A feszültségvédő lekapcsolja a terhelést, ha a mért tápfeszültség a beállított feszültséghatárok felett vagy alatt marad. A túlfeszültségvédő, pontosabban a túlfeszültség-levezető (SPD), korlátozza a rövid idejű tranziens túlfeszültséget azáltal, hogy a túlfeszültség-áramot egy meghatározott védelmi útvonalon keresztül vezeti el.
Különböző problémákat oldanak meg:
- Válasszon egy feszültségvédő tartós vagy visszatérő túlfeszültség és feszültségesés esetén.
- Válasszon egy SPD villámhatásokkal, kapcsolásokkal vagy hasonló túlfeszültség-eseményekkel összefüggő rövid tranziensek esetén.
- Használja a címet. mindkét amikor a berendezés mindkét zavartípusnak ki van téve.
- Válasszon egy feszültségszabályozó, UPS vagy más megoldás ha a terhelésnek a feszültségingadozás vagy az áramkimaradás alatt is tovább kell működnie.
Egyik eszköz sem “jobb” univerzálisan. A helyes választás attól függ, hogy mi történik a feszültséggel, mennyi ideig áll fenn az állapot, és hogy a szükséges válasz az-e, hogy leválassza a terhelést vagy korlátozza a tranziens feszültséget.
Hatókör megjegyzés: Ebben a cikkben a “feszültségvédő” egy automatikus túlfeszültség- és alulfeszültség-védőt vagy feszültségfigyelő relét jelent, amely leválasztást kezdeményez. Egyes eladók ugyanezt a kifejezést használják feszültségszabályozókra, túlfeszültségvédő elosztókra vagy többfunkciós eszközökre, ezért mindig ellenőrizni kell a tényleges adatlap szerinti funkciót.
Feszültségvédő vs. túlfeszültségvédő: Döntési táblázat
| Döntési szempont | Feszültségvédő | Túlfeszültség-levezető / SPD |
|---|---|---|
| Elsődleges zavar | A tápfeszültség a megengedett túlfeszültség- vagy feszültségesési tartományon kívül marad | Rövid tranziens túlfeszültség |
| Védelmi működés | Kinyit egy belső kapcsolóeszközt, vagy utasítást ad egy mágneskapcsolónak a terhelés leválasztására | Megváltoztatja az impedanciát és elvezeti a túlfeszültség-áramot, korlátozva a védett vezetőkön fellépő feszültséget |
| Terhelés üzem közben | Az áramellátás megszakad | Az áramellátást a túlfeszültség-korlátozó működése normál esetben nem szakítja meg szándékosan |
| Kisfeszültségű védelem | Igen, amennyiben a feszültségesés-figyelés biztosított és konfigurált | Nem |
| Tartós túlfeszültség elleni védelem | Igen, az eszköz deklarált figyelési és kapcsolási képességén belül | Nem az SPD rendeltetésszerű funkciója |
| Villámcsapás vagy kapcsolási műveletek okozta tranziens védelem | Nem helyettesíti az SPD-t | Alapvető funkció az SPD helyes kiválasztása és telepítése esetén |
| Tipikus csatlakoztatási szerep | A terhelési áramkörben vagy egy kapcsolókészüléket működtető vezérlőáramkörben | Általában párhuzamosan csatlakoztatva a meghatározott vezetők vagy védelmi módok között |
| Fő korlátozás | Leválasztja, ahelyett hogy korrigálná a tápellátást, és nem a túlfeszültség-energia korlátozására szolgál | Nem szabályozza a feszültséget, nem növeli az alacsony feszültséget, nem biztosít tartalék tápellátást, és nem helyettesíti a tartós feszültség elleni védelmet |
A legrövidebb megbízható szabály a következő:
Tartósan kívül eső feszültség → lekapcsolás. Rövid tranziens feszültség → korlátozás. Mindkettőnek való kitettség → mindkét funkció összehangolása.
A legfontosabb tudnivalók a zavar időtartamáról és a védelmi intézkedésről szólnak
“A ”túlfeszültség” egy tág fogalom, nem egyetlen elektromos esemény. Két állapot is emelkedhet a névleges feszültség fölé, mégis eltérő védelmet igényelnek.
A tartós rendellenes tápfeszültség elég hosszú ideig áll fenn ahhoz, hogy egy felügyeleti eszköz megállapítsa, a tápellátás kilépett a megengedett tartományból. Ahol a terhelés lekapcsolása megfelelő védelmi válasz, ott az újrakapcsolás az eszköz konfigurált helyreállítási logikáját követi.
