Ezen az oldalon
A túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD) korlátozza a tranziens túlfeszültséget azáltal, hogy a túlfeszültség-áramot egy ellenőrzött védelmi útvonalon keresztül vezeti el. A legtöbb kisfeszültségű hálózati SPD normál üzem közben nagyimpedanciás készenléti állapotban marad, és túlfeszültség esetén vezetővé válik, csökkentve a csatlakoztatott berendezéseket érő feszültségterhelést.
Az SPD nem tünteti el a túlfeszültséget, és nem helyettesíti a megszakítót, a megfelelő földelést és egyenpotenciálra hozást, vagy a külső villámvédelmi rendszert. Ez egy összehangolt réteg az elektromos védelmi rendszerben.
Ha nem a működési elvet tanulmányozza, hanem termékeket értékel, tekintse át a VIOX túlfeszültség-levezető termékcsaládot AC, DC és fotovillamos alkalmazásokhoz.
Mit jelent az SPD az elektromos rendszerekben?
Az SPD a Surge Protective Device (túlfeszültség-levezető) rövidítése. Ez az elektromos szabványokban, műszaki specifikációkban, elosztótervekben és termékadatlapokban használt kifejezés. A “túlfeszültség-védő” egy tágabb, hétköznapi kifejezés, míg az SPD a pontosabb mérnöki megnevezése annak az eszköznek, amelyet a tranziens túlfeszültség korlátozására és a túlfeszültség-áram elvezetésére terveztek.
A szó tranziens fontos. Az SPD a rövid ideig tartó feszültségzavarokra reagál. Nem arra tervezték, hogy szabályozza a folyamatosan túl magas vagy túl alacsony tápfeszültséget.
Azoknak az olvasóknak, akiknek csak a rövidítésekre és a terminológiára van szükségük, lásd SPD teljes formája az elektromosságban.
Mit tesz – és mit nem tesz – egy SPD?
Az SPD megértésének legegyszerűbb módja, ha elválasztjuk a funkcióját a szomszédos védelmi funkcióktól.
| Védelmi funkció | Amivel foglalkozik | Amit nem helyettesít |
|---|---|---|
| Túlfeszültség-levezető | Rövid ideig tartó tranziens túlfeszültség és a kapcsolódó túlfeszültség-áram | Megszakító, földelés, egyenpotenciálra hozás, feszültségszabályozás vagy teljes villámvédelem |
| Megszakító vagy biztosíték | Tartós túláram és rövidzárlati hiba | Tranziens feszültség korlátozása |
| Földelő és összekötő rendszer | Referenciapotenciál, hibaáram-útvonal és egyenpotenciálra hozó összekötés | Olyan eszköz, amely korlátozza a tranziens feszültséget a berendezés kapcsain |
| Feszültségszabályozó vagy automatikus feszültségvédő | Hosszabb ideig tartó túlfeszültség, feszültségesés vagy feszültségingadozás, az eszköztől függően | Gyors túlfeszültség-levezetés |
| Külső villámvédelmi rendszer | Közvetlen villámáram felfogása és elvezetése az építményen kívül vagy azon keresztül | Az elektromos és jelátviteli áramkörökbe belépő túlfeszültségek belső koordinációja |
Az SPD támogathatja a villámvédelmet a vezetett és indukált túlfeszültségek korlátozásával, de önmagában az SPD nem tekinthető teljes villámvédelmi rendszernek. Hasonlóképpen, egy megszakító biztosíthatja az SPD számára szükséges tartalék védelmet, de a két eszköz különböző feladatokat lát el.
Hogyan működik egy SPD?
A legtöbb kisfeszültségű hálózati SPD-t párhuzamosan kapcsolják a védendő áramkörrel. Normál feszültség mellett a túlfeszültség-korlátozó elemek nem vezető állapotban maradnak, vagy nagyon nagy impedanciát mutatnak. Amikor a feszültség gyorsan az eszköz működési küszöbértéke fölé emelkedik, ezek az elemek állapotot váltanak, és alacsonyabb impedanciájú utat biztosítanak a túlfeszültség-áram számára.
A működési sorrend öt szakaszra egyszerűsíthető:
- Normál működés: A rendszerszintű feszültség az SPD folyamatos üzemi tartományán belül marad, így a védelmi útvonal készenléti állapotban marad.
