Bardzo proszę o poświęcenie chwili i pomoc w doborze ochrony przeciwprzepięciowej czyli ogranicznika przepięć.
Pytanie
Kupiłem już (nie wiem czy słusznie) do główniej rozdzielnicy ogranicznik przepięć Schneider Electric A9L16482. Natomiast podrozdzielnica zamontowana jest w piwnicy w odległości 7m od głównej. W podrozdzielnicy właśnie chciałbym zainstalować dodatkowy ogranicznik przepięć dla ochrony domofonów i centralki bramy. Zasilanie ciągnięte jest linią napowietrzną (4 przewody). Uziom jest zrobiony ze szpilek wbitych w piwnicy 6m i w garażu również 6m. Od podrozdzielnicy do zasilaczy dwóch monitorów jest ok 4m. Do bramy gdzie jest centralka i zasilacz kasety domofonu jest ok 30m.
Bardzo proszę o pomoc
Grzegorz
Odpowiedź
Panie Grzegorzu ochrona przeciwprzepięciowa dla wielu elektryków jest tematem tabu. Według wielu „instalatorów” w rozdzielnicy są „jakieś” ograniczniki przepięć i o więcej lepiej niech klient nie pyta. Pytanie, które wprawi w spory kłopot wielu instalatorów brzmi: jak ta ochrona przeciwprzepięciowa została dobrana? Elektryk staje wówczas przed niemałym wyzwaniem. Głupio klientowi odpowiedzieć, że tak naprawdę to sprzedawca powiedział, że te ograniczniki przepięć są najczęściej kupowane więc sią dobre… Pytanie jaką wiedzę ma sprzedawca, z mojego doświadczenia wynika, że w zakresie ochrony przeciwprzepięciowej wiedza sprzedawców jest prawie żadna.
Elektrycy i sprzedawcy o których pisałem powyżej zapewne od razu udzielą odpowiedzi na zadane przez Pana pytanie, ale niestety ja tak nie potrafię. Prawda jest taka, że wykonana w taki sposób ochrona przeciwprzepięciowa w wielu przypadkach będzie nieskuteczna bo nie zabezpiecza wszystkich dróg jakimi przepięcie może dostać się do chronionego sprzętu. Skuteczność tak wykonanej ochrony uzależniona jest od tego jaką drogą i jak duże wystąpi przepięcie. Chcąc merytorycznie odnieść się do Pana pytania należy wyjaśnić jak prawidłowo dobrać ograniczniki przepięć czyli:
Jak wykonać skuteczną ochronę przeciwprzepięciową?
W bardzo dużym uproszczeniu musimy zacząć od ustalenia na jaki rodzaj przepięć narażone są urządzenia w Pana budynku? W tym celu sprawdzamy w jaki sposób jest do budynku doprowadzone jest zasilanie (przyłącze napowietrzne lub kablowe), oraz czy na budynku lub sąsiednich obiektach zamontowana jest zewnętrzna instalacja odgromowa? W celu optymalizacji kosztów ustalamy jaki poziom ryzyka, czyli zniszczenia lub uszkodzenia urządzeń elektronicznych i utraty danych jest dla Pana akceptowalny? Analizując koszty związane z szkodami jakie może wywołać przepięcie w przemyśle i branży usługowej bierze się jeszcze pod uwagę koszty przestoju i potencjalnie utraconej sprzedaży.
Na podstawie zebranych informacji określa się jakie urządzenia (lub ich części) należy chronić w szczególny sposób. Następnie ustala się jaka jest odporność tych urządzeń na przepięcia, czyli w której kategorii przepięć mogą być montowane lub jaką maksymalną wartość przepięcia i przy jakim kształcie przebiegu prądu wytrzymają. Na poniższym rysunku zostały przedstawione kategorie przepięć i maksymalne wartości przepięć jakie mogą wystąpić w danej kategorii przy prawidłowo wykonanej ochronie przeciwprzepięciowej.