A átmeneti túlfeszültség (TOV) pontosabb rendszerértékelést igényel, és nem kezelhető csupán a szokásos hosszú távú tápellátási eltérés másik neveként. Hogy a feszültségvédő megfelelő része-e a válaszlépésnek, az a TOV nagyságától és időtartamától, a földelési rendszertől, a berendezés ellenállóképességétől, a beépített SPD deklarált TOV-viselkedésétől és az alkalmazandó helyi telepítési szabályoktól függ. Ezért nem feltételezhető, hogy egy általános feszültségvédő önmagában minden TOV-forgatókönyvet megold.
A tranziens túlfeszültség egy rövid ideig tartó esemény, amelyet például villámcsapás vagy kapcsolási műveletek okoznak. A szükséges intézkedés a feszültségterhelés korlátozása, miközben utat kell biztosítani a túláram számára. Az IEC 61643-11 szabvány az AC kisfeszültségű SPD-ket olyan eszközként írja le, amelyek legalább egy nemlineáris komponenst tartalmaznak, és céljuk a túlfeszültségek korlátozása, valamint a túláramok elvezetése.
Ez a megkülönböztetés azt is megmagyarázza, hogy miért nem lehet önmagában egy alacsonynak tűnő feszültségérték alapján azonosítani a megfelelő eszközt. A probléma jellegének meghatározásához – hogy tartós tápellátási állapotról, tranziensről, megszakadásról vagy teljesen más zavarról van-e szó – szükség lehet a teljesítmény minőségének mérésére, eseménynaplóra, berendezésriasztásra vagy a forrás vizsgálatára.
Hogyan reagál egy feszültségvédő?
A feszültségvédő jellemzően egy felügyeleti és lekapcsolási sorrendet követ:
- Méri a vonatkozó tápfeszültséget.
- Összehasonlítja a mért értéket a beállított túlfeszültség- és alulfeszültség-küszöbértékekkel.
- Amikor a kioldási feltétel teljesül, a kimenete állapotot vált.
- A terhelés leválasztása közvetlenül vagy mágneskapcsolón keresztül történik, az eszköz kialakításától függően.
- Az újbóli bekapcsolás a termék helyreállítási küszöbértéke, hiszterézise és késleltetési logikája szerint történik.
A pontos küszöbértékek, a késleltetési viselkedés, a kontaktusok terhelhetősége és a visszaállítási mód termékspecifikus. Egy háromfázisú felügyeleti relé fáziskiesést, fázissorrendet vagy aszimmetriát is figyelhet, de ezeket a funkciókat nem szabad minden feszültségvédelmi eszköznél alapértelmezettnek tekinteni.
A lényeg az, hogy az eszköz leválasztja a nem biztonságos tápellátást a terhelésről. Normál esetben nem tartja a kimenetet állandó feszültségen.
Hogyan reagál egy túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD)?
A túlfeszültség-levezető normál esetben nagy impedanciájú készenléti állapotban marad az elfogadható rendszerszintű feszültségen. Amikor egy tranziens hatására a védett mód feszültsége megemelkedik, egy nemlineáris alkatrész állapotot vált, és alacsonyabb impedanciájú utat biztosít a túlfeszültség-áram számára. Ez korlátozza a downstream berendezésekhez eljutó tranziens feszültséget.
Az áram nem mindig utazik egyszerűen “a föld felé”. A rendszertől és az SPD topológiájától függően a védett módok magukban foglalhatják a fázis-nulla, fázis-védőföldelés, nulla-védőföldelés, fázis-fázis vagy DC vezető kombinációkat. A földelés, az összekötés, a vezetékvezetés, a védelmi mód és a beépítési pozíció mind befolyásolják az eredményt.
Az SPD tehát egy tranzienskorlátozó eszköz – nem feszültségstabilizátor és nem általános nagyfeszültségű megszakító. A Schneider Electric azt is kijelenti, hogy a túlfeszültség-védelmi eszközök nem arra szolgálnak, hogy védelmet nyújtsanak a maximális folyamatos üzemi feszültségük alatti átmeneti túlfeszültségekkel szemben.
Helyettesítheti-e a túlfeszültség-védelmi eszköz a feszültségvédelmi eszközt?
Nem. Egy szabványos SPD nem biztosítja a tartós túlfeszültség/alacsony feszültség elleni védelemhez szükséges alapvető funkciókat:
- Nem növeli meg az alacsony feszültséget.
