Dlaczego warto stosować ochronę przeciwprzepięciową?

Istnieje wiele argumentów, które przemawiają za stosowaniem systemów ochrony przeciwprzepięciowej w instalacjach elektrycznych i wszelkich instalacjach niskonapięciowych.

 

1. Rosnąca ilość wyładowań atmosferycznych

Wzrost wyładowań atmosferycznych

Źródło: https://www.weather.gov

Od lat 80-tych XX wieku następują widoczne zmiany klimatu, których efektem jest rosnąca ilość burz i towarzyszących im wyładowań atmosferycznych. Anomalie pogodowe powodują występowanie burz o nietypowych porach roku, na przykład w okresie zimowym. Rosnąca ilość burz zwiększa intensywność wyładowań oraz ryzyko uderzenia pioruna w tym samym miejscu do kilku razy rocznie.

 

2. Miniaturyzacja w elektronice

Miniaturyzacja urządzeń elektronicznych przynosi wiele korzyści, związanych z ich wydajnością obliczeniową oraz ergonomią użytkowania. Należą do nich:

- Zwiększenie mocy obliczeniowej
- Zmniejszenie gabarytów, pozwalających na ich łatwą mobilność
- Zmniejszony pobór energii i mniejsze jej straty
- Mniejsze zużycie szlachetnych materiałów
- Niższe ceny urządzeń elektronicznych

Miniaturyzacja elektroniki powoduje zmniejszenie napięcia zasilającego oraz zmniejszenie skuteczności zamiany mocy na ciepło i zdolności jego odprowadzania przez komponenty. Czynniki te powodują, że są one wielokrotnie bardziej narażone na przepięcia, niż urządzenia elektroniczne produkowanie 30 lat temu.

Porównanie pomiędzy elektroniką starą i nowoczesną

Porównanie poziomu zaawansowania i miniaturyzacji elektroniki z lat 80tych ubiegłego wieku z elektroniką z roku 2018.

 

3. Stosowanie zasilaczy impulsowych

Rosnące ograniczenia emisji gazów cieplarnianych wymuszają na producentach urządzeń elektronicznych stosowanie zasilaczy o bardzo wysokiej sprawności. Wymagane sprawności są osiągane wyłącznie w zasilaczach impulsowych, podłączanych bezpośrednio do sieci zasilającej. W odróżnieniu od zasilaczy transformatorowych, zasilacze impulsowe są bardzo wrażliwe na chwilowy wzrost napięcia zasilającego - po przekroczeniu dopuszczalnych wartości nawet na kilkadziesiąt mikrosekund, następuje zablokowanie klucza tranzystorowego i trwałe uszkodzenie zasilacza. Często podczas uszkadzania się zasilacza impulsowego, następuje wygenerowanie wysokiego impulsu napięciowego, które uszkadza zasilane z niego urządzenie elektroniczne.

 

4. Brak ochrony w urządzeniach elektronicznych

W wyniku spadku wartości produktów elektronicznych, producenci rezygnują ze skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej, aby uzyskać większy wolumen sprzedaży. Niektórzy producenci aby zachęcić nabywców do wybrania ich produktów, podają informacje o zainstalowanych zabezpieczeniach przeciwprzepięciowych. W praktyce są to rozwiązania chroniące przed udarem o mocy 100W (8/20us), co można zaklasyfikować jako ochronę przed ładunkami elektrostatycznymi pochodzącymi z palców lub paralizatorem generującym wysokie napięcie, lecz znikomy prąd udarowy. Zamontowanie elektronicznych komponentów ochronnych dużej mocy bezpośrednio na płycie elektronicznej spełni roli skutecznego ogranicznika. Se względu na stosowanie bardzo cienkiej warstwy miedzi, podczas przepięcia nawet bardzo szerokie ścieżki mogą ulec uszkodzeniu. Zastosowanie grubej warstwy miedzi dla współczesnej elektroniki spowoduje brak technicznej możliwości wykonania obwodów drukowanych dla układów scalonych o dużej skali integracji.

 

5. Czasowy lub stały zanik procesu, produkcji, kontroli bądź nadzoru

W systemach które przeznaczone są do pracy ciągłej, czasowa przerwa w wyniku wystąpienia przepięcia powoduje straty wielokrotnie przewyższające wartość urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej oraz instalacji, które przez nie są chronione:

- W procesie produkcyjnym - przestój może powodować olbrzymie straty, z tytułu niedostarczenia wyprodukowanych towarów.
- W systemach pomiarowych - konieczność ręcznego odczytu lub brak możliwości dostarczenia usług lub mediów.
- W systemach alarmowych lub CCTV - czasowy brak nadzoru i rejestracji, co może skutkować stratami w wyniku włamania, napadu lub zagrożenia życia.

