Σε αυτή τη σελίδα
A συσκευή προστασίας από υπερτάσεις (SPD) περιορίζει τη μεταβατική υπέρταση εκτρέποντας το ρεύμα υπέρτασης μέσω μιας ελεγχόμενης διαδρομής προστασίας. Τα περισσότερα SPD ισχύος χαμηλής τάσης παραμένουν σε κατάσταση αναμονής υψηλής σύνθετης αντίστασης κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας και γίνονται αγώγιμα κατά τη διάρκεια μιας υπέρτασης, μειώνοντας την τάση καταπόνησης που φτάνει στον κατάντη εξοπλισμό.
Ένα SPD δεν εξαφανίζει την υπέρταση και δεν αντικαθιστά έναν αυτόματο διακόπτη, τη σωστή γείωση και ισοδυναμική σύνδεση, ή ένα εξωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας. Αποτελεί ένα συντονισμένο επίπεδο σε ένα ηλεκτρικό σύστημα προστασίας.
Εάν αξιολογείτε προϊόντα αντί να μαθαίνετε την αρχή λειτουργίας, ανατρέξτε στο σειρά συσκευών προστασίας από υπερτάσεις VIOX για εφαρμογές AC, DC και φωτοβολταϊκών.
Τι σημαίνει το SPD στα ηλεκτρικά συστήματα;
Το SPD σημαίνει Surge Protective Device (Διάταξη Προστασίας από Υπερτάσεις). Αυτός είναι ο όρος που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά πρότυπα, τις τεχνικές προδιαγραφές, τα προγράμματα πινάκων και τα φύλλα δεδομένων προϊόντων. Το “προστατευτικό υπέρτασης” είναι μια ευρύτερη καθημερινή έκφραση, ενώ το SPD είναι ο πιο ακριβής τεχνικός όρος για μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να περιορίζει τη μεταβατική υπέρταση και να άγει το ρεύμα υπέρτασης.
Η λέξη μεταβατικός είναι σημαντικό. Ένα SPD αποκρίνεται σε διαταραχές τάσης μικρής διάρκειας. Δεν έχει σχεδιαστεί για να ρυθμίζει μια παροχή που παραμένει συνεχώς πολύ υψηλή ή πολύ χαμηλή.
Για τους αναγνώστες που χρειάζονται μόνο το ακρωνύμιο και την ορολογία, δείτε Πλήρης Μορφή SPD στα Ηλεκτρικά.
Τι κάνει ένα SPD—και τι δεν κάνει;
Ο ευκολότερος τρόπος για να κατανοήσετε ένα SPD είναι να διαχωρίσετε τη λειτουργία του από τις παρακείμενες λειτουργίες προστασίας.
| Λειτουργία προστασίας | Τι αντιμετωπίζει | Τι δεν αντικαθιστά |
|---|---|---|
| Διάταξη προστασίας από υπερτάσεις | Παροδική υπέρταση μικρής διάρκειας και σχετικό ρεύμα υπέρτασης | Αυτόματος διακόπτης, γείωση, ισοδυναμική σύνδεση, ρύθμιση τάσης ή πλήρης αντικεραυνική προστασία |
| Αυτόματος διακόπτης ή ασφάλεια | Παρατεταμένο υπερρεύμα και σφάλματα βραχυκυκλώματος | Περιορισμός παροδικής υπέρτασης |
| Σύστημα γείωσης και ισοδυναμικής σύνδεσης | Δυναμικό αναφοράς, διαδρομή ρεύματος σφάλματος και ισοδυναμική σύνδεση | Μια συσκευή που περιορίζει την παροδική υπέρταση στους ακροδέκτες του εξοπλισμού |
| Ρυθμιστής τάσης ή αυτόματο προστατευτικό τάσης | Υπέρταση, υπόταση ή διακύμανση τάσης μεγαλύτερης διάρκειας, ανάλογα με τη συσκευή | Ταχεία εκτροπή ρεύματος υπέρτασης |
| Εξωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας | Ανάχαιτιση και αγωγή του άμεσου κεραυνικού ρεύματος έξω από ή μέσω της κατασκευής | Εσωτερικός συντονισμός των υπερτάσεων που εισέρχονται στα κυκλώματα ισχύος και σήματος |
Ένα SPD μπορεί να υποστηρίξει την αντικεραυνική προστασία περιορίζοντας τις αγώγιμες και επαγόμενες υπερτάσεις, αλλά ένα SPD από μόνο του δεν αποτελεί ένα πλήρες σύστημα αντικεραυνικής προστασίας. Ομοίως, ένας αυτόματος διακόπτης μπορεί να παρέχει την απαιτούμενη εφεδρική προστασία για ένα SPD, αλλά οι δύο συσκευές επιτελούν διαφορετικές εργασίες.