- Nem nyitja meg alaphelyzetben a terhelési áramkört, mivel a tápfeszültség a beállított határérték alatt marad.
- Nem arra tervezték, hogy folyamatosan elnyelje vagy elvezesse a tartósan rendellenes tápellátási állapot energiáját.
- Az Uc vagy MCOV névleges értéke egy folyamatos üzemi határérték, amelyet az SPD kiválasztásakor használnak, nem pedig egy felhasználó által állítható túlfeszültség-kioldási küszöbérték a terhelés lekapcsolásához.
Ez közvetlen választ ad arra a gyakori kérdésre, “Védelmet nyújtanak-e a túlfeszültség-levezetők az alacsony feszültség ellen?” Nem nyújtanak. Ha a feszültségesésnek leállást kell okoznia, a rendszernek feszültségesés-figyelésre és megfelelő lekapcsolási módra van szüksége. Ha az üzemeltetést folytatni kell, akkor helyette szabályozásra vagy energiatároló támogatásra lehet szükség.
Helyettesítheti-e a feszültségvédő az SPD-t?
Nem. A feszültségvédőt úgy tervezték, hogy a tápellátást a figyelési küszöbértékek alapján értékelje, majd lekapcsolja a terhelést. Ez nem ugyanaz a művelet, mint a rövid idejű tranziens korlátozása a berendezés kapcsain.
Még ha egy feszültségvédő tartalmaz is túlfeszültség-kioldó funkciót, ez a megjelölés nem igazolja, hogy SPD-ként tesztelték. A túlfeszültség-védelem deklarált tranziens-teljesítményértékeket és alkalmazható vizsgálati keretrendszert igényel. AC kisfeszültségű SPD-k esetében a vonatkozó címke és adatlap olyan elemeket tartalmazhat, mint az SPD típusa, Uc vagy MCOV, Up, In, Imax vagy Iimp, védelmi módok és rövidzárlati koordináció.
Ezért, a túlfeszültség-védelem nem automatikusan ugyanaz, mint a túlfeszültség-levezetés. A túlfeszültség-levezetés a tranziens túlfeszültségre adott egyik speciális válasz; a feszültségvédő a feszültségzavar-spektrum egy másik részét kezeli.
Melyik eszközre van szüksége?
A kiválasztás kiindulópontjaként a megfigyelt problémát használja, ne a termék nevét.
| Észlelt követelmény | Megfelelő irány | Miért |
|---|---|---|
| A feszültség túl magas vagy túl alacsony marad, ezért a berendezést le kell kapcsolni | Feszültségvédő | A küszöbérték-felügyelet és a lekapcsolás megfelel az előírt válaszidőnek |
| Villámcsapás vagy kapcsolási tranziens jelenségek hatása | SPD | A követelmény a tranziens feszültség korlátozása és a túláram kezelése |
| Instabil tápellátás és várható tranziens kitettség | Mindkét | Minden eszköz különböző zavarosztályt fed le |
| A berendezésnek mérsékelt feszültségingadozás mellett is feszültség alatt kell maradnia | Feszültségszabályozó / AVR | Szabályozásra van szükség, nem lekapcsolásra |
| A berendezésnek a megszakítás alatt is tovább kell működnie | UPS vagy más tartalék táprendszer | Sem a feszültségvédő, sem az SPD nem biztosít tartalék energiát |
| A túlterhelés, a rövidzárlat vagy az áramütés elleni védelem a fő szempont | Megfelelő túláram- vagy maradékáram-védelem | A probléma elsődlegesen nem a feszültségszint vagy a tranziens korlátozása |
| A zavar típusa ismeretlen | Először mérjen vagy diagnosztizáljon | Az esemény azonosítása nélküli termékválasztás esetén a valódi hibaforrás védelem nélkül maradhat |
Válasszon feszültségvédőt, ha
Válasszon feszültségvédőt, ha mindhárom állítás igaz:
- A fontos változó a mért tápfeszültség.
- Az elfogadhatatlan állapot elég hosszú ideig fennáll ahhoz, hogy teljesüljön az eszköz kioldási logikája.
- A terhelés leválasztása a kívánt biztonságos válasz.
Ezután ellenőrizze a névleges feszültséget, az egy- vagy háromfázisú konfigurációt, a túlfeszültség/alacsony feszültség küszöbértékeket, a hiszterézist, a késleltetési és visszaállítási logikát, az érintkező vagy vezérelt mágneskapcsoló kapacitását, valamint az összes szükséges fázisfigyelő funkciót.
