Ghid de utilizare
a descărcătoarelor
de supratensiune by Finder
Principii generale
Înainte de a aborda problema complexă privitoare la instalarea, alegerea, montarea şi aplicarea
descărcătoarelor
(SPD-urilor), trebuie mai întâi prezentate tipurile de descărcătoare existente,
împărţirea în zone a spaţiilor şi valoarea tensiunii de ţinere la impuls a aparaturii electronice.
Informaţii utile pentru a înţelege mai bine lumea descărcătoarelor (SPD - urilor).
În funcţie de rolul pe care îl îndeplinesc, descărcătoarele (SPD) fac parte din Clasa I, dacă
sunt destinate limitării supratensiunilor la care este asociat întregul curent sau doar o parte a
curentului de trăsnet, din Clasa II, dacă sunt destinate să protejeze aparatele de supratensiuni
induse, şi din Clasa III, dacă îndeplinesc un rol de finisare, impunând o "tensiune reziduală"
(nivel de protecţie) suportat de aparatura electronică finală.
În tabel se regăsesc nomenclaturile echivalente:
În textul de faţă vom folosi termenii "Clasă" şi "Tip" fără distincţie între ei.
După cum s-a precizat, în funcţie de tipul de protecţie oferit, dispozitivele SPD se grupează în
Clase; clasa de apartenenţă indică testul la care descărcătorul (SPD-ul) a fost supus sub
aspectul curentului de descărcare.
Clasa (de testare) I: din această clasă fac parte descărcătoarele (SPD) testate de către
producător cu un generator de formă de undă 10/350 μs. Această formă de undă este cea
utilizată pentru a simula prima lovitură de trăsnet şi pentru a determina randamentul SPD-ului
sub aspectul curentului de impuls: Iimp. În plus, descărcătoarele (SPD) din Clasa I sunt testate
şi sub aspectul curentului nominal In cu forma de undă 8/20 μs tipică supratensiunilor induse.
Descărcătoarele (SPD) din Clasa I sunt obligatorii pentru clădirile prevăzute cu paratrăsnet.
Acestea se instalează în tabloul principal, la punctul de racordare cu reţeaua electrică.
Clasa II: descărcătoarele (SPD) din această clasă sunt testate cu un generator de formă de
undă 8/20 μs (specifică supratensiunilor induse) pentru a determina randamentul sub aspectul
curentului nominal şi al curentului maxim, respectiv In şi Imax.
Aceste descărcătoare se instalaează în tablourile de distribuţie.
Clasa III: din această clasă fac parte dispozitivele care îndeplinesc rolul de finisare, cea mai
mare parte a energiei fiind eliminată de SPD-urile instalate în amonte. Descărcătoarele
(SPD-urile) de Tipul 3 sunt cele mai rapide şi elimină supratensiunile reziduale.
Aceste descărcătoare (SPD) sunt testate cu un generator de tip combinat care generează o
tensiune în gol, Uoc, cu formă de undă 1.2/50 μs, capabilă să reproducă valoarea de curent
nominal In cu formă de undă - 8/20 μs.
Aceste descărcătoare se instalează în apropierea aparaturii electrice/electronice finale.
Făcând referire la 62305-1, putem împărţii spaţiul
electromagnetic asociat unei descărcări de
trăsnet în zone: LPZ (Lightning Protection Zone) – Zone de Protecţie la Fulgerare.
Măsurile de protecţie precum LPS, cabluri ecranate, SPD... definesc o zonă de protecţie.
Aceste zone sunt caracterizate de variaţii electromagnetice semnificative (de exemplu,
intensitate a câmpului electromagnetic, valori ale curentului de trăsnet, valori de supratensiune,
etc.) care conduc la prezenţa măsurilor de protecţie.
Unei zone LPZ îi va fi atribuit un număr de la 0 la 3, deci LPZ0, LPZ1... cu cât numărul este
mai mare, cu atât efectele trăsnetului sunt mai atenuate.
LPZ 0A : zone libere. Nu este prevăzută nici un fel de protecţie, dacă există înseamnă că ne
aflăm în afara paratrăsnetului.
În acest caz ne expunem loviturilor directe la fulgerare, deci, curentul de trăsnet
este ridicat, iar câmpul electromagnetic (ELM) nu este atenuat.
