Катодни отводители

01.04.2009, Брой 3/2009 / Технически статии / Електроинсталации

 

Използват се в приложения под въздействието на вода, влага и агресивни среди

Че кабелните скари са основен елемент на електрическите инсталации е добре известен факт. Предназначени да поддържат кабелните трасета, кабелните скари са два основни вида, според материала, от който са изработени - метални и пластмасови. Обект на разглеждане в настоящата статия са специфики в характеристиките и приложението на пластмасовите кабелни скари.


› Реклама



В случай на индиректно попадение на мълнията, магнитното поле, предизвикано от нея, ще генерира пренапрежение във всеки затворен контур, съставен от проводници (ефект на трансформатора/магнитно куплиране). При непряко индуктивно куплиране (фиг. 4в) въздушните линии представляват затворен контур, тъй като неутралата или защитният проводник се заземяват на всеки няколко стълба. Попадение в околностите на такава линия ще генерира пренапрежение в нея. В приложения с пряко индуктивно куплиране попадение на мълния върху външни мълниеотводи на сграда ще индуктира пренапрежение в затворените контури на електрическата й мрежа (фиг. 4г).

Взема се предвид само първичният разряд на мълниите
Мълнията притежава форма на вълна, характеризираща се с много рязък пик на тока и дълга опашка от излишна енергия. В допълнение към голямата амплитуда, основен проблем е много високата скорост на повишаване на тока, която води до висока стойност на напрежението, индуктирано в проводниците. Повече от 75% от разрядите на мълнии не са единични. След първичния разряд в период от 30 - 200 милисекунди следват нови разряди. Средният им брой е три, като са измервани и до 20 броя повторения.
Фронтът на тока на мълнията може да достигне до 10кА/ms за първичен удар и дори по-високи стойности за повторни удари. Скоростта на нарастване на напрежението достига до 12 000 V/мs, което е повече от достатъчно да повреди дори най-устойчивите електрически вериги. За характеризиране на мълниите, в Европейския стандарт IEC 61312-1, Анекс В, е въведена вълна 10/350 за първия удар и вълна 0.25/100 за последващите. При избора на катоден отводител се взима предвид само първичният разряд, тъй като той нанася най-сериозни щети на защитното устройство.

Пренапрежения, причинени от комутации в мрежата
Превключването на прекъсвачи, трансформатори, мотори, индуктивности, както и рязката промяна на товарите, води до много бърза промяна на тока (di/dt) и генерира преходни напрежения. В сравнение с пренапреженията, генерирани от мълнии, тези пренапрежения съдържат по-малко енергия, но възникват по-често.
Те са вредни, тъй като се генерират директно във фазовите проводници. Отличават се с кратка продължителност, стръмна форма на вълната и голяма амплитуда (до няколко киловолта) и водят до преждевременно стареене на електронното оборудване.
С цел разработване и изпитване на надеждни и сигурни катодни отводители, стандартно са въведени две форми на вълни, с които се симулират ефектите от пряко и индиректно попадение на мълния или комутационно пренапрежение.
Продължителната вълна (10/350 ms) се използва за симулиране на пряко попадение на мълния и свързаната с него голяма енергия. В ролята на източник на ток от мълнии се използва генератор, който генерира токови вълни 10/350.
Посредством краткотрайна вълна (8/20 ms) се представя непряко попадение, комутационно пренапрежение или паразитни интерференции.




Устройства с искрова междина или газоразрядна тръба
Съществува разнообразие от видове катодни отводители. Широко се използват устройствата, съдържащи искрова междина или газоразрядна тръба. Представляват защитни устройства, които превключват напрежението. Характерно за тях е, че имат висок импеданс при липса на пренапрежение. При поява на пренапрежение, импедансът им рязко се понижава до 0.1 - 1 W, за период от около 100 ns. Тези устройства се характеризират с прекъсната напрежено-токова характеристика.
Искровата междинна или газоразрядната тръба се изпълняват с два електрода, като първият е свързан към едната фаза, а вторият към земя. Искровата междина прекъсва остатъчния ток в дъгогасителната камера. След като пренапрежението е разредено през катодния отводител, електрическото захранване продължава да генерира ток, който поддържа електрическата дъга (остатъчен ток). Дъгогасителната камера изгасява дъгата. Ако дъгата не се загаси, то токът достига стойност на късо съединение и горестоящият предпазител се стопява.
Главна характеристика на искровата междина е капацитетът й да издържа на висока енергия от пряко попадение. По тази причина се използват главно за катодни отводители Тип 1 и комбиниран тип (Тип 1+2).

