Túlfeszültség-védelem otthon és az elektromos autó töltőnél

Hétköznapi Hugó egy csendes kisvárosban él egy takaros családi házban feleségével, Annával, valamint két kislányukkal, Emmával és Nórival. Egy forró augusztusi nap végén a kislányok túl vannak imádott esti meséjükön és álomba szenderülnek. Hugó felesége, Anna lassan végez az esti mosogatással, miközben a család szürke macskája, Cirmi is megtalálja esti fekhelyét. Odakint a teraszon Bodri, a hűséges házőrző Hugó lábaihoz kuckózik, aki jól megérdemelt rozé fröccsét kortyolgatja, miközben elégedetten végigtekint nagy becsben tartott elektromos családi egyterűjükön, amelyet néhány hete vett át. Az autó a család számára komoly értéket képvisel, hiszen a munkába járáshoz és a hétvégi kirándulásokhoz is ezt használják, így szinte azonnal családtaggá vált.

Hirtelen feltámad a szél és a távolban összegyűlt viharfelhőkből villámok kezdenek cikázni, így Hugó felpattan és összeszedi a kertben széthagyott gyerekjátékokat, melyek elrepülhetnek a szélben. Pakolás közben aztán hirtelen egy erős villanás, majd hatalmas dörgés rázza meg a környéket. „Ez bizony közel volt…” nyögi ki szinte önkéntelenül, majd egy pillanatra elgondolkodik, hogy vajon védve van-e az otthona és a drága elektromos autója a villámcsapások ellen!? Már éppen indulna az autó felé, hogy lehúzza a töltőről, amikor Anna váratlanul feltépi a bejárati ajtót és odakiált a férjének: „Gyere gyorsan! Valami történt a TV-vel!”

Hugónak ezúttal szerencséje volt. „Csak” a televíziója ment tönkre, ami így is jelentős kiadást ró a családi kasszára iskolakezdés előtt. Az élmény azonban arra ösztönözi, hogy komolyabban foglalkozzon a túlfeszültség elleni védelemmel.

1, 2, 3, illetve 4 pólusú, cserélhető betétes túlfeszültség-levezetők | forrás: LSP

Mi az a túlfeszültség-levezető, és miért fontos?

A túlfeszültség-levezető (SPD – Surge Protection Device) egy olyan eszköz, amely megóvja az otthoni elektromos hálózatot a hirtelen feszültségingadozásoktól, például villámcsapás vagy hálózati túlfeszültség esetén.

Ezek a túlfeszültségek akkor keletkezhetnek, amikor villámcsapás történik a környéken, vagy az elektromos hálózatban hirtelen megugrik a feszültség, például egy transzformátorállomáson végzett karbantartás következtében. Az ilyen áramlökések károsíthatják az érzékeny elektromos berendezéseket – például Hugó esetében az éppen töltődő elektromos autót és annak infrastruktúráját, – de akár a ház egyéb elektronikai eszközeit is, mint a televízió, számítógép vagy a hűtőszekrény.

Egy túlfeszültség-levezető lényegében egy olyan „védelmi kapu”, ami megakadályozza, hogy a hirtelen megugró feszültségek bejussanak a ház elektromos rendszerébe, és elérjék a csatlakoztatott eszközöket. Amikor túlfeszültség érzékelhető, a levezető gyorsan működésbe lép, és a feszültségtöbbletet egy biztonságos úton elvezeti, így óvva meg az érzékeny eszközöket a károsodástól.

DEHNventil M2 TNC FM szikraköz alapú, kombinált 1-es, 2-es és 3-as szintű villámáram- és túlfeszültség levezető 100 kA-es kisülési kapacitással, modbus kommunikációval. Jól látható, hogy a védővezető közvetlenül az épület földelésébe vezeti a felesleges túláramot. | forrás: DEHN

Miért különösen fontos ez Hugó számára?