Πώς λειτουργεί ένα SPD;
Τα περισσότερα SPD ισχύος χαμηλής τάσης συνδέονται παράλληλα με το κύκλωμα που προστατεύουν. Υπό κανονική τάση, τα στοιχεία περιορισμού υπέρτασης παραμένουν μη αγώγιμα ή παρουσιάζουν πολύ υψηλή σύνθετη αντίσταση. Όταν η τάση αυξάνεται ταχύτατα πάνω από το κατώφλι λειτουργίας της συσκευής, αυτά τα στοιχεία αλλάζουν κατάσταση και παρέχουν μια διαδρομή χαμηλότερης σύνθετης αντίστασης για το ρεύμα υπέρτασης.
Η ακολουθία λειτουργίας μπορεί να απλοποιηθεί σε πέντε στάδια:
- Κανονική λειτουργία: Η τάση του συστήματος παραμένει εντός του εύρους συνεχούς λειτουργίας του SPD, επομένως η διαδρομή προστασίας παραμένει σε αναμονή.
- Έναρξη μεταβατικού φαινομένου: Η επίδραση κεραυνού, οι μεταγωγές, η εκκαθάριση σφάλματος ή άλλη διαταραχή προκαλούν ταχεία άνοδο της τάσης.
- Το SPD αλλάζει σύνθετη αντίσταση: Ένα εξάρτημα περιορισμού τάσης ή μεταγωγής τάσης καθίσταται αγώγιμο.
- Το ρεύμα υπέρτασης ακολουθεί τη διαδρομή προστασίας: Το ρεύμα εκτρέπεται μεταξύ των αγωγών που ορίζονται από τη διαμόρφωση του SPD, μειώνοντας την τάση καταπόνησης στον κατάντη εξοπλισμό.
- Το SPD επανέρχεται ή αποσυνδέεται: Μετά το συμβάν, ένα λειτουργικό SPD επιστρέφει σε κατάσταση αναμονής. Εάν ένα προστατευτικό στοιχείο έχει φτάσει σε μη ασφαλή κατάσταση, ένας εσωτερικός αποζεύκτης μπορεί να το απομονώσει και να αλλάξει την ένδειξη κατάστασης.
Αυτή η απόκριση περιγράφεται συχνά ως συγκράτηση, αλλά δεν χρησιμοποιεί κάθε SPD την ίδια εσωτερική τεχνολογία ή τρόπο απόκρισης.