Válasszon SPD-t, amikor
Válasszon SPD-t, ha a tervezés során korlátozni kell a tranziens túlfeszültséget AC, DC, PV, tápellátási vagy jeláramkörön. A kiválasztás az alkalmazandó szabványtól és a telepítési környezettől függ, nem egyetlen kA-értéktől.
AC tápellátású SPD esetén ellenőrizze a rendszerfeszültséget és a földelési elrendezést, a telepítési pontot, az SPD típusát, az Uc vagy MCOV értéket, a feszültségvédelmi szintet, a deklarált kisütési áram névleges értékeit, a védelmi módokat, a tartalék védelmet és a rendelkezésre álló rövidzárlati feltételeket. A VIOX útmutatója a SPD adatlap olvasásához részletesen ismerteti ezeket a paramétereket.
Mikor érdemes feszültségvédőt és SPD-t együtt használni?
Használja mindkettőt, ha a kockázatértékelés instabil tápfeszültséget és tranziens kitettséget egyaránt azonosít. Egy létesítményben például előfordulhatnak visszatérő feszültségingadozások, miközben kültéri betápokkal, villámcsapás-veszéllyel, induktív kapcsolásokkal vagy érzékeny elektronikus vezérlésekkel is rendelkezik.
Ebben az elrendezésben az eszközök funkcionálisan különállóak maradnak:
- Az SPD korlátozza a tranziens feszültséget a csatlakoztatott vezetői között.
- A feszültségvédő figyeli a tápfeszültséget, és a beállításai szerinti szükség esetén kezdeményezi a terhelés lekapcsolását.
- A megszakító vagy biztosíték biztosítja a szükséges túláram- és rövidzárlatvédelmi funkciót.
- A földelés és az összekötés biztosítja a rendszer referenciáját és a tervezés által megkövetelt áramutakat.
“A ”mindkettő használata” nem hoz létre univerzális huzalozási sorrendet. Az eszköz topológiája, a földelési rendszer, az előtétvédelem, a vezetékvezetés, a mágneskapcsoló elrendezése, a helyi szabályok és a gyártói utasítások határozzák meg a végső kialakítást. A tényleges telepítéshez szakképzett villamosipari szakembernek kell összehangolnia ezeket az elemeket.
Feszültségvédő vs. feszültségszabályozó: Ne tévessze össze a lekapcsolást a korrekcióval
Egyes keresési eredmények a “feszültségvédő”, “feszültségszabályozó” és “stabilizátor” kifejezéseket szinonimaként használják. Ezek nem feltétlenül ugyanazok a termékek.
- A feszültségvédő eldönti, hogy a mért feszültség elfogadható-e, és lekapcsol, ha a védelmi logikája teljesül.
- A feszültségszabályozó vagy AVR megváltoztatja a bemenet-kimenet viszonyt, hogy a kimeneti feszültséget a szabályozási képességén belül tartsa.
- A UPS tárolt energiát biztosít megszakítás esetén, és tartalmazhat szabályozási vagy túlfeszültséggel kapcsolatos funkciókat is.
- Egy SPD korlátozza az átmeneti túlfeszültséget.
Egy többfunkciós termék több funkciót is elláthat, de minden funkciót ellenőrizni kell a névleges értékek, a vizsgálati szabvány, a kapcsolási rajz és a deklarált működési jellemzők alapján. A burkolaton található “védelem” felirat nem bizonyíték arra, hogy mind a négy funkció jelen van.
Végső kiválasztási szabály
A feszültségvédő és a túlfeszültség-levezető közötti választás egyértelművé válik, ha először meghatározzuk a zavar típusát:
- Tartósan magas vagy alacsony tápfeszültség + lekapcsolás szükséges: feszültségvédő.
- Rövid tranziens túlfeszültség + feszültségkorlátozás szükséges: SPD.
- Mindkét zavarosztály előfordulása valószínűsíthető: koordinálja mindkettőt.
- Folyamatos korrekcióra vagy tartalék tápellátásra van szükség: válasszon helyette szabályozót, UPS-t vagy tervezett áramminőség-javító megoldást.
Miután meghatározta az SPD-t mint szükséges termékkategóriát, hasonlítsa össze a VIOX túlfeszültség-levezető termékcsaládot rendszerfeszültség, alkalmazás, SPD típus, védelmi mód és a deklarált névleges értékek alapján.
