Czym jest ogranicznik przepięć i do czego służy

Ogranicznik przepięć, dawniej nazywany odgromnikiem, a obecnie również ochronnikiem przepięciowym, to urządzenie zaprojektowane i stosowane w celu zapewnienia bezpieczeństwa sieci elektrycznej.

Zadaniem ogranicznika przepięć jest ochrona najważniejszych elementów sieci elektrycznej przed przejściowymi przepięciami, które mogą powstawać m.in. podczas włączania / wyłączania nieobciążonej linii napowietrznej lub podczas burzy, na skutek wyładowania atmosferycznego w linię napowietrzną. Co to jest przepięcie? Czym jest i jak działa ogranicznik przepięć? Jakie przepisy i normy regulują kwestie związane z montażem ochronników przepięciowych? 

Przepięcia – co to jest?

Przepięcia można  zdefiniować jako różnego rodzaju wzrosty wartości napięcia, które przekraczają maksymalną wartość napięcia przewidzianą dla danej instalacji elektrycznej lub urządzenia elektrycznego. Przepięcia mogą występować zarówno w elektroenergetycznych sieciach zasilających, jak u odbiorcy końcowego – w prywatnych instalacjach elektrycznych. 

Wyróżnia się dwa rodzaje przepięć: przepięcia łączeniowe (przepięcia powstające poprzez operacje łączeniowe) oraz przepięcia będące skutkiem bezpośrednich wyładowań elektrostatycznych w budynek lub jego bezpośrednią okolicę. 

Przepięcia mogą pojawić się niezależnie od usytuowania budynku, rodzaju i jakości instalacji elektrycznej, ale istnieje grupa czynników zwiększających ryzyko wystąpienia bezpośrednich wyładowań atmosferycznych – są to m.in.: anteny instalowane na dachach i elewacjach budynków, instalacje odgromowe znajdujące się na budynkach w naszym sąsiedztwie oraz zasilające linie napowietrzne. 

Ograniczniki przepięć – definicja i rodzaje

Ograniczniki przepięć (SPD – ang. surge protection device) to aparaty zbudowane na bazie iskierników i/lub warystorów, stosowane w instalacjach elektrycznych w celu zapobiegania przedostawaniu się przepięć do instalacji elektrycznych oraz urządzeń końcowych (podłączonych do danej instalacji). 

Aby zagwarantować optymalne bezpieczeństwo sieci elektrycznej oraz urządzeniom do niej podłączonych – konieczne jest takie dobranie ochronnika/ochronników, by ten/te w razie potrzeby gwarantowały skuteczną redukcję przepięcia do wartości uznawanej za bezpieczną. Istotny jest zarówno odpowiedni typ/klasa ogranicznika, jak i jego optymalne parametry napięciowe (nie powinny one przekraczać wytrzymałości izolacji instalacji elektrycznej oraz poszczególnych urządzeń do niej podłączonych) oraz wielostopniowe/kaskadowe wykonanie ochrony przepięciowej. 

Wyróżniamy trzy podstawowe typy ochronników przepięciowych, tworzące trójstopniowy system ochrony przeciprzepięciowej:

  • ograniczniki typu 1 (pierwszy stopień ochrony, dawniej: klasa B) – ogranicznik przepięć B montowany jest w rozdzielnicach głównych, a jego zadaniem jest ograniczanie bezpośrednich skutków wyładowań atmosferycznych,
  • ogranicznik typu 2 (drugi stopień ochrony, dawniej: klasa C) – ogranicznik przepięć C montowany jest w podrozdzielnicach, a jego zadaniem jest ograniczanie przepięć powstających w przypadku wyładowań atmosferycznych pośrednich oraz w rezultacie przepięć łączeniowych,
  • ogranicznik typu 3 (trzeci stopień ochrony, dawniej: klasa D) – ogranicznik przepięć D montowany jest w obwodach i urządzeniach końcowych, a jego zadaniem jest zapobieganie przedostawania się przepięć do tych obwodów/urządzeń końcowych.

Ochronniki przepięciowe a instalacja odgromowa

W budynkach, w których nie wykonano zewnętrznej instalacji odgromowej, do ochrony instalacji elektrycznej i urządzeń do niej podłączonych, wykorzystuje się najczęściej wyłącznie ograniczniki przepięć typu 2, klasy C. Ograniczniki przepięciowe typu 2. zapewniają napięciowy poziom ochrony wynoszący do 1,5kV i powinny być dobezpieczone za pomocą bezpiecznika topikowego lub wyłącznika instalacyjnego.  

W budynkach, w których wykonano zewnętrzną instalację odgromową, montuje się ograniczniki przepięć typu 1+2 (w rozdzielnicach głównych za licznikiem). W większości przypadków ograniczniki przepięć typu 1+2 zapewniają napięciowy poziom ochrony równy 1,5kV, a do ich dobezpieczenia można wykorzystać bezpieczniki o maksymalnym prądzie znamionowym 125A gG/gL.

Ogranicznik przepięć do fotowoltaiki 

Instalacja fotowoltaiczna to jedna z większych inwestycji i bardziej wartościowych instalacji, która wymaga ochrony przeciwprzepięciowej. Panele fotowolaitczne oraz falowniki są narażone na uszkodzenie lub zniszczenie w wyniku bezpośredniego wyładowania atmosferycznego lub wyładowania pośredniego (w otoczeniu).

Dla zapewnienia optymalnego bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznej stosuje się najczęściej specjalne ograniczniki przepięć, dopasowane każdorazowo do projektu instalacji, rodzaju dachu i dachówki oraz odległości pomiędzy fotowoltaiką a instalacją odgromową. 

Ochronnik przepięciowy – przepisy i normy

Wykonanie ochrony przeciwprzepięciowej jest zalecane przez zdecydowaną większość producentów i dystrybutorów sprzętów elektronicznych. Najważniejsze kwestie w tej sprawie reguluje Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie(Dziennik Ustaw z 2002 r. nr 75 poz. 690), w którym przywołana zostaje norma PN-IEC 60364-4-443 (znajdują się w niej szczegółowo określone zasady ochrony przeciwprzepięciowej w obiektach budowlanych). Ponadto ograniczniki przepięć typu 1, 2 i 3 muszą być zgodne z normą PN-EN 61643-11 (dawniej: oznaczenia klasy B, C i D, zgodne z normą DIN VDE 0675).

Podsumowanie

Odpowiednio dobrane i zamontowane ograniczniki przepięć w domu jednorodzinnym pozwalają na skuteczną ochronę instalacji elektrycznej oraz urządzeń końcowych przed przepięciami, które mogą mieć różne źródła. Przyczyną powstania potencjalnie niebezpiecznego przepięcia mogą być m.in. wyładowania atmosferyczne w budynek, jego otoczenie lub linię zasilającą, wyładowania w instalację odgromową lub zewnętrzne anteny, elementy monitoringu, sterownia bramy, oświetlenia itp.

Poprawny schemat ochrony przeciwprzepięciowej zakłada jej kaskadowość, czyli wielostopniowość, a do dyspozycji inwestorów i instalatorów są ochronniki przepięciowe trzech typów: 1, 2 i 3. Inwestycja w ograniczniki przepięć to inwestycja w bezpieczeństwo budynku oraz wszystkich urządzeń elektronicznych i instalacji narażonych na negatywne skutki przepięć, takich jak choćby panele fotowoltaiczne.