Κοινές τεχνολογίες περιορισμού υπερτάσεων
| Τεχνολογία | Τυπική συμπεριφορά | Συνήθης χρήση | Σημαντικό όριο. |
|---|---|---|---|
| Βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου (MOV) | Γίνεται όλο και πιο αγώγιμο καθώς αυξάνεται η τάση | SPD ισχύος AC και DC | Η συσσωρευμένη καταπόνηση από υπερτάσεις μπορεί να υποβαθμίσει το στοιχείο, επομένως η θερμική αποσύνδεση και η ένδειξη κατάστασης είναι σημαντικές |
| Σωλήνας εκκένωσης αερίου (GDT) | Μεταβαίνει σε αγώγιμη κατάσταση εκκένωσης μετά από σπινθηρισμό | Προστασία ισχύος, τηλεπικοινωνιών και σημάτων | Η συμπεριφορά του ρεύματος συνέχειας και ο συντονισμός εξαρτώνται από τον σχεδιασμό |
| Δίοδος καταστολής παροδικής τάσης (TVS) | Παρέχει γρήγορη σύσφιξη χιονοστιβάδας | Ευαίσθητα ηλεκτρονικά και κυκλώματα σημάτων χαμηλής τάσης | Γενικά αφορά κυκλώματα χαμηλότερης ενέργειας από τα SPD κύριας ισχύος |
Ο σωστός συνδυασμός εξαρτημάτων εξαρτάται από το σύστημα, τον τρόπο προστασίας, το ενεργειακό φορτίο, την απαίτηση υπολειπόμενης τάσης και το ισχύον πρότυπο προϊόντος. Η τεχνολογία των εξαρτημάτων από μόνη της δεν αποτελεί ολοκληρωμένη μέθοδο επιλογής.
Πού πηγαίνει το ρεύμα υπέρτασης;
Είναι σύνηθες να λέγεται ότι ένα SPD “στέλνει την υπέρταση στη γείωση”, αλλά αυτή η περιγραφή είναι ελλιπής. Ένα SPD περιορίζει την τάση μεταξύ των αγωγών που είναι συνδεδεμένοι στους τρόπους προστασίας του. Ανάλογα με το ηλεκτρικό σύστημα και την τοπολογία του SPD, αυτοί οι τρόποι μπορεί να περιλαμβάνουν:
- φάση προς ουδέτερο (L–N)
- φάση προς προστατευτική γείωση (L–PE)
- ουδέτερο προς προστατευτική γείωση (N–PE)
- φάση προς φάση (L–L)
- θετικό DC προς αρνητικό DC (DC+–DC−)
- έναν αγωγό DC προς προστατευτική γείωση
Το ρεύμα υπέρτασης ακολουθεί τη διαθέσιμη διαδρομή προστασίας και ισοδυναμικής σύνδεσης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η διάταξη γείωσης, ο τρόπος προστασίας, η όδευση των αγωγών και η τοπολογία του SPD επηρεάζουν την πραγματική απόδοση. Ένα τεχνικά ισχυρό SPD μπορεί να παρέχει κακή προστασία εάν η διαδρομή σύνδεσής του προσθέτει υπερβολική σύνθετη αντίσταση κατά τη διάρκεια μιας ταχείας υπέρτασης.
Τι προκαλεί τη μεταβατική υπέρταση;
Μια παροδική υπέρταση είναι μια ταχεία, βραχείας διάρκειας αύξηση της τάσης πάνω από το κανονικό επίπεδο λειτουργίας. Μπορεί να εισέλθει μέσω ενός κυκλώματος ισχύος, μιας φωτοβολταϊκής στοιχειοσειράς, ενός καλωδίου επικοινωνίας, μιας γραμμής αισθητήρα ή άλλης αγώγιμης διαδρομής.
| Πηγή | Τυπικός μηχανισμός | Συστήματα που εκτίθενται συνήθως |
|---|---|---|
| Επίδραση κεραυνού | Άμεση σύζευξη, επαγόμενη τάση ή αγώγιμο ρεύμα υπέρτασης | Παροχές δικτύου, εξωτερικές τροφοδοσίες, φωτοβολταϊκές συστοιχίες, γραμμές τηλεπικοινωνιών και σημάτων |
| Μεταγωγή δικτύου και διανομής | Μεταγωγή μετασχηματιστή, μεταγωγή συστοιχίας πυκνωτών, εκκαθάριση σφάλματος ή αναδιαμόρφωση δικτύου | Κεντρική διανομή και υποπίνακες |
| Μεταγωγή επαγωγικού φορτίου | Ταχεία διακοπή ρεύματος σε κινητήρες, πηνία επαφέα, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες ή άλλα επαγωγικά φορτία | Βιομηχανικοί πίνακες ελέγχου και συστήματα αυτοματισμού |
| Μεταγωγή ηλεκτρονικών ισχύος | Ταχέα μέτωπα μεταγωγής και αλληλεπιδράσεις μεταξύ μετατροπέων, ρυθμιστών στροφών, αντιστροφέων, συστημάτων UPS και φορτιστών | Βιομηχανικά συστήματα, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, φόρτιση EV και υποδομές δεδομένων |
Αυτές οι πηγές δεν δημιουργούν πανομοιότυπες κυματομορφές ή επίπεδα ενέργειας. Επομένως, η επιλογή SPD εξαρτάται από το σημείο εγκατάστασης της συσκευής και το περιβάλλον υπερτάσεων που αναμένεται να αντιμετωπίσει.