Hugó nemcsak a család biztonságát tartja szem előtt, hanem az elektromos autójának védelmét is, amelyre évekig spóroltak. A töltési folyamat alatt a rendszer különösen sérülékeny lehet, mivel a villámcsapás okozta feszültségingadozás közvetlenül a töltőn keresztül érheti el az autó akkumulátorát és elektronikai rendszerét. Egy megfelelően telepített túlfeszültség-levezető viszont segít abban, hogy Hugó nyugodtan alhasson, tudva, hogy autója és otthona is biztonságban van a viharok idején.

Hugó ugyan nem tudja, de az elektromos autók töltési rendszere sokszor rendelkezik galvanikus leválasztással, ami segít csökkenteni a közvetlen áramlökés okozta kockázatokat, ezzel védve az autó belső rendszereit. A galvanikus leválasztás célja, hogy a jármű belső elektronikáját elszigetelje a külső hálózati problémáktól, azonban a drága töltőinfrastruktúra és a ház elektromos rendszere továbbra is sebezhető marad a túlfeszültséggel szemben. Hugónak arról sincs tudomása, hogy az autójában van-e galvanikus leválasztás, és ha van, akkor az mekkora túlfeszültséget képes elviselni és hogyan kell azt ellenőrizni pl. egy vihar után.

A túlfeszültség-levezetők típusai és beépítési helyük

Miután Hugó alaposan átgondolja a helyzetet, rájön, hogy az elektromos autója, valamint az otthona is nagyobb biztonságot igényel. Úgy dönt, hogy szakember segítségét kéri, így felkeres egy tapasztalt villanyszerelőt, Pétert, aki alaposan átvizsgálja a ház elektromos hálózatát, különösen azokat a pontokat, amelyek kritikusak lehetnek egy villámcsapás vagy hálózati túlfeszültség esetén.

A felmérést követően Péter részletesen elmagyarázza Hugónak a túlfeszültséglevezetők típusait és javaslatot tesz azok beépítésére:

• 1-es típus: Péter javaslatára az alapvető villámcsapás elleni védelmet a főelosztó szekrénybe szerelik be, így biztosítva az elsődleges védelmi vonalat a közvetlen feszültséglökések ellen.
• 2-es típus: A közvetett túlfeszültségek elleni védelem érdekében Péter a főelosztóban és a garázs külön elosztó szekrényében is telepíti ezt a típust. Így Hugó elektromos autójának töltőállomása is védve van.
• 3-as típus: Ez a levezető a finomabb áramlökések ellen nyújt védelmet, és közvetlenül a konnektoroknál, az érzékeny elektronikai berendezéseknél – például a számítógép és a gyerekek játékkonzolja mellett – kerül elhelyezésre.

Legrand 3P+N 20kA-es túlfeszültség-levezető beépített kiegészítő modullal. | forrás: Elektrikstore

Péter hangsúlyozza, hogy a többfokozatú védelem különösen fontos Hugó házában, ahol különböző szintű és érzékenységű elektromos eszközök működnek. Az alárendelt elosztókba épített levezetők és a védőtávolságok betartása pedig biztosítja majd, hogy a védelem minden fontos ponton megvalósuljon.

Péter azt is megemlíti, hogy számos drágább eszközben, például a televízióban vagy a számítógépben is található beépített, 4-es típusú túlfeszültség-védelem, amely az érzékeny áramköröket védi a kisebb feszültségingadozásoktól. Ez azonban nem helyettesíti a ház szintjén alkalmazott többfokozatú védelmet, amely megakadályozza, hogy nagyobb feszültséglökések egyáltalán elérjék ezeket a készülékeket.

Legrand 3P+N túlfeszültség-levezető, beépített kiegészítő modullal, megszakítóval szerelve. | forrás: Legrand

Miért szükséges külön védelem a töltőinfrastruktúrának?

