Biztosítani kell, hogy a feszültség egy meghatározott tűrési értéknél nagyobb mértékben a hálózat egyetlen pontján se térjen el a névlegestől, hiszen az a felhasználói berendezések nem megfelelő működését vagy meghibásodását eredményezné. A jelen szabályok szerint ez a tűréshatár ±10%, ami – némi egyszerűsítéssel – azt jelenti, hogy a tényleges hálózati feszültségnek 207 és 253 V közé kell esnie, a közcélú hálózat bármely pontján, bármikor.

1. Összefoglalás

Jelen cikkben azt járjuk körbe, minek is köszönhető a túlfeszültség kialakulása az otthoni elektromos hálózatokban, milyen következménye van ennek az elektromos készülékekre. És ami a legfontosabb, hogy milyen módon tudjuk a kialakulás esélyét csökkenteni, és

2. Miért alakul ki?

Az okok közül most a négy leggyakoribbat gyűjtöttük össze.

2.1 Hibajelenség

Ebben az esetben a hálózatban keletkező feszültség növekedés valamilyen hibajelenség miatt következik be.

Az egyik, hogy a feszültségnövekedés olyan hibajelenség miatt következik be, amely a háromfázisú hálózat csillagpontjának jelentős mértékű eltolódásához vezet.

Ezek lehetnek a következők:

• Tartósan fennálló fázis zárlat, pl. erős szél hatására a légkábelek közül kettő összeér vagy megközelíti egymást.
• Nulla szakadás. Ilyenkor jelentősen eltolódhat egy egyes fázisvezetők feszültsége.
• A védőföld és nullvezető felcserélése; ez mindenképpen villanyszerelői felelősség.

Az így keletkező túlfeszültség az ún. TOV (temporary overvoltage), amelynek legmagasabb értéke a vonali feszültséggel azonos, ami a normál hálózatokon 400 V AC. A TOV időtartama nagyon változó, általában másodperc körüli, de tartósan, akár órákig is fennállhat a hálózaton.

2.2 Kapcsolási műveletek

A túlfeszültség oka lehet még az ún. kapcsolási tranziens (SEMP – switching electromagnetic pulse), amely egy áramkör be- vagy kikapcsolásakor jelenik meg, különösen akkor, ha a „kikapcsolást” valamilyen túláramvédelmi eszköz hajtja végre, zárlat bekövetkezése miatt. Csúcsértéke jellemzően legfeljebb 1-1,5 kV, amely gyorsan csillapodó rezgéssel néhány ezredmásodpercen belül elenyészik.

2.3 Légköri jelenségek

Túlfeszültség villám hatására is létrejöhet. Az így keletkező tüskeszerű impulzus (LEMP – lighting electromagnetic pulse) jellemzően nagyon rövid ideig tartó, többnyire az ezredmásodpercestől a néhány másodpercig terjedő aperiodikus rezgés, melynek csúcsértéke a 10 kV-os nagyságrendet is elérheti.

A villámcsapás okozta túlfeszültség a következő formákban jelentkezhet:

• közvetlen villámcsapás a fázisvezetőbe,
• villámvédelmi árnyékolás céljából kialakított és leföldelt szerkezeteket (villámvédelmi felfogó rudak, védővezetők) érő villámcsapások levezetési árama hatására a földelési ellenálláson fellépő feszültségemelkedés a fázisvezető átütéséhez vezethet (ez az ún. visszacsapás),
• a szabadvezeték közelében becsapó villám, illetve a levezetett villámáram hatására a vezetékben indukált feszültség alakul ki; elsősorban a közép- és kisfeszültségű hálózatokban jelent veszélyes mértékű túlfeszültség kialakulást.

