Bevezetés az SPD-be és szerepébe

Egy elektromosban rendszerek, az SPD-ket általában leágazó konfigurációban (párhuzamosan) telepítik. a feszültség alatt álló vezetők és a föld között. Az SPD működési elve lehet hasonló legyen a megszakítóéhoz.

Normál használatban (sz túlfeszültség): az SPD hasonló a megszakítóhoz.

Amikor van egy túlfeszültség: az SPD aktívvá válik, és a villámáramot a föld. Ez hasonlítható egy megszakító zárásához, amely megszakító zárja rövidre az elektromos hálózatot a földeléssel az egyenpotenciálon keresztül a földelőrendszer és a szabadon lévő vezető részek egy nagyon rövid pillanatra, a túlfeszültség időtartamára korlátozódik.

A felhasználó számára a Az SPD működése teljesen átlátszó, mivel csak egy kis töredékét bírja egy második.

Amikor az túlfeszültség lemerült, az SPD automatikusan visszatér normál állapotába állapot (megszakító nyitva).

1. Védelmi alapelvek

1.1 Védelmi módok

Van két villám túlfeszültség üzemmódok: Közös üzemmód és Maradékáram üzemmód.

Villám a túlfeszültségek főként közös üzemmódban és általában az origónál jelennek meg villanyszerelés. Hiányáram üzemmódban általában túlfeszültségek jelennek meg TT módban, és főleg az érzékeny berendezéseket érinti (elektronikus berendezések, számítógépek stb.).

Közös módú védelem a fázis/semleges és a föld között

Fázis/semleges TT földelőrendszerben a védelem akkor indokolt, ha a nulla a az elosztó oldala alacsony értékű (néhány ohmos, míg a berendezés földelőelektródája több tíz ohmos).

Maradékáram mód védelem a fázis és a nulla között

Az aktuális visszatérés az áramkör ekkor valószínűleg a telepítési nullán keresztül történik, nem pedig a föld.

A maradék A fázis és a nulla közötti U árammódú feszültség akár egy értékig is megnőhet egyenlő az SPD egyes elemei maradékfeszültségeinek összegével, azaz. dupla védelmi szint közös módban.

Fázis/semleges védelem TT földelő rendszerben

Egy hasonló jelenség előfordulhat egy TN-S földelési rendszerben, ha mind az N, mind a PE vezetékek különállóak vagy nem megfelelően ekvipotenciálisak. Az áram akkor valószínű Kövesse a nullavezetőt annak visszatérésekor, ne a védővezetőt és a kötőrendszer.

Egy elméleti optimális védelmi modell, amely minden földelési rendszerre vonatkozik meghatározott, bár valójában az SPD-k szinte mindig kombinálják a közös módú védelmet és hibaáram mód védelem (kivéve IT vagy TN-C modellek).

Elengedhetetlen ahhoz ellenőrizze, hogy a használt SPD-k kompatibilisek-e a földelőrendszerrel.

1.2 Lépcsőzetes védelem

Amint a túláramvédelmet megfelelő besorolású eszközökkel kell biztosítani a telepítés minden szintjét (eredet, másodlagos, terminál) egyeztetve egymást, a tranziens túlfeszültségek elleni védelem is hasonlóra épül megközelítés több SPD „lépcsőzetes” kombinációjával.

Kettőt-hármat az SPD szintek általában szükségesek az energia elnyeléséhez és a határértékhez a nagyfrekvenciás oszcillációs jelenségek miatti csatolás által kiváltott túlfeszültségek.

Az alábbi példa azon a hipotézisen alapul, amely szerint az energiának csak 80%-a irányul a földre (80%: az SPD típusától és az elektromosságtól függő tapasztalati érték telepítés, de mindig kevesebb, mint 100%).

Az elve a a lépcsőzetes védelmet alacsony áramerősségű alkalmazásoknál is használják (telefon, kommunikációs és adathálózatok), egyesíti az első két védelmi szintet egyetlen eszközben, amely általában a telepítés helyén található.

Szikraköz alapú Az energia nagy részét a földbe történő leadására tervezett alkatrészekkel kombinálják varisztorok vagy diódák, amelyek a feszültségeket a védendő berendezés.

