Защита от пренапрежение

Пренапрежение е всеки напреженов импулс или вълна, наслагвани върху номиналното мрежово напрежение. Тo нарушава работата на електрообзавеждането и предизвиква електромагнитно излъчване. Освен това, продължителността на пренапрежението (T) създава енергийна вълна в електрическите вериги, която може да разруши елементите на електрическата инсталация.

Причините за поява на пренапрежения могат да бъдат различни:  

1. Комутационни пренапрежения – при изключване на индуктивни товари (трансформатори, индуктори, двигатели), при дъгово заваряване, при сработване на защитна апаратура от аварийно изключване;   

2.Пренапрежения, предизвикани от електростатичен разряд - много кратки пренапрежения предизвикани от разряд на натрупани електрически заряди 

3.Атмосферни пренапрежения - мълниевите разряди които генерират изключително голямо количество импулсна електрическа енергия от няколко хиляди ампера (и няколко хиляди волта), с висока честота (приблизително 1 мегахерц), с кратка продължителност (от микросекунда до милисекунда). Те създават пренапрежения във всички токопроводими елементи и особено в електрическото окабеляване и оборудване.

Системата за защита на сградата от въздействието на атмосферни пренапрежения трябва да включва: 

- Външна мълниезащита - защита на конструкцията на сградата срещу директни мълниеви удари и 

- Вътрешна мълниезащита - защита на електрически инсталации в сградата срещу директни и индиректни мълниеви разряди.

Спазвайки  принципа стъпаловидно да се намалява пренапрежението до безопасно ниво  преди да достигне до крайния консуматор, за да не се причинят щети, със стандарт IЕС  62305-4 се  определят следните зони за мълниезащита  LPZ ( Lightning Protection Zone) на сградите:

Зона LPZ 0A - Незащитена област извън сградата, подложена на директно въздействие на мълния, без екран за защита от електромагнитни импулсни смущения 

Зона LPZ0B - Област, защитена с външно устройство за мълниезащита. Без защита от електромагнитни импулсни смущения. Вътрешните мрежи могат да бъдат подложени на частични импулсни токове на мълния.

Зона LPZ 1 -  Област вътре в сградата, в нея ударния  ток е ограничен чрез разделяне на тока и чрез устройство за защита срещу пренапрежения инсталирано на границата. 

Зона LPZ 2 -  Област вътре в сградата, в която ударният ток още повече е ограничен чрез разделяне на тока и чрез инсталиране на допълнително устройство за защита срещу пренапрежения на границата.

Зона LPZ 3 -  Област вътре в сградата (може да бъде и металният корпус на консуматор). Няма смущаващи импулси от електромагнитни импулсни смущения и от пренапрежения

На прехода между зоните LPZ 0 и LPZ 1 по правило се използва защита от пренапрежение клас I. Между зоните LPZ 1 и LPZ 2 по правило се използва защита от пренапрежение клас II. На прехода между зоните LPZ 2 и LPZ 3 по правило се използва защита от пренапрежение клас III.

 Най-важният параметър, определящ качеството на защита, е остатъчното напрежение Up(kV). То определя до каква стойност е необходимо да се ограничи напрежението в зависимост от типа апаратура която се защитава. При избора на арестерна защита е необходимо  да се спазва условието Up(kV) < Uдоп(kV), където Uдоп е допустимото безопасно импулсно напрежение, което може да издържи защитаваната апаратура.

Съгласно стандарт  IEC 60364-4, допустимото  напрежение Uдоп (вълна 8/20 µs)  на защитавана  апаратура 230/440V се класифицира в четири категории

Устройства  за защита от атмосферни и комутационни пренапрежения на ниско напрежение, се свързват каскадно към силовите вериги  на следните нива :