SPD τύπου 1, τύπου 2 και τύπου 3: Μια σύντομη εισαγωγή
Οι τύποι SPD περιγράφουν τους ελεγμένους ρόλους προστασίας σύμφωνα με ένα εφαρμοστέο πρότυπο. Δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως απλές διαβαθμίσεις ποιότητας.
| Τύπος SPD | Ρόλος γενικής προστασίας | Συνήθες πλαίσιο εγκατάστασης | Συνηθισμένες ονομαστικές τιμές προς εξέταση |
|---|---|---|---|
| Τύπος 1 | Διαχειρίζεται το φορτίο ρεύματος κεραυνού όπου αναμένεται μερικό ρεύμα κεραυνού | Είσοδος παροχής ή όριο αντικεραυνικής προστασίας | Το Iimp και η σχετική κυματομορφή δοκιμής, καθώς και ο συντονισμός τάσης και βραχυκυκλώματος |
| Τύπος 2 | Παρέχει προστασία σε επίπεδο διανομής έναντι υπολειπόμενων επιδράσεων κεραυνού και υπερτάσεων μεταγωγής | Κύριοι ή υποπίνακες διανομής και πίνακες ελέγχου | In, Imax, Up, Uc/MCOV και απαιτήσεις συντονισμού |
| Τύπος 3 | Παρέχει λεπτομερή προστασία κατάντη ή σε επίπεδο εξοπλισμού | Κοντά σε ευαίσθητο εξοπλισμό, συντονισμένο με τα SPD ανάντη | Απόδοση συνδυασμένου κύματος, επίπεδο προστασίας και συνθήκες εγκατάστασης |
| Τύπος 1+2 | Συνδυάζει δοκιμασμένες λειτουργίες Τύπου 1 και Τύπου 2 σε ένα προϊόν | Κύρια σημεία διανομής που απαιτούν και τις δύο λειτουργίες | Iimp μαζί με τις σχετικές ονομαστικές τιμές Τύπου 2 |
Οι ονομασίες τύπων IEC και UL πρέπει να διαβάζονται εντός των δικών τους προτύπων και των σημάνσεων των προϊόντων· δεν αποτελούν έναν καθολικό πίνακα μετατροπής ένα προς ένα. Για μια λεπτομερή σύγκριση θέσης, κυματομορφής και συντονισμού, δείτε Type 1 vs Type 2 vs Type 3 SPD.
Ποιες ονομαστικές τιμές SPD έχουν σημασία;
Η μπροστινή ετικέτα μπορεί να εμφανίζει διάφορες τιμές τάσης και ρεύματος. Κάθε μία απαντά σε ένα διαφορετικό τεχνικό ερώτημα.