2.4 Villamos hálózat szabályozási rendellenessége

Van egy olyan jelenségkör is, amikor a hálózat feszültsége tartósan átlépi a felső tűréshatárt, de csak néhány volttal. Ez a feszültségnövekedés jellemzően a hálózatra csatlakozó megújuló energiaforrások, mindenekelőtt a háztartási napelemes rendszerek „terméke”, tulajdonképp egyfajta szabályozási rendellenesség, amely hosszabb-rövidebb ideig mutatkozik a hálózaton. Eltérően a fentebb említett túlfeszültség-jelenségektől a feszültségnövekedésnek ez a fajtája gyors tönkremenetelt ugyan nem okoz, de kihat egyes fogyasztókészülékek működésére.

3. Milyen károkat okozhat?

A túlfeszültség jelentős anyagi károkat tud okozni az elektronikai készülékekben, számítógépekben, okosotthon-rendszerekben, ami az esetek többségében nem javítható, csak a sérült alkatrész/berendezés teljes cseréjével.

Továbbá hasonló károkat idéz elő az ingatlan villamossági hálózatában is, ami elektromos tűzhöz, illetve elektromos rövidzárlathoz vezethet.

A szakemberek (villanyszerelők, villamos biztonsági szakértők) egybehangzó véleménye szerint villám- és túlfeszültség-védelem nélkül nem lehet biztonságosan üzemeltetni korszerű elektronikus berendezéseinket!

4. Milyen túlfeszültség ellen tudunk védekezni?

A korábban felsorolt túlfeszültség fajták közül leginkább a legköri jelenségek (villámcsapások) miatt fellépő túlfeszültség ellen tudunk. Itt találjuk a leginkább kiforrott megoldásokat.

Valójában ugyanis a túlfeszültség-védelmi eszközök (SPD – surge protective device) nemcsak a villám hatására keletkező túlfeszültség-impulzusok ellen nyújthatnak védelmet, hanem a kapcsolási tranziensek (SEMP-ek) és a kivitelezési hibák miatt bekövetkező feszültségnövekedések (TOV-k) ellen is. Ezek a védelmi funkciók azonban esetlegesek, egyrészt nagymértékben függenek attól, hogy milyen a túlfeszültség-védelmi eszköz belső felépítése, másrészt a „védelem” feladatának ellátása közben a túlfeszültség-védelmi eszközök maguk is tönkremennek.

5. Hogyan védekezzünk a túlfeszültség ellen?

5.1 A túlfeszültség elleni védekezés alapja

Elengedhetetlen a megfelelő védőföldelés. Fontos, hogy a villamos hálózatunkon keletkező túlfeszültséget a leggyorsabban és a legrövidebb úton levezessük a védőföldelésen keresztül a hálózatunkról még azt megelőzően, hogy az kárt tudna okozni műszaki berendezéseinkben és villamos hálózatunkban.

5.2 Hibák kiküszöbölése

Sajnos nem lehetséges minden hiba kiküszöbölése, azonban törekedni kell rá.

Magyarországon, a lakossági áramellátás terén, szolgáltatót sem igazán tudunk választani. Így abból gazdálkodunk, amit a nagy testvér kioszt nekünk.

Amit tehetünk, hogy az otthonunk villamos hálózatának kivitelezését/felújítását megbízható szakemberre, képzett villanyszerelőre bízzuk. Olyanra, aki a villanyszerelés terén megfelelő szaktudással rendelkezik, igényes a munkájára és megtartja a nekünk tett ígéreteit.

De hiszen … ez pont olyan … mint a Frici bácsi villanyszereldéje!

5.3 Külső villámvédelmi rendszerek

Villámhárító felszerelésével tudunk védekezni a közvetlen villámcsapások ellen.

5.4 Belső villámvédelmi rendszerek

Ez a rendszerek a villámcsapások hatására létrejövő indirekt, azaz indukált feszültségnövekedés hatásának kiküszöbölésére szolgálnak.

