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A 서지 보호 장치(SPD) 제어된 보호 경로를 통해 서지 전류를 우회시켜 과도 과전압을 제한합니다. 대부분의 저전압 전원용 SPD는 정상 작동 중에는 고임피던스 대기 상태를 유지하다가 서지가 발생하면 도통 상태가 되어 하위 장비에 도달하는 전압 스트레스를 줄여줍니다.
SPD는 서지를 완전히 제거하지 않으며, 회로 차단기, 올바른 접지 및 본딩, 또는 외부 피뢰 시스템을 대체하지 않습니다. 이는 전기 시스템 내의 통합된 보호 계층 중 하나입니다.
작동 원리를 학습하는 것이 아니라 제품을 평가하는 중이라면 다음을 검토하십시오. VIOX 서지 보호 장치 제품군 AC, DC 및 태양광 발전 애플리케이션용.
전기 시스템에서 SPD는 무엇을 의미합니까?
SPD는 서지 보호 장치(Surge Protective Device)를 의미합니다. 이는 전기 표준, 기술 사양, 패널 스케줄 및 제품 데이터시트에서 사용되는 용어입니다. “서지 보호기(Surge protector)”는 일상적으로 더 넓은 의미로 사용되는 표현인 반면, SPD는 과도 과전압을 제한하고 서지 전류를 통전하도록 설계된 장치에 대한 더 정확한 공학적 용어입니다.
단어 과도 은 중요합니다. SPD는 단시간 전압 장애에 반응합니다. 지속적으로 너무 높거나 낮은 전원 공급을 조정하도록 설계되지 않았습니다.
약어와 용어만 필요한 독자는 다음을 참조하십시오. 전기 분야의 SPD 전체 형식.
SPD의 역할과 역할이 아닌 것은 무엇입니까?
SPD를 이해하는 가장 쉬운 방법은 그 기능을 인접한 보호 기능과 분리하는 것입니다.
| 보호 기능 | 대응 대상 | 대체할 수 없는 기능 |
|---|---|---|
| 서지 보호 장치 | 단시간 과도 과전압 및 관련 서지 전류 | 회로 차단기, 접지, 본딩, 전압 조정 또는 완전한 낙뢰 보호 |
| 회로 차단기 또는 퓨즈 | 지속적 과전류 및 단락 결함 | 과도 전압 제한 |
| 접지 및 본딩 시스템 | 기준 전위, 고장 전류 경로 및 등전위 본딩 | 장비 단자에서 과도 전압을 제한하는 장치 |
| 전압 조정기 또는 자동 전압 보호기 | 장치에 따라 달라지는 장시간 과전압, 저전압 또는 전압 변동 | 신속한 서지 전류 분기 |
| 외부 피뢰 시스템 | 구조물 외부 또는 내부를 통한 직격뢰 전류의 차단 및 전도 | 전원 및 신호 회로로 유입되는 서지의 내부 조정 |
SPD는 전도 및 유도 서지를 제한하여 피뢰를 지원할 수 있지만, SPD 자체만으로는 완전한 피뢰 시스템이 아닙니다. 마찬가지로, 회로 차단기가 SPD에 필요한 백업 보호를 제공할 수는 있으나 두 장치는 서로 다른 역할을 수행합니다.
SPD는 어떻게 작동합니까?
대부분의 저전압 전원용 SPD는 보호 대상 회로와 병렬로 연결됩니다. 정상 전압 상태에서 서지 제한 소자는 비전도 상태를 유지하거나 매우 높은 임피던스를 나타냅니다. 전압이 장치의 동작 임계값 이상으로 급격히 상승하면 해당 소자의 상태가 변경되어 서지 전류를 위한 낮은 임피던스 경로를 제공합니다.
동작 순서는 5단계로 단순화할 수 있습니다:
- 정상 작동: 시스템 전압이 SPD의 연속 동작 범위 내에 유지되므로 보호 경로는 대기 상태를 유지합니다.
- 과도 현상 시작: 낙뢰 영향, 스위칭, 고장 제거 또는 기타 외란으로 인해 급격한 전압 상승이 발생합니다.
