SPD 설치 실수로 인해 생각보다 더 큰 비용이 발생하는 이유
가공 전력선 근처에서 발생하는 단 한 번의 낙뢰는 6,000볼트를 초과하는 전압 서지를 유발하는 전자기장을 생성합니다. 서지 보호 장치(SPD) 부적절한 설치로 인해 고장이 발생하면 장비 손상 이상의 결과가 초래됩니다. 시설 가동 중단, 생산 손실 및 안전 사고는 적절한 설치 초기 비용을 훨씬 능가하는 재정적 영향을 미칩니다.
업계 데이터에 따르면 잘못 설치된 SPD는 적절하게 유지 관리된 장치에 비해 첫 해에 20% 더 높은 고장률을 보입니다. 그러나 많은 전기 계약업체는 보호 효과를 저해하는 동일한 설치 오류를 계속 범하고 있습니다. 이 기사에서는 가장 중요한 10가지 SPD 설치 오류를 살펴보고 IEC 61643, UL 1449 및 NEC Article 285 표준을 기반으로 한 기술 솔루션을 제공합니다.
오류 1: 과도한 리드 길이로 인한 보호 효과 감소
SPD와 보호 장비 사이의 도체 길이가 1인치 늘어날 때마다 통과 전압이 15~25볼트 증가합니다. 설치자가 미적인 이유나 편의를 위해 과도한 전선 길이를 사용하는 경우 장치의 보호 기능을 체계적으로 저하시킵니다.
UL 1449 테스트 조건(6인치 리드)에서 400V로 정격된 SPD를 고려하십시오. 동일한 장치를 14인치의 14 AWG 전선으로 설치하면 억제 전압이 약 300V 증가합니다. 이제 장비는 지정된 400V 대신 서지 이벤트 동안 거의 700V에 직면하게 됩니다.
솔루션: 설치 표준에 명시된 대로 총 도체 길이를 0.5미터(약 20인치) 미만으로 유지하십시오. 상, 중성선 및 접지 도체를 함께 배선하고 동일한 길이를 유지하십시오. 다른 전선을 교차해야 하는 경우 전자기 간섭을 최소화하기 위해 직각으로 교차하십시오. 도체 실행을 최소화하기 위해 서비스 입구 또는 분전반에 최대한 가깝게 SPD를 설치하십시오.
오류 2: 부적절한 도체 크기로 인한 화재 위험
SPD 연결에 과소 크기의 도체를 사용하면 서지 이벤트 동안 열을 발생시키는 저항이 생성됩니다. 이는 화재 위험을 초래하고 서지 전류를 효과적으로 전환하는 장치의 능력을 감소시킵니다. 많은 설치자는 표준 분기 회로 전선 크기가 SPD 연결에 적용된다고 잘못 가정합니다.
도체는 과열 없이 SPD의 최대 방전 전류(Imax)를 처리할 수 있어야 합니다. 또한 전선 크기는 장치의 단락 전류 정격(SCCR) 및 설치 지점에서 사용 가능한 고장 전류를 준수해야 합니다.
솔루션: 제조업체 사양에 따라 최소 도체 크기를 따르십시오. 일반적으로 주거용 애플리케이션의 경우 최소 14 AWG, 상업용 설치의 경우 10 AWG 이상이 필요합니다. 도체 전류 용량이 SPD의 공칭 방전 전류(In)를 초과하는지 확인하십시오. 고에너지 낙뢰를 처리하는 Type 1 SPD의 경우 6 AWG 이상이 필요할 수 있습니다. 현지 코드 최소값에 관계없이 제조업체가 지정한 것보다 도체 크기를 줄이지 마십시오.
오류 3: 설치 위치에 적합하지 않은 SPD 유형 선택
세 가지 SPD 유형은 전기 시스템에서 뚜렷한 기능을 수행합니다. Type 1 장치는 높은 방전 용량으로 직접 낙뢰를 처리하기 위해 서비스 입구에 설치됩니다. Type 2 장치는 간접 낙뢰 및 스위칭 서지로부터 분전반을 보호합니다. Type 3 장치는 민감한 장비에 대한 사용 지점 보호를 제공합니다.
