Zařízení na ochranu proti přepětí DC: Přepěťová ochrana: dokonalý průvodce pro solární, elektrické a průmyslové aplikace

Přepěťová ochranná zařízení (SPD) jsou důležitými součástmi v solárních fotovoltaických systémech, nabíjecích stanicích pro elektromobily a průmyslových aplikacích, které jsou určeny k ochraně citlivých elektronických zařízení před přepětím způsobeným různými elektrickými poruchami. Tato zařízení hrají klíčovou roli při udržování dlouhé životnosti a spolehlivosti elektrických systémů tím, že odvádějí nadměrné napětí od kritických součástí, čímž zabraňují jejich poškození a zajišťují kontinuitu provozu.

VIOX SPD

Pochopení přechodných stejnosměrných přepětí

Definice stejnosměrných přechodných přepětí

Stejnosměrná přechodná přepětí jsou krátkodobé napěťové špičky, které se vyskytují v elektrických systémech stejnosměrného proudu (DC). Tato přepětí mohou výrazně překročit normální provozní napětí a obvykle trvají od několika mikrosekund do několika milisekund. Vyznačují se rychlým náběhem a mohou dosahovat amplitudy několika kilovoltů. Přechodná přepětí mohou být důsledkem různých vnějších nebo vnitřních poruch a představují riziko pro elektrická zařízení, protože mohou způsobit poruchu izolace, selhání zařízení nebo narušení provozu.

Běžné příčiny v systémech stejnosměrného proudu

K výskytu přechodných přepětí ve stejnosměrných soustavách přispívá několik faktorů:

• Blesk udeří: Blesk je jednou z nejvýznamnějších přírodních příčin přechodných přepětí. Přímý úder blesku může vyvolat vysokonapěťové přepětí, které se šíří nadzemním vedením a připojenými zařízeními a vede k vážným škodám. Dokonce i nepřímé účinky, jako je elektromagnetické záření z úderu blesku, mohou vyvolat značné napěťové špičky v blízkých systémech.
• Operace přepínání: Při zapínání a vypínání elektrických zařízení, jako jsou motory, transformátory nebo jističe, může vznikat přechodné přepětí. Tyto spínací operace mohou vést k náhlým změnám průtoku proudu a generovat napěťové špičky, které mohou ovlivnit připojená zařízení. Běžným příkladem této příčiny je jev známý jako "odskok spínače" při provozu indukčních zátěží.
• Elektrostatické výboje (ESD): K ESD dochází, když se dva předměty s různým elektrostatickým potenciálem dostanou do kontaktu nebo těsné blízkosti, což vede k rychlému elektrickému výboji. To může vyvolat krátké, ale intenzivní napěťové špičky, které jsou obzvláště škodlivé pro citlivé elektronické součástky.
• Průmyslové výkyvy: V průmyslovém prostředí mohou činnosti, jako je spouštění velkých motorů nebo zapínání transformátorů, vyvolat značná přechodná přepětí. Tato přepětí často vznikají v důsledku náhlých změn podmínek zatížení a mohou vyvolat poruchy v elektrické síti.
• Jaderné elektromagnetické impulsy (NEMP): Ačkoli jsou méně časté, mohou události NEMP způsobené jadernými výbuchy ve velkých výškách vyvolat rozsáhlá přechodná přepětí v rozsáhlých oblastech. Elektromagnetické pole generované takovými výbuchy může způsobit silné napěťové skoky v elektrických a komunikačních vedeních.

Jak fungují zařízení na ochranu před přepětím DC

Principy fungování stejnosměrných jednotek SPD

Přepěťové ochrany (SPD) fungují tak, že monitorují úroveň napětí ve stejnosměrném systému a rychle reagují na přepětí, které překročí předem stanovené prahové hodnoty. Základní funkcí SPD DC je odvádět nadměrné napětí od citlivých zařízení a zajišťovat, aby zůstalo v bezpečných provozních mezích.