A fali töltő és a ház elektromos hálózata

Mivel a töltő közvetlenül csatlakozik a ház elektromos rendszeréhez, így a villámcsapás, vagy hálózati hiba okozta túlfeszültség is közvetlenül eljuthat a töltőkészülékhez. A töltőinfrastruktúra, amely magában foglalja a fali töltőt, a kábelezést, az installációs anyagokat és az áramköröket, főszabály szerint a villanyóra után, tehát a házról leválasztva közvetlenül van összeköttetésben az elektromos hálózattal. Más szóval semmilyen módon sincs elszigetelve a külső hálózattól, ezért ha túlfeszültség éri a rendszert, akkor a fali töltő és a kapcsolódó elektromos berendezések is károsodhatnak. A megfelelő túlfeszültség-levezető a ház főelosztójában, vagy közvetlenül a töltő előtt telepítve viszont megakadályozza, hogy ez a feszültséglökés elérje a töltőt.

Az autó védelme közvetett módon

Bár az autóban lévő galvanikus leválasztás segít elhatárolni a jármű belső rendszerét a túlfeszültségtől, a töltőinfrastruktúra védelme nélkül mégis jelentős kockázat áll fenn. Ha a töltőkábel vagy a töltőegység megsérül, az használhatatlanná válhat, és a teljes rendszer cseréjére lehet szükség, ami Hugónak súlyos anyagi terhet jelenthet. Persze ezt az egészet Hugó úgy is felfoghatja, hogy a kiépített töltőinfrastruktúra is egy – utolsó – védelmi vonal az autó előtt a hálózatban.

Weidmüller VPU AC II túlfeszültség-levezető. Megfelelő pl. elektromos autók töltési infrastruktúrájánál beépítve. Kombinált 2-es és 3-as szintű védelem és cserélhető betét, valamint kiváló ár/érték arány jellemzi. Maximális kisülési árama 50 kA | forrás: Elektrikstore

Hogyan védhető a töltőinfrastruktúra?

Egy megfelelően telepített 1-es szintű túlfeszültség-levezető olyan elsődleges védelem, amely megakadályozza, hogy a villámcsapások vagy egyéb hálózati zavarok miatt fellépő túlfeszültség elérje a töltőinfrastruktúrát. Ezzel Hugó nemcsak az autóját, hanem a töltőberendezést és a ház elektromos hálózatát is megvédheti. Így elkerülheti, hogy egy vihar miatt komoly károk keletkezzenek, és biztosíthatja, hogy családi autójuk, valamint annak töltőinfrastruktúrája mindig rendelkezésre álljon, amikor arra szükség van. Ezen felül mind a ház, mind az autó alelosztó dobozaiban sem árt gondoskodni a védelem többi szintjéről, amely gondoskodik az 1-es szintű védelmen átjutó maradékfeszültségtől. Gondolunk bele, hogy egy kikötőben telepített hullámtörő – bár jócskán képes megtörni a víz erejét, azért egy cunamival már nem boldogul el egyedül.

Gyakorlati példák és ajánlások

Péter a szerelés közben gyakorlati példákkal is szemlélteti Hugónak, hogy mi történhet megfelelően kiépített védelem nélkül és emellett az alábbi tanácsokkal is ellátja Hugót:

• Viharos időben lehetőség szerint húzza ki az értékes berendezéseket a hálózatból.
• Minden vihar, vagy áramszünet után nézzen rá a túlfeszültség-levezetőkre. Ha még zöld jeleket lát, akkor nincs tennivalója, de ha pirosra változnak, telefonáljon. Ilyenkor a betétek már annyi túlfeszültséget levezettek, hogy azokat cserélni kell.
• Rendszeresen ellenőriztesse a túlfeszültség-levezetők állapotát szakemberrel, hogy hosszú távon is biztosítva legyen a védelem.
• Kombinálja a védelmi szinteket – a főelosztótól az alárendelt elosztókig és a konnektorokig –, hogy minden fontos eszköz és terület megfelelő védelmet kapjon.

