A túlfeszültség-védelemről

Túlfeszültség-védelem az épületvillamossági gyakorlatban

By: Kelemen Bence , 2020. 03. 31.

A korszerű túlfeszültség-levezetők védelmet biztosítanak a hálózati túlfeszültségek (például villámcsapás) hatásai ellen, ezzel megvédik az érzékeny elektronikus berendezéseket (például számítógép, TV, modem).

A túlfeszültség fogalma

Túlfeszültség a villamos elosztóhálózatokban illetve berendezésekben fellépő, a legnagyobb megengedett üzemi feszültség csúcsértékét meghaladó feszültség, amely nagyságától, jel alakjától vagy hullámformájától, frekvenciájától és fennállásának időtartamától függően igénybe veszi a berendezés szigetelését.

Túlfeszültség által okozott károk:

- a villamos berendezések szigetelésének részleges,vagy teljes sérülése

- a túlfeszültségek okozta átívelések és átütések által okozott üzemzavar.

Túlfeszültség-védelem: azon intézkedések összessége,melyek a berendezések villamos igénybevételét csökkentik. Ezen intézkedések a túlfeszültségek nagyságát meghatározott értékre korlátozzák.

Belső eredetű túlfeszültségek

A belső eredetű vagy belső túlfeszültségeket a villamos hálózatokban bekövetkező hibák vagy a különböző célú kapcsolási folyamatok okozzák. A keletkezésükhöz szükséges energiát a hálózatból nyerik, tehát feszültségmentes berendezésben nem alakulhat ki belső túlfeszültség.

Tartós túlfeszültségek fellépését elsősorban a következők válthatják ki:

- aszimmetrikus földzárlatok,

- hirtelen terhelésváltozások (hatásos és meddő teljesítmények egyaránt),

- rezonancia és ferrorezonancia.

Kapcsolási túlfeszültségek:

- hálózatok és villamos berendezések kapcsolási állapotában olyan változások keletkezhetnek, melyek hirtelen megváltoztatják az áram- és feszültség viszonyát

- általában szándékos be- vagy kikapcsolás, vagy valamilyen hiba (pl.:zárlat) válthatja ki

Üzemi frekvenciájú túlfeszültségek:

- a hálózati berendezések rendellenes üzeme következtében alakul ki - rendellenes üzem pl.: hálózati terhelés hirtelen lekapcsolása, feszültségszabályozók helytelem üzemeltetése,földzárlatok fellépése stb.

Rezonanciás túlfeszültségek: - akkor keletkeznek,ha a hálózat vezetékei,vagy gépek induktivitásai és kapacitásai bizonyos helyzetben rezgő kört alkotnak,aminek saját frekvenciája közel esik a tápláló feszültség frekvenciájához - ezeknek előfordulása igen ritka,de mivel hosszabb ideig fennállnak erősen igénybe veszik a berendezések szigeteléseit

Külső, légköri eredetű túlfeszültségek

A légköri eredetű túlfeszültségek - a kialakulásukat tekintve - a hálózattól független körülmények között jönnek létre, amely körülmény lényeges különbséget jelent a korábban tárgyalt belső túlfeszültségekhez képest. A légköri eredetű túlfeszültségeket kiváltó villámáramok nagysága a hálózati feszültségtől függetlenül alakulnak ki. Közvetlenül elsősorban a szabadvezetékeket és a légkábeleket veszélyeztetik. Így az állomások berendezéseit, a kapcsolókészülékeket is a szabadvezetékről beérkező túlfeszültséghullámok veszélyeztetik. Továbbterjedő nagyságukat azonban a szabadvezetéki szigetelések bizonyos mértékig behatárolják.

Légköri eredetű túlfeszültségek a következők szerint alakulhatnak ki:

- közvetlen villámcsapás a fázisvezetőbe,

- villámvédelmi árnyékolás céljából kialakított és leföldelt szerkezeteket (villámvédelmi felfogó rudak, védővezetők) érő villámcsapások levezetési árama hatására a földelési ellenálláson fellépő feszültségemelkedés a fázisvezető átütéséhez vezethet (ez az ún. visszacsapás),

- a szabadvezeték közelében becsapó villám illetve a levezetett villámáram hatására a vezetékben indukált feszültség alakul ki; elsősorban a közép- és kisfeszültségű hálózatokban jelent veszélyes mértékű túlfeszültség kialakulást.

Túlfeszültségek elleni védelem

Belső eredetű túlfeszültség védelmet általában a megfelelő üzemviteli intézkedésekkel meg lehet valósítani.

Légköri eredetű túlfeszültségek védelmét két csoportra oszthatjuk:

- megelőző védelem: feladata a megelőzni,hogy a villám a vezetékekbe,vagy készülékekbe csapjon. Megfelelően elhelyezett villámhárítókkal lehet ezt biztosítani

- közvetlen túlfeszültség védelem: akkor lép működésbe,ha a megelőző védelem ellenére mégis túlfeszültség keletkezik,ilyenkor ez a védelem korlátozza a túlfeszültségek. Eszközei: túlfeszültség-levezetők, óltócsövek és szikraközök, valamint villámáram-levezetők és túlfeszültség-levezetők

Az MSZ EN 62305 az erős és gyengeáramú rendszerek védelmét is biztosítja a villám összes olyean elektromágneses hatásával szemben, a melyeket a Villám Elektromágneses Impulzusa (LEMP) fogalom takar. A védelmi elv lényege, hogy az elektromágneses csatolást a villám, mint zavarforrás és a zavarérzékeny eszköz, berendezés között úgy befolyásoljuk, hogy a készülékeken fellépő zavar energiáját veszélytelen értékre csökkentjük. Villám Elektromágneses Impulzusa (LEMP) elleni védelmi rendszer az egyes védelmi intézkedések kombinációjából áll, amelyek az alábbiak lehetnek: - földelési és potenciál-kiegyenlítő intézkedések - helyiség árnyékolás, amely segítségével a villámcsapás által előidézett mágneses teret és vele együtt az indukálódott feszültségeket és áramokat minimálisra csökkentjük - nyomvonal vezetési és nyomvonal árnyékolási intézkedések, melyek segítségével a az indukált feszültségek és áramok csökkenthetők (pl. lehető legkisebb vezető hurok, árnyékolt vezeték, kábelcsatornák alkalmazása).

Megosztotta : Kelemen Bence