W kolejnym kroku ustala się w jakich miejscach zamontowane są urządzenia wytypowane do ochrony przeciwprzepięciowej, ważne jest ustalenie sposobu ich zasilania oraz, czy dochodzą do nich inne kable i przewody przechodzące przez inne strefy LPZ. Przykładem może być centrala alarmowa i doprowadzone do niej czujniki, klawiaturki, sygnalizatory, lub przywołany w Pana pytaniu domofon, który steruje również automatyką bramy, gdzie mamy do czynienia z zasilaniem domofonu, zasilaniem automatyki bramy, przewodem sygnałowym pomiędzy unifonem a stacją bramową i czujnikami automatyki bramy np. bariera podczerwieni (niektóre elementy zamontowane są w domu a inne na zewnątrz budynku). Dla uzyskania skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej ważne jest, aby wszystkie przewody (zasilanie i sygnałowe) objąć ochroną przeciwprzepięciową. Przypuszczam, że żaden sprzedawca ani żaden elektryk nie przeprowadził z Panem takiej analizy, która jest wykonywana w celu określenia w jakich strefach LPZ zamontowane są wszystkie wymagające ochrony urządzenia, oraz przez jakie strefy LPZ przechodzą kable i przewody, które łączą ze sobą poszczególną czułą na przepięcia elektronikę.
Poniższy rysunek przedstawia przykładowe strefy LPZ przy założeniu, że zarówno budynek jak i brama na której zamontowany jest domofon jest we właściwy sposób objęta ochroną odgromową. W przeciwnym razie brama wraz z automatyką i domofonem znajdować się będzie w strefie LPZ 0A.
Dopiero na podstawie zebranych informacji osoba posiadająca wiedzę i odpowiednie doświadczenie może zaplanować (zaprojektować) sposób wykonania skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej.
Jak działa ochrona przeciwprzepięciowa?
W uproszczeniu przyjmuje się, że do budynku dotrze przepięcie o określonej sile a następnie poprzez odpowiedni dobór i rozmieszczenie ograniczników przepięć, długości i rodzaj oprzewodowania oraz system uziemienia i wyrównania potencjałów, będzie ono zmniejszane do coraz to mniejszych wartości, aż osiągnie wartość bezpieczną dla chronionego urządzenia (taki dobór fachowo nazywa się koordynacją energetyczną ograniczników przepięć). Dla lepszego zrozumienia zagadnienia możemy przyjąć, że każdy kolejny ogranicznik zmniejsza stopniowo przepięcie do wartości z którą może skutecznie poradzić sobie kolejny ogranicznik (tworzy się kaskada). Wiec skuteczną ochronę przeciwprzepięciową tworzy system elementów w skład którego wchodzą ograniczniki przepięć, kable i przewody i ich ekrany, uziemienie i cały system wyrównania potencjałów wraz z odstępami separującymi. Stosowanie tylko ograniczników przepięć w rozdzielnicy nie zapewni skutecznej ochrony przed przepięciami.
Jak łatwo się domyślić, w takim łańcuszku wystarczy błędnie dobrać lub źle podłączyć jeden element, aby cała ochrona przeciwprzepięciowa stała się nieskuteczna. 🙁
Ochrona przeciwprzepięciowa w starciu z Polakami
Trudność wykonania skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej zwiększa polska mentalność. Przecież nikt niczego nie będzie mi zabraniał i przecież na elektryce zna się praktycznie każdy. Kilka kabelków i „bezpiecznik”. To nic trudnego i tylko „frajer” za tak proste rzeczy płaci elektrykowi. Według naszej polskiej mentalności każdy dowolnym czasie może przerabiać instalacje elektryczną np. dokładać jakiś obwód, przenosić gniazdko, lampę itp. Niestety ta droga doprowadzi tylko do nieszczęścia 🙁
Jeśli wykonujemy takie zmiany bez uzgodnienia z projektantem ochrony przeciwprzepięciowej to na własne życzenie doprowadzamy do sytuacji w której w naszej instalacji pojawiają się drogi którymi przepięcie może dostać się do chronionych urządzeń, czyli nasza ochrona przeciwprzepięciowa staje się nieskuteczna.
