Uvod v SPD in njegovo vlogo

V električnem sistemi so SPD običajno nameščeni v odcepni konfiguraciji (vzporedno) med vodniki pod napetostjo in zemljo. Načelo delovanja SPD lahko biti podoben odklopniku.

Pri normalni uporabi (št prenapetost): SPD je podoben odklopniku odprtega tokokroga.

Ko obstaja prenapetost: SPD postane aktiven in oddaja tok strele zemlja. To lahko primerjamo z zapiranjem odklopnika, ki bi prek ekvipotenciala kratko skleniti električno omrežje z zemljo ozemljitveni sistem in izpostavljeni prevodni deli za zelo kratek trenutek, omejeno na trajanje prenapetosti.

Za uporabnika, delovanje SPD je popolnoma transparentno, saj traja le majhen delček sekundo.

Ko je bila prenapetost izpraznjena, se SPD samodejno vrne v normalno stanje stanje (odklopnik odprt).

1. Načela zaščite

1.1 Načini zaščite

Obstajata dve načini prenapetosti strele: običajni način in način diferenčnega toka.

Strela prenapetosti se pojavljajo predvsem v običajnem načinu in običajno na izvoru električna inštalacija. Običajno se pojavijo prenapetosti v načinu diferenčnega toka v načinu TT in vplivajo predvsem na občutljivo opremo (elektronska oprema, računalniki itd.).

Zaščita skupnega načina med fazo/nevtralno in zemljo

Faza/nevtralno zaščita v ozemljitvenem sistemu TT je upravičena, ko je nevtralni na stran razdelilnika je povezana s povezavo z nizko vrednostjo (nekaj ohmov, medtem ko ozemljitvena elektroda instalacije je nekaj deset ohmov).

Preostali tok način zaščite med fazo in ničelnim

Trenutni donos tokokrog bo potem verjetno prek nevtralnega namestitve in ne prek zemlja.

Ostanek Napetost tokovnega načina U med fazo in nevtralnim se lahko poveča do vrednosti enaka vsoti preostalih napetosti vsakega elementa SPD, tj. podvojite raven zaščite v skupnem načinu.

Faza/nevtralno zaščita v ozemljitvenem sistemu TT

Podobno lahko pride do pojava v ozemljitvenem sistemu TN-S, če sta vodnik N in PE so ločeni ali niso pravilno izenačeni. Tok je potem verjetno pri povratku sledite nevtralnemu vodniku in ne zaščitnemu vodniku in vezni sistem.

Teoretično optimalni zaščitni model, ki velja za vse ozemljitvene sisteme definiran, čeprav v resnici SPD skoraj vedno združujejo skupno zaščito in zaščita na diferenčni tok (razen modelov IT ali TN-C).

Bistveno je, da preverite, ali so uporabljeni SPD združljivi z ozemljitvenim sistemom.

1.2 Kaskadna zaščita

Tako kot Prenapetostno zaščito morajo zagotavljati naprave z ustreznimi ocenami vsaka raven namestitve (izvor, sekundarna, terminal) usklajena z drug drugega, zaščita pred prehodnimi prenapetostmi temelji na podobnem pristop z uporabo "kaskadne" kombinacije več SPD.

Dva ali tri ravni SPD so na splošno potrebne za absorpcijo energije in omejitev prenapetosti, ki jih povzroči sklopitev zaradi pojavov visokofrekvenčnega nihanja.

Primer spodaj temelji na hipotezi, po kateri se le 80 % energije preusmeri na zemljo (80 %: empirična vrednost je odvisna od tipa SPD in električnega namestitev, vendar vedno manj kot 100%).

Načelo kaskadna zaščita se uporablja tudi za aplikacije z nizkim tokom (telefonija, komunikacijska in podatkovna omrežja), ki združujeta prvi dve ravni zaščite v eni sami napravi, ki se običajno nahaja na izvoru namestitve.