LPZ 0B : sub dispozitivul captator. Curentul de trăsnet este mic, câmpul ELM nu este atenuat.
LPZ 1 : în interiorul clădirii, după primul descărcător (SPD); curentul de trăsnet este limitat,
câmpul ELM este atenuat.
LPZ 2 : zonă caracterizată de adăugarea unui alt descărcător (SPD).
Curentul de trăsnet este ulterior limitat, câmpul ELM este cu mult atenuat.
LPZ 3 : adăugăm un alt descărcător (SPD).
Ne aflăm în dreptul unei prize sau la interiorul unui
dispozitiv electronic.
Cu toate că nu există nici o legătură între ele, împărţirea clădirilor în zone se conchide cu
introducerea conceptului de "Categorii de instalare". În acest caz nu este vorba de o împărţire
propriu-zisă în zone, ci despre un mod simplu de a înţelege conceptul: împărţirea se face
automat deoarece dispozitivele destinate aplicaţiilor "apropiate" de punctul de livrare a energiei
electrice trebuie asigurate de către producător astfel încât să poată suporta ca valori minime
de supratensiune, valori mai mari decât în cazul dispozitivelor care,de regulă, sunt instalate
"mai departe". "Apropiat" şi "depărtat" reprezintă distanţe electrice, nu metrice.
Aceasta înseamnă, de exemplu, că nivelul admisibil la impuls al tabloului electric principal
trebuie să fie de cel puţin 4 kV, în timp ce nivelul admisibil la impuls al unui calculator, televizor,
etc. trebuie să fie de cel puţin 1.5 kV.
În imaginea precedentă sunt grupate zonele LPZ şi categoriile de instalaţii pentru a rezuma
cele expuse până în prezent. Atenţie însă, nu există nicio legătură între ele! Categoria
instalaţiei ne furnizează informaţii privitoare la ţinerea la impuls a aparaturii, iar LPZ ne
furnizează informaţii privitoare la mărimile electromagnetice asociate unei descărcări de
trăsnet.
- Instalaţie de categoria (sau de supratensiune) a I-a: din această categorie fac parte
aparatele foarte sensibile la supratensiuni, precum,
aparatura electronică (TV, Hi-Fi,
modem, PC, PLC, etc.) Pentru aceste aparate, producătorul trebuie să garanteze o
tensiune admisibilă de 1.5 kV.
- Instalaţie de categoria a II-a: din această categorie fac parte aparatele cu o tensiune
admisibilă la impuls de 2.5 kV, precum aparatele portabile sau electrocasnicele.
- Instalaţie de categoria a III-a: se referă la aparatele care fac parte dintr-o instalaţie fixă,
precum întrerupătoare, prize, tablouri electrice, etc. pentru care tensiunea admisibilă
corespunde valorii de 4 kV.
Nivelul de imunitate,
tensiunea admisibilă (suportată) şi paguba economică
Putem concluziona spunând ca toate echipamentele electrice şi electronice se caracterizează
printr-o valoare de tensiune care indică nivelul de imunitate la supratensiuni: atâta timp cât
supratensiunea se află sub nivelul de imunitate a aparaturii, nu există niciun fel de problemă.
Dacă supratensiunea depăşeşte cu puţin această valoare, pot apărea disfuncţionalităţi ale
aparatului, iar la valori mai mari sau repetitive, izolaţiile componentelor sunt supuse stresului,
reducând viaţa utilă a acestuia; la un nivel de supratensiune foarte ridicat, poate apărea o
defecţiune permanentă.
Deseori, supratensiunile pot fi de aşa natură încât să nu deterioreze imediat aparatul şi prin
urmare, nu ne dăm seama de prezenţa lor. Supratensiunile repetate de intensitate mică
compromit rigiditatea dielectrică a izolaţiilor, reduc viaţa utilă a aparatului şi prin urmare,
tensiunea admisibilă a dispozitivului. Dacă supratensiunea depăşeşte tensiunea admisibilă a
izolaţiei solide (stresate) izolaţia cedează, iar aparatul se defectează permanent.