- Tranziens kezdete: Villámcsapás hatása, kapcsolás, hiba elhárítása vagy egyéb zavar gyors feszültségemelkedést okoz.
- Az SPD impedanciát vált: Egy feszültségkorlátozó vagy feszültségkapcsoló komponens vezetővé válik.
- A túlfeszültség-áram a védelmi útvonalat követi: Az áram az SPD konfigurációja által meghatározott vezetők között terelődik el, csökkentve a csatlakoztatott berendezések feszültségterhelését.
- Az SPD helyreáll vagy lekapcsol: Az eseményt követően a működőképes SPD visszatér készenléti állapotba. Ha egy védelmi elem nem biztonságos állapotba került, egy belső leválasztó leválaszthatja azt, és megváltoztathatja az állapotjelzést.
Ezt a választ gyakran úgy írják le, mint korlátozás, de nem minden SPD használ azonos belső technológiát vagy válaszmódot.
Gyakori túlfeszültség-korlátozó technológiák
| Technológia | Tipikus viselkedés | Általános felhasználás | Fontos határérték. |
|---|---|---|---|
| Fém-oxid varisztor (MOV) | A feszültség növekedésével egyre vezetőbbé válik | AC és DC tápellátású SPD-k | A felhalmozódott túlfeszültség-terhelés ronthatja az elem állapotát, ezért a termikus lekapcsolás és az állapotjelzés fontos |
| Gáztöltésű túlfeszültség-levezető (GDT) | Az ívátütést követően vezető kisülési állapotba kapcsol | Tápellátás, távközlés és jelvédelem | A követőáram viselkedése és a koordináció a kialakítástól függ |
| Tranziens feszültségelnyomó (TVS) dióda | Gyors lavina-határolást biztosít | Érzékeny elektronika és kisfeszültségű jeláramkörök | Általában kisebb energiájú áramköröket kezel, mint a fő tápellátási SPD-k |
A megfelelő alkatrész-kombináció az elektromos rendszertől, a védelmi módtól, az energiaigénytől, a maradványfeszültség-követelménytől és az alkalmazandó termékszabványtól függ. Önmagában az alkatrésztechnológia nem teljes körű kiválasztási módszer.
Hová távozik a túlfeszültség-áram?
Gyakran mondják, hogy az SPD “a földbe vezeti a túlfeszültséget”, de ez a leírás nem teljes. Az SPD korlátozza a feszültséget a védelmi módjaihoz csatlakoztatott vezetők között. Az elektromos rendszertől és az SPD topológiájától függően ezek a módok a következők lehetnek:
- fázis és nulla között (L–N)
- fázis és védőföldelés között (L–PE)
- nulla és védőföldelés között (N–PE)
- fázis és fázis között (L–L)
- DC pozitív és DC negatív között (DC+–DC−)
- egy DC vezető és a védőföldelés között
A túlfeszültség-áram a rendelkezésre álló védelmi és összekötő útvonalat követi. Ezért befolyásolja a tényleges teljesítményt a földelési elrendezés, a védelmi mód, a vezetékvezetés és az SPD topológiája. Egy műszakilag kiváló SPD is nyújthat gyenge védelmet, ha a csatlakozási útvonala túlzott impedanciát ad hozzá egy gyors túlfeszültség során.
Mi okozza a tranziens túlfeszültséget?
A tranziens túlfeszültség a normál üzemi szintet meghaladó gyors, rövid idejű feszültségnövekedés. Bejuthat tápáramkörön, fotovoltaikus sztringen, kommunikációs kábelen, érzékelővezetéken vagy más vezetőképes útvonalon keresztül.
| Forrás | Tipikus mechanizmus | Gyakran kitett rendszerek |
|---|---|---|
| Villámhatás | Közvetlen csatolás, indukált feszültség vagy vezetett túlfeszültségi áram | Közüzemi táplálások, kültéri betápok, PV-mezők, távközlési és jelzővezetékek |
| Közüzemi és elosztóhálózati kapcsolások | Transzformátorkapcsolás, kondenzátortelep-kapcsolás, hiba elhárítása vagy hálózati átkonfigurálás | Főelosztó és alsóbb szintű elosztószekrények |
| Induktív terhelés kapcsolása | Áram gyors megszakítása motorokban, mágneskapcsoló tekercsekben, mágnesszelepekben vagy egyéb induktív terheléseknél | Ipari vezérlőszekrények és automatizálási rendszerek |
| Teljesítményelektronikai kapcsolás | Gyors kapcsolási felfutások és kölcsönhatások átalakítók, hajtások, inverterek, UPS rendszerek és töltők között | Ipari rendszerek, megújuló energia, elektromos járművek töltése és adatközponti infrastruktúra |
Ezek a források nem hoznak létre azonos hullámformákat vagy energiaszinteket. Az SPD kiválasztása ezért attól függ, hogy az eszköz hová van telepítve, és milyen túlfeszültség-környezetet kell kezelnie.