 

6. Usterki niepodlegające naprawie lub wymianie gwarancyjnej

Usterki wywołane przez przepięcia zazwyczaj nie są uznawane, co jest zapisane w warunkach gwarancji. Bardzo często również producent lub importer nie podejmuje ryzyka naprawy urządzeń po przepięciu, ponieważ mimo pozornego działania mogą po jakiś czasie ulec samoistnemu uszkodzeniu lub ich działanie może być niewłaściwe. W takim przypadku inwestor musi dokonać zakupu nowego produktu lub urządzenia na własny koszt. W zależności od rodzaju urządzenia musi nastąpić jego ponowna instalacja, uruchomienie, programowanie oraz szkolenie obsługi, co stwarza dodatkowe obciążenia finansowe.

 

7. Brak odszkodowania za straty nie związane z uszkodzonymi urządzeniami

Uszkodzenie systemów elektronicznych w momencie wyładowania, niesie ryzyko utraty mienia lub i inne straty wynikające z braku ich działania. Wielu inwestorów ogranicza środki na ochronę przeciwprzepięciową, sugerując się wykupem ubezpieczenia od zdarzeń losowych na te instalacje. W przypadku systemu monitoringu wizyjnego uzyska on odszkodowanie za zniszczony sprzęt, jednak straty wynikające z włamania które były tego następstwem nie są już pokrywane a poziom strat bywa wielokrotnie wyższy niż wartość całego systemu CCTV. Zdarzają się również przypadki zaniżania odszkodowania przez ubezpieczycieli, określane jako zaniedbania w systemach bezpieczeństwa przez niestosowanie urządzeń ochronnych.

 

8. Ryzyko sprowadzenia ładunku do innych instalacji

Urządzenia elektroniczne w pełni zainstalowane wewnątrz budynków w dużej mierze chronione są przed dużymi ładunkami udarowymi, przez naturalną przeszkodę jaką są ściany. Jeżeli jakiś niezabezpieczony fragment instalacji lub urządzenia zainstalowane są na zewnątrz, istnieje bardzo duże ryzyko wystąpienia przeskoku iskrowego z konstrukcji budynków, słupów, itp, w wyniku czego ładunek udarowy przeniknie przez okablowanie do wnętrza budynku. Wytworzony potencjał szukając ujścia do ziemi, będzie tworzył dalsze przeskoki iskrowe, niszcząc urządzenia elektroniczne a nawet okablowanie wewnątrz budynku.

 

9. Uszkodzenia pomimo instalacji piorunochronowej

Instalacja piorunochronowa to istotny element instalacji ochronnej budynku, która wraz z odpowiednim uziemieniem odprowadza główny prąd udarowy, sięgający wartości dziesiątek a nawet setek kiloamperów. Zapobiega to przepływowi prądu przez konstrukcje dachów i inne instalacje nieelektryczne, co chroni przed powstaniem pożaru i porażeniem osób znajdujących się wewnątrz budynku. Istnieją jednak badania potwierdzające, że nawet najlepsze instalacje piorunochronowe są wstanie odprowadzić tylko połowę ładunku udarowego a reszta rozpraszana jest wewnątrz budynku we wszystkich instalacjach mogących przewodzić prąd elektryczny. Poziom występujących potencjałów jest na tyle wysoki, że bez stosownych urządzeń ochronnych urządzenia elektroniczne ulegną uszkodzeniu. Należy przyjąć, że piorunochron w żadnym przypadku nie jest wystarczającą instalacją chroniącą elektronikę przed wyładowaniami atmosferycznymi. Dopiero połączenie go z systemami ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) stworzy kompleksową ochronę.

 

10. Utrata wiarygodności w oczach inwestora

Ciągle istnieje pokaźna ilość firm, które na etapie projektowania lub instalacji wykluczają z nich urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej SPD, licząc na przedstawienie bardziej atrakcyjnej oferty cenowej lub na zyski związane z wymianą uszkodzonego po burzy sprzętu. Po zaistnieniu pierwszego zdarzenia związanego z uszkodzeniem sprzętu elektronicznego i występujących po nim następstw, inwestor poszukuje rozwiązań, mogących ochronić instalację przed takim wydarzeniem w przyszłości. Jeżeli spostrzeże, że firma projektowa / instalacyjna nie wykazała się w pełni profesjonalizmem w zakresie zagrożeń które są znane od wielu lat, firma ta traci zaufanie w oczach inwestora i nie otrzymuje od niego dalszych zleceń. Najlepiej jest uwzględnić w ofercie urządzenia SPD nawet jako opcję a inwestor powinien mieć pełną świadomość, jakie ryzyko niesie za sobą rezygnacja z ochrony przeciwprzepięciowej.

 

Wszelka treść zawarta w artykułach wraz ze zdjęciami stanowi własność firmy Ewimar Sp. z o.o. i jest chroniona prawnie. Zakaz kopiowania i udostępniania we fragmentach lub w całości, zakaz wykorzystywania w publikacjach i prezentacjach publicznych.