Terminál védelmet általában ezzel az eredetvédelemmel kombinálják. A terminál A védelem közel van a berendezéshez, közeli SPD-kkel biztosítva.

1.2.1 Több SPD kombinációja

A korlátozás érdekében amennyire csak lehetséges, az SPD-t mindig a közelébe kell telepíteni védendő berendezés 3.

Azonban ez védelem csak azokat a berendezéseket védi, amelyek közvetlenül csatlakoznak hozzá, de felette mindezt, alacsony energiakapacitása nem teszi lehetővé az összes energia lemerülését.

Ehhez egy SPD szükséges a telepítés helyén 1.

Hasonlóképpen az SPD 1 nem tudja megvédeni a teljes telepítést, mivel megenged egy mennyiséget a maradék energia áthaladását, és hogy a villámlás nagyfrekvenciás jelenség.

Attól függően, hogy a a telepítés mértéke és a kockázat típusai (expozíció és érzékenység berendezés, a szolgáltatás folytonosságának kritikussága), áramkörvédelem 2 is szükséges az 1-en és a 3-on kívül.

Lépcsőzetes védelem

Vegye figyelembe, hogy a Az SPD első szintjét (1) a lehető legmesszebbre kell felszerelni az áramlás irányába telepítése annak érdekében, hogy a lehető legnagyobb mértékben csökkentse a kiváltott hatásokat villámlás elektromágneses csatolással.

1.3 Az SPD-k helye

A hatékony SPD-k használatával történő védelem, szükség lehet több SPD kombinálására:

1. Fő SPD ➀

2. Áramkör SPD ➁

3. Proximity SPD ➂

További védelemre lehet szükség a léptéktől (vonalhosszaktól) és a a védendő berendezés (számítástechnikai, elektronikus stb.) érzékenysége. Ha több SPD van telepítve, nagyon pontos koordinációs szabályokat kell alkalmazni.

 

Származása telepítés	terjesztés szint	Alkalmazás szint
A védelem a telepítés eredeténél (elsődleges védelem) sönt a legtöbb a beeső energiáról (általános az áramellátó rendszer által szállított üzemmódú túlfeszültség) a potenciálkiegyenlítéshez rendszerhez és a földhöz.	Áramkör oltalom (másodlagos oltalom) kiegészíti az eredetvédelmet azáltal koordinációja és korlátozza a maradékáram üzemmódú túlfeszültségeket, amelyek a a telepítés konfigurációja.	Közelség védelem (terminálvédelem) végső csúcskorlátozást végez a túlfeszültségek, amelyek a legveszélyesebbek a berendezésekre.

Fontos, hogy ne feledje, hogy a teljes telepítés és berendezés védelme az csak akkor hatékony, ha:

1. Több szint SPD-k vannak telepítve (lépcsőzetes), hogy biztosítsák az elhelyezett berendezések védelmét a telepítés eredetétől bizonyos távolságra: berendezéshez szükséges 30 m-re vagy távolabb található (IEC 61643-12), vagy szükséges, ha a védelmi szint felfelé a fő SPD magasabb, mint a berendezés kategóriája (IEC 60364-4-443 és 62305-4)

2. Minden hálózat védettek:

2.1. Erő a főépületet és az összes melléképületet ellátó hálózatok, külső parkolók világítási rendszerei stb.

2.2. Kommunikáció hálózatok: bejövő és különböző épületek közötti vezetékek

1.4 Védett hosszúságok

Ez lényeges hogy a hatékony túlfeszültség-védelmi rendszer kialakítása figyelembe veszi a védendő vevőket ellátó vezetékek hosszától (lásd a táblázatot). lent).

Valójában a felett bizonyos hosszúságú, a vevőre kapcsolt feszültség a rezonancia jelenség, jelentősen meghaladják a várható határfeszültséget. A Ennek a jelenségnek a mértéke közvetlenül kapcsolódik a jellemzőihez telepítés (vezetők és kötőrendszerek) és az áram értékével a világítás kisülése okozza.