- SPD 임피던스 변경: 전압 제한 또는 전압 스위칭 부품이 도통 상태가 됩니다.
- 서지 전류가 보호 경로를 따라 흐름: 전류가 SPD 구성에 정의된 도체 사이로 분기되어 하위 장비에 가해지는 전압 스트레스를 줄입니다.
- SPD가 복구되거나 분리됨: 이벤트 발생 후, 사용 가능한 SPD는 대기 상태로 복귀합니다. 보호 소자가 안전하지 않은 상태에 도달하면 내부 차단기가 이를 분리하고 상태 표시를 변경할 수 있습니다.
이 응답은 종종 다음과 같이 설명되지만 고정, 모든 SPD가 동일한 내부 기술이나 응답 모드를 사용하는 것은 아닙니다.
일반적인 서지 제한 기술
| 기술 | 일반적인 동작 | 일반적인 용도 | 중요한 경계 |
|---|---|---|---|
| 산화 금속 바리스터(MOV) | 전압이 상승함에 따라 전도성이 증가함 | AC 및 DC 전원 SPD | 축적된 서지 스트레스는 소자를 열화시킬 수 있으므로 열 차단 및 상태 표시가 중요합니다 |
| 가스 방전관(GDT) | 스파크오버 후 전도성 방전 상태로 전환 | 전력, 통신 및 신호 보호 | 팔로 전류(follow-current) 동작 및 협조는 설계에 따라 달라집니다 |
| 과도 전압 억제(TVS) 다이오드 | 빠른 애벌랜치 클램핑을 제공합니다 | 민감한 전자 장치 및 저전압 신호 회로 | 일반적으로 주 전원 SPD보다 낮은 에너지 회로를 다룹니다 |
올바른 부품 조합은 시스템, 보호 모드, 에너지 부하, 잔류 전압 요구 사항 및 적용 가능한 제품 표준에 따라 달라집니다. 부품 기술만으로는 완전한 선정 방법이 될 수 없습니다.
서지 전류는 어디로 흐르는가?
SPD가 서지를 접지로 보낸다고 흔히 말하지만, 이는 불완전한 설명입니다. SPD는 보호 모드에 연결된 도체 사이의 전압을 제한합니다. 전기 시스템 및 SPD 토폴로지에 따라 해당 모드에는 다음이 포함될 수 있습니다:
- 선과 중성선 사이(L–N)
- 선과 보호 접지 사이(L–PE)
- 중성선과 보호 접지 사이(N–PE)
- 선과 선 사이(L–L)
- DC 양극과 DC 음극 사이(DC+–DC−)
- DC 도체와 보호 접지 사이
서지 전류는 가용한 보호 및 본딩 경로를 따라 흐릅니다. 이것이 바로 접지 구성, 보호 모드, 도체 배선 및 SPD 토폴로지가 모두 실제 성능에 영향을 미치는 이유입니다. 기술적으로 우수한 SPD라도 빠른 서지 발생 시 연결 경로에서 과도한 임피던스가 추가되면 보호 성능이 저하될 수 있습니다.
과도 과전압의 원인은 무엇인가?
과도 과전압은 정상 작동 수준을 초과하여 급격하고 짧게 지속되는 전압 상승을 의미합니다. 이는 전원 회로, 태양광 스트링, 통신 케이블, 센서 라인 또는 기타 전도성 경로를 통해 유입될 수 있습니다.
| 출처 | 일반적인 메커니즘 | 일반적으로 노출되는 시스템 |
|---|---|---|
| 낙뢰 영향 | 직접 결합, 유도 전압 또는 전도성 서지 전류 | 전력 공급 장치, 옥외 급전선, PV 어레이, 통신 및 신호 라인 |
| 전력 및 배전 스위칭 | 변압기 스위칭, 커패시터 뱅크 스위칭, 고장 제거 또는 네트워크 재구성 | 주 배전반 및 하위 패널 |
| 유도성 부하 스위칭 | 모터, 접촉기 코일, 솔레노이드 또는 기타 유도성 부하에서의 급격한 전류 차단 | 산업용 제어 패널 및 자동화 시스템 |
| 전력 전자 스위칭 | 컨버터, 드라이브, 인버터, UPS 시스템 및 충전기 간의 빠른 스위칭 에지 및 상호 작용 | 산업 시스템, 재생 에너지, EV 충전 및 데이터 인프라 |
이러한 소스들은 동일한 파형이나 에너지 레벨을 생성하지 않습니다. 따라서 SPD 선정은 장치가 설치되는 위치와 대응해야 할 서지 환경에 따라 달라집니다.
