Ogranicznik przepięć 2P vs 3P – różnice, zastosowanie, sieci TN-S, PV, normy PN-EN 61643

Pytanie

Czym się różni ogranicznik przepiec dwu polowy od trzy polowrgo

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Ogranicznik przepięć dwupolowy (2P) posiada dwa tory ochronne i chroni dwa przewody instalacji (np. L i N w sieci jednofazowej lub L+ i L- w układzie DC).
• Ogranicznik przepięć trzypolowy (3P) ma trzy tory ochronne i zabezpiecza trzy przewody (np. trzy fazy L1, L2, L3 w sieci trójfazowej albo L+, L- oraz PE w PV DC).
  Kluczowa różnica wynika z liczby przewodów objętych ochroną i z tym związanego trybu pracy — 3P zapewnia szerszą (często także wspólną) ochronę i jest przeznaczony do bardziej złożonych układów zasilania.

Szczegółowa analiza problemu

1. Topologia torów ochronnych
    • 2P (typowo 2+0): L-PE, N-PE lub L+-L- w DC – ochrona dwóch przewodów.
    • 3P (typowo 3+0 lub układ „Y”): L1-PE, L2-PE, L3-PE albo L+-PE, L--PE, L+-L- – ochrona trzech przewodów oraz (przy układzie Y) zarówno w trybie wspólnym, jak i różnicowym.

2. Zastosowania
    • 2P: sieci jednofazowe TN-S/TN-C-S/TT, proste układy PV o pełnej izolacji od ziemi, końcowe punkty odbiorcze.
    • 3P: sieci trójfazowe TN-C lub TN-S bez wydzielonego N, rozdzielnice główne, nowoczesne instalacje PV DC, systemy IT wymagające ochrony symetrycznej.

3. Tryby ochrony
    • 2P – głównie tryb różnicowy L–N lub L+–L-; tryb wspólny realizowany tylko dla dwóch żył do PE.
    • 3P – pełna ochrona wspólna (każdy przewód vs PE) oraz, w układzie Y, ochrona różnicowa między żyłami.

4. Parametry elektryczne
   Typowe wartości (wg aktualnych kart katalogowych 2023/24):
   | Parametr | 2P | 3P |
   | --- | --- | --- |
   | Uc (Uc max) | 275 V AC / 600–1500 V DC | 400 V AC / 600–1500 V DC |
   | Iimp (T1) | 12,5–25 kA | 12,5–25 kA na tor |
   | Up | ≤1,3 kV | ≤1,3 kV (na każdy tor) |

5. Schemat ideowy
    • 2P: dwa MOV lub MOV+GDT połączone równolegle między chronionymi żyłami a PE lub między żyłami nawzajem.
    • 3P: trzy MOV/GDT — każdy tor przeciw przepięciom Lx-PE; w układzie Y dodatkowy element między L+ i L-.

Aktualne informacje i trendy

• Producenci (Dehn, OBO, Phoenix Contact, Citel, NOARK) od 2022 r. popularyzują moduły 3P typu 1+2+3 (iskiernik + warystor) z sygnalizacją IoT.
• Norma PN-HD 60364-7-712:2017 obliguje instalacje PV > 800 W do ochrony typu 1 lub 2 – w praktyce przyjęto 3P dla stringów DC i 3P+NPE (4P) po stronie AC.
• W sieciach TN-C z przewodem PEN coraz częściej stosuje się 3P SPDs z dedykowaną szyną PEN, aby uprościć modernizację do TN-C-S.
• Rozwój SPD w technologii SiC MOV zwiększa trwałość energetyczną o ≈20 %.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Przewód PE musi być możliwie krótki (≤0,5 m) i o przekroju min. 6 mm² Cu; przy Iimp ≥ 25 kA zaleca się 10 mm².
• Dla falowników PV ≥ 1100 V DC stosuje się SPDs o Uc = 1000–1500 V DC; 3P umożliwia odprowadzenie udaru wspólnego powstającego na obu biegunach względem ziemi.
• Analogicznie w AC: dwupolowy SPD między L i N nie ochroni przed udarem L-PE, gdy przewód neutralny jest przerwany.

Aspekty etyczne i prawne

• Niewłaściwy dobór SPD (np. 2P w sieci TN-C) może prowadzić do pożaru lub porażenia – odpowiedzialność projektanta wg Prawa budowlanego i ustawy o dozorze technicznym.
• Normy kluczowe: PN-EN 61643-11 (wymogi wyrobu), PN-HD 60364-5-534 (dobór i montaż), PN-EN 62305 (ochrona odgromowa).

Praktyczne wskazówki

1. Zidentyfikuj układ sieci: jednofazowa → 2P; trójfazowa TN-C → 3P; TN-S → 3P+N (4P).
2. Dobierz SPD o Uc ≥ 1,1·Un sieci; dla PV 1,2·Uoc-stc stringu.
3. Zapewnij selektywność: bezpiecznik gG lub wyłącznik nadprądowy przed SPD, ~25 A na tor.
4. Zachowaj minimalne długości przewodów (L_in-SPD_out + SPD-PE ≤ 0,5 m).
5. Dla urządzeń wrażliwych (PLC, Ethernet) stosuj kaskadę: T1 w RG, T2/T3 blisko urządzenia.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Sam ogranicznik 2P nie gwarantuje ochrony przed różnymi scenariuszami udarów atmosferycznych; w praktyce stosuje się 3P albo 3P+N.
• W sieciach IT (nieuziemionych) wymagana bywa konfiguracja 2P+2P lub 3P (Y) dla symetrycznej ochrony.
• Do obwodów sygnałowych 24 V DC obowiązują osobne, niskonapięciowe SPD.

Sugestie dalszych badań

• Testy SPD pod kątem wpływu wyładowań wieloimpulsowych (standard IEC 61643-12:2024).
• Analiza długoterminowej stabilności nowych MOV SiC i ZnO-Al2O3.
• Integracja SPD z monitoringiem on-line (IoT, Modbus) — ocena korzyści serwisowych.

Krótkie podsumowanie

Dwupolowy ogranicznik przepięć chroni dwa przewody i stosuje się go głównie w instalacjach jednofazowych lub prostych obwodach DC. Trzypolowy posiada dodatkowy tor ochronny, co umożliwia pełną, symetryczną ochronę trzech przewodów – niezbędną w sieciach trójfazowych i większości nowoczesnych instalacji fotowoltaicznych. Właściwy wybór zależy od układu sieci, wymaganych trybów ochrony i obowiązujących norm; z punktu widzenia bezpieczeństwa i skuteczności coraz częściej rekomenduje się konfiguracje 3P (lub 3P+N) jako rozwiązanie standardowe.