5.4.1 Működési elvük

A széles körben ismert túlfeszültség-védelmi eszközök azon a pofonegyszerű elven működnek, hogy a feszültségnövekedés idejére zárlatot okoznak a hálózaton. Az ilyen zárlat nem csak a felhasználó számára marad észrevétlen, de a hálózaton beépített zárlatvédelmi (túláramvédelmi) eszközök se lépnek működésbe. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a túlfeszültség-védelmi eszköz által okozott „zárlat” nem tarthat tovább 5-10 ezredmásodpercnél (2. ábra). Ebből azonban rögtön következik, hogy a zárlat okozásának elvén működő túlfeszültség-védelmi eszközök csak olyan túlfeszültségek ellen nyújthatnak védelmet, amelyek nem tartanak tovább, mint néhány ezredmásodperc. És ebből következik az is, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök nem alkalmasak mindenféle túlfeszültség elleni védelemre.

5.4.2 Megvalósítási forma

Egy teljes körű villámvédelem több lépcsőből áll.

Első védelmi (durvavédelmi) fokozat (T1+T2/B+C): Egycsatornás túlfeszültség levezetők, amely a központi tápellátás (főelosztó) védelmére szolgálnak, továbbá amelyek különleges felépítésük alapján képesek villám- vagy villámrészáramok levezetésére közvetlen villámcsapás esetén.

Ebben a fokozatban leggyakrabban ún. szikraközöket és varisztorokat alkalmaznak. Méretlen fővezetékre csak és kizárólag a szolgáltató engedélyével lehet bármilyen túlfeszültségvédőt elhelyezni, mivel az a szakasz az ő tulajdona.

Második védelmi (közbülső) fokozat (T2/C): Amely az alelosztók és minden azután következő berendezésrész védelmére alkalmazható egészen a végberendezésig. A közbülső védelem feladata a durvavédelmi fokozaton átjutott, de energiájának nagy részétől megfosztott túlfeszültségek további korlátozása.

Alkalmazása akkor válik szükségessé, ha a fogyasztókészülékek távolsága a főelosztótól több mint 5 méter vagy az elosztó több mint 10 leágazó áramkört tartalmaz

Ezt a funkciót általában a varisztorok látják el.

Harmadik védelmi fokozat (T3/D): Olyan túlfeszültség levezetők, amelyek alkalmasak egyedi fogyasztók vagy fogyasztócsoportok túlfeszültség-védelmére. Az adaptert közvetlenül a védendő készülék elé kell a hálózati aljzatba csatlakoztatni.

Ilyen készülékek lehetnek a túlfeszültség védett elosztók vagy adapterek.

Mindezt egybevetve a T1-T2 és a T3-as helyi védelmek együttes alkalmazása biztosítja a teljes védelmet.

5.5 Tartós túlfeszültség esetén a védelem

5.5.1 Termék oldali védelem

A termékszabványok minden villamos és elektronikus készülékre adnak meg zavartűrési követelményeket, és ebből fakadóan minden készülék vagy szerkezeti kialakításánál fogva, vagy beépített túlfeszültség-védelmi eszközök (jellemzően kisebb levezetőképességű varisztorok) révén rendelkezik egyfajta minimális túlfeszültség-védelemmel. Ami természetesen nem nyújt kielégítő védelmet minden esetre.

5.5.2 Feszültség stabilizátorok (külső védelem)

Ma már, szerencsére, léteznek olyan eszközök, amelyek kisebb, de tartós feszültség-ingadozások hatását ellensúlyozni képesek.

Ezek az ún. feszültség stabilizátorok. Nagyon sokféle és fajta formában kerülnek forgalomba.

Bővebb ismertetőt itt találhatsz: Feszültségstabilizátor – Rendelés – Profibarkács.hu (profibarkacs.hu)

5.5.3 Szünetmentes tápellátás (külső védelem)

A szünetmentes tápegységek (UPS-ek) segítenek fenntartani az állandó feszültségszintet, és védelmet nyújtanak a hirtelen feszültségingadozások ellen. A UPS-ek különösen hasznosak, mivel áramkimaradás esetén is biztosítják az áramellátást, lehetővé téve az adatok biztonságos mentését és a rendszerek szabályos leállítását.