Túlfeszültség-védelem
2003/1-2. lapszám | Kruppa Attila | 4881 |
Figylem! Ez a cikk 22 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
KövetelményosztályokA túlfeszültség-levezetőket aszerint soroljuk be, hogy milyen műszaki követelményeknek felelnek meg. A követelmények a lényeges műszaki paraméterekre (amelyek nemcsak a túlfeszültség-védelemmel, hanem biztonságtechnikai szempontok...
Követelményosztályok
A túlfeszültség-levezetőket aszerint soroljuk be, hogy milyen műszaki követelményeknek felelnek meg. A követelmények a lényeges műszaki paraméterekre (amelyek nemcsak a túlfeszültség-védelemmel, hanem biztonságtechnikai szempontokkal, pl. érintésvédelemmel is összefüggnek) és azok vizsgálatának (ellenőrzésének) módjára vonatkoznak. Több követelmény csoportba foglalva egy-egy követelményosztályt határoz meg. A követelményosztályok leírását szabványok tartalmazzák. Magyarországon a szakmai életben leginkább a német VDE 0675-T6 szabvány "vert gyökeret", ahol a követelményosztályokat "A", "B", "C" és "D" betűkkel jelzik.
Villámimpulzusok
Amikor olyan eszközt készítünk, amellyel a villámok hatása ellen akarunk védekezni, értelemszerűen azzal kell munkánkat kezdeni, hogy tanulmányozzuk a fizikai jelenséget, és megpróbáljuk lehetőség szerint laboratóriumi körülmények között is modellezni a természetet. Villám-megfigyelésekkel azóta foglalkozunk, amióta az elektromosság jelenségét egyáltalán ismerjük; így mára sok mindent tudunk a villámok keletkezési körülményeiről és fizikai jellemzőiről. Néhány éve Magyarországon is működik olyan villámfigyelő rendszer, amely rögzíti az ország területén és közvetlen környezetében bekövetkezett valamennyi villámcsapás helyét, idejét és elektromos paramétereit. Ezek az adatok döntő fontosságúak a túlfeszültség-védelem szempontjából.
A technika fejlődése azt is lehetővé tette, hogy a néhány mm-es szikrakisüléstől mára eljussunk a laboratóriumi körülmények között előidézett 100 m hosszú (!) kisülésekig, így nyitva áll a műszaki lehetőség a túlfeszültség-levezetők működőképességének vizsgálatára - legalábbis elvileg. E berendezések megépítésének költsége 100 millió Ft-os nagyságrendnél kezdődik, és ennek ismeretében nem csodálkozhatunk, hogy Magyarországon nincs ilyen. Példaként ezért a mendeni (Németország) BET Villámvédelmi laboratórium lökőáram-generátorát mutatjuk be (1. ábra).
A villámoknak két paraméterét szoktuk leginkább figyelemmel kísérni. Az egyik a villámáram nagysága, amely a villámban lefutó áram csúcsértékét jelenti - átlagértéke 30-40 kA, ritkán azonban elérheti, sőt meg is haladhatja a 200 kA-t. A másik paraméter az impulzusalak, amely a villámáram időbeli lefolyására utal, azaz hogy a csúcsértéket milyen gyorsan éri el, aztán mennyi idő alatt csökken ismét nullára. Az impulzusalakot két - mikroszekundumban mért - időértékkel adják meg: a T1 felfutási idővel, és a T2 félértékre lecsengés idejével (2. ábra). Ezek átlagos értéke 8, illetve 20 µs, és az e paraméterekkel jellemzett 8/20-as impulzus lett elfogadva (az egyik) szabványos vizsgálóimpulzusként.
A megfigyelésekből az is kiderült, hogy gyakoriak a többszörös kisülések, amikor a kisülések gyorsan, néhány ezred másodpercenként következnek be, egymás után néha tízszer is. Az ilyen gyors, egymást követő villámok energetikai hatásának modellezésére egy másik, 10/350 µs-os impulzusalakot használnak. A vizsgálatok során más szabványos impulzusalakokkal is találkozhatunk, a mi szempontunkból azonban a 8/20-as és a 10/350-es a legjelentősebb. Ezeknek az impulzusoknak a vizsgálat alatt csak a csúcsértéke változtatható, az időértékek kötöttek.
Levezetők vizsgálata
Visszatérve a jelölésekre, egy levezetőt akkor nevezünk pl. "B"-követelményosztályúnak, ha megfelelt a "B" követelményosztály vizsgálatainak. (A szaknyelvben a "követelményosztály" helyett a rövidebb "fokozat" kifejezés terjedt el, ami kevésbé utal a mögöttes tartalomra.) Vigyázzunk azonban! A vizsgálatok csak a módszereket írják le, konkrét paramétereket nem határoznak meg. Nézzünk egy példát!