Imaginaţi-vă acum un invertor conectat la o linie, supus la supratensiuni continue cu valori
care nu duc la defecţiuni, ci la stresarea izolaţiilor. Decidem să adăugăm în paralel un alt
invertor. La prima furtună, cel vechi se defectează, cel nou încă funcţionează...De ce? Din
cauza
supratensiunilor repetate, izolaţia primului invertor s-a slăbit aşa încât a permis
defectarea permanentă a aparatului imediat ce impulsul provenit de la reţea i-a provocat
cedarea. Cel de-al doilea, mai nou, continuă să funcţioneze deoarece nivelul
supratensiunii
nu era atât de crescut încât să îl distrugă dintr-o singură lovitură.
Concluzionăm această parte introductivă luând în calcul şi aspectul economic: dincolo de
defectarea aparatului, nu este numai costul înlocuirii lui, care de cele mai multe ori constituie
paguba cea mai mică, ci trebuie luată în calcul paguba economică cauzată de lipsa serviciului.
Dacă, spre exemplu se defectează serverul pentru rezervări al unei agenţii de turism, avem o
pagubă ce constă în faptul că activitatea de lucru nu poate fi desfăşurată. Să ne gândim atunci
cum ar sta lucrurile în cazului unui aeroport ! Prin urmare, descărcătorul (SPD-ul) este
întotdeauna convenabil din punct de vedere economic.
Cu siguranţă nu trebuie să uităm că o supratensiune poate provoca pagube mult mai grave,
cum ar fi decesul unor persoane, incendierea unor clădiri rezultând în pierderi de lucruri de
valoare sau oprirea unei maşini dintr-o linie de montaj, aspecte care nu pot şi nu trebuie să fie
neglijate în faza de proiectare a unei instalaţii electrice.
Supratensiunile dintr-un sistem electric pot fi endogene sau exogene: primele se referă la
supratensiunile de manevră, supratensiuni care există în mod normal în reţeaua electrică şi
iau naştere ca urmare a funcţionării normale a instalaţiei. Cea de-a doua categorie desemnează
supratensiunile de origine atmosferică.
Supratensiunile de manevră
Supratensiunile de manevră iau naştere ca urmare a funcţionării normale a liniilor electrice,
spre exemplu ca urmare a manevrării
întreruptoarelor (pornire sau oprire), sunt cauzate de
variaţii bruşte de sarcină (inserarea de sarcini mari), oprirea sau pornirea motoarelor sau de
variaţii bruşte în reţea, precum scurtcircuitele. Evoluţia supratensiunii este oscilatorie
diminuată, cu tranziţii foarte abrupte a căror durată poate fi de ordinul μs.
În această categorie putem include supratensiunile cu frecvenţă industrială cauzate de
defecţiuni la posturile de transformare sau de-a lungul liniei. Faţă de primele, se diferenţiază
prin durata mult mai mare şi prin frecvenţa de 50-60 Hz.
Aceste supratensiuni se caracterizează prin intensităţi care variază între 2.5÷4 kV.
Ele se află întotdeauna pe liniile de distribuţie.
Supratensiunile de origine atmosferică
Supratensiunile de origine atmosferică iau naştere atunci când izbucneşte un trăsnet în timpul
unei furtuni. Trăsnetul izbucneşte ca urmare a acumulării de sarcini negative în nori şi pozitive
la sol, între care se formează un câmp electric mai mare decât rigiditatea dielectrică a aerului
care permite descărcarea. În general, după prima lovitură de trăsnet mai apar 3 sau 4
descărcări succesive (vezi cap. 1). Supratensiunile pot fi "conduse", atunci când trăsnetele
lovesc direct o linie electrică, sau "induse", atunci când trăsnetele cad în apropierea unei clădiri
sau a unei linii.
Câmpul electric generat de trăsnet, invadând conductoarele, creează
supratensiuni dăunătoare pentru dispozitivele conectate la acestea.