Type 1 보호 없이 Type 2 SPD만 설치하면 시스템이 고에너지 낙뢰 전류에 취약해집니다. 반대로 터미널 장비를 Type 1 장치만으로 보호하려고 시도하면 Type 3 장치가 효과적으로 처리하는 과도 전압을 해결하지 못합니다.
솔루션: 여러 SPD 유형을 사용하여 조정된 보호를 구현하십시오. 유틸리티 전원이 시설에 들어오는 서비스 입구에 Type 1을 설치하십시오. 중요한 부하를 제공하는 분전반에 Type 2 장치를 추가하십시오. 민감한 전자 장치 및 제어 시스템에 Type 3 보호를 포함하십시오. 각 SPD 유형이 IEC 61643 분류 및 UL 1449 요구 사항에 따라 설치 위치와 일치하는지 확인하십시오.
오류 4: 여러 SPD를 적절하게 조정하지 못함
여러 SPD가 전기 시스템의 다른 지점을 보호하는 경우 손상을 방지하기 위해 조정해야 합니다. 적절한 조정이 없으면 업스트림 장치가 올바르게 작동하지 않아 다운스트림 장치가 정격 수준을 초과하는 에너지 수준에 노출될 수 있습니다.
조정에는 보호 단계 사이에 충분한 전기적 거리(일반적으로 10미터의 도체 또는 디커플링 인덕터)를 유지해야 합니다. 이를 통해 각 SPD가 간섭 없이 적절한 서지 수준을 처리하는 에너지 캐스케이드가 가능합니다.
솔루션: Type 1과 Type 2 장치 사이, 그리고 Type 2와 Type 3 장치 사이에 최소 10미터의 도체 거리를 유지하십시오. 물리적 거리가 더 짧은 경우 단계 사이에 디커플링 인덕터를 설치하십시오. 업스트림 장치가 다운스트림 장치보다 높은 Imax 정격을 갖는지 확인하십시오. 시스템 도면에 조정 체계를 문서화하고 보호 장비를 향해 각 단계에서 전압 보호 수준(Up)이 감소하는지 확인하십시오.
오류 5: 백업 과전류 보호 소홀
SPD에는 서지 이벤트 동안 자체적으로 희생하는 구성 요소가 포함되어 있습니다. 금속 산화물 배리스터(MOV)는 단락 상태를 잠재적으로 생성할 때까지 각 서지와 함께 저하됩니다. 전용 백업 보호가 없으면 고장난 SPD가 주 차단기를 트립시켜 불필요한 시설 전체 정전을 유발할 수 있습니다.
많은 설치자가 이 요구 사항을 간과하거나 잘못된 정격의 백업 퓨즈를 선택합니다. 과대 크기의 퓨즈는 적절한 보호를 제공하지 못하고 과소 크기의 퓨즈는 정상적인 SPD 작동 중에 오작동 트립될 수 있습니다.
솔루션: 제조업체 사양에 따라 정격된 전용 백업 과전류 보호를 설치하십시오. 대부분의 Type 1 및 Type 2 SPD에는 장치에 따라 80A와 125A 사이의 gG 유형 퓨즈가 필요합니다. 백업 보호는 SPD의 내부 열 차단기와 조정되어야 합니다. 별도의 과전류 보호 없이 SPD를 주 서비스 차단기에 연결하지 마십시오. 초고속 응답이 필요한 설치의 경우 SPD 설치 설명서에 지정된 퓨즈 유형을 선택하십시오.
오류 6: 부적절한 접지 시스템 통합
SPD 효과는 서지 에너지를 안전하게 소산시키는 접지 시스템의 능력에 전적으로 달려 있습니다. 높은 임피던스 접지 연결 또는 부적절한 본딩은 보호를 저해하여 시설 내에서 위험한 전압 전위를 생성할 수 있습니다.
접지 시스템은 일반적으로 주거용 설치의 경우 5옴 미만, 상업용 시설의 경우 2옴 미만의 저항으로 NEC Article 250 요구 사항을 충족해야 합니다. 또한 접지 도체를 포함하는 철 금속 전선관은 NEC 250.64(E)에 따라 양쪽 끝에서 본딩이 필요합니다.