A "B" követelményosztályú levezetőkre a szabvány megköveteli, hogy 10/350-es villámimpulzussal vizsgálják (3. ábra). A vizsgálatnál azonban nincs előírva, hogy az impulzus nagysága (a villámáram csúcsértéke) mekkora legyen, és hogy a levezető milyen felépítésű (szikraköz, vagy varisztor típusú) legyen stb. Ezt az értéket a gyártónak kell megadnia és a vizsgálat során csupán azt ellenőrzik, hogy a gyártó adatai megfelelnek-e a valóságnak. Ilyen módon joggal lehet "B"-fokozatú túlfeszültség-levezetőnek nevezni az 1,5 kA (10/350) és a 100 kA (10/350) levezetőképességű szikraközöket, de a 7 kA (10/350) levezetőképességű varisztorokat is. Miért fontos ezt tudni? Még nagy létesítmények elektromos tervein is gyakran lehet olyan kiírással találkozni, hogy "főelosztóba épített "B"-fokozatú túlfeszültség-levezető, …db". Ez bizony olyan, mintha valaki azt mondaná, hogy teherautóra van szüksége, de sem azt nem közölné, hogy 9 vagy 40 tonnásra, sem azt, hogy száraz takarmányt vagy sört akar azzal szállítani…
A "C" követelményosztályra a szabvány csak 8/20-as villámimpulzussal történő vizsgálatot ír elő, 10/350-est nem. A villámimpulzus nagyságát éppúgy a gyártónak kell megadnia és a levezetőn feltüntetnie, mint a "B"-fokozatúaknál. Így vannak 5 kA (8/20) levezetőképességű gyártmányok éppúgy, mint 30 kA (8/20) terhelhetőségűek. Nem véletlen tehát a ragaszkodásunk a zárójelben megadott impulzusalakhoz: ha egy levezetőről csak annyit tudunk, hogy 20 kA-t képes levezetni, az ugyanúgy lehet "B" fokozatú, mint "C". Más paraméterekről (pl. a feszültség korlátozás szintjéről, a zárlati áram megszakítóképességről) ugyanezt mondhatjuk: a szabvány anélkül, hogy előírna konkrét értékeket, csak azt ellenőrzi a vizsgálatok során, hogy megfelel-e a gyártó állítása a valóságnak.
Miért van szükség több követelményosztályra?
A túlfeszültség-levezetők beépítési helye változó, és ennek függvényében széles határok között változik az eszközök elektromos és mechanikai igénybevétele is. Természetes mindannyiunk számára, hogy egy 500 A-es főelosztóba épített típus különbözik a dugaljba dughatótól. Nem is beszélve arról, hogy a védendő létesítmények is sokfélék, a hegytetőn álló TV-toronytól az egyszintes kertvárosi családi házig: az ebből eredő változó követelményeket foglalják három nagy csoportba a "B", "C" és "D" követelményosztályok.
Belegondolva, hogy mennyire különbözhet a példaként említett TV-torony és a családi ház elektromos rendszere, hirtelenjében kevesellhetjük a három csoportot. Azt azonban ne feledjük, hogy a villámok itt is, ott is (jó közelítéssel legalábbis) egyformák!
Hová tűntek az "A"-fokozatok?
Feltűnhet, hogy a bevezetőben még "A"-, "B"-, "C"- és "D"-fokozatokról beszéltünk, de csak az utóbbi hárommal foglalkoztunk. Ennek egyszerű magyarázata, hogy az "A"-fokozatú védelmet a szabadvezetéken helyezik el (ha elhelyezik), az áramszolgáltatói hálózaton, emiatt kiválasztása és telepítése nem a fogyasztó hatásköre, azaz gyakorlatilag nem része a fogyasztó túlfeszültség-védelmi rendszerének.
A levezető követelményosztályának szabványos jelölése
Említettük, hogy a szakmai életben a német elnevezéseket vettük át. A magyar szabványsorozatba azonban nem a német, hanem az európai EN 61643-1 szabvány került be MSZ EN 61643-1 jelzettel, és ez I, II és III római számokkal jelzi a követelményosztályokat, amelyek azonban tartalmukban és jelentésükben gyakorlatilag sorra megfelelnek a "B", "C" és "D" jelzésnek. Még el sem terjedt az I, II és III jelölés, az MSZ EN 61643-11:2002 máris módosította 1, 2, 3-ra, azaz ha ragaszkodnánk a szabványhoz, akkor most példaképp "B-fokozatú" helyett "1 típusú" túlfeszültség-levezetőről kellene írni-beszélni. (Ha szabad a saját véleményemet elmondani, én a betűjelzést egyértelműbbnek tartom. Különben is, amilyen gyorsan változnak a szabványok, lehet, hogy ezt sem érdemes megjegyezni…) Bármelyik jelöléssel találkozunk is, ne felejtsük el a többi paramétert is alaposan szemügyre venni!