Катодни отводители с варистори
Известно е, че варисторите са нелинейни елементи с непрекъсната напрежено-токова характеристика. Катодните отводители, базирани на варистори, ограничават напрежението. Характерно за тях е, че имат висок импеданс при липса на пренапрежение (през тях протича ток на утечка). Техният импеданс намалява за продължителен период от време, при поява на пренапрежение. При приложено пренапрежение, нормалното съпротивление на варистора (1 MW) ще падне под 1 W за няколко наносекунди.
Характерно за варисторите е, че не притежават остатъчен ток, докато катодните отводители, изработени на базата на искрови междини, включват елементи, които прекъсват остатъчния ток (т.е. дъгогасителните камери).


 

Комбиниращи варистор и искрова междина
Съществува и трети тип катодни отводители - т.нар. комбиниран тип. Те представляват защитни устройства, които съчетават превключващи и ограничаващи напрежението компоненти. Като технология, комбинираният тип катодни отводители са базирани на искрови междини и варистори. Характеризират се с голяма енергия от мълния (Тип 1) и в същото време предлагат добро (ниско) ниво на защита (Тип 2). Сред спецификите им е способността да издържат вълни 10/350 (пряко попадение на мълния) и вълни 8/20 (непряко попадение, комутационно пренапрежение).

Изборът на катоден отводител според риска от мълнии
Изборът на катоден отводител се базира на критерии, които се оценяват при определяне на риска от мълнии. Основен критерий, които следва да се вземе предвид при оценяване на риска от директно или индиректно попадение, е финансовият аспект, породен от разрушенията и/или загубите от престой. Дори в приложения, при които защитата не е задължителна, използването й е препоръчително.
Техническите характеристики, на основата на които се прави изборът на катоден отводител, са:
n Ниво на защита по напрежение (Up);
n Максимален разряден капацитет Iimp и Imax (10/350 или 8/20 импулсна вълна);
n Система на заземяване;
n Работно напрежение(Uc, Ut);
n Допълнителни възможности (изваждаем индикатор за изчерпване, безопасен резерв, дистанционна сигнализация).
Двата параметъра на напрежението Uc и Ut на катодния отводител се избират с оглед изпълнение на следното условие. Катодният отводител, в комбинация със защитаващия го предпазител, да издържи безпроблемно временно пренапрежение, без да промени свойствата или функционалността си. Изборът на Iimp и Imax на катодния отводител за защита от директно попадение от мълния се базира на разрядния капацитет на катодния отводител. Той се определя от неговите електрически характеристики и трябва да се избира според нивото на риск.

Входящ и допълнителни катодни отводители
След определяне характеристиките на входящия катоден отводител, защитата трябва да се комплектова с един или повече допълнителни катодни отводители.
Входящият катоден отводител не би могъл да осигури ефективна защита за цялата инсталация. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че ако дължината на кабела след входящия катоден отводител надвишава 10 м, е възможно остатъчното напрежение да се удвои. Затова се налага, в случай на комбинирано използване, катодните отводители да се координират. Прието е, координация да се изисква, когато входящият катоден отводител не би могъл да осигури нужното ниво на защита по напрежение Up, както и когато входящият катоден отводител е на повече от 10 метра спрямо защитаваното оборудване.
Главният катоден отводител се инсталира веднага след главното изключващо устройство (прекъсвач или разединител) на инсталацията. Необходимо е катодният отводител да бъде съвместим с допустимото напрежение на оборудването, което ще бъде защитавано; да се намира в близост до това оборудване и да бъде координиран с другите катодни отводители.
Катодните отводители трябва да бъдат защитени от горестояща защита от късо съединение и дефектнотокова защита за защита от индиректен допир.

Как да се ограничат пренапреженията?
С цел ограничаване на пренапреженията е необходимо да се избягват затворени контури, разположени на големи площи, както и съвпадащи трасета за слаботокови и силнотокови проводници. Добре би било да се избягва и кръстосване на снопове проводници, както и да се предвиждат достатъчно големи разстояния между тях. Необходимо е, също така, да се отчита присъствието на уреди или инсталации, които генерират пренапрежения. Важно е и да се анализира местоположението им по отношение на чувствителното оборудване, както и да се осигури достатъчно разстояние и/или да се инсталира катоден отводител.
Препоръчително е използването на екранирани кабели и оборудване. За да се избере правилно защитата от пренапрежение, е необходимо да се вземат предвид системите на заземяване на сградата. Не по-малко важно е да се изберат правилно защитните устройства на катодните отводители. За предпочитане са дефектнотокови защити селективен тип за защита от индиректен допир, с цел избягване на лъжливи изключвания.