솔루션: 전위 강하 또는 클램프온 방법을 사용하여 SPD 설치 전에 접지 저항을 테스트하십시오. 접지 전극 도체가 NEC 표 250.66에 지정된 최소 크기를 충족하는지 확인하십시오. 나열된 방법(열 용접, 나열된 압축 커넥터 또는 나열된 접지 클램프)을 사용하여 NEC 250.8에 따라 모든 접지 연결을 본딩하십시오. 철 금속 전선관에 접지 도체를 설치할 때 유도 임피던스를 방지하기 위해 양쪽 끝에서 본딩을 제공하십시오. 루프 영역을 최소화하기 위해 AC, DC 및 데이터 케이블을 관련 본딩 도체와 함께 배선하십시오.
오류 7: SPD 모니터링 및 상태 표시기 무시
최신 SPD에는 작동 상태를 보여주는 상태 표시기(일반적으로 LED 조명)가 포함되어 있습니다. 녹색은 활성 보호를 나타내고 빨간색은 장치 고장을 나타냅니다. 그러나 많은 설치에서 이러한 표시기를 모니터링하는 사람이 없어 고장난 SPD가 보호를 제공하지 않고 제자리에 남아 있습니다.
한 산업 설문 조사에 따르면 정기적인 유지 보수가 없는 SPD의 20%가 첫 해에 고장난 반면 적절하게 모니터링된 장치의 고장률은 2% 미만이었습니다. 그 차이는 불필요한 장비 손상 및 가동 중단을 나타냅니다.
솔루션: 모든 SPD 상태 표시기에 대한 분기별 육안 검사 프로토콜을 설정하십시오. 중요한 설치의 경우 건물 관리 시스템과 통합되는 원격 모니터링 기능이 있는 SPD를 지정하십시오. 날짜, 검사자 및 장치 상태를 기록하여 모든 검사를 문서화하십시오. 빨간색 표시등이 나타나면 즉시 SPD 교체를 예약하십시오. 장치가 더 이상 보호를 제공하지 않습니다. 광범위한 전기 작업 없이 현장에서 빠르게 교체할 수 있는 모듈식 설계의 SPD를 고려하십시오.
오류 8: 환경 작동 제한 간과
SPD에는 온도, 습도 및 고도에 대한 특정 환경 등급이 있습니다. 이러한 매개변수 외부에서 장치를 설치하면 저하가 가속화되고 수명이 단축됩니다. 적절한 인클로저가 없는 실외 설치는 SPD를 습기 및 극한 온도에 노출시켜 금속 산화물 배리스터 구성 요소를 손상시킵니다.
또한 고도는 SPD 성능에 영향을 미칩니다. 해발 2,000미터 이상의 고도에서는 공기 밀도가 감소하여 장치의 열 소산 능력이 감소하고 절연 기능이 저하됩니다.
솔루션: SPD 환경 등급이 설치 조건과 일치하는지 확인하십시오. 실외 애플리케이션의 경우 최소 NEMA 3R 또는 IP65 등급 인클로저를 지정하십시오. 극한 온도, 부식성 대기 또는 높은 습도가 있는 열악한 산업 환경에서는 적절한 환경 보호 등급이 있는 SPD를 선택하십시오. 해발 2,000미터 이상의 설치의 경우 제조업체에 감쇠 요구 사항에 대해 문의하거나 고고도 작동에 대해 특별히 정격된 장치를 선택하십시오. 주변 온도를 제조업체 사양 내에서 유지하십시오. 일반적으로 산업용 장치의 경우 -40°C ~ +85°C입니다.
오류 9: 잘못된 터미널 연결 및 배선 구성
상, 중성선 또는 접지 도체를 잘못된 터미널에 연결하면 SPD가 효과가 없거나 위험한 조건이 생성됩니다. 이 오류는 설치자가 라인 연결을 혼동하거나 중성선-접지 본딩을 잘못 처리하는 3상 시스템에서 특히 일반적입니다.