1-es, 2-es és 3-as típusú SPD: Rövid útmutató
Az SPD típusok az alkalmazandó szabvány szerinti bevizsgált védelmi szerepköröket írják le. Nem tekinthetők egyszerű minőségi osztályoknak.
| SPD típus | Általános védelmi szerep | Általános telepítési környezet | Gyakran vizsgált névleges értékek |
|---|---|---|---|
| 1. típus | Kezeli a villámáram-terhelést, ahol részleges villámáram várható | Betáplálási pont vagy villámvédelmi határ | Iimp és a hozzá tartozó vizsgálati hullámforma, valamint a feszültség- és rövidzárlati koordináció |
| 2. típus | Elosztói szintű védelmet biztosít a maradvány villámhatások és kapcsolási túlfeszültségek ellen | Fő- vagy alelosztó szekrények és vezérlőpanelek | In, Imax, Up, Uc/MCOV, valamint koordinációs követelmények |
| 3. típus | Lefelé irányuló vagy berendezés szintű finomvédelmet biztosít | Érzékeny berendezések közelében, a felsőbb szintű SPD-kkel koordinálva | Kombinált hullámú teljesítmény, védelmi szint és telepítési feltételek |
| 1+2 típus | Egy termékben ötvözi a bevizsgált Type 1 és Type 2 feladatokat | Fő elosztási pontok, amelyek mindkét funkciót igénylik | Iimp a vonatkozó Type 2 névleges értékekkel együtt |
Az IEC és UL típusmegjelöléseket a saját szabványaik és termékjelöléseik keretein belül kell értelmezni; ezek nem univerzális, egy-az-egyhez megfeleltetési táblázatok. A helyszín, a hullámforma és a koordináció részletes összehasonlítását lásd itt: 1. típusú vs. 2. típusú vs. 3. típusú SPD.
Melyek az SPD legfontosabb névleges értékei?
Az elülső címkén több feszültség- és áramérték is szerepelhet. Mindegyik más-más mérnöki kérdésre ad választ.
| Névleges érték vagy tétel | A kérdés, amelyre választ ad |
|---|---|
| Uc / MCOV (Legnagyobb folyamatos üzemi feszültség) | Az SPD folyamatosan csatlakoztatva maradhat-e a tényleges elektromos rendszer feszültségén és földelési elrendezésén? |
| Up / VPR (feszültségvédelmi szint) | Milyen maradékfeszültség vagy átengedett feszültség társul a meghatározott vizsgálati feltételekhez? A terminológia az alkalmazandó szabványtól függ. |
| Be | Milyen névleges kisütőáram-terhelésre vizsgálták az SPD-t? |
| Imax | Milyen maximális, 2-es típusú kisütőáram-értéket deklaráltak az alkalmazandó vizsgálati módszer szerint? |
| Iimp | Az SPD 1. típusú villámáram-terhelésre lett tervezve és bevizsgálva? |
| Rövidzárlati koordináció | Az SPD telepítése megfelel a rendelkezésre álló zárlati áramnak és a szükséges tartalék védelemnek? |
| Védelmi mód és topológia | Mely vezetőpárok védettek, és az elrendezés megfelel-e a földelési rendszernek? |
| Állapotjelzés | Hogyan azonosíthatja a karbantartó személyzet a leválasztott vagy élettartama végéhez ért modult? |
A magasabb kA érték nem automatikusan a jobb választás. Egy lenyűgöző áramértékkel rendelkező SPD is lehet alkalmatlan, ha a tartós üzemi feszültsége, a védelmi szintje, a topológiája, a rövidzárlati koordinációja vagy a telepítési útvonala nem megfelelő.