1. Monitorování napětí: Stejnosměrný SPD nepřetržitě monitoruje napětí v obvodu. Když zjistí přepětí - například způsobené úderem blesku nebo spínacími operacemi - aktivuje se a chrání systém.
2. Přesměrování přepětí: Přepětí: Primární mechanismus zahrnuje komponenty, jako jsou varistory na bázi oxidu kovu (MOV) nebo plynové výbojky (GDT). Za normálních podmínek vykazují tyto součástky vysoký odpor, čímž účinně izolují SPD od obvodu. Když však dojde k přepětí, jejich odpor dramaticky klesne, což umožní, aby jimi protékal přebytečný proud a byl bezpečně odveden do země.
3. Rychlá reakce: Celý proces probíhá během nanosekund, což je rozhodující pro ochranu zařízení i před nejkratšími přepětími. Po odeznění přepětí se MOV nebo GDT vrátí do stavu vysoké odolnosti a je připraven na další přepětí.

Prozkoumat na Youtube

Klíčové součásti DC SPD

Pro zajištění účinné přepěťové ochrany spolupracuje v rámci DC SPD několik klíčových komponent:

• Varistor na bázi oxidu kovu (MOV): Jedná se o nejběžnější součástku používanou ve stejnosměrných SPD. MOV jsou napěťově závislé rezistory, které omezují napěťové špičky změnou svého odporu v reakci na přepětí. Poskytují nízkoimpedanční cestu pro přepěťové proudy a účinně je odvádějí od citlivých zařízení.
• Výstupní plynová trubice (GDT): GDT, které se často používají ve spojení s MOV, poskytují dodatečnou ochranu tím, že umožňují průchod proudu při překročení určité prahové hodnoty napětí. Jsou obzvláště účinné při zvládání vysokoenergetických přepětí.
• Diody pro potlačení přechodových napětí (TVS): Tyto součástky jsou navrženy tak, aby rychle reagovaly na přechodná přepětí a dokázaly účinně omezit napěťové špičky. Často se používají v aplikacích vyžadujících rychlou odezvu.
• Mezery v jiskrách: Jsou používána jako ochranná zařízení, která vytvářejí vodivou cestu, když napětí překročí určitou úroveň, a umožňují tak přepětí obejít citlivé součásti.

Typy přepěťových ochran DC

Přepěťové ochrany (SPD) se dělí na různé typy podle místa instalace a úrovně ochrany, kterou nabízejí. Pochopení těchto typů pomáhá při výběru vhodného SPD pro konkrétní potřeby v systémech stejnosměrného proudu. Hlavní typy SPD pro stejnosměrný proud jsou typ 1, typ 2 a typ 3.

Stejnosměrné jednotky SPD typu 1

Stejnosměrné SPD typu 1 jsou určeny k ochraně před přepětím s vysokou energií, způsobeným především přímým úderem blesku nebo událostmi s vysokým napětím. Obvykle se instalují před hlavní rozváděč, a to buď na vstupu do sítě, nebo jsou integrovány do primárního jističového panelu. Tato zařízení zvládnou hlavní nápor přepětí a odvedou přebytečnou energii bezpečně do země.

Výhody:

• Nabízí nejvyšší úroveň přepěťové ochrany přímo připojené ke vstupnímu napájení.
• Významná schopnost absorpce energie
• První linie obrany proti velkým přepětím

Příklady aplikací:

• Vstupy pro elektrické služby
• Hlavní rozvaděče v komerčních komplexech
• Budovy s vnějšími systémy ochrany před bleskem

Stejnosměrné jednotky SPD typu 2

Stejnosměrné SPD typu 2 jsou určeny k ochraně před zbytkovými přepětími, která prošla SPD typu 1, nebo nepřímo spojenými přepětími. Instalují se v hlavním rozváděči nebo dílčích rozváděčích v budově. SPD typu 2 jsou nezbytné pro ochranu před přepětím vznikajícím při spínacích operacích a pro zajištění nepřetržité ochrany v celém elektrickém systému.

Výhody:

• Poskytuje robustní ochranu proti zbytkovým přepětím
• Zvyšuje účinnost celého systému přepěťové ochrany tím, že řeší vnitřně generovaná přepětí.
• Zabraňuje poškození citlivých zařízení připojených k rozvodným panelům.

Příklady aplikací:

• Hlavní a dílčí rozvodné panely v obytných budovách
• Elektrické systémy komerčních budov
• Panely průmyslových strojů a zařízení

Kombinovaný typ DC SPD

K dispozici je také kombinace stejnosměrných SPD typu 1 a typu 2, která se obvykle instaluje do spotřebičů. Tato kombinace poskytuje komplexní řešení, protože nabízí ochranu proti přímému i nepřímému přepětí.

