Zabezpieczenie przepięciowe systemów sygnalizacji włamania i napadu oraz przeciwpożarowych

Systemy alarmowe – jak i ochrony przeciwpożarowej – muszą działać niezawodnie i skutecznie. Aby spełnić te wymagania należy pamiętać o właściwym zabezpieczeniu przepięciowym wspomnianych systemów, bowiem zagrożeniem dla ich poprawnej pracy mogą być m.in. przepięcia wynikające z zakłóceń w instalacjach niskiego napięcia, jak i te pochodzące od wyładowań atmosferycznych. Poniższy artykuł przedstawia problematykę ochrony przepięciowej w układach sygnalizacji włamania i napadu oraz w systemach ochrony przeciwpożarowej.

Wszelkie instalacje systemów sygnalizacji włamania i napadu (SSWiN) oraz kontroli dostępu (KD), ze względu na rozległe połączenia między centralą alarmową a poszczególnymi czujnikami lub sygnalizatorami, są szczególnie narażone na przepięcia indukowane w skutek pobliskich wyładowań atmosferycznych. Dlatego systemy te powinny być zabezpieczane urządzeniami zapewniającymi właściwą ochronę przeciwprzepięciową. Ochrona przepięciowa stanowi dość istotny koszt systemu sygnalizacji napadu i włamania. Mimo to absolutnie nie powinna być pomijana podczas projektowania i wykonywania takiego systemu, ponieważ straty związane z uszkodzeniem systemu lub jego części na skutek wystąpienia przepięcia mogą okazać się zdecydowanie wyższe niż koszt zastosowanych ograniczników SPD (z ang. Surge Protecting Device). W przypadku systemów przeciwpożarowych zadaniem ochrony przepięciowej jest zapobieganie uszkodzeniom sytemu oraz zapobieganie wywoływaniu fałszywych alarmów pożarowych na skutek powstałych zakłóceń wynikających z pojawiających się przepięć. Ze względu na rozległe rozmieszczenie czujek alarmowych systemy SAP (sygnalizacji alarmu pożaru), podobnie do systemów SSWiN, są szczególnie narażone na przepięcia indukowane. Zabezpieczenie centrali sygnalizacji pożaru (CSP) zapewnia zwiększenie skuteczności systemu i bezpieczeństwa całego chronionego obiektu.

Przepięcia elektryczne mogące uszkodzić poszczególne urządzenia systemu alarmowego mogą mieć dwojakie pochodzenie bowiem mogą być skutkiem:

wyładowań atmosferycznych,
operacji łączeniowych w stacjach energetycznych i rozdzielniach.

Jednak największy wpływ na powstawanie przepięć mają wyładowania atmosferyczne, które ze względu na miejsce ich występowania dzieli się na:

uderzenie pioruna w napowietrzna linię zasilającą,
bezpośrednie uderzenie pioruna w budynek,
wyładowania atmosferyczne.

Aby sobie uzmysłowić skalę wielkości przepięć warto przypomnieć, że standardowa odporność urządzeń elektronicznych nie przekracza wartości 1,5 kV, natomiast podczas trafienia pioruna w linię zasilającą w przewodach instalacji zasilającej może pojawić się napięcie od kilku do kilkudziesięciu kV.

Dobierając środki ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej, należy uwzględnić wszystkie drogi, jakimi przepięcia mogą przedostać się do urządzeń alarmowych. Szczególną uwagę należy zwrócić na ochronę przed przepięciami występującymi w systemach transmisji sygnałów, np. w przewodach antenowych i liniach telekomunikacyjnych.

2016 01 25 1

Aparatami do ochrony instalacji elektrycznych i urządzeń przed skutkami przepięć zarówno atmosferycznych jak i łączeniowych są ograniczniki i ochronniki przepięć.

Rozróżnia się dwa rodzaje ochronników tj.: ochronniki iskiernikowe zawierające szeregowo połączony iskiernik i warystor oraz ochronniki beziskiernikowe składające się tylko z warystora. Ochronniki przeciwprzepięciowe mogą być wyposażone w optyczny lub akustyczny wskaźnik uszkodzenia.