| Ονομαστική τιμή ή στοιχείο | Ερώτημα στο οποίο απαντά |
|---|---|
| Uc / MCOV | Μπορεί το SPD να παραμείνει συνεχώς συνδεδεμένο στην πραγματική τάση του ηλεκτρικού συστήματος και στη διάταξη γείωσης; |
| Up / VPR | Ποιο υπολειπόμενο ρεύμα ή τάση διέλευσης σχετίζεται με τις καθορισμένες συνθήκες δοκιμής; Η ορολογία εξαρτάται από το ισχύον πρότυπο. |
| Στο | Για ποιο ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης έχει δοκιμαστεί το SPD; |
| Imax | Ποια μέγιστη τιμή ρεύματος εκφόρτισης τύπου Type 2 δηλώνεται σύμφωνα με την ισχύουσα μέθοδο δοκιμής; |
| Iimp | Είναι το SPD σχεδιασμένο και ελεγμένο για λειτουργία ρεύματος κεραυνού Τύπου 1; |
| Συντονισμός βραχυκύκλωσης | Είναι η εγκατάσταση του SPD κατάλληλη για το διαθέσιμο ρεύμα σφάλματος και την απαιτούμενη εφεδρική προστασία; |
| Τρόπος προστασίας και τοπολογία | Ποια ζεύγη αγωγών προστατεύονται και αντιστοιχεί η διάταξη στο σύστημα γείωσης; |
| Ένδειξη κατάστασης | Πώς μπορεί το προσωπικό συντήρησης να αναγνωρίσει μια αποσυνδεδεμένη μονάδα ή μια μονάδα στο τέλος της διάρκειας ζωής της; |
Μια υψηλότερη τιμή kA δεν αποτελεί αυτόματα καλύτερη επιλογή. Ένα SPD με εντυπωσιακή ονομαστική τιμή ρεύματος μπορεί να είναι ακατάλληλο εάν η τάση συνεχούς λειτουργίας, το επίπεδο προστασίας, η τοπολογία, ο συντονισμός βραχυκυκλώματος ή η διαδρομή εγκατάστασης είναι λανθασμένα.
Χρήση Πώς να διαβάσετε ένα δελτίο δεδομένων SPD για την πλήρη ροή εργασιών προδιαγραφών. Οι εξειδικευμένοι οδηγοί στο Uc και Up και In έναντι Imax εξηγήστε αυτά τα ζεύγη ονομαστικών τιμών με περισσότερες λεπτομέρειες.
Τα SPD AC, DC, PV και σήματος δεν είναι εναλλάξιμα
“Το ”SPD» περιγράφει μια λειτουργία προστασίας, όχι ένα καθολικό προϊόν. Η συμπεριφορά τάσης, το σύστημα μόνωσης, οι συνθήκες σφάλματος, οι τρόποι προστασίας και το πλαίσιο δοκιμών αλλάζουν ανάλογα με την εφαρμογή.
| Εφαρμογή | Κύριο ερώτημα πριν από την επιλογή | Επόμενος πόρος VIOX |
|---|---|---|
| Διανομή χαμηλής τάσης AC | Ποια είναι η τάση του συστήματος, η διάταξη γείωσης, το σημείο εγκατάστασης και ο απαιτούμενος τύπος SPD; | Οικογένεια προϊόντων SPD VIOX |
| Κυκλώματα DC φωτοβολταϊκών | Ποια είναι η μέγιστη τάση φωτοβολταϊκών, η τοπολογία DC, η έκθεση σε κεραυνούς και η θέση του μετατροπέα/συνδυαστή; | Πώς να επιλέξετε ένα SPD για ένα σύστημα ηλιακής ενέργειας |
| Συστήματα EV, μπαταριών και βιομηχανικά συστήματα DC | Ποια κλάση τάσης DC, περιβάλλον σφάλματος, διάταξη μόνωσης και όριο εξοπλισμού εφαρμόζονται; | Οδηγό Διατάξεων Προστασίας από Υπερτάσεις DC |
| Γραμμές τηλεπικοινωνιών, δεδομένων και ελέγχου | Ποια τάση σήματος, διεπαφή, εύρος ζώνης, θωράκιση και διάταξη γείωσης πρέπει να διατηρηθούν; | Οδηγός επιλογής αντικεραυνικών προστασίας σήματος |
Η χρήση ενός AC SPD σε ένα κύκλωμα DC φωτοβολταϊκών απλώς και μόνο επειδή και τα δύο προϊόντα παρουσιάζουν παρόμοια τιμή kA δεν αποτελεί έγκυρη αντικατάσταση. Οι απαιτήσεις τάσης και δοκιμών που αφορούν τη συγκεκριμένη εφαρμογή πρέπει να επαληθεύονται από το φύλλο δεδομένων και το ισχύον πρότυπο.