Srovnání se střídavými jednotkami SPD

I když mají střídavé a stejnosměrné SPD některé podobné principy fungování, existuje několik zásadních rozdílů:

1. Úrovně napětí: SPD na střídavý proud chrání zařízení připojená k rozvodné síti s napětím od 120 V do 480 V. Naproti tomu stejnosměrné SPD jsou určeny pro solární fotovoltaické systémy s napětím od několika set voltů do 1500 V v závislosti na velikosti a konfiguraci systému.
2. Upínací vlastnosti: Střídavé a stejnosměrné SPD mají odlišné svěrné vlastnosti, které jsou způsobeny rozdíly v charakteristikách průběhu napětí. Střídavé napětí střídá kladné a záporné hodnoty, zatímco stejnosměrné napětí je konstantní a jednosměrné. V důsledku toho musí střídavé SPD zvládat obousměrné napěťové rázy, zatímco stejnosměrné SPD musí zvládat pouze jednosměrné rázy.
3. Specifikace MOV: MOV (Metal Oxide Varistors) používané ve střídavých a stejnosměrných SPD jsou navrženy odlišně, aby vyhovovaly jedinečným napěťovým a proudovým charakteristikám každého systému. Stejnosměrné MOV musí odolávat trvalému stejnosměrnému napětí a zvládat přepětí v jednom směru, zatímco střídavé MOV musí vyhovovat střídavému napětí a zvládat obousměrná přepětí.
4. Instalace a připojení: Přestože je postup instalace střídavých i stejnosměrných SPD podobný, místa připojení se liší. Střídavé SPD se obvykle připojují k rozvodné síti a zátěžovému zařízení, zatímco stejnosměrné SPD se připojují k solárnímu fotovoltaickému poli, střídači nebo slučovací skříni.

Aplikace zařízení na ochranu před přepětím DC

Zařízení na ochranu před přepětím (SPD) hrají klíčovou roli při ochraně různých stejnosměrných systémů před škodlivými účinky přepětí. Zde jsou uvedeny některé klíčové aplikace, kde se SPD DC hojně používají:

A. Solární fotovoltaické systémy

Solární fotovoltaické systémy (FV) jsou jednou z nejběžnějších aplikací stejnosměrných SPD. Tato zařízení chrání citlivé komponenty, jako jsou solární panely, střídače, regulátory nabíjení a baterie, před přepětím způsobeným úderem blesku, kolísáním sítě nebo spínacími operacemi. DC SPD pomáhají zajistit spolehlivost a dlouhou životnost solárních fotovoltaických systémů tím, že omezují dopad těchto přepětí.

B. Větrné turbíny

Větrné turbíny, které vyrábějí elektřinu pomocí stejnosměrných generátorů, rovněž využívají ochrany poskytované stejnosměrnými SPD. Tato zařízení chrání elektrické součásti turbíny, včetně generátorů, měničů a řídicích systémů, před přepětím, které může vzniknout v důsledku úderu blesku nebo poruch v síti.

C. Nabíjecí stanice pro elektrická vozidla

S rostoucím počtem elektromobilů roste i potřeba spolehlivé nabíjecí infrastruktury. V nabíjecích stanicích pro elektromobily se používají stejnosměrné SPD, které chrání nabíjecí zařízení a připojená vozidla před přepětím a zajišťují bezpečný a nepřerušovaný provoz nabíjení.

D. Telekomunikační zařízení

Telekomunikační systémy, které jsou často závislé na stejnosměrném napájení, vyžadují robustní přepěťovou ochranu, která chrání citlivé elektronické komponenty. Stejnosměrné SPD se používají v různých telekomunikačních aplikacích, jako jsou mobilní věže, datová centra a síťová zařízení, k ochraně před přepětím, které může narušit provoz a poškodit drahý hardware.

E. Průmyslové stejnosměrné napájecí systémy

Mnoho průmyslových procesů a zařízení je závislých na stejnosměrném napájení, což je činí zranitelnými vůči přepětí. Stejnosměrné SPD se používají v průmyslovém prostředí k ochraně stejnosměrně napájených motorů, pohonů, programovatelných logických automatů (PLC) a dalších kritických komponent před poškozením způsobeným přepětím. Tato ochrana pomáhá udržovat spolehlivost a účinnost průmyslových procesů.