Supratensiunile induse
Se ştie că un câmp magnetic variabil induce într-un circuit un curent... În prezenţa unui trăsnet
avem un câmp electromagnetic mare, puternic variabil, iar
conductoarele electrice ale unei
clădiri formează un circuit (spirală) de dimensiuni care nu pot fi ignorate. Câmpul electromagnetic
al trăsnetului creează efecte dezastruoase dacă se concatenează la o spirală cu diametru
mare. Nu este dificil să ne imaginăm o spirală mare, trebuie doar să ne gândim la linia de
alimentare a calculatorului şi la linia de telefon care se conectează la modemul conectat la
rândul lui la calculator. În cazul unei lovituri de trăsnet directe asupra structurii,
curentul detrăsnet care este descărcat în sol prin intermediul firului de pământare, produce prin cuplajul
inductiv, în spirala descrisă anterior, o supratensiune U = Lm·di/dt
unde Lm: inductanţa mutuală a spiralei
di/dt: panta formei de undă
În funcţie de dimensiunea spiralei, supratensiunile pot depăşi 10 kV !
Fenomenul de inducţie apare şi la conductoare rectilinii, nu neapărat dispuse de aşa manieră
încât să formeze o spirală, spre exemplu între un conductor şi pământare. Imaginaţi-vă o linie
electrică: dacă un trăsnet cade în apropierea unei linii de distribuţie, câmpul său electromagnetic
variabil induce asupra acesteia supratensiuni care se propagă de-a lungul liniei, la fel cum se
petrece în cazul loviturii de trăsnet directe prezentate în continuare.
Dacă un trăsnet loveşte o linie electrică, curentul de trăsnet (şi supratensiunea asociată lui)
se propagă în cele două direcţii ale liniei, divizându-se în părţi egale. Prin propagare, acesta
se modifică sub aspectul formei şi intensităţii, invadând
instalaţiile pe care le întâlneşte.
În sfârşit, supratensiunile pot fi comune, dacă ne referim la cele dintre conductorul de fază şi
pământare, sau diferenţiale, dacă ne referim la cele dintre conductoarele active.
3 - Funcţionarea unui descărcător (SPD)
Pentru a înţelege funcţionarea unui descărcător (SPD), presupunem mai întâi că dispunem
de unul ideal a cărui funcţionare o descriem. Ulterior, vom compara funcţionarea descărcătorului
(SPD-ului) ideal cu cel real.
Descărcătorul ideal poate fi descris imaginându-ne că avem o cutie mare al cărei conţinut nu
îl cunoaştem, legată, de exemplu, între L-PE, cu o impedanţă (Z) infinită pentru a nu altera
funcţionarea instalaţiei.
Apariţia unei supratensiuni determină scăderea rapidă la 0Ω a impedanţei la capetele cutiei
permiţând "absorbirea" curentului asociat supratensiunii. Cu cât supratensiunea este mai mare,
cu atât impedanţa este mai mică şi mai mare curentul drenat. Deci, putem să ne imaginăm un
întrerupător deschis la interiorul cutiei, care în prezenţa unei supratensiuni se închide
scurtcircuitând circuitul în aval, protejându-l.
Drenajul supracurentului se face menţinând constantă tensiunea la capetele cutiei. Dacă
această tensiune este compatibilă cu nivelul de imunitate şi de izolaţie a aparaturii, aceasta
din urmă nu se va deteriora.
Putem aşadar să identificăm trei faze de funcţionare ale descărcătorului (SPD-ului), în care
mărimile luate în calcul constituie parametri de alegere a produselor din catalog.
1) Faza iniţială.
Să presupunem că avem cutia instalată între un conductor activ şi pământare
(dar poate fi instalat şi între două faze sau între fază şi neutru). La capete avem tensiunea
nominală a sistemului (Un), care poate varia în timp, într-un interval de toleranţă, în funcţie
de distribuitor (în Italia +10% -15%); din acest motiv, este prevăzută o tensiune de funcţionare
continuă Uc, care rămânând în intervalul de toleranţă, asigură ca
SPD-ul să nu intervină.
Introducem acum conceptul de "Tensiune de funcţionare continuă" Uc. Este acea valoare
a tensiunii care poate fi aplicată asupra unui descărcător (SPD) pentru o perioadă de timp
definită, în care, cu siguranţă, acesta nu intervine.
