Protecția echipamentelor IT: calculatoare, smart TV, centrale termice — SPD necesar?

De ce e vulnerabilă electronica modernă

Un receptor electric simplu — un bec, un radiator — e în general mult mai puțin sensibil la impulsurile de supratensiune decât o placă electronică: sursa unui PC, modulul de control al unei centrale, tunerul unui televizor smart. Electronica funcționează cu tensiuni interne mici și are o izolație proiectată pentru o anumită tensiune de ținere la impuls: dincolo de acest prag, izolația cedează și componenta se distruge.

Sursele de supratensiune sunt două: descărcările atmosferice (trăsnet care lovește rețeaua sau induce vârfuri în apropiere) și comutațiile din rețea (cuplarea/decuplarea unor sarcini mari). În ambele cazuri vorbim de supratensiuni tranzitorii — vârfuri scurte, dar de amplitudine mare, care călătoresc pe conductoarele de alimentare până la priza din care e alimentat echipamentul tău.

Ce face, de fapt, un SPD

SPD înseamnă dispozitiv de protecție la supratensiuni (în I7 apare și ca „dispozitiv de protecție la supratensiuni și/sau de deviere a curentului de trăsnet"). Nu-l confunda cu protecția la supracurenți: aceea o face un dispozitiv separat — o siguranță sau un disjunctor, notat OCPD în schema din normativ (Fig. 4.7). În funcționare normală, un SPD e practic invizibil — o impedanță foarte mare, ca și cum n-ar exista. Când apare un vârf de supratensiune, componenta lui internă (de exemplu un varistor) trece brusc în conducție și deviază energia spre conductorul de protecție (PE), limitând tensiunea care ajunge la echipamente.

Mărimea care contează cel mai mult pentru protecția electronicii este tensiunea de protecție, notată Up pe fișa SPD-ului și numită în I7 „nivelul de protecție" (Art.4.4.4.2 o listează printre caracteristicile după care se alege un SPD): tensiunea reziduală pe care SPD-ul o lasă să treacă în timpul intervenției. Cu cât Up e mai mic, cu atât echipamentele din aval sunt mai bine protejate.

Regula care contează: nivelul de protecție sub tensiunea de ținere

Unul dintre cele mai importante criterii pentru protecția electronicii este corelarea nivelului de protecție (Up) cu tensiunea de ținere la impuls a echipamentului: tensiunea reziduală pe care SPD-ul o lasă să treacă trebuie să rămână sub acel prag. I7 o fixează concret în subcap. 4.4, pentru SPD-ul de tip 1:

Tabelul 4.8 din normativ dă valorile prescrise pe categorii de ținere la impuls: pentru o rețea de 400 V, tensiunea de ținere e de 6 kV pentru categoria IV, 4 kV pentru III, 2,5 kV pentru II și 1,5 kV pentru I, raportată la izolația dintre fază și conductorul de protecție PE. Fiecare echipament se încadrează într-una dintre aceste categorii (conform SR HD 60364-4-443), iar SPD-ul se alege astfel încât nivelul lui de protecție să stea sub pragul categoriei respective. Un SPD al cărui nivel de protecție e peste pragul echipamentului „lasă să treacă" un vârf pe care acesta nu-l suportă, și protecția devine, practic, inutilă.

Textul e scris pentru tipul 1, dar corelarea e aceeași pentru orice SPD — și e chiar principiul după care alegi tipul 2 din tabloul unei locuințe: nivelul lui de protecție trebuie să stea confortabil sub tensiunea de ținere a electronicii din aval.

Unde se montează și ce protejează

Pentru o instalație rezidențială, o soluție uzuală este un SPD tip 2 în tabloul general, conectat cu conductoare de legătură cât mai scurte și în conformitate cu schema de protecție și instrucțiunile producătorului. De acolo, SPD-ul contribuie la protecția circuitelor din aval, inclusiv a celor care alimentează PC-ul, televizorul smart sau centrala termică — cât de aproape rămâne protecția efectivă de Up-ul nominal depinde însă și de lungimea conexiunilor și de distanța până la echipament. Ca și la montajul din tablou, SPD-ul trebuie prevăzut cu protecția la supracurent cerută de producător, dacă aceasta nu e deja asigurată de un dispozitiv din amonte.

Mărimile pe care le citești pe un SPD

Normativul enumeră caracteristicile de alegere a SPD-ului la Art. 4.4.4.2: tensiunea maximă de funcționare, nivelul de ținere la supratensiuni temporare, curentul de impuls nominal, nivelul de protecție și stabilitatea la scurtcircuit. Pentru protecția echipamentelor IT, mărimea determinantă rămâne Up (nivelul de protecție): ea spune dacă vârful care „scapă" prin SPD rămâne sub nivelul de ținere la impuls al echipamentului. Celelalte mărimi — Uc, capacitatea de descărcare, schema de legare la pământ, coordonarea — nu sunt secundare; ele decid dacă SPD-ul rezistă și se potrivește instalației.

Deci, e SPD necesar pentru PC, smart TV și centrală?

Trebuie separate două lucruri. Ca cerință de normativ, I7 cere ca protecția împotriva supratensiunilor să se realizeze „în trepte, începând de la intrarea în clădire și până la echipamentele sensibile" (Art. 4.4.2.1), cu o excepție notabilă: la alimentarea „dintr-o rețea electrică în cablu, subterană în întregime" nu e necesară protecția contra supratensiunilor de trăsnet propagate pe conductoarele de alimentare (Art. 4.4.2.3). Ca soluție practică, într-o locuință modernă cu PC-uri, televizoare, routere și centrale, un SPD tip 2 în tabloul general este măsura de bază; pentru echipamentele critice (centrala termică, NAS-ul cu date), o treaptă suplimentară mai aproape de echipament aduce o marjă în plus — mereu cu Up corelat cu tensiunea de ținere a celui pe care vrei să-l protejezi.

Un detaliu ușor de uitat: la echipamentele cu mai multe conexiuni — o centrală are termostat, senzori, pompe, uneori o legătură de comunicație — supratensiunea poate intra și pe alte trasee, nu doar pe alimentarea de 230 V. Protecția lor completă se analizează pe toate conexiunile conductoare care intră în echipament, în funcție de instalație.