Proč stejnosměrné systémy potřebují přepěťovou ochranu

Přepěťová ochrana je u stejnosměrných systémů nezbytná pro ochranu citlivých zařízení, zajištění spolehlivosti a dodržování bezpečnostních norem. Zde je podrobný přehled důvodů, proč stejnosměrné systémy vyžadují přepěťovou ochranu.

A. Ochrana citlivých stejnosměrných zařízení

Stejnosměrné systémy často napájejí citlivá elektronická zařízení, včetně měničů, baterií a řídicích systémů. Tyto komponenty jsou zranitelné vůči přepětí způsobenému úderem blesku, spínacími operacemi nebo poruchami v elektrické síti.

• Prevence poškození zařízení: Napěťová přepětí mohou překročit únosné meze elektronických součástek a vést k jejich nevratnému poškození nebo selhání. Zařízení na ochranu před přepětím (SPD) tato přepětí potlačují nebo odvádějí a chrání tak kritická zařízení před poškozením.
• Provozní integrita: Udržováním stabilní úrovně napětí pomáhají stejnosměrné SPD zajistit správný provoz citlivých zařízení bez výpadků způsobených přechodným přepětím.

B. Zajištění spolehlivosti a životnosti systému

Spolehlivost a životnost stejnosměrných systémů se výrazně zvyšuje díky účinné přepěťové ochraně.

• Prodloužená životnost zařízení: Díky zmírnění účinků napěťových špiček snižují stejnosměrné SPD opotřebení elektronických součástek a umožňují jejich optimální fungování po delší dobu. To je důležité zejména v aplikacích, jako jsou solární fotovoltaické systémy a nabíjecí stanice pro elektromobily, kde může být výměna zařízení nákladná a rušivá.
• Minimalizace prostojů: Ochrana proti přepětí pomáhá předcházet neočekávaným poruchám, které mohou vést k výpadkům systému. To má zásadní význam pro odvětví, která jsou závislá na nepřetržitém provozu, jako jsou telekomunikace a průmyslová automatizace.

C. Dodržování norem a předpisů

Dalším kritickým důvodem pro zavedení přepěťové ochrany do stejnosměrných systémů je dodržování průmyslových norem a předpisů.

• Bezpečnostní předpisy: Mnoho jurisdikcí zavedlo bezpečnostní normy, které nařizují ochranu proti přepětí pro elektrické instalace. Dodržování těchto předpisů nejen zajišťuje jejich dodržování, ale také zvyšuje celkovou bezpečnost tím, že snižuje riziko požárů nebo poruch elektrických zařízení způsobených přepětím.
• Požadavky na pojištění: Některé pojistné smlouvy mohou jako podmínku pojistného krytí vyžadovat instalaci zařízení na ochranu proti přepětí. To dále zdůrazňuje důležitost instalace stejnosměrných přepěťových ochran pro ochranu cenného majetku.

Výběr správného zařízení na ochranu před přepětím DC

Při výběru přepěťové ochrany (SPD) je pro zajištění optimální ochrany vašeho systému zásadních několik klíčových parametrů a úvah. Zde je komplexní průvodce výběrem správného stejnosměrného SPD.

A. Klíčové specifikace, které je třeba zvážit

1. Maximální trvalé provozní napětí (MCOV)MCOV je nejvyšší napětí, které SPD zvládne trvale bez poruchy. Je důležité vybrat SPD s hodnotou MCOV, která přesahuje běžné provozní napětí vašeho stejnosměrného systému. U solárních fotovoltaických systémů se toto napětí obvykle pohybuje od 600 V do 1500 V v závislosti na konkrétní aplikaci a konfiguraci.
2. Jmenovitý vybíjecí proud (In)Tato specifikace udává typický nárazový proud, který SPD vydrží opakovaně bez degradace. Vyšší hodnota In naznačuje lepší výkon v podmínkách častého přepětí. Běžné hodnoty pro stejnosměrné SPD se pohybují od 20 kA do 40 kA v závislosti na aplikaci.
3. Maximální vybíjecí proud (Imax)Imax představuje maximální přepěťový proud, který SPD zvládne během jedné přepěťové události, aniž by došlo k poruše. Je velmi důležité vybrat SPD s hodnotou Imax, která je dostatečná pro zvládnutí potenciálních přepětí v daném prostředí, často s hodnotou 10 kA, 20 kA nebo vyšší.
4. Úroveň ochrany proti přepětí (Up)Up je maximální napětí, které se může objevit na chráněném zařízení během přepětí. Nižší hodnota Up znamená lepší ochranu citlivých součástí. Typické hodnoty Up pro stejnosměrné SPD se pohybují kolem 3,8 kV, ale mohou se lišit v závislosti na konstrukčních a aplikačních požadavcích.