În cazul sistemelor TT şi TN Uc ≥ 1.1 Un
În cazul sistemelor IT Uc ≥ √3 Un
În această fază, descărcătorul ideal are o impedanţă infinită, în timp ce descărcătorul real
are o impedanţă foarte mare. Aceasta înseamnă că descărcătorul ideal nu este traversat
de curent înspre pământare, în timp ce descărcătorul real este în permanenţă traversat de
un curent de fugă (depinde de componentele folosite la realizarea SPD-ului) înspre pământ
cu Ic: curent de funcţionare continuă. Acest curent este de ordinul μA.
În această fază trebuie să ţinem cont şi de UT (T = TOV - Temporary Transient Overvoltage)
adică de supratensiunile temporare prezente pe linie, datorare defecţiunilor din reţeaua
distribuitorului (supratensiuni de manevră). Aceste supratensiuni trebuie suportate de către
descărcător (SPD).
2) Durata supratensiunii. Descărcătorul îşi reduce propria impedanţă pentru a drena
curentul şi a menţine constantă tensiunea la capete.
În această fază, este importantă valoarea tensiunii reziduale (Ures) care se măsoară la
capetele descărcătorului (SPD-ului) în timpul intervenţiei lui.
Această valoare se identifică cu ajutorul Up: nivelul de protecţie.
Up este o valoare de tensiune aleasă dintr-o scară de valori normale, imediat superioară
valorii Ures (ex: Ures = 970 V, Up = 1000 V). Este important ca Up să fie mai mică decât
tensiunea admisibilă a izolaţiilor aparatului de protejat. Această valoare de tensiune este
aferentă curentului nominal de descărcare, care prin tipul de testare, ia forma de undă 8/20 μs.
În aceasta fază este importantă valoarea curentului nominal de descărcare: In.
In: valoarea de vârf a curentului pe care SPD-ul o poate suporta în condiţii normale.
Acest curent este definit testând descărcătorul cu un curent cu forma de undă 8/20 μs.
Altă valoare importantă este Imax, care corespunde valorii de vârf a curentului maxim pe
care descărcătorul (SPD-ul) îl poate gestiona cel puţin o dată fără a se defecta.
De regulă, este valabilă relaţia: Imax / In = 2
3) Faza de încetare a fenomenului. Descărcătorul, la finele intervenţiei sale, este traversat
de curent la 50 Hz alimentat de circuitul în care s-a inserat: curent subsecvent. Se poate
întâmpla ca descărcătorul (SPD-ul) să nu se poată reporni (caracteristică tipică SPD-urilor
cu declanşare automată). Normativul produsului a definit Isx ca reprezentând curentul
maxim pe care dispozitivul poate să îl suporte şi să îl atenueze singur, la prima trecere prin
zero a semiundei. Această valoare a curentului, tipică eclatoarelor, care, în general, îşi
găsesc aplicare la conexiunea dintre N-PE, trebuie să fie mai mare sau egală cu 100 A. Isx
este un curent pe care descărcătorul (SPD-ul) îl poate gestiona şi stinge automat: dacă
curentul de scurtcircuit al instalaţiei în care este montat descărcătorul este mai mare decât
Isx, descărcătorul (SPD) trebuie să fie protejat prin folosirea de dispozitive adecvate (de
exemplu, siguranţe fuzibile) pentru a garanta stingerea arcului.
Dacă Icc < Isx putem să nu protejăm
descărcătorul (SPD-ul), însă, dat fiind că durata lui Isx
nu poate fi cunoscută cu exactitate, ar putea interveni diferenţialul, deconectând toată
instalaţia. Prin urmare, ar fi bine să folosim întotdeauna siguranţe fuzibile de protecţie.
Tipuri de descărcătoare (SPD-uri)
Există 3 familii de SPD-uri:
a) Cu comutaţie sau cu declanşare. În acest caz, elementul principal îl constituie eclatorul.
Există şi descărcătoare cu tiristor.
b) Cu limitare. Este cea mai utilizată tehnologie: varistor sau diode zener (sau transzorb).
c) De tip combinat. Se obţine din conexiunea în serie sau în paralel a primelor două.
Lăsând la o parte tehnologiile "cu siliciu" transzorb, Triac, etc., descărcătoarele (SPD-urile)
pentru liniile de electricitate se realizează conectând corect varistoarele şi eclatoarele. Să
analizăm în detaliu aceste două componente pentru a înţelege modalitatea lor de funcţionare
şi caracteristicile descărcătoarelor (SPD) realizate cu aceste componente.