Drugą grupę urządzeń przeciwprzepięciowych stanowią ograniczniki, które służą do ochrony instalacji i urządzeń przed działaniem przepięć atmosferycznych indukowanych, przepięć wewnętrznych oraz przed bezpośrednim oddziaływaniem części prądu piorunowego. Wśród ograniczników przepięć wyróżnia się:

Ograniczniki typu 1 – zwane popularnie ogranicznikami pierwszego stopnia ochrony. Są one instalowane na wejściu instalacji elektrycznej do obiektu. Służą do odcięcia i odprowadzenia do ziemi wchodzącego impulsu przepięciowego. Za ich pomocą zapewnia się ochronę odbiorników w przypadku bezpośredniego uderzenia pioruna w linię zasilającą lub odgromową budynku.
Ograniczniki typu 2 – odpowiadają za ochronę instalacji i urządzeń zabudowanych wewnątrz budynku. Ich główną funkcją jest zapewnienie ochrony przed skutkami przepięć, które powstają w efekcie działania wyładowań atmosferycznych oraz procesów łączeniowych w sieci elektrycznej. Zabezpieczają także przed przepięciami powstałymi podczas zadziałania zabezpieczeń instalacji oraz przed przepięciami powstałymi w czasie załączania urządzeń elektrycznych np. spawarek czy silników.
Ograniczniki typu 3 – służą do ochrony urządzeń elektroniki domowej tj. sprzętu AGD, RTV, komputerowego i pozostałej elektroniki użytkowej.

Ostatni z wymienionych rodzajów ograniczników najczęściej instaluje się przy chronionym urządzeniu, zaś typy 1 oraz 2 najczęściej montowane są w rozdzielnicy głównej. Na rynku ograniczników przepięć wyróżnia się także tzw. ogranicznik typu 1 kombinowany (1+2). Jest to urządzenie, które łączy w sobie właściwości ogranicznika 1 oraz 2, a zaletą jego stosowania jest oszczędność miejsca w rozdzielnicy oraz uzyskiwanie oszczędności wynikających z czasu i pieniędzy poświęconych n montaż. Stosując taki ogranicznik w rozdzielnicy głównej, możemy zabezpieczać również urządzania, które są w jej pobliżu, a często jest to np. central alarmowa. Są one gwarantem ochrony przed działaniem przepięć atmosferycznych. Ograniczniki tego typu zabezpieczają również przed przepięciami o charakterze łączeniowym. Urządzenia oznaczone jako 1 oraz 1+2 są instalowane przed licznikiem, po to aby chronić układ pomiarowy.

W systemach SSWiN od strony obwodu zasilania 230 V ochronie podlega praktycznie tylko centrala alarmowa zasilana poprzez transformator. Pozostałe elementy systemu są bowiem zasilane napięciem stałym z centrali. W takim przypadku ochrona centrali alarmowej jest wystarczająca jeśli w rozdzielnicy głównej zastosuje się ograniczniki typu 1 lub 1+2. Dodatkowo w rozdzielnicy lokalnej, z której zasilana jest centrala, należy zastosować ograniczniki typu 2. Ograniczniki typu 1 zapewniają zazwyczaj poziom ochrony poniżej 4 kV lub 2,5 kV, dlatego niezbędne jest zapewnienie drugiego stopnia ochrony przez zastosowanie ograniczników typu 2 w rozdzielnicy lokalnej. Ograniczniki przepięć w rozdzielnicy lokalnej powinny sprawić, że wartość szczytowa udarów będzie niższa od maksymalnych wartości napięć wytrzymywanych przez znajdujące się tam urządzenia. Zaleca się aby stosując ograniczniki typu 1 wybierać iskierniki, a nie wersje warystorowe o znacznie niższej odporności.

Jednak jak powszechnie wiadomo, każdy system alarmowy posiada także obwody sygnałowe do których zalicza się linie dozorowe, linie wyjściowe oraz magistrale transmisyjne, linie telefoniczne oraz magistrale danych do komunikacji z komputerem. Linie dozorowe można podzielić na linie dozorowe zwykłe, linie parametryczne czy adresowalne. Dziś najczęściej można spotkać się z liniami sparametryzowanymi podającymi informacje o stanie alarmowym czujki i jednocześnie mogące informować o sabotażu czy zwarciu/rozwarciu linii. Sparametryzowane linie dozorowe pozwalają zatem na wykorzystanie mniejszej liczby przewodów w odniesieniu do pozostałych typów linii dozorowych. Jest to korzystne rozwiązanie jeśli spojrzeć na to od strony przepięć, gdyż ogranicza to liczbę SPD, które dobiera się na napięcie pracy linii (12 V). Ograniczniki przepięć stosowane do ochrony linii sygnałowych powinny spełniać wymagania normy PN-EN 61643-21. W kartach katalogowych można spotkać się z oznaczeniami kategorii C1, C2, C3, D1 lub D2, które opisano w tabeli 1.

2016 01 26 1