배선 구성은 시스템 접지 배열(IEC 60364에 따른 TN, TT 또는 IT 시스템)과 일치해야 합니다. Type 1+2 콤비네이션 장치는 시스템이 견고하게 접지된 구성인지 높은 임피던스로 접지된 구성인지에 따라 특정 중성선-접지 모듈이 필요합니다.
솔루션: 연결하기 전에 SPD 제조업체의 배선 다이어그램을 연구하십시오. 시스템 접지 구성 및 전압 수준이 SPD 사양과 일치하는지 확인하십시오. 3상 시스템의 경우 연결하기 전에 L1, L2, L3, 중성선 및 접지 도체를 명확하게 표시하십시오. 콤비네이션 Type 1+2 장치를 설치할 때 중성선-접지 보호 모듈 구성이 전기 시스템과 일치하는지 확인하십시오. 전압 테스터를 사용하여 회로에 전원을 공급하기 전에 올바른 연결을 확인하십시오. 복잡한 설치의 경우 공장 기술 지원에 문의하여 배선 체계를 확인하십시오.
오류 10: 적절한 자격 없이 DIY 설치
전기 코드 요구 사항에 따라 면허가 있는 전기 기술자가 SPD 설치를 수행해야 합니다. 그러나 일부 시설 유지 보수 담당자는 적절한 교육 없이 설치를 시도하여 안전 위험 및 장비 보증 및 보험 적용 범위를 무효화하는 코드 위반을 초래합니다.
자격이 없는 설치자는 일반적으로 서지 조정 원리, 적절한 접지 기술 및 코드 준수 요구 사항에 대한 지식이 부족합니다. 결과적으로 설치가 기능적으로 보일 수 있지만 효과적인 보호를 제공하지 못합니다.
솔루션: 면허가 있는 전기 계약업체만 SPD 설치를 수행하도록 요구하십시오. 설치자가 서지 보호 원리 및 해당 표준(NEC Article 285, IEC 61643, UL 1449)에 대한 특정 교육을 받았는지 확인하십시오. 작업 시작 전에 설치자 자격 증명 문서를 요청하십시오. 대규모 상업 또는 산업 프로젝트의 경우 공장 인증 설치 서비스 또는 제조업체 직접 감독을 고려하십시오. 시스템을 가동하기 전에 지역 당국이 설치를 검사하고 승인하는지 확인하십시오. 배선 다이어그램, 테스트 결과 및 시운전 보고서를 포함한 전체 설치 문서를 유지하십시오.
규정 준수 및 코드 요구 사항
NEC Article 285는 북미에서 SPD 설치에 대한 최소 요구 사항을 설정합니다. 2020 NEC는 섹션 230.67에 따라 주거용 장치 서비스에 대한 의무적인 서지 보호를 도입했으며 2023 NEC는 화재 경보 시스템 및 중요한 안전 회로에 대한 요구 사항을 확대했습니다.
국제 설치는 낙뢰 보호 시스템에 대한 IEC 62305 시리즈 표준과 SPD 사양에 대한 IEC 61643을 준수해야 합니다. 유럽 설치는 EN 62305를 따르고 SPD 요구 사항을 국가 전기 코드에 통합합니다.
주요 규정 준수 사항은 다음과 같습니다.
- SPD는 UL 1449에 등재되어야 합니다(북미) 또는 CE 마크가 있어야 합니다(유럽).
- 설치는 편차 없이 제조업체 지침을 따라야 합니다.
- 도체 크기는 코드 최소값 및 제조업체 사양을 충족해야 합니다.
- 접지는 NEC Article 250 또는 이와 동등한 지역 표준을 준수해야 합니다.
- 백업 과전류 보호는 대부분의 설치에 필수적입니다.
- 정기적인 검사 및 유지 보수 기록은 적절한 주의를 입증합니다.
자주 묻는 질문
SPD는 얼마나 자주 검사하고 테스트해야 합니까?
분기별로 육안 검사를 실시하여 상태 표시등 및 물리적 상태를 확인하십시오. IEC 61643-12에 따라 서지 전류 발생기 및 전압 테스터를 사용하여 매년 종합적인 테스트를 수행하십시오. 낙뢰가 잦은 지역 또는 노출이 심한 위치에서는 검사 빈도를 월별로 늘리십시오. 빨간색 상태 표시등이 켜진 SPD는 즉시 교체하십시오.