EclatorulEclatorul este un dispozitiv care, în configuraţia sa cea mai
simplă, este realizat cu doi
electrozi separaţi prin aer. Când apare
o supratensiune, între cei doi electrozi se stabileşte un arc
electric. Valoarea tensiunii de declanşare a arcului electric
depinde, atât de distanţa dintre cei doi electrozi, cât şi de condiţiile
ambientale: temperatură, presiune atmosferică şi poluarea
aerului. Aceasta înseamnă că tensiunea de declanşare a arcului
este puternic condiţionată, pe lângă distanţă, de alte trei
variabile.
Eclatorul utilizat la descărcătoarele (SPD) este denumit a fi "cu gaz" deoarece electrozii sunt
conţinuţi într-o ampulă închisă, care conţine gaze rare, precum argon şi neon, care menţin
tensiunea de declanşare la valori constante. În general, datorită acestei caracteristici de
fabricaţie, eclatorul cu gaz este numit şi "GDT": Gas Discharge Tube.
Principiul de funcţionare
Eclatorul cu gaz sau GDT-ul poate fi descris ca fiind o rezistenţă variabilă, care, în intervalul
de 100ns, îşi modifică valoarea trecând de la câţiva GΩ, în stare de repaus, la valori mai mici
de
Ohm în timpul unei supratensiuni.
Descărcătorul revine la starea sa iniţială cu impedanţă mare după ce supratensiunea s-a redus.
Analizând Figura 4a, putem observa că tensiunea de la capetele eclatorului urcă până la
tensiunea de efluviu V1, iar mai apoi trece la tensiunea de declanşare, care corespunde valorii
V2. La atingerea acestei valori, de obicei cuprinsă între 70 şi 200 V, GDT-ul se porneşte;
curentul despre care vorbim poate varia între 10mA şi aproximativ 1.5 A. Acest fenomen, de
durata A, se sfârşeşte prin a trece în modul cu arc, de durata B, la care îi corespunde o creştere
a curentului datorate unei tensiuni foarte reduse, egală cu tensiunea de arc, variabilă între
10 şi 35 V.
Odată cu reducerea supratensiunii, se reduce şi curentul care pătrunde în descărcător până
la o valoare necesară pentru a menţine activă "modalitatea cu arc".
Odată cu stingerea curentului din eclator, creşte tensiunea de la capete până la o valoare
egală cu tensiunea de stingere V4.
Figura 4a arată evoluţia tensiunii în faza de descărcare a GDT-ului, iar Figura 4b arată evoluţia
curentului în funcţie de timp atunci când GDT-ul limitează o supratensiune de tip sinusoidal,
în timp ce Figura 4c este rezultatul combinării graficelor de tensiune şi de curent în funcţie de
timp.
Pentru a înţelege de ce eclatoarele
sunt definite ca fiind dispozitive cu
"comutaţie" şi totodată pentru a
înţelege diferenţele de funcţionare
în comparaţie cu varistoarele,
simplificăm Figura 4a în Figura 5,
în care distingem doar 3 faze:
Faza 1: Descărcarea nu este declanşată (circuit deschis)
Faza 2: Se produce descărcarea, iar curentul trece prin SPD. La tensiunea de declanşare
(Uin ), căreia îi corespunde nivelul de protecţie Up al descărcătorului, tensiunea la
capetele SPD-ului scade la nivelul Ures care coincide cu tensiunea de arc. Aparatura
protejată de un descărcător (SPD) cu comutaţie, va fi, aşadar, supusă unei
supratensiuni corespunzătoare nivelului Uin .
Faza 3: Stingerea arcului.
Evoluţiile tensiunii (curba în sus) şi a curentului (curba în jos) măsurate în timpul intervenţiei
GDT-ului, obţinute cu un generator de tip combinat în laboratoarele Finder.
În acest caz,valoarea maximă a tensiunii este de circa 3600 V, în timp ce evoluţia curentului este de circa3000 A.
Curentul subsecvent
După cum s-a menţionat anterior, tensiunea la capetele GDT-ului este foarte mică şi coincide
cu tensiunea de arc, în timp ce curentul este foarte mare.