Na osnovi iskrišča komponente, ki so namenjene odvajanju večine energije v zemljo, so kombinirane z varistorji ali diode, ki omejujejo napetosti na ravni, združljive z opremo, ki jo je treba zaščititi.

Terminal zaščita je na splošno kombinirana s to zaščito izvora. Terminal zaščita je blizu opreme, zagotovljena z uporabo bližinskih SPD.

1.2.1 Kombinacija več SPD

Da bi omejili prenapetosti, kolikor je le mogoče, mora biti SPD vedno nameščen blizu oprema, ki jo je treba zaščititi 3.

Vendar pa to zaščita ščiti samo opremo, ki je neposredno povezana z njo, vendar nad vse, njegova nizka energetska zmogljivost ne omogoča izpraznitve vse energije.

Če želite to narediti, SPD je potrebno pri izvoru namestitve 1.

Prav tako SPD 1 ne more zaščititi celotne instalacije zaradi dejstva, da dovoljuje količino preostale energije za prehod in da je strela visokofrekvenčni pojav.

Odvisno od obseg naprave in vrste tveganja (izpostavljenost in občutljivost oprema, kritičnost neprekinjenosti storitve), zaščita vezja 2 je potrebno poleg 1 in 3.

Kaskadna zaščita

Upoštevajte, da je prva stopnja SPD (1) mora biti nameščena čim višje od namestitev, da bi čim bolj zmanjšali povzročene učinke strela z elektromagnetno sklopko.

1.3 Lokacija SPD-jev

Za učinkovito Zaščita z uporabo SPD-jev bo morda potrebna kombinacija več SPD-jev:

1. Glavni SPD ➀

2. Krog SPD ➁

3. Bližinski SPD ➂

Dodatno morda bo potrebna zaščita, odvisno od merila (dolžine črt) in občutljivost opreme, ki jo je treba zaščititi (računalniška, elektronska itd.). če nameščenih več SPD, je treba uporabiti zelo natančna pravila usklajevanja.

 

Izvor namestitev	Distribucija ravni	Aplikacija raven
The zaščita na izvoru napeljave (primarna zaščita) shunts most vpadne energije (običajno način prenapetosti, ki jo prenaša elektroenergetski sistem) do izenačitve potencialov sistem in na zemljo.	vezje zaščita (sekundarna zaščita) dopolnjuje zaščito izvora z koordinacijo in omejuje prenapetosti v načinu diferenčnega toka, ki izhajajo iz konfiguracijo namestitve.	Bližina zaščita (terminalna zaščita) izvaja končno temensko omejitev od prenapetosti, ki so najbolj nevarne za opremo.

Pomembno je, da ne pozabite, da je zaščita celotne instalacije in opreme popolnoma učinkovito le, če:

1. Več stopenj nameščenih SPD (kaskadno), da se zagotovi zaščita nameščene opreme nekaj oddaljenosti od izvora namestitve: potrebno za opremo oddaljeni 30 m ali več (IEC 61643-12) ali zahtevani, če je raven zaščite Up glavnega SPD je višja od kategorije opreme (IEC 60364-4-443 in 62305-4)

2. Vsa omrežja so zaščiteni:

2.1. Moč omrežja, ki oskrbujejo glavno stavbo in tudi vse sekundarne zgradbe, zunanje sistemi razsvetljave parkirišč itd.

2.2. Komunikacija omrežja: dohodne linije in linije med različnimi stavbami

1.4 Zaščitene dolžine

Bistveno je da zasnova učinkovitega sistema za zaščito pred prenapetostjo upošteva dolžine vodov, ki napajajo sprejemnike, ki jih je treba zaščititi (glejte tabelo spodaj).

Pravzaprav nad a določene dolžine, lahko napetost, ki se uporablja za sprejemnik, s pomočjo a resonančni pojav, znatno preseže pričakovano mejno napetost. The obseg tega pojava je neposredno povezan z značilnostmi napeljavo (prevodniki in vezni sistemi) in z vrednostjo toka ki jih povzroča svetlobna razelektritev.