Az SPD helyes vezetékes, amikor:

1. A védett a berendezés ugyanahhoz a földhöz van ekvipotenciálisan kötve, amelyhez az SPD is csatlakoztatva

2. Az SPD és annak kapcsolódó biztonsági mentési védelem csatlakoztatva van:

2.1. Hoz hálózathoz (feszültség alatt álló vezetékek) és a kártya fő védőrúdjához (PE/PEN) a a lehető legrövidebb és 0,5 m-nél kisebb vezetékhosszak.

2.2. Val vel olyan vezetékek, amelyek keresztmetszete megfelel az SPD követelményeinek (lásd asztal alatt).

1. táblázat – Maximum vezetékhossz az SPDe és a védendő eszköz között

SPD pozíció		A telepítés helyén		Nem a telepítés helyén
Karmester keresztmetszet		vezeték (belföldi)	nagy kábelek (ipar)	vezeték (belföldi)	nagy kábelek (ipar)
Fogalmazás a kötőrendszerről	TOVÁBB karmester	< 10 m	10 m	< 10 m*	20 m*
	hálós/ekvipotenciális	10 m	20 m	20 m*	30 m*

* Védelem nagyobb távolság esetén ajánlott a felhasználás helyén

1.4.1 Kettős feszültség hatása

Egy bizonyos felett d hosszúságú, az SPD által védett áramkör rezonálni kezd, amikor a Az induktivitás és a kapacitás egyenlő:

Lω = -1 / Cω

Az áramkör az impedancia ekkor az ellenállására csökken. Az SPD által felvett rész ellenére az I maradék villámáram az áramkörön továbbra is impulzus alapú. Az rezonancia miatti növekedés, az Ud, Uc jelentős növekedését fogja eredményezni és Urm feszültségek.

Ezek alatt körülmények között a vevőre kapcsolt feszültség megduplázódhat.

Dupla hatása feszültség

Ahol:

•C – a terhelést jelző kapacitás

•Ld – tápvezetéki induktivitás

•Lrm – kötési rendszer induktivitása

A telepítés Az SPD-k nem befolyásolhatják hátrányosan a szolgáltatás folytonosságát, ami az lenne a kívánt céllal ellentétben. Fel kell szerelni őket, különösen a háztartási vagy hasonló létesítmények eredete (TT földelőrendszerek), in S típusú késleltetett maradékáram-kapcsolóval együtt.

Vigyázat! Ha itt jelentős villámcsapások (> 5 kA), a szekunder maradékáram a készülékek továbbra is leoldhatnak.

2. SPD-k telepítése

2.1 SPD-k csatlakoztatása

2.1.1 Csatlakoztatási rendszer vagy földelés

Szabványügyi testületek használja a „földelőeszköz” általános kifejezést mind a kötés fogalmának megjelölésére rendszer és egy földelő elektróda, nem tesz különbséget a között kettő. A kapott véleménnyel ellentétben nincs közvetlen összefüggés a a földelő elektróda értéke, alacsony frekvencián biztosítva a biztonság érdekében az SPD-k által nyújtott védelem hatékonysága.

Amint alább látható, ez a fajta védelem földelés hiányában is kialakítható elektróda.

Az impedanciája az SPD által söntött áram kisülési köre felbontható két rész.

Az első, a földelő elektródát vezetők alkotják, amelyek általában vezetékek, és a a talaj ellenállása. Lényegében induktív jellege azt jelenti, hogy annak a hatékonyság a frekvenciával csökken, a bekötési óvintézkedések ellenére (hosszkorlátozás, 0,5 m szabály). Ennek az impedanciának a második része kisebb látható, de elengedhetetlen magas frekvencián, mert valójában a szórt kapacitás a berendezés és a föld között.

Természetesen a ezen összetevők mindegyikének relatív értékei típustól és típustól függően változnak a telepítés léptéke, az SPD helye (fő vagy közeli típusú) és a földelőelektróda séma szerint (földelési rendszer).

Azonban van bebizonyosodott, hogy a feszültség-túlfeszültség-védő részesedése a kisülési áramból az ekvipotenciálrendszeren elérheti az 50-90%-ot, míg az összeg közvetlenül a földelőelektróda által kisütt 10-50%. A kötőrendszer az elengedhetetlen az alacsony referenciafeszültség fenntartásához, amely többé-kevésbé azonos a teljes telepítésen keresztül.