Weidmüller, 16A-es, dugalj mögé építhető túlfeszültség-védelem optikai jelzéssel. | forrás: Weidmüller

Szabványok és előírások – A túlfeszültség-védelem jogi és műszaki háttere

Péter a kiépítésnél az MSZ EN 61643 szabványra hivatkozik, amely a túlfeszültség-levezetők tesztelési és biztonsági követelményeit tartalmazza, valamint az MSZ HD 60364 szabványra, amely az épületek elektromos rendszerének telepítésére és biztonságos működtetésére vonatkozik. Ezek a szabványok biztosítják, hogy a telepített védelmi eszközök hosszú távon is megbízhatóak legyenek, és minden szükséges biztonsági előírásnak megfeleljenek.

Péter hangsúlyozza, hogy a szabványok pontos távolságokat írnak elő a túlfeszültség-levezetők és az érzékeny berendezések között. Ezek a védőtávolságok biztosítják, hogy a vezetékek ellenállása segítségével a túlfeszültség hatékonyan elporladjon a vezetékekben és ne érje el közvetlenül a készülékeket. Például, ha a főelosztóban van elhelyezve az 1-es típusú védelem, akkor az épület belső hálózatában további 2-es, esetleg 2-es és 3-as kombinált típusú védelmet kell elhelyezni az alárendelt elosztókban, hogy a feszültségingadozás minden szinten mérséklődjön.

Péter még említést tesz néhány kiegészítő szabványról is, amelyek irányt mutatnak a telepítésnél:

• Az MSZ EN 50550 szabványról, amely különösen az automatikus túlfeszültség-védelemről szól, amely gyorsan lekapcsolhatja az áramkört, ha túlfeszültség lép fel.
• Vagy az MSZ EN 62305 szabványról, amely a villámcsapás elleni védelem átfogó rendszereit ismerteti, beleértve az épületek és a benne lévő eszközök védelmét.

Több mint 100 villám egyetlen fotón! | forrás: Player.hu

Hugó nyugodt karácsonya

Eltelt néhány hónap, és beköszöntött a Karácsony. Hugóék házában meleg fények világítanak és a barátok, szomszédok kellemes beszélgetések közepette ünneplik az estét. Hugó szomszédja, Zoli megdicséri az új LED TV-t, ami előhozza a villámcsapás okozta emlékeket. Hugó elmeséli, hogyan élte meg azt a bizonyos viharos nyári estét, amikor tönkrement a televíziója. Akkor hatalmas szerencséje volt, hogy a vihar nem okozott nagyobb kárt, de azóta megtanulta, mennyire fontos a megfelelő védelem. Péter segítségével az otthonába telepített túlfeszültség-levezetők révén most már nyugodtan alhat, tudva, hogy a családja és értékei biztonságban vannak, bármilyen időjárás is közeledjen.

A szomszédok és barátok érdeklődve hallgatják a történetet, és többen eldöntik, hogy – bár nincs mindannyiuknak elektromos autója – ők is jobban odafigyelnek majd saját otthonuk védelmére. Hugó elégedetten mosolyog. Tudja, hogy a túlfeszültség elleni védelembe való egyszeri, nagy befektetés – bár első pillantásra a gyerekek szeptemberi beiskolázása mellett igencsak zsebbe nyúlós, de mégis – a legjobb döntés volt a családja és az értékeik biztonsága érdekében.

Zvara Szabolcs

Hiszek abban, hogy a legkisebb tettnek is lehet óriási hatása ezért villanyautót használok, amit napelemről töltök. Igyekszem a háztartást műanyagmentesíteni, a hulladékot szelektíven gyűjteni, az elhasznált dolgokat újra felhasználni és amit lehet a saját kertben megtermelni. Jó érzés tudni, hogy ez nem csak nekem számít, ezért csatlakoztam a Villanyautósok.hu csapatához.