Data Sheet

I-2017, www.findernet.com
23
SERIE
7P
SERIE 7P
Overspanningsbeveiligingen (SPD)
Toelichting bij overspanningsbeveiligingen
Overspanningsbeveiligingen of SPD (Surge Protection Devices) worden
in elektrische installaties geïnstalleerd, om personen, installaties en
apparatuur tegen ontoelaatbare, korte, impulsvormige overspanningen
te beveiligen. Deze, ook transiënten genoemde, overspanningen
kunnen atmosferisch zijn (bliksem) of in de elektrische installatie zelf
zijn ontstaan door bijvoorbeeld: het in- en uitschakelen van zware
belastingen, kortsluitingen, het schakelen van grote condensatoren voor
cos φ verbetering, geïnduceerde spanningen via naastliggende
leidingen bij fase-aansnijding, inductieve lasten, of magnetische velden
van grote inschakelstromen. De SPD kan worden omschreven als een
schakelaar die parallel staat met de voedingslijn van de elektrische
installatie die wordt beveiligd. Bij de nominale netspanning bv. 230 V,
werkt de SPD als een geopende schakelaar met een zeer hoge
impedantie (bijna oneindig). Maar bij overspanning zakt de
impedantie zeer snel naar bijna 0 Ω. Dit zorgt voor een effectieve
kortsluiting over de voedingslijnen en voert de overspanning direct af
naar aarde. Op deze manier wordt overal waar een SPD wordt
geïnstalleerd de voedingslijn beveiligd. Wanneer de overspanning
voorbij is, stijgt de impedantie van de SPD snel en hervat weer de
status van een geopende schakelaar.
Figuur 1: Ideale werking van een SPD
SPD technologie
Finder overspanningsbeveiligingen maken gebruik van varistoren of
vonkenbruggen.
Varistor: een varistor kan worden beschouwd als een variabele
weerstand die bij een nominale spanning een zeer hoge ohmse waarde
heeft. Maar de weerstand daalt zeer snel tot bijna nul bij een piekspanning.
Op deze manier zorgt de varistor voor een bijna kortsluiting die de piek-
spanning begrensd. De varistor is echter onderhevig aan een bepaalde
afwaardering ten gevolge van de kleine lekstroom die
optreedt bij nominale spanning en het aantal interventies. Bij iedere
overspanning die optreedt stijgt de lekstroom en versnelt het einde van
de levensduur van de varistor, die uiteindelijk wordt aangegeven door
de verandering van groen naar rood in het signaalvenster.
Vonkenbrug: een vonkenbrug bestaat uit twee elektroden gescheiden
door lucht of een gas. Wanneer een piekspanning optreedt overbrugt
een elektrische lichtboog de opening tussen de elektroden en vloeit er
een piekstroom om de piekspanning tot een laag en constant niveau te
begrenzen. De lichtboog dooft alleen wanneer de piekstroom daalt tot
onder ca. 10 A. Het gas garandeert een constante doorslagspanning omdat
de lichtboog in een beschermende omgeving ontstaat en niet wordt
blootgesteld aan variaties in druk of vocht of onzuiverheden die kunnen
optreden in lucht. Er is wel een vertraging voor de vonkenbrug een boog
vormt en de piekstroom wordt omgevormd en is afhankelijk van de
grootte van de oorspronkelijke spanningspiek en de stijgtijd. Daardoor
kan het spanningsbeveiligingsniveau variëren, het is wel gegarandeerd
dat dit lager is dan U
p
.
Figuur 2: SPD componenteigenschappen
Overspanningscategorieën
Bij het kiezen van de SPD dient de nominale piekspanning van de SPD te
passen bij de te beveiligen apparatuur. Dit leidt vervolgens tot een be-
paalde overspanningscategorie. Overspanningscategorieën
worden beschreven binnen IEC 60664-1, die voor een 230/400 V
installatie als volgt zijn voorgeschreven:
- Overspanningscategorie I: 1,5 kV voor gevoelige apparatuur
(bv. elektronische apparaten zoals PC’s of TV).
- Overspanningscategorie II: 2,5 kV voor huishoudelijke apparaten
en draagbare gereedschappen.
- Overspanningscategorie III: 4 kV voor apparatuur die deel uit maakt
van een vaste installatie zoals o.a. schakelpanelen en schakelaars.
- Overspanningscategorie IV: 6 kV voor apparatuur geïnstalleerd
voor de hoofdschakel- en verdeelinrichting zoals kWh-meters.
Bliksembeveiligingszones en overwegingen bij installatie
Internationale standaarden refereren aan verschillende
bliksembeveiligingsniveaus (Lightning Protection Zones) door de letters
LPZ gevolgd door een nummer.
LPZ 0A: Zone bedreigd door directe blikseminslagen, door
impulsstromen die kunnen oplopen tot de volledige
bliksemstroom en door het volle bliksemveld.
LPZ 0B: Beveiligd tegen directe blikseminslag. Bedreigd door
impulsstromen beperkt tot bliksemdeelstromen en door
het volle bliksemveld.
LPZ 1: Gebied binnen een gebouw, daardoor beschermd tegen
directe blikseminslag. Het bliksemveld is meestal door
ruimtelijke afscherming gedempt. Deze zone dient te
worden beveiligd door SPD type 1 apparatuur aan de
zonegrens met LPZ 0A of 0B.
LPZ 2: Een gebied, bijvoorbeeld een kamer, waar de
bliksemstroom is begrensd door SPD’s. Deze zone dient
te worden beveiligd door SPD type 2 apparatuur aan de
zonegrens met LPZ 1.
LPZ 3: Een gebied binnen een kamer, waar de bliksemstroom is
begrensd door SPD’s (de bedrading na een
wandcontactdoos of een gebied binnen een metalen
behuizing). Deze zone dient te worden beveiligd door
SPD type 3 apparatuur aan de zonegrens met LPZ 2.
In de onderstaande afbeelding (figuur 3, representatie is niet bindend) is te
zien dat in elke overgang van een bliksembeveiligingszone een SPD geplaatst
moet worden. SPD Type 1 moet stroomopwaarts van het systeem bij de toe-
voerleiding geïnstalleerd worden. Als alternatief is het mogelijk om een SPD
Type 1+2 te gebruiken. De aardingsgeleider moet een aansluitdiameter heb-
ben van 6 mm
2
voor SPD Type 1,4 mm
2
voor SPD Type 2, en 1,5 mm
2
voor SPD
Type 3 (Als het gebouw een LPS heeft moet CEI 81-10/4 geraadpleegd worden
voor de correcte afmetingen van de kabel).
Figuur 3: Verband tussen bliksembeveiligingszones (LPZ),
overspanningscategoriën en SPD types
Component
Ideaal
Vonkenbrug
Varistor
0
0
Zeer laag
Hoog
Hoog
Gemiddeld
Snel
Gemiddeld
Snel
Symbool
Lek-
stroom
Gedissipeerde
energie
Respons-
tijd
Spanning/Stroom
karakteristiek
OVERSPANNINGSCATEGORIE
(NOMINALE PIEKSPANNING)
LPZ
SPD type 1
SPD type 2
SPD type 3
bv. kWh-meters
LPZ 0
IV
(6 kV)
III
(4 kV)
II
(2.5 kV)
I
(1.5 kV)
LPZ 1
LPZ 2
LPZ 3
bv. elektronische appar-
atuur zoals PC’s of TV’s
bv. huishoudelijke
apparaten, draagbare
apparatuur
bv. schakelpanelen,
schakelaars