서비스 과전류 보호 장치의 전원측에 2형 SPD를 설치할 수 있습니까?
아니요. NEC 섹션 242.12(A) 및 (B)는 서비스 과전류 보호 장치의 전원 측에 2형 SPD 설치를 명시적으로 금지합니다. 이 위치에는 1형 SPD만 허용됩니다. 2형 장치는 주 개폐기의 부하 측에 설치해야 합니다.
SPD의 일반적인 수명은 어떻게 됩니까?
고품질 SPD는 일반적으로 기술, 환경 조건 및 서지 활동에 따라 5-10년 동안 지속됩니다. 상별 250kA로 정격된 장치는 노출이 심한 위치에서 25년 이상의 기대 수명을 제공합니다. 정기적인 모니터링과 고장난 장치의 즉각적인 교체는 지속적인 보호를 보장합니다. 서비스 수명은 지역 번개 활동 및 전력 품질 조건에 따라 크게 달라집니다.
서지 보호 스트립이 적절한 보호를 제공합니까?
멀티탭은 최소한의 사용 지점 보호만 제공하며 HVAC 시스템, 온수기 또는 건물 배선과 같은 유선 장비를 보호할 수 없습니다. 효과적인 보호를 위해서는 서비스 입구, 배전반 및 민감한 장비 위치에 설치된 조정된 SPD가 필요합니다. 멀티탭은 주 방어가 아닌 보조적인 3형 보호 장치로 간주하십시오.
모든 장소에서 서지 보호가 의무적인가요?
요구 사항은 관할 구역에 따라 다릅니다. 2020년 NEC는 북미 지역의 주거 단위 서비스에 SPD를 의무화합니다. 2023년 NEC는 화재 경보 제어 패널 및 중요 안전 회로에 SPD를 요구합니다. 국제 요구 사항은 IEC 60364-4-44를 따르며, 과전압으로 인해 생명을 위협하거나 공공 서비스가 중단되거나 심각한 재정적 손실이 발생할 수 있는 경우 SPD를 의무화합니다. 특정 요구 사항은 현지 당국에 문의하십시오.
내 SPD가 시설을 여전히 보호하고 있는지 어떻게 확인합니까?
상태 표시등을 정기적으로 확인하십시오. 녹색은 보호 기능이 활성화됨을 의미하고, 빨간색은 장치 교체를 의미합니다. 시각적 표시기가 없는 설치의 경우, 자격을 갖춘 전기 기술자가 특수 장비를 사용하여 연간 테스트를 실시하여 성능을 검증합니다. 서지 보호 기능 손상을 나타낼 수 있는 전기 장비 고장 또는 손상 패턴을 모니터링하십시오. 장치 상태 및 서지 이벤트에 대한 검사 로그를 유지 관리하십시오.
VIOX SPD 솔루션으로 투자를 보호하십시오.
적절한 SPD 설치에는 기술 전문 지식, 고품질 구성 요소 및 국제 표준 준수가 필요합니다. VIOX는 최대 보호 효과 및 서비스 수명을 위해 설계된 산업용 서지 보호 장치를 제조합니다. 당사의 Type 1, Type 2 및 Type 3 장치는 UL 1449 및 IEC 61643 요구 사항을 충족하는 동시에 업계 최고의 보증 보호를 제공합니다.
설치 지침, 제품 선택 지원 및 조정된 보호 시스템 설계는 VIOX 기술 지원에 문의하십시오. 당사의 엔지니어링 팀은 포괄적인 사양, 배선 다이어그램 및 시운전 지원을 제공하여 SPD 설치가 앞으로 몇 년 동안 안정적인 보호를 제공하도록 보장합니다.
방문하십시오. viox.com 당사의 전체 서지 보호 포트폴리오를 살펴보고 설치 가이드, 규정 준수 문서, 교육 자료 등 기술 자료에 액세스하십시오. 성능을 위해 설계된 SPD 솔루션으로 시설을 보호하십시오.