Type 1, Type 2, 및 Type 3 SPD: 간략한 안내
SPD 유형은 적용 가능한 표준에 따라 테스트된 보호 역할을 설명합니다. 이를 단순한 품질 등급으로 취급해서는 안 됩니다.
| SPD 유형 | 일반적인 보호 역할 | 일반적인 설치 환경 | 일반적으로 검토되는 정격 |
|---|---|---|---|
| 1형 | 부분적인 낙뢰 전류가 예상되는 낙뢰 전류 부하를 처리함 | 인입구 또는 낙뢰 보호 경계 | Iimp 및 관련 테스트 파형, 그리고 전압 및 단락 협조 |
| 2형 | 잔류 낙뢰 효과 및 스위칭 서지에 대한 배전 레벨 보호 제공 | 주 배전반 또는 하위 배전반 및 제어반 | In, Imax, Up, Uc/MCOV 및 조정 요구 사항 |
| 3형 | 하위 또는 장비 수준의 정밀 보호 제공 | 민감한 장비에 근접하며 상위 SPD와 조정됨 | 조합 파형 성능, 보호 수준 및 설치 조건 |
| 1+2형 | 테스트된 Type 1 및 Type 2 기능을 하나의 제품에 결합 | 두 기능이 모두 필요한 주 배전 지점 | Iimp와 관련 Type 2 정격 |
IEC 및 UL 유형 명칭은 각자의 표준과 제품 표시 내에서 해석되어야 하며, 범용적인 일대일 변환 표가 아닙니다. 위치, 파형 및 협조 비교에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 1형 대 2형 대 3형 SPD.
어떤 SPD 정격이 중요한가?
전면 라벨에는 여러 전압 및 전류 값이 표시될 수 있습니다. 각 값은 서로 다른 엔지니어링 질문에 대한 답을 제공합니다.
| 정격 또는 항목 | 답변하는 질문 |
|---|---|
| Uc / MCOV (최대 연속 동작 전압) | SPD가 실제 시스템 전압 및 접지 방식에서 지속적으로 연결된 상태를 유지할 수 있는가? |
| Up / VPR | 정의된 시험 조건과 관련된 잔류 전압 또는 통과 전압은 얼마인가? 용어는 적용 가능한 표준에 따라 다릅니다. |
| In | SPD가 어떤 공칭 방전 전류 부하에 대해 시험되었는가? |
| 아이맥스 | 적용 가능한 시험 방법에 따라 선언된 최대 Type 2 방식의 방전 전류 값은 얼마인가? |
| 임프 | SPD가 Type 1 낙뢰 전류 부하에 대해 설계 및 시험되었습니까? |
| 단락 협조 | SPD 설치가 가용 고장 전류 및 요구되는 백업 보호에 적합합니까? |
| 보호 모드 및 토폴로지 | 어떤 도체 쌍이 보호되며, 해당 구성이 접지 시스템과 일치합니까? |
| 상태 표시 | 유지보수 담당자가 연결이 끊어졌거나 수명이 다한 모듈을 어떻게 식별할 수 있습니까? |
더 높은 kA 값이 자동으로 더 나은 선택인 것은 아닙니다. 인상적인 전류 정격을 가진 SPD라도 연속 동작 전압, 보호 레벨, 토폴로지, 단락 협조 또는 설치 경로가 잘못되면 부적합할 수 있습니다.
사용 SPD 데이터시트 읽는 방법 전체 사양 워크플로우를 확인하십시오. 다음의 전용 가이드: Uc 및 Up 그리고 In 대 Imax 해당 정격 쌍을 더 자세히 설명하십시오.