B. Běžné možnosti DC SPD na trhu

Několik renomovaných výrobců nabízí řadu stejnosměrných SPD přizpůsobených pro různé aplikace:

• USFULL DC SPD: Tato zařízení jsou známá pro svou robustní konstrukci a shodu s mezinárodními normami a obvykle mají jmenovité hodnoty MCOV od 660 V do 1500 V a jmenovité vybíjecí proudy od 20 kA do 40 kA.
• Produkty LSP: Tyto SPD jsou speciálně navrženy pro solární aplikace a jsou schopny pojmout vysoké úrovně napětí a zároveň poskytují účinnou ochranu před bleskem a kolísáním sítě.
• Další značky: Různí výrobci nabízejí SPD typu 1 a 2 určené pro různá místa instalace v solárních fotovoltaických systémech, bateriových úložištích a průmyslových aplikacích.

C. Úvahy o nákladech na DC SPD

Náklady jsou důležitým faktorem při výběru DC SPD, ale neměly by být jediným hlediskem:

• Počáteční investice vs. dlouhodobé úspory: Kvalitnější SPD sice mohou být spojeny s vyššími počátečními náklady, ale z dlouhodobého hlediska mohou ušetřit peníze tím, že zabrání poškození drahého zařízení a sníží náklady na údržbu.
• Náklady na certifikaci a dodržování předpisů: Ujistěte se, že vybraný SPD splňuje příslušné bezpečnostní normy (např. UL 1449, IEC 61643-31). Zařízení s příslušnými certifikacemi mohou mít vyšší cenu, ale poskytují jistotu spolehlivosti a výkonu.
• Náklady na instalaci: Zvažte, zda SPD vyžaduje odbornou instalaci, nebo zda ji může snadno nainstalovat personál znalý elektrických systémů. Náklady na instalaci se mohou lišit v závislosti na složitosti.
  

Osvědčené postupy při instalaci

Správná instalace stejnosměrných SPD je zásadní pro dosažení jejich maximální účinnosti. Mezi hlavní osvědčené postupy patří:

• Umístění SPD na kritických místech, jako je vstupní strana střídačů a slučovačů.
• Instalace dalších SPD na obou koncích kabelových tras delších než 10 metrů.
• Zajištění řádného uzemnění všech vodivých povrchů a kabelů vstupujících do systému nebo z něj vystupujících.
• Výběr SPD, které splňují příslušné průmyslové normy, jako je UL 1449 nebo IEC 61643-31, pro bezpečnost a spolehlivost.

Tyto pokyny pomáhají optimalizovat výkon přepěťové ochrany a zvyšují celkovou bezpečnost elektrických systémů v solárních, nabíjecích a průmyslových aplikacích.

Instalace a údržba stejnosměrných jednotek SPD

Správná instalace a údržba stejnosměrných přepěťových ochran (SPD) je rozhodující pro zajištění jejich účinnosti při ochraně citlivých zařízení před přepětím. Zde je podrobný průvodce osvědčenými postupy pro instalaci a údržbu stejnosměrných SPD.