Az SPD-k legyenek csatlakozik ehhez a ragasztórendszerhez a maximális hatékonyság érdekében.

A minimum A csatlakozóvezetékek ajánlott keresztmetszete figyelembe veszi a maximális kisülési áramérték és az élettartam végének jellemzői védőeszköz.

Ez irreális hogy növelje ezt a keresztmetszetet, hogy kompenzálja a csatlakozási hosszokat, amelyek nem tartsa be a 0,5 m-es szabályt. Valójában nagy frekvencián az impedancia a A vezetékek közvetlenül a hosszukhoz vannak kötve.

Elektromosban kapcsolótáblák és nagy méretű panelek, jó ötlet lehet csökkenteni a a kapcsolat impedanciája a szabadon lévő fém vezetőképes részek használatával alváz, lemezek és burkolatok.

2. táblázat – Minimum az SPD csatlakozó vezetékek keresztmetszete

SPD kapacitás		Keresztmetszet (mm2)
Osztály II SPD	SNormál: Imax < 15 kA (x 3-osztály II)	6
	EMegnövelt: Imax < 40 kA (x 3-osztály II)	10
	HMagas: Imax < 70 kA (x 3-osztály II)	16
Osztály Én SPD		16

Használata a A burkolatok szabaddá vált fém vezetőképes részei, mint védővezetők az IEC 60439-1 szabvány által engedélyezett, mindaddig, amíg ezt tanúsítja gyártó.

Mindig az célszerű megtartani egy vezetéket a védővezetők csatlakoztatásához a sorkapocsra vagy a kollektorra, amely azután megduplázza a keresztül létrehozott kapcsolatot a ház alvázának szabadon álló vezető részei.

2.1.2 Csatlakozás hossza

A gyakorlatban az ajánlott, hogy az SPD áramkör teljes hossza ne haladja meg az 50 cm-t. Ezt a követelményt nem mindig könnyű megvalósítani, de a rendelkezésre álló lehetőségek felhasználásával A közelben lévő szabadon vezető vezető részek segíthetnek.

Teljes hossza a SPD áramkör

* telepíthető ugyanazon a DIN-sínen. A telepítés azonban jobban védett, ha mindkettő az eszközök 2 különböző DIN sínre vannak felszerelve (SPD a védelem alatt)

Száma Az SPD által elnyelhető villámcsapások az értékével csökkenni fognak kisülési áram (15 ütéstől In értékű áram esetén egyetlen ütésig az Imax/Iimp-nél).

0,5 m szabály In elmélet szerint villámcsapáskor az Ut feszültség, amelyre a vevő van kitéve megegyezik a feszültséglökés Up védelmi feszültségével védő (az In számára), de a gyakorlatban ez utóbbi magasabb.

Valójában a az SPD csatlakozóvezetékek impedanciái által okozott feszültségesések és annak védőeszközt adunk ehhez:

Ut = UI1 + Ud + UI2 + Fel + UI3

Például a feszültségesés 1 m-es vezetőben, amelyet 10 kA-es impulzusáram vitt át 10 μs eléri az 1000 V-ot.

Δu = L × di / dt

•     di – Áramingadozás 10 000 A

•     dt – Időváltozás 10 μs

•     L – 1 m vezető induktivitása = 1 μs

•     Érték Δu hozzáadandó az Up feszültséghez

A teljes hossza Ezért az Lt-nek a lehető legrövidebbnek kell lennie. A gyakorlatban ez javasolt 0,5 m-t nem lépik túl. Nehézség esetén hasznos lehet a széles, lapos használata vezetékek (szigetelt fonatok, rugalmas szigetelt rudak).

0,5 m SPD kapcsolódási szabály

A föld linkje A túlfeszültség-védő vezetéke nem lehet zöld/sárga a PE-vezető definíciójának értelme.

Az általános gyakorlat az úgy, hogy ezt a jelölést azonban gyakran használják.

