Енергетична координація між ПЗІП Типу 1 та Типу 2 — 'правило 10 метрів' та розв'язувальний імпеданс

Посібник про захист від перенапруг (ПЗІП, §443) розглядає, коли ПЗІП є обов'язковим, та різницю між Типом 1, 2 і 3. Ця стаття розглядає наступне питання, яке стає актуальним при поєднанні декількох ПЗІП в одній установці: чому ПЗІП Типу 1 (біля джерела установки, призначений для відведення прямого струму блискавки) та ПЗІП Типу 2 (далі в розподілі, призначений для обмеження залишкового напруги до безпечного рівня) не можна просто розмістити поруч один з одним без урахування їхньої взаємної енергетичної координації.

Проблема: обидва ПЗІП можуть почати проводити одночасно

ПЗІП Типу 1 розрахований на відведення значної частини прямого або близького струму блискавки (форма хвилі 10/350 мкс), тоді як ПЗІП Типу 2 далі в установці повинен обмежити решту, швидші комутаційні та наведені перенапруги (форма хвилі 8/20 мкс) до рівня, безпечного для обладнання. Тому ці два ПЗІП повинні спрацьовувати послідовно: спочатку Тип 1 (що відводить найбільшу енергію), і лише потім Тип 2 (що обробляє решту, меншу енергію). Якщо обидва ПЗІП розміщені занадто близько один до одного — із занадто малою довжиною кабелю, а отже, занадто малою власною індуктивністю між ними — вони можуть почати проводити майже одночасно. ПЗІП Типу 2 тоді змушений обробити частину енергії, на яку він не розрахований, з ризиком передчасного зносу або навіть руйнівної відмови цього пристрою.

'Правило 10 метрів' як практичний орієнтир

Установчий кабель має власну індуктивність порядку 1 мкГн на метр. За приблизно 10 метрів довжини кабелю між ПЗІП Типу 1 та Типу 2 це дає близько 10 мкГн власної індуктивності — достатнє падіння напруги (через L·di/dt) під час крутого фронту струму перенапруги, щоб ПЗІП Типу 1 почав проводити раніше за Тип 2. Однак це емпіричне правило має інформативний характер, взяте з настанови щодо застосування IEC 61643-12, і саме по собі не є нормативною вимогою — фактичною вимогою є енергетична координація між двома ПЗІП, яку можна забезпечити й іншим способом.

Альтернатива: розв'язувальна котушка

Якщо 10 метрів кабелю між двома ПЗІП на практиці недосяжні (наприклад, у компактному розподільному щиті), того самого ефекту можна досягти за допомогою окремої розв'язувальної котушки (decoupling inductor) зазвичай порядку 10-20 мкГн у з'єднанні між двома ПЗІП. За заводськи скоординованих комплектів ПЗІП — де виробник явно вказує Тип 1 та Тип 2 як скоординовану пару — може бути достатньо вже значно меншого розв'язувального імпедансу (порядку близько 1,5 мкГн), оскільки виробник уже підтвердив координацію даними випробувань, а не покладався на загальне емпіричне правило.

Найпростіше рішення: комбінований пристрій Типу 1+2

Заводськи скоординований комбінований ПЗІП (один корпус із компонентами захисту як Типу 1, так і Типу 2, внутрішньо узгодженими між собою) робить непотрібними як правило 10 метрів, так і окрему розв'язувальну котушку: енергетична координація тоді вже закладена в конструкцію самого пристрою та підтверджена виробником.

Практична значущість

При проєктуванні установки як з ПЗІП Типу 1, так і Типу 2 (наприклад, будівлі з власною системою блискавкозахисту, див. [посібник про розділювальну відстань LPS](/guides/nen-1010/bliksembeveiliging-scheidingsafstand-lps-iec-62305-3)) завжди слід перевіряти, чи виконано вимогу енергетичної координації — за рахунок достатньої довжини кабелю, окремої розв'язувальної котушки або комбінованого пристрою. Якщо це пропустити, ПЗІП Типу 2 може вийти з ладу передчасно під час перенапруги, попри на перший погляд правильний вибір.

Типові помилки

1. Розміщення ПЗІП Типу 1 та Типу 2 поруч один з одним у компактному розподільному щиті без перевірки енергетичної координації — занадто мала довжина кабелю без розв'язувальної котушки залишає ризик координації невирішеним.
2. Сприйняття правила 10 метрів як жорсткої нормативної вимоги замість практичного орієнтиру — фактичною вимогою є енергетична координація, якої можна досягти також через розв'язувальну котушку або заводськи скоординований пристрій.
3. Застосування загальної розв'язувальної котушки без використання значення, вказаного та протестованого виробником для конкретної пари ПЗІП — координація підтверджується по-різному для кожного виробника та комбінації продуктів.
4. Припущення, що будь-яка комбінація ПЗІП Типу 1 та Типу 2 від різних виробників автоматично скоординована — це повинно бути явно підтверджено (даними випробувань або одним із вищезазначених заходів), а не передбачатися.

Пов'язані матеріали

• Захист від перенапруг (ПЗІП) — §443
• Категорії перенапруги CAT I-IV (IEC 60664)
• Розділювальна відстань системи блискавкозахисту (IEC 62305-3)
• Тимчасове перенапруга внаслідок замикання на землю в мережі високої напруги