Dobór ograniczników przepięć
Pyta Pan o dobór ograniczników przepięć do ochrony domofonów i centralki bramy co oznacza, że rozmawiamy o kilku ogranicznikach przepięć z czego niektóre będą zamontowane na zasilaniu a inne na przewodach sygnałowych. Nie znam elektryka (instalatora), który sam potrafiłby zaprojektować i wykonać skuteczną ochronę przeciwprzepięciową budynku. Ochrona przeciwprzepięciowa na etapie doboru wymaga wiedzy i doświadczenia a w szczególności wyboru optymalnego miejsca montażu i właściwego podłączenia ograniczników przepięć. Niestety elektrycy w większości pod presją inwestora (ma być niska cena) nie proponują porządnych rozwiązań (zlecenia wykonania projektu) a tylko ograniczają się do „jakiegoś” ogranicznika przepięć w rozdzielnicy (po latach wpadają w rutynę nie rozmawiają z inwestorem bo przecież do tej pory nikt nie chciał inaczej i wszystko działa). Przecież wykonali wiele instalacji i nikt się nie skarży. Elektryk nie ma pojęcia, że inwestor często zmaga się z różnymi awariami i uszkodzeniami elementów elektronicznych zrzucając winę na kiepską elektronikę nowoczesnych urządzeń i nie podejrzewając nawet, że źródłem wielu problemów są występujące przepięcia.
Wracając do Pana pytania mimo szczerych chęci nie potrafię pomóc. Najprościej jest odesłać Pana do projektanta itd., ale chyba nie o to w tym wszystkim chodzi. Jeśli instalacja w Pana budynku jest już wykonana to mam świadomość, że nie wyda Pan teraz kilku lub kilkunastu tysięcy na zapewnienie skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej, ale będzie Pan dążył do „optymalizacji” kosztów przy akceptacji pewnego określonego przez Pana ryzyka.
W tym miejscu dochodzimy do określenia Pana potrzeb. Na czym Panu zależy i co chce Pan ochronić? Jakie ryzyko Pan akceptuje? Czy zależy Panu, aby ewentualne przepięcie nie przedostało się z stacji bramowej do budynku, ale stacja bramowa może ulec uszkodzeniu lub zniszczeniu, czy zależy Panu na zagwarantowaniu funkcjonowania domofonu i automatyki bramy?
Pojawiają się dodatkowe pytania np. z jakich elementów jest wykonany płot? Jeśli jest metalowy to może przewodzić prąd elektryczny i należy połączyć go z systemem wyrównania potencjałów, lub gdy jest wykonany np. z drewna to nie ma potrzeby podłączania go do systemu uziemienia. W zależności od odpowiedzi inaczej dobiera się ograniczniki przepięć i w inny sposób realizuje się ochronę przeciwprzepięciową. Powinniśmy wiec zacząć od określenia jakie urządzenia i przed jakim zagrożeniem chce Pan ochronić a następnie przeanalizować różne warianty rozwiązań i zdecydować się na najbardziej korzystne.
Warto dodać, że w opinii wielu instalatorów i inwestorów gdy patrzą na ogranicznik przepięć za kilkaset złotych to dochodzą do wniosku, że ochrona przeciwprzepięciowa jest droga i nie chcą nawet słyszeć o wykonaniu kompletnej i skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej (nie są świadomi ile kłopotów w codziennym życiu mają właśnie przez takie „niewielkie przepięcia”). Ponieważ miałem okazję poznać trochę zagadnienia związane z przepięciami nie zgodzę się z taką opinią. Gdy policzymy łączne koszty związane z wymianą lub naprawą uszkodzonego przez przepięcie sprzętu, oraz dołożymy koszty związane z odzyskaniem przynajmniej części utraconych danych okaże się, że wykonanie skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej to tylko ułamek strat jakie może wywołać przepięcie. Pozostaje pytanie:
Ile kosztuje kompletna ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa?
Jeśli koszt budowy domku jednorodzinnego wynosi 700 000 zł to właściwie wykonana instalacja odgromowa i przeciwprzepięciowa kosztuje 1 – 2 % wartości całości (dodatkowo należy pamiętać o pozostałych elementach instalacji elektrycznej i teletechnicznej).
Jeśli dodamy do tego, iż w przypadku strat ubezpieczyciel może nie wypłacić odszkodowania (patrz wcześniejsza część opracowania) to bezwzględnie trzeba się dobrze zabezpieczyć. Zauważmy, iż w przypadku budowy finansowanej z kredytu beneficjentem ubezpieczenia jest BANK – cesja ubezpieczenia. Kredytobiorca nie dostanie nic – nawet jeśli ubezpieczyciel zapłaci!