Термини, свързани с избора на катоден отводител
Катоден отводител - Устройство, предназаначено да ограничава преходно пренапрежение и да отвежда токове и мълнии към земя.
Вълна 1.2/50 - Стандартизирана пренапрежителна вълна, която се добавя към стандартното мрежово напрежение. Използва се от производителите на електроуреди за тестване на изделията. Вълна 8/20 - Токова вълна, която преминава през уредите, когато са обект на пренапрежение (ниска енергия).
Вълна 10/350 - Токова вълна, която преминава през уредите, когато са обект на пренапрежение, дължащо се на пряко попадение от мълния.
Катоден отводител Тип 1 - предназначен e да отвежда енергия, породена от пренапрежение, сравнимо по мощност с това от пряко попадение от мълния. Защитните устройства от Тип 1 се тестват стандартно с вълна 10/350.
Катоден отводител Тип 2 - предназначен да отвежда енергията, породена от пренапрежение, сравнимо по мощност с това от непряко попадение или комутационно пренапрежение. Защитните устройства от Тип 2 преминават стандартен тест с вълна 8/20 (клас 2 тест).
Up - ниво на защита по напрежение. Параметър на катодния отводител, който характеризира ограничаването на напрежението от самото устройство. Стойността му е по-голяма от най-високата стойност, получена от специални измервания.
In - номинален разряден ток. Дефинира се като стойност на върхов ток при вълна 8/20, протичаща 15 пъти през катодния отводител. Използва се, за да се определи стойността на Up на катодния отводител.
Imax - максимален разряден ток. Дефинира се като стойност на върхов ток при вълна 8/20, протичаща през катодния отводител, Imax. е по-голям от In.
Un - номинално AC напрежение на мрежата.
Uc - максимално продължително работно напрежение (IEC 61643-1). Дефинира се като максималното AC/DC напрежение, което може да бъде приложено за продължително време на катодния отводител.
Ng - представлява интензивността на мълниеносната дейност, представена като средногодишнен брой на мълниите на 1 кв.км.
Ut - устойчивост на временно пренапрежение. Дефинира се като максималното AC/DC напрежение, на което може да бъде подложен катодният отводител. Ut е по-голяма от максималното продължително работно напрежение Uc, за отбелязаното време.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Пречистване на води в хотелиТехнически статии

Пречистване на води в хотели

Хотелите имат ангажимент да осигуряват чиста и безопасна вода - от питейната, през душовете и напитките, до плувните басейни и спа центровете. Удовлетвореността на клиентите гарантира възвращаемост на инвестициите в технологии за пречистване на водите.

Статията представя някои от най-популярните съвременни практики за пречистване на питейни, сервизни и технологични води в хотелите.

Еволюция в жилищните системи за сигурностТехнически статии

Еволюция в жилищните системи за сигурност

Динамичното развитие на технологиите в областта на сградната автоматизация доведе до изумителни достижения при решенията за сигурност в дома през последните няколко години. От луксозни високотехнологични джаджи, те постепенно се превърнаха в решение, достъпно за средностатистическия потребител.

Водещата статия в броя разглежда съвременните тенденции и някои от най-впечатляващите иновации в сегмента.

Роля на ОВК технологиите в нулевоенергийните сградиТехнически статии

Роля на ОВК технологиите в нулевоенергийните сгради

Отоплителните, вентилационните и климатичните системи са ключови елементи от концепцията за нулево-енергийни сгради и обект на множество технологични нововъведения. В тях се внедряват последните иновации при материалите, продуктите практиките и контролните решения.

С нарастването на популярността на тези проекти в Европа и по света, ОВК производителите поставят все по-голям фокус върху технологиите, специално проектирани за такъв тип приложения, които са в състояние да посрещнат амбициозните им изисквания за енергийна ефективност.

Архитектурно-топлинен дисбалансТехнически статии

Архитектурно-топлинен дисбаланс

В това как ще се овладее полезността на топлинната енергия и как ще се съчетаят нейните ефектни приложения с модерна строителна конструкция се създава неизбежен вид парадокс – архитектурно-топлинен дисбаланс. Всяка несъобразена с топлинните закони естетическа архитектурна форма може да се окаже икономически разхищаваща...

Непрекъсваемо токозахранване за банки и финансови институцииТехнически статии

Непрекъсваемо токозахранване за банки и финансови институции

Непрекъснатото токозахранване е критично за банковия и финансовия сектор, където голяма част от операциите се извършват във виртуалното пространство или зависят от компютърна обработка и достъп до интернет. Дори най-кратките прекъсвания могат да костват големи загуби в тази индустрия, в която времето е пари в най-буквалния смисъл на тази фраза.

Материалът поставя фокус върху спецификите на системите за непрекъсваемо токозахранване за такива приложения и представя характерните им функции и особености.

Сигурност в облакаТехнически статии

Сигурност в облака

Разширяването на възможностите пред технологиите за видеонаблюдение прави компаниите все по-заинтересовани от предимствата, които предлагат системите за наблюдение през IP. При проектирането на качествена система за сигурност обаче често голяма част от съображенията се концентрират върху избора на най-подходящия модел камера.

Статията представя информация за това какви устройства за съхранение на данните от системите за видеонаблюдение се предлагат на пазара и какви са техните функционални предимства.


АБОНИРАЙ СЕ БЕЗПЛАТНО СЕГА

 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2018 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top