Használja a címet. Hogyan olvassunk SPD adatlapot a teljes specifikációs munkafolyamathoz. A dedikált útmutatók a Uc és Up és In kontra Imax részletezze ezeket a névleges értékpárokat.
Az AC, DC, PV és jelátviteli SPD-k nem cserélhetők fel
“Az ”SPD” egy védelmi funkciót ír le, nem egy univerzális terméket. A feszültségviselkedés, a szigetelési rendszer, a hibaállapotok, a védelmi módok és a vizsgálati keretrendszer alkalmazásonként változik.
| Alkalmazás | Fő kérdés a kiválasztás előtt | Következő VIOX forrás |
|---|---|---|
| AC kisfeszültségű elosztás | Mekkora a rendszerfeszültség, milyen a földelési elrendezés, a telepítési pont és a szükséges SPD-típus? | VIOX SPD termékcsalád |
| PV DC áramkörök | Mekkora a maximális PV feszültség, a DC topológia, a villámkitettség, valamint az inverter/gyűjtődoboz elhelyezkedése? | Hogyan válasszunk SPD-t napelemes rendszerhez |
| EV, akkumulátoros és ipari DC rendszerek | Milyen DC feszültségosztály, hiba-környezet, szigetelési elrendezés és berendezési határvonal érvényes? | DC túlfeszültség-levezető útmutatót |
| Távközlési, adat- és vezérlővonalak | Milyen jelfeszültséget, interfészt, sávszélességet, árnyékolást és földelési elrendezést kell megőrizni? | Útmutató a túlfeszültség-levezetők (SPD) kiválasztásához |
AC SPD használata PV DC áramkörön pusztán azért, mert mindkét termék hasonló kA értéket mutat, nem érvényes helyettesítés. Az alkalmazásspecifikus feszültség- és vizsgálati követelményeket az adatlap és a vonatkozó szabvány alapján kell ellenőrizni.
Hová kell telepíteni az SPD-t?
Az SPD-k telepíthetők a betáplálási ponton, a főelosztóban, az alelosztóban, a vezérlőszekrényben, a berendezés határán, a napelemes gyűjtődoboznál vagy az inverter csatlakozási pontjánál, illetve a jelbemeneti ponton. A megfelelő helyszín a kitettségtől, a rendszer architektúrájától, a kábelvezetéstől, a berendezés érzékenységétől, valamint az előtte és utána lévő védelemmel való koordinációtól függ.
A telepítés az SPD teljesítményének része. A csatlakozóvezetékeknek követniük kell a gyártó rajzát, és úgy kell elvezetni őket, hogy a felesleges hossz, a hurkok és a közös impedancia minimális legyen. A tartalék biztosítékoknak vagy megszakítóknak – ahol szükséges – követniük kell a termék utasításait és a rendelkezésre álló zárlati áram feltételeit.
Az elhelyezési stratégiához használja a(z) Hova telepítsünk SPD-ket egy elektromos panelben. A megszakító csatlakoztatásának és a tartalék védelemnek a külön kérdésköréhez lásd a(z) Csatlakoztatható-e az SPD meglévő megszakítóhoz?.
Hogyan lépjünk tovább a “Mi az az SPD?” kérdéstől a helyes mérnöki döntésig?
Miután a működési elv világossá vált, használja a következő feladatának megfelelő kérdést:
| A következő kérdése | Használja ezt az oldalt |
|---|---|
| Melyik típust kell telepíteni az egyes védelmi fokozatoknál? | 1. típusú vs. 2. típusú vs. 3. típusú SPD |
| Hogyan kell értelmezni a címkét és az adatlapot? | Hogyan olvassunk SPD adatlapot |
| Miben különbözik az SPD a túlfeszültség-levezetőtől? | SPD vs. túlfeszültség-levezető |
| Hova kell elhelyezni az SPD-t egy elosztórendszerben? | Hová telepítsük az SPD-ket |
| Mely hibák áshatják alá a telepítést? | SPD telepítési hibák és javításuk |
| Mely AC, DC vagy PV termékcsaládok érhetők el? | VIOX túlfeszültség-levezetők |
A helyes következő lépés nem a legnagyobb áramérték kiválasztása. A termékjellemzők összehasonlítása előtt meg kell határozni az elektromos rendszert, a telepítési pontot, a kitettséget, a védett berendezést, az alkalmazandó szabványt és a szükséges védelmi módokat.
