⚡ Túlfeszültség-védelem (SPD — Surge Protective Device)

A túlfeszültség-védő eszköz (SPD) a hálózatba kerülő hirtelen feszültségcsúcsokat vezeti le a földre, mielőtt azok tönkretennék a csatlakoztatott berendezéseket.

Alapfogalom — Mi ellen véd az SPD?

Túlfeszültség forrásai

1. SPD fokozatok — T1 / T2 / T3

T1 (Type 1) — Villámáram-levezető

• Feladata: Közvetlen villámcsapásból érkező villámáramot vezeti le
• Helye: Főelosztó, a hálózat belépési pontján
• Jellemző: Szikraköz alapú (spark gap) — bírja a nagy energiát
• Tesztáram: $10/350\text{ }\mu\text{s}$ hullámforma, $I_{\text{imp}}$ akár 25–100 kA
• Kötelező, ha külső villámvédelmi rendszer (LPS) van → Villámvédelem (LPS)

T2 (Type 2) — Túlfeszültség-korlátozó

• Feladata: Kapcsolási és indukált túlfeszültségek levezetése
• Helye: Alelosztók, fogyasztói csatlakozási pontokon
• Jellemző: MOV (varistor) alapú — gyors, de kisebb energiabírás
• Tesztáram: $8/20\text{ }\mu\text{s}$ hullámforma, $I_{\text{n}}$ általában 5–20 kA
• Általánosan ajánlott minden telepítésnél

T3 (Type 3) — Finomvédelem

• Feladata: Maradék túlfeszültségek szűrése érzékeny elektronika közelében
• Helye: Közvetlenül a védendő berendezés előtt (aljzatba, elosztóba)
• Jellemző: TVS dióda, kombinált szűrő
• Tesztáram: $1,2/50\text{ }\mu\text{s}$ – $8/20\text{ }\mu\text{s}$ kombinált hullámforma
• Tipikus: számítógép, szerverszoba, orvosi berendezés, PV inverter

2. SPD koordináció — fokozatok összehangolása

Alapelv

Villámcsapás → T1 (főelosztó) → T2 (alelosztó) → T3 (berendezés)

Minden fokozat az előző által már lecsökkentett feszültségimpulzust kezeli tovább.

Távolságkövetelmény

• T1 és T2 között legalább 10 m kábeltávolság szükséges — különben az induktív csatolás miatt a T2 nem tud hatékonyan működni
• Ha a 10 m nem biztosítható: koordinációs elem (decoupling induktor) szükséges T1 és T2 közé
• T2 és T3 között legalább 5 m ajánlott

→ A koordináció tervezésekor az EPH (Egyenpotenciálra Hozás) és az SPD-sín összekötése egyidejűleg tervezendő.

Kombinált T1+T2 eszközök

• Egyetlen készülékben egyesítik a két funkciót
• Helytakarékos — főelosztóba is beépíthető
• Megoldja a 10 m-es koordinációs problémát

3. SPD kiválasztási szempontok

$U_{\text{c}}$ — maximális folyamatos üzemi feszültség

• Az SPD folyamatosan bírja ezt a feszültséget anélkül, hogy aktiválódna
• 230/400 V hálózaton: $U_{\text{c}} \ge 275\text{ V}$ (L-N) / $\ge 440\text{ V}$ (L-PE)
• TT hálózaton magasabb $U_{\text{c}}$ szükséges → Földelési rendszerek kialakítása

$I_{\text{n}}$ — névleges kisülési áram

• Az a csúcsáram, amelyet az SPD az $8/20\text{ }\mu\text{s}$ hullámformájú tesztben bír
• Lakóépület T2: min. 5 kA, ajánlott 10–20 kA

$I_{\text{imp}}$ — impulzusáram (csak T1)

• A $10/350\text{ }\mu\text{s}$ hullámformájú villámáram csúcsértéke
• Tipikus: 12,5 kA / 25 kA / 50 kA

$U_{\text{p}}$ — védelmi szintfeszültség

• Az SPD által átengedett maximális feszültségcsúcs
• Minél kisebb, annál jobb védelmet nyújt a berendezéseknek
• 230 V hálózaton: $U_{\text{p}} \le 1,5\text{ kV}$ (érzékeny elektronika), $\le 2,5\text{ kV}$ (általános)

4. Bekötési módok

L-N + N-PE (3+1 módszer) — TN-S hálózat

L ──┬── SPD ──┐
N ──┼── SPD ──┤── PE sín (EPH)
PE ─┘         │
              ⏚

• Minden mód ellen véd: L-N, L-PE, N-PE
• Ajánlott TN-S hálózatban

L-PE módszer (1+1)

• Csak fázis–PE irányban véd
• Egyszerűbb, de kisebb hatásfok

TT hálózat különlegessége

• Az N-PE között nagyobb feszültség léphet fel (a saját földelési ellenállás miatt)
• Magasabb $U_{\text{c}}$ szükséges N-PE irányban
• → Földelési rendszerek kialakítása

5. SPD és a többi védőeszköz kapcsolata

Hátvéd biztosíték

• Az SPD elé biztosíték vagy kismegszakító szükséges (gyártó előírása szerint)
• Általában: gG biztosíték, gyártó által megadott értékkel (pl. 25–125 A)
• → Kismegszakítók és biztosítók

SPD tönkremenetele

• Az SPD tönkremehet túl nagy impulzus után — jelzőablak (zöld/piros) mutatja az állapotot
• Tönkrement SPD cserélendő — nem véd tovább, de üzemkész marad (nem szakítja meg az áramkört)
• Egyes típusoknál leválasztó funkció is van — tönkremenetelkor leválik

6. Speciális alkalmazások

Napelemes rendszer (PV)

• DC oldalon: PV-specifikus SPD szükséges (DC feszültségre méretezve)
• AC oldalon: T2 az inverter kimenetén
• → Napelemes rendszerek (PV)

Elektromos autó töltő (EV)

• T2 SPD ajánlott a Wallbox tápellátásán
• → Elektromos Autó Töltők (EV)

Adathálózatok, gyengeáram

• Külön SPD szükséges az adatvonalakra (LAN, telefonvonal, antennakábel)
• Nem elegendő csak az erősáramú SPD
• → Informatikai hálózatok (LAN)

7. Tervezési döntési fa

Van külső LPS (villámvédelem)?
    ├── IGEN → T1 kötelező a főelosztóban
    └── NEM  → T1 ajánlott, T2 mindenképpen

Van érzékeny elektronika (szerverszoba, orvosi)?
    ├── IGEN → T3 finomvédelem szükséges
    └── NEM  → T2 elegendő

Több alelosztó van?
    ├── IGEN → T2 minden alelosztóban
    └── NEM  → T2 csak a főelosztóban

8. Mérés és ellenőrzés

• Szemrevételezés: jelzőablak állapota (zöld = OK, piros = csere)
• $U_{\text{c}}$ ellenőrzés: feszültségmérővel — az SPD nem aktiválódhat névleges üzemi feszültségen
• Folytonossági mérés: az SPD PE-bekötése az EPH-sín részeként ellenőrzendő
• → VBF Mérések