AC, DC, PV 및 신호용 SPD는 상호 교환할 수 없습니다
“SPD”는 하나의 범용 제품이 아닌 보호 기능을 설명합니다. 전압 동작, 절연 시스템, 고장 조건, 보호 모드 및 테스트 프레임워크는 애플리케이션에 따라 변경됩니다.
| 응용 프로그램 | 선택 전 주요 질문 | 다음 VIOX 리소스 |
|---|---|---|
| AC 저압 배전 | 시스템 전압, 접지 방식, 설치 지점 및 필요한 SPD 유형은 무엇입니까? | VIOX SPD 제품군 |
| PV DC 회로 | 최대 PV 전압, DC 토폴로지, 낙뢰 노출 및 인버터/결합기 위치는 무엇입니까? | 태양광 발전 시스템용 SPD를 선택하는 방법 |
| EV, 배터리 및 산업용 DC 시스템 | 어떤 DC 전압 등급, 고장 환경, 절연 구성 및 장비 경계가 적용됩니까? | DC 서지 보호 장치 가이드 |
| 통신, 데이터 및 제어 라인 | 어떤 신호 전압, 인터페이스, 대역폭, 실드 및 접지 구성을 유지해야 합니까? | 신호용 서지 보호기(SPD) 선정 가이드 |
두 제품의 kA 값이 비슷하다는 이유만으로 PV DC 회로에 AC SPD를 사용하는 것은 올바른 대체 방법이 아닙니다. 데이터시트와 해당 표준을 통해 애플리케이션별 전압 및 테스트 요구 사항을 확인해야 합니다.
SPD는 어디에 설치됩니까?
SPD는 인입구, 주 배전반, 하위 배전반, 제어반, 장비 경계, 태양광 결합기 또는 인버터 인터페이스, 또는 신호 인입점에 설치할 수 있습니다. 올바른 위치는 노출 정도, 시스템 아키텍처, 케이블 배선, 장비 민감도, 그리고 상위 및 하위 보호 장치와의 협조에 따라 달라집니다.
설치는 SPD 성능의 일부입니다. 연결 도체는 제조업체의 다이어그램을 따라야 하며 불필요한 길이, 루프 및 공통 임피던스를 최소화하도록 배선해야 합니다. 필요한 경우 백업 퓨즈 또는 회로 차단기는 제품 지침과 가용 단락 전류 조건을 따라야 합니다.
배치 전략은 다음을 사용하십시오: 전기 패널에 SPD를 설치하는 위치. 차단기 연결 및 백업 보호에 관한 별도의 질문은 다음을 참조하십시오: SPD를 기존 회로 차단기에 연결할 수 있습니까?.
“SPD란 무엇인가?”에서 올바른 엔지니어링 결정으로 나아가는 방법
작동 원리가 명확해지면 다음 작업에 해당하는 질문을 사용하십시오:
| 다음 질문 | 이 페이지를 사용하십시오 |
|---|---|
| 각 보호 단계에 어떤 유형을 설치해야 합니까? | 1형 대 2형 대 3형 SPD |
| 라벨과 데이터시트는 어떻게 해석해야 합니까? | SPD 데이터시트 읽는 방법 |
| SPD는 서지 보호기(surge arrester)와 어떻게 다릅니까? | SPD 대 서지 보호기(surge arrester) |
| SPD는 패널 시스템의 어디에 배치해야 합니까? | SPD 설치 위치 |
| 어떤 실수가 설치를 저해할 수 있습니까? | SPD 설치 실수 및 해결 방법 |
| 사용 가능한 AC, DC 또는 PV 제품군은 무엇입니까? | VIOX 서지 보호 장치 |
올바른 다음 단계는 가장 큰 전류 수치를 선택하는 것이 아닙니다. 제품 정격을 비교하기 전에 전기 시스템, 설치 지점, 노출 정도, 보호 대상 장비, 적용 표준 및 필요한 보호 모드를 정의하는 것입니다.