A. Správné instalační techniky

1. Určení optimálního umístěníUmístěte DC SPD co nejblíže k chráněnému zařízení, jako jsou solární střídače nebo bateriové systémy. Tím se minimalizuje délka propojovacích kabelů, čímž se sníží riziko indukovaného přepětí podél kabelové trasy.
2. Vypnutí systémuPřed instalací se ujistěte, že je celý systém vypnutý a izolovaný od možných elektrických nebezpečí. To je zásadní pro bezpečnost při instalaci.
3. Připojení SPDVětšina stejnosměrných SPD má tři svorky: kladnou (+), zápornou (-) a zem (PE nebo GND). Správně připojte odpovídající kabely ze zdroje stejnosměrného proudu a uzemňovacího systému k příslušným svorkám na SPD a zajistěte bezpečné spojení, aby nedošlo k obloukovému výboji.
4. Bezpečná instalacePoužijte vhodný kryt, který chrání SPD před vlivy prostředí a zároveň umožňuje dostatečný odvod tepla. SPD by měl být namontován bezpečně, obvykle ve svislé poloze se svorkami směrem dolů, aby se zabránilo hromadění vlhkosti.
5. Testování po instalaciPo dokončení instalace otestujte systém, abyste se ujistili, že funguje správně a že SPD poskytuje dostatečnou ochranu proti přepětí.

B. Koordinace s ostatními součástmi systému

Účinná přepěťová ochrana vyžaduje koordinaci s ostatními součástmi elektrického systému:

• Uzemňovací systém: Ujistěte se, že je SPD řádně uzemněn v souladu s místními elektrotechnickými předpisy. Spolehlivé uzemnění s nízkým odporem je nezbytné pro účinné odvedení přepětí.
• Integrace s ostatními dokumenty SPD: V rozsáhlejších systémech může být na různých místech (např. na obou koncích dlouhých kabelových tras) zapotřebí více SPD. U instalací, kde délka kabelů přesahuje 10 metrů, zvažte umístění dalších SPD v blízkosti střídače i solárního pole, aby byla zajištěna komplexní ochrana.
• Kompatibilita se zařízením: Pro zajištění optimální ochrany bez narušení běžného provozu vyberte SPD, který odpovídá jmenovitému napětí a specifikacím připojených zařízení.

C. Pravidelná údržba a testování

Pravidelná údržba je zásadní pro zajištění efektivního provozu stejnosměrných jednotek SPD:

• Vizuální kontroly: Pravidelně kontrolujte SPD, zda nevykazují známky fyzického poškození, koroze nebo uvolněných spojů. Zkontrolujte, zda jsou všechny součásti neporušené a správně fungují.
• Funkční testování: Provádějte běžné testy k ověření funkčnosti SPD. To může zahrnovat kontrolu upínacích napětí a provedení testů izolačního odporu, aby se zjistily případné závady nebo zhoršení výkonu.
• Dokumentace: Uchovávejte záznamy o činnostech údržby, kontrolách a výsledcích testů, abyste mohli sledovat výkonnost v průběhu času a identifikovat případné trendy, které mohou naznačovat blížící se poruchu.

D. Indikátory konce životnosti a výměna

Pro zachování ochrany systému je zásadní rozpoznat, kdy se životnost stejnosměrného SPD blíží ke konci:

• Indikátory konce života: Mnoho moderních SPD je vybaveno vizuálními indikátory (např. LED diodami), které signalizují, že vyčerpaly svou maximální přepěťovou kapacitu a je třeba je vyměnit. Těmto indikátorům věnujte pozornost při běžných kontrolách.
• Pokles výkonu: Pokud dojde ke znatelným změnám ve výkonnosti systému nebo pokud se zařízení začne poškozovat, přestože je nainstalován SPD, může to znamenat, že SPD již není účinný.
• Harmonogram výměny: Stanovte harmonogram výměny na základě doporučení výrobce nebo osvědčených postupů v oboru. Pravidelná výměna stárnoucích SPD může zabránit neočekávaným poruchám během přepětí.

Bezpečnostní hlediska pro stejnosměrné SPD

Při práci se stejnosměrnými přepěťovými ochranami (SPD) je důležité upřednostnit bezpečnost. Zde je několik klíčových úvah:

A. Manipulace s vysokým stejnosměrným napětím

Stejnosměrné systémy, zejména v solárních fotovoltaických aplikacích, mohou pracovat s velmi vysokým napětím, které se často pohybuje od několika set voltů až po 1500 V. Při instalaci a údržbě stejnosměrných SPD jsou nutná správná bezpečnostní opatření:

• Při práci s vysokonapěťovými stejnosměrnými systémy používejte vhodné osobní ochranné prostředky (OOP), jako jsou izolované rukavice a obličejové štíty.
• Před prováděním jakýchkoli prací na DC SPD nebo připojených komponentech se ujistěte, že je systém řádně odpojen od napětí a zablokován.
• Dodržujte pokyny výrobce pro bezpečnou manipulaci a instalaci DC SPD.