SPD je pravilen ožičeno, ko:

1. Zaščiteni oprema je izenačeno potencialno vezana na isto zemljo, na katero je SPD povezan

2. SPD in njeni povezana varnostna zaščita je povezana:

2.1. Za omrežje (žice pod napetostjo) in na glavno zaščitno palico (PE/PEN) plošče z čim krajše dolžine prevodnikov in manj kot 0,5 m.

2.2. z vodniki, katerih prerezi ustrezajo zahtevam SPD (glej tabela spodaj).

Tabela 1 – Največ dolžina linije med SPDe in napravo, ki jo želite zaščititi

položaj SPD		Na izvoru namestitve		Ni na izvoru namestitve
Dirigent prečni prerez		ožičenje (domače)	velike kable (industrija)	ožičenje (domače)	velike kable (industrija)
Sestava veznega sistema	VKLOP dirigent	< 10 m	10 m	< 10 m*	20 m*
	mrežasto/ekvipotencialno	10 m	20 m	20 m*	30 m*

* Zaščita priporočljivo na mestu uporabe, če je razdalja večja

1.4.1 Učinek dvojne napetosti

Nad določeno dolžine d bo tokokrog, zaščiten z SPD, začel odmevati, ko bo induktivnost in kapacitivnost sta enaki:

Lω = -1 / Cω

Vezje impedanca se nato zmanjša na njen upor. Kljub delu, ki ga je prevzela SPD, preostali tok strele I v tokokrogu še vedno temelji na impulzu. Njegovo povečanje bo zaradi resonance povzročilo znatna povečanja Ud, Uc in Urm napetosti.

Pod temi pogojih se lahko napetost, uporabljena na sprejemniku, podvoji.

Učinek dvojnika Napetost

Kje:

•C – nosilnost, ki predstavlja obremenitev

•Ld – induktivnost napajalnega voda

•Lrm – induktivnost veznega sistema

Namestitev SPD-jev ne sme negativno vplivati ​​na kontinuiteto storitve, kar bi bilo v nasprotju z želenim ciljem. Nameščeni morajo biti zlasti na izvor domačih ali podobnih inštalacij (TT ozemljitveni sistemi), v v povezavi z napravo za diferenčni tok z zakasnitvijo tipa S.

Pozor! Če tam so pomembni udari strele (> 5 kA), sekundarni diferenčni tok naprave lahko še vedno sprožijo.

2. Namestitev SPD-jev

2.1 Priključitev SPD-jev

2.1.1 Sistem povezovanja ali ozemljitev

Organi za standarde uporabite generični izraz "ozemljitvena naprava" za označevanje koncepta vezave sistem in sistem ozemljitvene elektrode, pri čemer ni razlike med dva. V nasprotju s prejetim mnenjem ni neposredne povezave med vrednost ozemljitvene elektrode, na voljo pri nizki frekvenci, da se zagotovi varnost ljudi in učinkovitosti zaščite, ki jo zagotavljajo SPD.

Kot je prikazano spodaj, to vrsto zaščite je mogoče vzpostaviti tudi brez ozemljitve elektroda.

Impedanca od razelektritveno vezje toka, ki ga preusmeri SPD, je mogoče razdeliti na dva dela.

Prvi, ozemljitveno elektrodo tvorijo vodniki, ki so običajno žice, in odpornost tal. Njegova v bistvu induktivna narava pomeni, da je Učinkovitost se zmanjšuje s frekvenco, kljub previdnosti pri ožičenju (omejitev dolžine, pravilo 0,5 m). Drugi del te impedance je manjši viden, vendar bistvenega pomena pri visoki frekvenci, ker je v resnici sestavljen iz razpršene zmogljivosti med napeljavo in zemljo.

Seveda relativne vrednosti vsake od teh komponent se razlikujejo glede na vrsto in obseg namestitve, lokacijo SPD (glavni ali bližinski tip) in glede na shemo ozemljitvene elektrode (ozemljitveni sistem).