În timpul descărcării, tensiunea de la capetele GDT-ului (Ures) atinge valori foarte joase,
apărând riscul ca tensiunea de reţea, fiind mai mare decât Ures, să menţină dispozitivul pornit,
făcând astfel mai greoaie sau chiar imposibilă stingerea arcului. De fapt, arcul poate să se
menţină la încetarea
supratensiunii fiind susţinut de tensiunea de circuit, iar curentul către
pământ, definit curent subsecvent, poate să se menţină timp îndelungat. Curentul subsecvent
coincide cu curentul de scurtcircuit al instalaţiei în punctul de instalare a eclatorului, fără
reducerea de tensiune provocată de prezenţa arcului.
Descărcătoarele (SPD-urile) conectate între neutru şi PE în
sistemele TT sau TN trebuie să
permită, după intervenţia lor, un curent subsecvent cu frecvenţă industrială, mai mare sau
egală cu 100 A.
În caz de valori mari ale curentului de scurtcircuit în punctul de instalare a eclatorului trebuie
introduse protecţii de curent maxim, care să intervină când arcul nu se stinge în mod spontan,
sau trebuie utilizate SPD-uri cu conexiune internă de tip serie între varistor şi GDT (a se vedea
pagina 22, exemplu SPD: 7P.01.8.260.1025).
Varistorul
Varistoarele sunt dispozitive utilizate pentru protecţia la supratensiuni, realizate dintr-o pastă
ceramică sau particule de oxid de zinc (MOV) sau oxid de magneziu sinterizat.
Pot fi percepute ca nişte
rezistenţe care îşi schimbă valoarea în funcţie de
tensiunea aplicată
la capete: la creşterea nivelului de tensiune, rezistenţa se diminuează.
Fiind realizate din particule metalice, varistoarele, atunci când sunt supuse unei tensiuni, sunt
întotdeauna traversate de un curent de fugă. De aceea se spune că varistorul este întotdeauna
pornit ("ON") şi deseori lucrează şi cu variaţii mici de tensiune (zonă cu curent mic). Cu trecere
timpului, particulele metalice se sudează între ele creând noi căi pentru curentul de fugă Ic,
care crescând în valoare, duce la supraîncălzirea şi defectarea varistorului.
În condiţii normale de funcţionare, cu puţine intervenţii de protecţie a varistorului, creşterea Ic
se petrece după mulţi ani de funcţionare.
Putem reprezenta evoluţia rezistenţei
varistorului în funcţie de tensiune şi, în special,
schimbarea sa rapidă în prezenţa unei valori prestabilite.
Descărcătoarele cu varistoare poartă
denumirea de descărcătoare cu
"limitare" deoarece se caracterizează
prin capacitatea de a menţine
constantă tensiunea la borne în
timpul absorbţiei supratensiunii,
aceasta fiind o caracteristică proprie
varistoarelor
Comparând - Figura 8 cu - Figura 5, se pot observa diferitele comportamente de funcţionare
în comparaţie cu un eclator: în Figura 5 se observă funcţionarea “ON-OFF”, adică la o
tensiuneUin intervine GDT-ul cu o rupere bruscă. În Figura 8 se observă o limitare graduală, deoarece
varistorul îţi modifică propria rezistenţă proporţional cu tensiunea de la capete. Tensiunea de
la capete rămâne constantă cu toate că curentul creşte, iar trecerea în zona de conducţie se
face în puţine ns.
În Figura 9 este prezentată evoluţia tensiunii reziduale la capetele varistorului, în funcţie de
modificarea curentului care îl traversează. Tensiunea reziduală la capetele varistorului depinde
de geometria şi de grosimea pastilei termice, care dimensionată adecvat, permite proiectarea
unui
descărcător (SPD) cu randamente şi aplicaţii diferite.
În următoarea imagine, sunt comparate caracteristicile componentelor cu comutaţie şi limitare
identificate în timpul unor teste de laborator: cu albastru GDT-ul (eclatorul), cu roşu varistorul.
Se observă cum, acesta din urmă începe să funcţioneze încă de la tensiuni joase, motiv pentru
care este montat între fază şi neutru.
Daca ai nevoie de un Electrician Autorizat si care este disponibil Non-Stop pe zona Bucuresti