Spaliło się zgodnie z normą…
Pozostaje do zasygnalizowania jeszcze jedna kwestia, o której bardzo rzadko się wspomina. Chodzi o celowe postarzanie sprzętu.Programowane postarzanie sprzętu elektrycznego i elektronicznego stosowane przez producentów wykorzystuje bardzo często brak koordynacji (współdziałania) energetycznej ograniczników przepięć celem ich szybszego uszkodzenia. Dlatego właściwy dobór ograniczników przepięć jest kluczowy jeśli chcemy, aby nasz sprzęt przeżył dłużej niż okres gwarancji.
Temat ten został poruszony w artykule dr inż. Jarosław Wiater: Spaliło się zgodnie z normą. Dlaczego? Który ukazał się na łamach Elektroinstalatora (rocznik 2020 Tom nr. 7 – 8)
Źródło: Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie
Wartość 1 – 2 % dotyczy budynków, które będą dopiero budowane i w których ochronę przeciwprzepięciową można odpowiednio zaplanować. W istniejących budynkach wykonanie skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej jest droższe i może przekroczyć nawet 4 % wartości budynku.
Uwaga!
Nikt nie zagwarantuje w 100 %, że nie wystąpi przepięcie o niespotykanej dotąd sile, które pokona zainstalowaną ochronę przeciwprzepięciową. W przytoczonych materiałach przyjęto założenie, że w budownictwie mieszkaniowym akceptujemy pewien poziom ryzyka określony w Polskich Normach i stosujemy tańsze ograniczniki przepięć dedykowane do budownictwa mieszkaniowego, które są w stanie odprowadzić prądy udarowe o maksymalnej wartości 12,5 kA na pole, czyli dla ograniczników przepięć w trójfazowej instalacji TN-S (przewody fazowe L1, L2, L3, przewód neutralny N, oraz przewód ochronny PE) otrzymamy 12,5 kA x 4 = 50 kA dla całego ogranicznika przepięć. W rozwiązaniach nazwijmy to przemysłowych przyjmuje się dwukrotnie wyższe wartości prądów udarowych, czyli wytrzymałość jednego pola w ograniczniku przepięć wynosi 25 kA więc dla całego 4 polowego aparatu będzie to wartość 100 kA.
Omawiana wytrzymałość ograniczników przepięć ma ścisłe powiązanie z ceną. Można to zobaczyć na poniższym przykładzie jednego z sklepów internetowych (źródło: www.tim.pl z dnia 2022-03-30). Ponieważ pytał Pan o ogranicznik przepięć Schneider Electric nr. ref. A9L16482 w związku z tym poniżej przedstawiam ten produkt w zestawieniu z wersją „przemysłową” (oczywiście poza ceną są również różnice w parametrach technicznych – tu celem jest pokazanie szacunkowej różnicy cenowej).
W tym miejscu często pada stwierdzenie, że przecież przepięcia są rzadkością wiec nie ma o czym mówić. Nic bardziej mylnego. Owszem największe przepięcia, które zniszczą większość urządzeń elektronicznych w danym budynku są stosunkowo rzadkie, ale mniejsze, które mogą uszkodzić lub spowodować wadliwe działanie sprzętu elektronicznego są dość powszechne.
Temat ochrony przeciwprzepięciowej jest dość często poruszany w przez moich rozmówców, którzy stwierdzają, że przy kwotach rzędu 2 % wartości budynku nie ma sensu ponosić kosztów projektowania i wykonania skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej ponieważ o wiele bardziej opłacalne jest wykupienie ubezpieczenia z opcją „od przepięć”. Niestety tak twierdzące osoby muszę rozczarować. To błędne założenia bo w przypadku braku lub błędnie wykonanej ochrony przeciwprzepięciowej ubezpieczyciel ma prawo odmówić wypłaty odszkodowania co przy poszukiwaniu przez firmy oszczędności coraz częściej się zdarza. Owszem ubezpieczyciele w wielu przypadkach wypłacają odszkodowanie, ale dzieje się to tylko do pewnej kwoty przy której wysłanie rzeczoznawcy i sporządzenie dokumentacji do odmowy wypłaty odszkodowania będzie droższe niż suma odszkodowania. Wśród moich znajomych mam osoby, które boleśnie przekonały się o tym na swoim przykładzie. Powstaje zatem pytanie:
Czy jest sens ubezpieczać dom lub mieszkanie z opcją od przepięć?