Vendar je Dokazano je, da je delež napetostne prenapetostne zaščite v razelektritvenem toku lahko doseže 50 do 90 % na ekvipotencialnem sistemu, medtem ko količina neposredno razelektritev z ozemljitveno elektrodo je okoli 10 do 50 %. Vezni sistem je bistveno za vzdrževanje nizke referenčne napetosti, ki je bolj ali manj enaka čez celotno namestitev.

SPD bi morali biti povezan s tem veznim sistemom za največjo učinkovitost.

Najmanjša priporočeni presek priključnih vodnikov upošteva največja vrednost toka praznjenja in značilnosti konca življenjske dobe zaščitna naprava.

To je nerealno povečati ta presek, da bi nadomestili dolžine povezav, ki tega ne storijo upoštevajte pravilo 0,5 m. Pravzaprav je pri visoki frekvenci impedanca Vodniki so neposredno povezani z njihovo dolžino.

V električnih stikalne plošče in velike plošče, bi bilo morda dobro zmanjšati impedanco povezave z uporabo izpostavljenih kovinskih prevodnih delov ohišje, plošče in ohišja.

Tabela 2 – Najmanj presek priključnih vodnikov SPD

Zmogljivost SPD		Prerez (mm2)
Razred II SPD	SStandard: Imax < 15 kA (x 3-razred II)	6
	EPovečano: Imax < 40 kA (x 3-razred II)	10
	HVisoka: Imax < 70 kA (x 3-razred II)	16
Razred jaz SPD		16

Uporaba izpostavljeni kovinski prevodni deli ohišij kot zaščitni vodniki dovoljeno s standardom IEC 60439-1, če je to potrdilo proizvajalec.

Vedno je priporočljivo je obdržati žični vodnik za povezavo zaščitnih vodnikov na priključni blok ali kolektor, ki nato podvoji povezavo, narejeno prek izpostavljene prevodne dele ohišja.

2.1.2 Dolžina povezave

V praksi je priporočljivo je, da skupna dolžina tokokroga SPD ne presega 50 cm. Te zahteve ni vedno enostavno izvesti, vendar z uporabo razpoložljivih izpostavljeni prevodni deli v bližini lahko pomagajo.

Skupna dolžina SPD vezje

* se lahko namesti na isto DIN letev. Vendar pa bo namestitev bolje zaščitena, če oboje naprave so nameščene na 2 različnih DIN letev (SPD pod zaščito)

Število udari strele, ki jih SPD lahko absorbira, se bodo zmanjšali z vrednostjo tok praznjenja (od 15 udarcev za tok pri vrednosti In do enega udarca pri Imax/Iimp).

Pravilo 0,5 m In teoriji, ko strela udari, napetost Ut, na katero je sprejemnik je enaka zaščitni napetosti Up napetostnega sunka zaščitnik (za svoj In), v praksi pa je slednji višji.

Pravzaprav je padce napetosti, ki jih povzročajo impedance priključnih vodnikov SPD in njegovih temu so dodane zaščitne naprave:

Ut = UI1 + Ud + UI2 + gor + UI3

Na primer, padec napetosti v 1 m vodnika, čez katerega potuje impulzni tok 10 kA za 10 μs bo doseglo 1000 V.

Δu = L × di / dt

•     di – Variacija toka 10.000 A

•     dt – Časovna sprememba 10 μs

•     L – induktivnost 1 m vodnika = 1 μs

•     Vrednost Δu je treba dodati napetosti Up

Skupna dolžina Zato mora biti čim krajši. V praksi se priporoča, da 0,5 m ni presežena. V primeru težav je morda koristno uporabiti široko, ravno vodniki (izolirane pletenice, gibke izolirane palice).

0,5 m SPD pravilo povezave

Zemeljska povezava vodnik prenapetostne zaščite ne sme biti zelen/rumen v smisel za definicijo PE vodnika.

Običajna praksa je tako da se ta oznaka vendarle pogosto uporablja.

Nekaj ​​ožičenja konfiguracije lahko ustvarijo sklopke med zgornjim in spodnjim tokom vodnike SPD, ki lahko povzročijo širjenje vala strele skozi celotno namestitev.