B. Význam správného uzemnění

Pro bezpečný provoz stejnosměrných SPD je rozhodující účinný uzemňovací systém s nízkou impedancí. Vysokoodporová zemní cesta může vést k nebezpečnému nárůstu zemního potenciálu během přepětí, což představuje riziko pro personál a zařízení. Vždy zajistěte, aby:

• DC SPD je řádně spojen s uzemňovací soustavou pomocí krátkého silného vodiče.
• Uzemňovací systém splňuje místní elektrotechnické předpisy a normy pro odolnost a kapacitu pro přenos poruchového proudu.
• Pravidelně se provádějí zkoušky pro ověření integrity uzemňovacího systému.

C. Koordinace se stejnosměrnými odpojovači a pojistkami

Stejnosměrné SPD by měly být koordinovány s dalšími nadproudovými ochrannými zařízeními, jako jsou pojistky a jističe, aby byla zajištěna jejich správná funkce:

• Stejnosměrné SPD se obvykle instalují na straně pojistek a odpojovačů, aby poskytovaly první linii ochrany proti přepětí.
• Ujistěte se, že maximální vybíjecí proud (Imax) SPD je vyšší než dostupný poruchový proud v místě instalace.
• Ověřte, zda je úroveň napěťové ochrany SPD (Up) nižší než výdržné napětí připojených zařízení a koordinačních zařízení.

Řešením těchto bezpečnostních otázek mohou instalatéři minimalizovat rizika a zajistit spolehlivý provoz stejnosměrných SPD ve vysokonapěťových aplikacích, jako jsou solární fotovoltaické systémy.

Budoucí trendy v ochraně proti přepětí DC

S rostoucí oblibou stejnosměrných systémů, zejména v oblasti obnovitelných zdrojů energie a elektrických vozidel, se objevují pokroky v oblasti přepěťové ochrany stejnosměrného proudu:

A. Integrace s inteligentními monitorovacími systémy

Moderní stejnosměrné SPD jsou stále častěji vybaveny inteligentními funkcemi, které umožňují vzdálené monitorování a diagnostiku:

• Vestavěné senzory a komunikační moduly umožňují sledování stavu SPD a údajů o přepěťových událostech v reálném čase.
• Cloudové platformy poskytují centralizované monitorování a analýzu pro optimalizaci údržby a předvídání poruch.
• Automatická upozornění upozorňují obsluhu na potenciální problémy, což umožňuje proaktivní údržbu.

B. Pokroky v technologiích DC SPD

Probíhající výzkum a vývoj vedou ke zdokonalení technologií stejnosměrného proudu SPD:

• Nové materiály a konstrukce zvyšují schopnost zvládat přepětí a odolnost komponent, jako jsou varistory na bázi oxidů kovů (MOV).
• Hybridní SPD kombinují více ochranných technologií (např. MOV a křemíkové lavinové diody) pro optimalizaci výkonu v širokém rozsahu přepěťových podmínek.
• Miniaturizace a integrace umožňují kompaktnější a cenově výhodnější řešení stejnosměrných SPD vhodná pro distribuované aplikace.

C. Vývoj norem pro ochranu systémů stejnosměrného proudu

S rostoucím rozšířením stejnosměrných systémů pracují normalizační organizace na vytvoření směrnic pro jejich bezpečnou a spolehlivou ochranu:

• Stávající normy, jako je UL 1449 a IEC 61643, jsou aktualizovány tak, aby zohledňovaly jedinečné požadavky stejnosměrných systémů.
• Vznikají nové normy pro nové aplikace, jako je infrastruktura pro nabíjení elektromobilů a systémy skladování energie.
• Harmonizace mezinárodních norem usnadňuje celosvětové přijetí a obchodování s technologiemi stejnosměrného proudu SPD.