Πού εγκαθίσταται ένα SPD;
Τα SPD μπορούν να εγκατασταθούν στην είσοδο της παροχής, στον κύριο πίνακα διανομής, στον υποπίνακα διανομής, στον πίνακα ελέγχου, στο όριο του εξοπλισμού, στον συνδυαστή φωτοβολταϊκών ή στη διεπαφή του μετατροπέα, ή στο σημείο εισόδου σήματος. Η σωστή θέση εξαρτάται από την έκθεση, την αρχιτεκτονική του συστήματος, τη δρομολόγηση των καλωδίων, την ευαισθησία του εξοπλισμού και τον συντονισμό με την προστασία ανάντη και κατάντη.
Η εγκατάσταση αποτελεί μέρος της απόδοσης του SPD. Οι αγωγοί σύνδεσης πρέπει να ακολουθούν το διάγραμμα του κατασκευαστή και να δρομολογούνται ώστε να ελαχιστοποιείται το περιττό μήκος, οι βρόχοι και η κοινή σύνθετη αντίσταση. Οι εφεδρικές ασφάλειες ή οι αυτόματοι διακόπτες, όπου απαιτούνται, πρέπει να ακολουθούν τις οδηγίες του προϊόντος και τις διαθέσιμες συνθήκες ρεύματος σφάλματος.
Για τη στρατηγική τοποθέτησης, χρησιμοποιήστε Πού να εγκαταστήσετε SPD σε έναν ηλεκτρικό πίνακα. Για το ξεχωριστό ερώτημα σχετικά με τη σύνδεση του αυτόματου διακόπτη και την εφεδρική προστασία, δείτε Μπορεί ένα SPD να συνδεθεί σε έναν υπάρχοντα αυτόματο διακόπτη;.
Πώς να μεταβείτε από το “Τι είναι ένα SPD;” στη σωστή απόφαση μηχανικού
Αφού κατανοηθεί η αρχή λειτουργίας, χρησιμοποιήστε την ερώτηση που αντιστοιχεί στην επόμενη εργασία σας:
| Η επόμενη ερώτησή σας | Χρησιμοποιήστε αυτή τη σελίδα |
|---|---|
| Ποιος τύπος πρέπει να εγκατασταθεί σε κάθε στάδιο προστασίας; | Type 1 vs Type 2 vs Type 3 SPD |
| Πώς πρέπει να ερμηνεύονται η ετικέτα και το φύλλο δεδομένων; | Πώς να διαβάσετε ένα δελτίο δεδομένων SPD |
| Πώς διαφέρει ένα SPD από έναν απαγωγέα υπερτάσεων; | SPD έναντι απαγωγέα υπερτάσεων |
| Πού πρέπει να τοποθετηθεί το SPD σε ένα σύστημα πίνακα; | Πού να Εγκαταστήσετε SPDs |
| Ποια λάθη μπορούν να υπονομεύσουν την εγκατάσταση; | Λάθη εγκατάστασης SPD και διορθώσεις |
| Ποιες οικογένειες προϊόντων AC, DC ή PV είναι διαθέσιμες; | Συσκευές προστασίας από υπερτάσεις VIOX |
Το σωστό επόμενο βήμα δεν είναι η επιλογή του μεγαλύτερου αριθμού ρεύματος. Είναι ο καθορισμός του ηλεκτρικού συστήματος, του σημείου εγκατάστασης, της έκθεσης, του προστατευόμενου εξοπλισμού, του εφαρμοστέου προτύπου και των απαιτούμενων τρόπων προστασίας πριν από τη σύγκριση των ονομαστικών τιμών των προϊόντων.