SPD ožičenje konfiguracija #1

Gorvodno in nadaljnji vodniki, priključeni na sponko prenapetostne zaščite z a skupna pot.

SPD ožičenje konfiguracija 1

SPD ožičenje konfiguracija #2

Vhod in izhod vodniki fizično dobro ločeni in povezani na isti terminal.

SPD ožičenje konfiguracija 2

SPD ožičenje konfiguracija #3

Povezava predolgi vodniki, izhodni vodniki fizično ločeni.

SPD ožičenje konfiguracija 3

SPD ožičenje konfiguracija #4

Povezava čim krajše vodnike s povratnim vodnikom iz ozemljitvene sponke blizu vodnikov pod napetostjo.

SPD ožičenje konfiguracija 4

2.2 Zaščita SPD ob koncu življenjske dobe

SPD je a naprava, katere konec življenjske dobe zahteva posebno pozornost. Njegove komponente se starajo vsakič, ko udari strela.

Na koncu življenja notranja naprava v SPD ga odklopi od napajanja. Indikator (vklopljen ščitnik) in izbirno povratno informacijo o alarmu (dodatek za povratne informacije o stanju nameščeno) označujejo to stanje, ki zahteva zamenjavo modula zaskrbljen.

Če SPD preseže njegove omejevalne zmogljivosti, se lahko uniči s samim kratkim stikom. A zato mora biti vgrajena zaščita pred kratkim stikom in preobremenitvijo serija navzgor od SPD (to se običajno imenuje veja SPD).

Slika X – Načela namestitve SPD-jev s pripadajočo zaščito

Nasprotno od po določenem mnenju mora biti prenapetostna zaščita vedno zaščitena pred morebitnimi kratkimi in preobremenitvenimi tokovi. In to velja za vse napetostne prenapetostne zaščite, razreda II in I, ne glede na vrsto komponent ali uporabljenih tehnologij.

Ta zaščita je treba zagotoviti v skladu z običajnimi pravili diskriminacije.

2.3 Usklajevanje EPD

Ureditev več SPD v kaskadi zahteva njihovo usklajenost, tako da vsak od njih absorbira energijo na optimalen način in omeji širjenje udara strele skozi namestitev, kolikor je to mogoče.

Usklajevanje SPD je kompleksen koncept, ki mora biti predmet posebnih študij in testi. Najmanjše razdalje med SPD ali vstavljanje ločilnih dušilk jih proizvajalci ne priporočajo.

Primarni in sekundarni SPD morajo biti usklajeni tako, da se skupna energija razprši (E1 + E2) se deli med njima glede na njihovo zmogljivost praznjenja. The priporočena razdalja d1 omogoča ločitev prenapetostnih zaščit in tako prepreči, da bi preveč energije prešlo neposredno v sekundarni SPD s tveganjem uničenja.

To je a situacija, ki je dejansko odvisna od značilnosti vsakega od EPD.

Slika X – Usklajevanje SPD

Dva enaka prenapetostne zaščite. Na primer Up: 2 ​​kV in Imax: 70 kA). nameščena, ne da bi bila potrebna razdalja d1: energija bo deljena bolj ali manj enakomerno med obema EPD. Toda dva različna SPD (npr Gor: 2 kV/Imax: 70 kA in Up: 1,2 kV/Imax: 15 kA) morata biti vsaj 8 m narazen, da izogibajte se prevelikemu povpraševanju po drugi prenapetostni zaščiti.

Če ni navedeno, vzemite d1 min (v metrih) kot 1 % razlike med Up1 in Up2 (in volti). Na primer:

Up1 = 2,0 kV (2000 V) in Up2 = 1,2 kV (1200 V)

⇒ d1 = 8 m min. (2000 – 1200 = 800 >> 1 % od 800 = 8 m)

Še en primer, če:

Up1 = 1,4 kV in Up2 = 1,2 kV ⇒ d1 = 2 m min