Aplikace nad rámec solární energie

Přestože se primárně zaměřujeme na solární aplikace, stejnosměrné SPD hrají klíčovou roli i v jiných odvětvích. V nabíjecích stanicích pro elektromobily tato zařízení chrání nabíječky elektromobilů před přepětím způsobeným poruchami v síti nebo úderem blesku, čímž zajišťují bezpečnost a dlouhou životnost nabíjecí infrastruktury.. Stejnosměrné proudové chrániče jsou výhodné i v průmyslových provozech, kde chrání citlivé stroje a řídicí systémy před elektrickými přepětími, která mohou narušit provoz a způsobit nákladné prostoje. . Díky své univerzálnosti jsou stejnosměrné SPD nepostradatelné v různých vysokonapěťových stejnosměrných prostředích a poskytují komplexní ochranu proti neočekávaným elektrickým poruchám.

Normy a předpisy

Standardní	Popis	Klíčové body
IEC 61643-11	Požadavky a zkoušení SPD v nízkonapěťových rozvodných systémech	Pokrývá až 1 000 V AC nebo 1 500 V DC Stanovuje kritéria výkonnosti
IEC 61643-21	Zvláštní požadavky na SPD ve fotovoltaických systémech	Řeší problémy stejnosměrných obvodů v solárních systémech Zajišťuje schopnost zvládnout specifické přepěťové podmínky pro sluneční energii.
IEC 61643-31	Požadavky na SPD používané se zařízením informačních technologií	Pokrývá střídavé i stejnosměrné obvody Zaměřuje se na ochranu citlivých elektronických zařízení
UL 1449	Standard Underwriters Laboratories pro přepěťová ochranná zařízení	Zahrnuje kritéria pro testování výkonnosti a bezpečnosti V Severní Americe se často vyžaduje pro obytné a komerční použití.
IEEE C62.41	Pokyny k charakteristikám přepětí a proudu v energetických systémech	Pomáhá při navrhování SPD, aby odolaly očekávaným přepěťovým podmínkám. Poskytuje výrobcům informace

Významní výrobci stejnosměrných jednotek SPD

1. VIOXVIOX nabízí komplexní ochranná řešení v oblasti přepěťové ochrany a ochrany před bleskem/uzemnění pro mnoho různých průmyslových odvětví, včetně solárních fotovoltaických systémů: https://viox.com/
2. Společnost Dehn Inc.Společnost Dehn Inc. byla založena v roce 1910 na Floridě v USA a je uznávána pro svá inovativní řešení přepěťové ochrany v různých průmyslových odvětvích. Nabízí řadu SPD přizpůsobených pro střídavé i stejnosměrné aplikace.Webové stránky: https://www.dehn-usa.com/
3. Phoenix ContactTato německá společnost se specializuje na elektrotechniku a automatizační techniku a vyrábí širokou škálu přepěťových ochran pro různé aplikace, včetně stejnosměrných systémů.Webové stránky: https://www.phoenixcontact.com/
4. Raycap Společnost Raycap byla založena v roce 1987 a sídlí v Clearwater Loop, Post Falls, ID, USA.Nabízí řadu řešení přepěťové ochrany pro telekomunikace a obnovitelné zdroje energie: https://www.raycap.com/
5. CitelSpolečnost Citel byla založena v roce 1937 ve Francii a specializuje se na řešení přepěťových ochran a nabízí širokou škálu produktů pro různé aplikace, včetně stejnosměrných systémů.Webové stránky: https://citel.fr/
6. SaltekPřední česká společnost zabývající se vývojem a výrobou přepěťových ochran pro nízkonapěťové systémy, telekomunikace a datová centra: https://www.saltek.eu/
7. ZOTUPZaložena v roce 1986 v italském Bergamu, společnost ZOTUP nabízí širokou škálu zařízení pro ochranu před přepětím pro různé aplikace: https://www.zotup.com/
8. MersenSpolečnost Mersen, globální expert na elektrotechnické speciality a pokročilé materiály pro high-tech průmysl, poskytuje řešení přepěťové ochrany pro různé aplikace: https://ep-us.mersen.com/
9. ProsurgeProsurge nabízí rozsáhlá zařízení na ochranu proti přepětí speciálně navržená pro fotovoltaické (PV) systémy a další stejnosměrné aplikace, která zajišťují spolehlivou ochranu proti přepětí.Webové stránky: https://prosurge.com/