Jak wspomniałem mogą wystąpić przepięcia o różnej sile. Jeśli w budynku mamy prawidłowo wykonaną ochronę przeciwprzepięciową zaprojektowaną na odprowadzenie prądów udarowych o wartości np. 50 kA, a trafi się udar o wartości 100 kA to oczywistym jest, że ochrona przeciwprzepięciowa nie wytrzyma takiego przepięcia i urządzenia zostaną zniszczone. Właśnie na takie sytuacje wykupuje się ubezpieczenie i w takim przypadku ubezpieczyciel ponosi ryzyko oraz wypłaca odszkodowanie. Zagadnienie kruczków prawnych jakie czyhają w polisach ubezpieczeń opisałem w artykule: Instalacja elektryczna, a ubezpieczenie domu?
Ogranicznik trzy, czy czteropolowy?
W zadanym pytaniu wspomniał Pan, że do budynku zasilanie doprowadzone jest czteroprzewodową linią napowietrzną wiec należy zamontować ogranicznik przepięć Typ 1, 2 lub Typ kombinowany. Zasilanie czteroprzewodowe sugeruje układ TN-C, ale zaznaczam, że na przypuszczeniach nie można się opierać i obowiązkowo należy sprawdzić w warunkach przyłączenia jaki jest u Pana układ połączeń sieci. Podział z TN-C na TN-S, czyli instalację pięcioprzewodową prawdopodobnie następuje w Pana rozdzielnicy więc w takim przypadku producenci zalecają stosowanie ograniczników przepięć do instalacji TN-C. Patrząc wybraną przez Pana serię iPRD Schneidera byłby to ogranicznik A9L16382 co przedstawia poniższa tabela (pisałem o tym również w artykule: Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie).
Odnośnie ogranicznika przepięć jaki należy zastosować w podrozdzielnicy w instrukcji montażu Schneider podaje bardzo uproszczony poglądowy schemat:
A bardziej szczegółowo temat jest opisany przez Schneider Electric w osobnym dokumencie zatytułowanym: Koordynacja ograniczników przepięć > Poradnik techniczny Pobierz >>
Niestety w poradniku tym nie ma omówionej podstawowej wiedzy bo twórcy poradnika założyli, że osoba czytająca ma pewien poziom wiedzy i instalacja elektryczna jest prawidłowo oprzewodowana (z mojego doświadczenia wynika, że założenie to najczęściej jest błędne, ale pamiętajmy że producentowi zależy na sprzedaży – elektryk powinien się dokształcać we własnym zakresie co w Polsce najczęściej jest fikcją lub poziom kształcenia jest na skandalicznie niskim poziomie).
Należy mieć świadomość, że błędy popełnione podczas układania przewodów mogą wpłynąć na zmianę zagrożeń (tworzyć dodatkowe drogi dla przedostania się przepięcia) co w efekcie prowadzi do innego doboru ochrony przeciwprzepięciowej. Osoby zainteresowane szczegółowo zagadnieniem odsyłam do serii poradników, które kompleksowo opisują zagadnienie ochrony przeciwprzepięciowej (w tym odgromowej ponieważ są to nierozerwalnie połączone zagadnienia). Warto zacząć od artykułu zatytułowanego: Jak powinna wyglądać skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa?
Wspomniał Pan również o uziemieniu wykonanym z pogrążonych w gruncie „szpilek” (układ uziemienia typu A). Niestety z Pana opisu dla elektryka nic nie wynika 🙁 Nie wiemy jaki jest grunt, i nie znamy jaką wartość rezystancji ma wykonane w ten sposób uziemienie. Proponuję zlecić wykonanie kompleksowych pomiarów (okresowy przegląd instalacji elektrycznej w tym pomiary powinny być wykonywane nie rzadziej niż raz na 5 lat). Omawiany pomiar wykonuje się specjalnym miernikiem a wynik powinien być poniżej 10 Ω. Więcej w tym temacie znajdzie Pan w poradniku zatytułowanym: Jak zrobić uziemienie?
