri di trasmissione di potenza sono messe a terra, il filo neutro è a terra, è installato un parafulmine e viene implementato un sistema di equalizzazione del potenziale.
Tuttavia, senza una conoscenza speciale nel campo dell'alimentazione, è molto più semplice fornire uno schema di protezione da sovratensione standard.
Allo stesso tempo, in ogni caso, l'impatto negativo di una scarica di un fulmine si riduce notevolmente quando viene installato un parafulmine. Se non l'hai già fatto, leggi l'articolo
Come funzionano i diversi tipi di SPD
I dispositivi di protezione contro le sovratensioni utilizzano scaricatori o dispositivi a semiconduttore - varistori nel loro design. Questi ultimi si riscaldano quando vengono attivati e non funzionano bene in caso di ripetute esposizioni ad alta tensione. Il varistore deve raffreddarsi per tornare in condizioni di lavoro. Gli SPD di tipo modulare hanno spesso indicatori di salute e possono essere sostituiti quando si guastano.
Schema elettrico di funzionamento dell'SPD A tensione normale nella rete, la corrente passa attraverso i conduttori al carico. Durante una sovratensione, lo scaricatore di sovratensione si apre e trasmette la corrente a terra. Dopo che la tensione nella rete è tornata ai valori operativi, gli elementi dell'SPD vengono nuovamente chiusi e l'alimentazione scorre in modalità normale.
Durante il funzionamento del dispositivo di protezione, scorre una corrente fino a decine di migliaia di ampere. In questo caso viene rilasciata una grande quantità di energia, cioè calore.
Dispositivo di protezione contro le sovratensioni fai-da-te
Un esempio di installazione di un SPD in un quadro elettrico La protezione contro le sovratensioni da fulmini può essere eseguita manualmente. SPD di tipo modulare è installato nello schermo di ingresso con una custodia metallica. In questo caso è opportuno utilizzare un dispositivo la cui corrente nominale di esercizio non sia inferiore al valore limitato dalla macchina in ingresso. Inoltre, la tensione di limitazione dell'SPD non deve essere inferiore a quella consentita nella rete.
L'SPD di classe I è collegato dopo l'interruttore di ingresso in una rete monofase o trifase. Dall'alto, le linee di alimentazione protette sono collegate al dispositivo, dal basso - messa a terra. Di seguito una variante dello schema elettrico per il collegamento di SPD di classe I in una rete monofase.
Schema elettrico per il collegamento di un SPD in una rete monofase SPD classe II è montato in un quadro elettrico all'interno della casa. Il dispositivo di protezione di terza classe è installato direttamente presso le utenze. Se gli stadi del dispositivo di protezione sono vicini, è necessario collegare tra loro delle induttanze per l'abbinamento. In caso contrario, un SPD con maggiore sensibilità assorbirà l'intera corrente di carico su se stesso. Se la distanza tra i dispositivi di protezione è superiore a 10 m, il ruolo delle induttanze sarà svolto dal cablaggio elettrico.
Il tema della scelta e del collegamento dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni non è facile per i non specialisti. In ogni caso, le restanti domande possono essere risolte con l'ausilio di un video.