Néhány vezeték konfigurációk csatolásokat hozhatnak létre az upstream és a downstream között az SPD vezetői, amelyek valószínűleg a villámhullám terjedését okozzák az egész telepítés során.

SPD kábelezés konfiguráció #1

Upstream és a feszültség túlfeszültség-védő kapcsára a közös út.

SPD kábelezés konfiguráció 1

SPD kábelezés konfiguráció #2

Bemenet és kimenet a vezetékek fizikailag jól el vannak választva és ugyanarra a kapocsra vannak kötve.

SPD kábelezés konfiguráció 2

SPD kábelezés konfiguráció #3

Kapcsolat a vezetők túl hosszúak, a kimeneti vezetékek fizikailag el vannak választva.

SPD kábelezés konfiguráció 3

SPD kábelezés konfiguráció #4

Kapcsolat a lehető legrövidebb vezetékeket a földelési kapocsról visszavezető vezetékkel az élő vezetők közelében.

SPD kábelezés konfiguráció 4

2.2 Az SPD-k élettartamának végének védelme

Az SPD a olyan eszköz, amelynek élettartama különös figyelmet igényel. Összetevői öregednek minden alkalommal villámcsapás történik.

Az élet végén egy belső eszköz az SPD-ben leválasztja a tápfeszültségről. Egy jelző (be a védő) és egy opcionális riasztási visszajelzés (állapot-visszajelző tartozék). felszerelve) jelzi ezt az állapotot, amely modul cserét igényel érintett.

Ha az SPD meghaladja korlátozó képességei miatt maga a rövidzárlat tönkreteheti. A ezért rövidzárlat és túlterhelés elleni védőberendezést kell beépíteni sorozat az SPD előtt (ezt általában SPD ágnak nevezik).

X ábra – Telepítési elvek SPD-k kapcsolódó védelemmel

Ellentétes bizonyos beérkezett vélemények esetén a túlfeszültség-védőt mindig védeni kell az esetleges rövidzárlati és túlterhelési áramok ellen. És ez mindenkire vonatkozik feszültség-túlfeszültség-védők, mind a II., mind az I. osztályú, típustól függetlenül használt alkatrészek vagy technológiák.

Ezt a védelmet a szokásos diszkriminációs szabályok szerint kell biztosítani.

2.3 Az SPD-k koordinálása

Több SPD rendezése a kaszkádban megköveteli, hogy koordinálják őket, hogy mindegyik elnyeli a energiát optimális módon, és korlátozza a villámcsapás terjedését a telepítés során, amennyire csak lehetséges.

A koordináció Az SPD-k egy összetett fogalom, amelynek konkrét tanulmányok tárgyát kell képeznie és tesztek. Minimális távolságok az SPD-k vagy a szétválasztó fojtótekercsek behelyezése között nem ajánlják a gyártók.

Elsődleges és A másodlagos SPD-ket úgy kell koordinálni, hogy a teljes eloszlatandó energia (E1 + E2) kisülési kapacitásuk szerint osztják meg közöttük. A A d1 ajánlott távolság lehetővé teszi a túlfeszültség-védők leválasztását és így megakadályozza, hogy az energia túl nagy része közvetlenül a másodlagos SPD-be kerüljön megsemmisítésének kockázatával.

Ez egy helyzet, amely valójában az egyes SPD-k jellemzőitől függ.

X ábra – SPD-k koordinálása

Két egyforma túlfeszültségvédők. Például Fel: 2 kV és Imax: 70 kA) lehet A d1 távolság nélkül telepítve: az energia megosztásra kerül többé-kevésbé egyenlő arányban a két SPD között. De két különböző SPD (pl Felfelé: 2 kV/Imax: 70 kA és felfelé: 1,2 kV/Imax: 15 kA) legalább 8 m távolságra kell lennie egymástól Kerülje el, hogy a második túlfeszültség-védőre túl nagy igény legyen.

Ha nincs feltüntetve, vegyük d1 percet (méterben) az Up1 és Up2 közötti különbség 1%-ának (in volt). Például:

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

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

Egy másik példa, ha:

Up1 = 1,4 kV és Fel2 = 1,2 kV ⇒ d1 = 2 m min