Ograniczniki przepięć – kompleksowy przewodnik

Ograniczniki przepięć klasyfikowane są według przeznaczenia i zdolności do odprowadzania energii. Wyróżnia się trzy główne typy:

• Zapewniają ochronę końcową dla wrażliwych urządzeń elektronicznych, takich jak komputery, routery czy sprzęt medyczny.
• Instalowane tuż przy odbiornikach (np. listwy przepięciowe, zabezpieczenia w gniazdkach elektrycznych).
• Ich skuteczność opiera się na minimalizowaniu napięcia resztkowego do poziomu bezpiecznego dla urządzeń (Up < 1,5 kV).
• Ograniczniki Typu 3 (klasa D)

1. Ograniczniki Typu 1 (klasa B)
   • Stosowane w instalacjach budynków wyposażonych w systemy ochrony odgromowej.
   • Odprowadzają bardzo wysokie prądy udarowe (10/350 μs), występujące w wyniku bezpośrednich uderzeń pioruna.
   • Instalowane na wejściu do budynku, najczęściej w głównej rozdzielnicy elektrycznej.
   • Muszą spełniać normę IEC 61643-11 oraz posiadać odpowiednią zdolność wytrzymywania impulsów piorunowych (Iimp).
2. Ograniczniki Typu 2 (klasa C)
   • Przeznaczone do ochrony przed przepięciami pochodzącymi z operacji łączeniowych i pośrednich skutków wyładowań atmosferycznych.
   • Chronią urządzenia podłączone do instalacji elektrycznej, takie jak sprzęt RTV, AGD czy systemy sterowania.
   • Montowane w podrozdzielnicach, blisko chronionych urządzeń.
   • Ich zdolność do tłumienia przepięć określana jest przez parametr In (znamionowy prąd wyładowczy), który wynosi zazwyczaj od 5 do 20 kA.

Ograniczniki przepięć składają się z kilku kluczowych elementów:

• Warystory – materiały o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej, które przewodzą prąd dopiero po przekroczeniu określonego napięcia. Powszechnie stosowane są warystory tlenkowe (MOV – Metal Oxide Varistor).
• Iskierniki gazowe (GDT – Gas Discharge Tube) – elementy zdolne do gaszenia łuku elektrycznego i przewodzenia dużych prądów udarowych. Stosowane głównie w SPD Typu 1.
• Diody TVS (Transient Voltage Suppression Diode) – szybkie półprzewodnikowe zabezpieczenia stosowane głównie w ogranicznikach Typu 3.
• Bezpieczniki termiczne – odłączają ogranicznik w przypadku jego awarii lub przeciążenia, zapobiegając przegrzaniu i pożarowi.

Dobór odpowiedniego ogranicznika przepięć zależy od kilku czynników:

1. Napięcie znamionowe instalacji – SPD powinny być dostosowane do napięcia pracy systemu elektrycznego (np. 230/400 V AC).
2. Maksymalne napięcie trwałej pracy (Uc) – SPD nie powinien przewodzić prądu w normalnych warunkach pracy.
3. Poziom ochrony napięciowej (Up) – określa, do jakiej wartości SPD ogranicza napięcie przepięciowe.
4. Zdolność odprowadzania prądów udarowych (Iimp, In, Imax) – określa maksymalne wartości prądu, jakie ogranicznik może bezpiecznie odprowadzić.

1. Instalacje domowe i mieszkalne
   • Zaleca się stosowanie kombinacji SPD Typu 2 oraz SPD Typu 3.
   • W budynkach z instalacją odgromową wymagany jest SPD Typu 1.
2. Instalacje fotowoltaiczne (PV)
   • Stosuje się ograniczniki dedykowane dla systemów DC.
   • Muszą mieć odpowiednie parametry napięciowe dla napięć roboczych paneli PV.
3. Instalacje przemysłowe
   • Wymagają zabezpieczenia wielopoziomowego, obejmującego SPD Typu 1, Typu 2 oraz lokalne zabezpieczenia Typu 3.

Obowiązek stosowania SPD wynika z normy PN-EN 62305 (dotyczącej ochrony odgromowej) oraz PN-HD 60364-4-443 (dotyczącej ochrony instalacji elektrycznych przed przepięciami). W budynkach mieszkalnych ich stosowanie zależy od oceny ryzyka, natomiast w instalacjach przemysłowych i obiektach użyteczności publicznej jest często obligatoryjne.

Schematy podłączenia ograniczników przepięć

Prawidłowe podłączenie ograniczników przepięć zależy od rodzaju sieci:

• TN-C – ogranicznik podłączany między L a PEN.
• TN-S – ogranicznik między L a PE oraz N a PE.
• TT – ogranicznik między L a N oraz między N a PE.
• IT – stosuje się ochronniki dla każdej fazy do ziemi oraz między przewodami fazowymi.

Rys. 1. Szczegółowy schemat przedstawiający budowę ograniczników przepięć oraz ich zastosowanie w różnych układach sieci (TN-C, TN-S, TT, IT)

Rys. 2. Schemat dla układu TN-C, uwzględniający tablicę mieszkaniową z odpowiednimi komponentami.

Ograniczniki przepięć to niezbędny element ochrony instalacji elektrycznych przed skutkami przepięć atmosferycznych i operacyjnych. Właściwy dobór i montaż tych urządzeń, zgodnie z obowiązującymi normami, zapewniają długotrwałe i skuteczne działanie instalacji elektrycznej.