Jak dobrać trójfazowy SPD: Przewodnik doboru dla przemysłu

Na tej stronie

Trójfazowego ogranicznika przepięć (SPD) nie dobiera się na podstawie wartości prądu znamionowego panelu i nie należy go wybierać kierując się jedynie najwyższą wartością kA. Prawidłowa specyfikacja zaczyna się od napięcia w każdym podłączonym trybie ochrony, układu sieciowego oraz miejsca instalacji. Dopiero wtedy można wybrać typ SPD, topologię, Uc, Up, Iimp/In/Imax oraz zabezpieczenie przeciwzwarciowe.

Zastosuj poniższe dziewięć etapów weryfikacji. Każdy z nich może wykluczyć produkt; samo spełnienie wymagania dotyczącego wartości prądu znamionowego jest niewystarczające.

Dobór trójfazowego SPD: Wymagane dane wejściowe

Zgromadź te informacje przed przystąpieniem do porównywania modeli:

Wejście	Dane z projektu
Zasilanie	Znamionowe i maksymalne napięcie międzyfazowe (L-L), napięcie międzyfazowe L-N (jeśli występuje), częstotliwość
Przewodniki	Trójprzewodowy lub czteroprzewodowy; L1/L2/L3, N, PE lub PEN
Uziemienie ochronne	TN-S, TN-C-S, TN-C, TT, IT lub układ zdefiniowany w projekcie dla tego panelu
Lokalizacja	Początek instalacji, główna rozdzielnica, rozdzielnica odbiorcza lub w pobliżu urządzenia końcowego
Narażenie	Zewnętrzny system odgromowy, zasilanie napowietrzne, ryzyko wyładowań atmosferycznych i SPD zainstalowany powyżej
Sprzęt	Wymagana wytrzymałość udarowa/cel ochrony oraz krytyczność
Obciążenie zwarciowe	Przewidywany prąd zwarciowy oraz bezpiecznik/wyłącznik zainstalowany powyżej
Instalacja	Miejsce, środowisko, trasa prowadzenia przewodów, status oraz wymagania dotyczące zdalnej sygnalizacji
Standardy	IEC/EN, UL lub inne podstawy projektowe; nie mieszać klasyfikacji

Wynikiem jest specyfikacja, a nie tylko “SPD 40 kA”.”

Dziewięcioetapowa procedura doboru SPD dla układów trójfazowych, od napięcia instalacji elektrycznej i uziemienia, przez ochronę przeciwzwarciową, aż po końcowe zapytanie ofertowe (RFQ). — *Porównywalna specyfikacja trójfazowego SPD musi spełnić wszystkie dziewięć kryteriów; sama wysoka wartość prądu wyładowczego nie wystarcza do dokonania pełnego wyboru.*

Kryterium 1: Określenie napięcia według trybu ochrony

Zanotuj napięcie międzyfazowe oraz międzyfazowe względem przewodu neutralnego. Instalacja 400/230 V oraz 480 V mogą być określane jako “trójfazowe”, jednak napięcie stale przykładane do elementu SPD zależy od tego, czy jest on podłączony w układzie L-N, L-PE, L-L czy N-PE.

Określ również najwyższe spodziewane normalne napięcie o częstotliwości sieciowej w punkcie instalacji. Nie należy mylić tego z przepięciem. Tolerancja napięcia, regulacja transformatora, tryby generowania energii oraz awarie w instalacji mogą zmieniać obciążenie w danym trybie ochrony.

Wynik specyfikacji: znamionowe napięcie instalacji, maksymalne napięcie normalne oraz napięcie w każdym z proponowanych trybów ochrony.

Kryterium 2: Identyfikacja układu sieciowego w tej rozdzielnicy

Nie dobieraj topologii wyłącznie na podstawie ogólnego opisu budynku. Ustal, czy przewód neutralny i PE są rozdzielone czy połączone w miejscu instalacji SPD oraz gdzie występuje punkt rozdziału PEN lub połączenie N-PE.

TN-S/TN-C-S za punktem rozdziału: L, N oraz PE są rozdzielone w rozdzielnicy; koordynacja L-N i N-PE jest powszechnie istotna.
TN-C: układ przewodów obejmuje PEN; należy stosować wyłącznie topologię zatwierdzoną dla tego punktu i nie tworzyć sztucznego rozdziału przewodu neutralnego od ochronnego.
TT: zachowanie N-PE oraz obciążenia przepięciami dorywczymi wymagają szczegółowego uwzględnienia; układy 3+1 są powszechnie stosowane w projektach zgodnych z IEC, jednak dokładny wybór pozostaje kwestią specyficzną dla projektu i produktu.
IT: warunki pierwszego zwarcia mogą podnieść napięcie względem ziemi na przewodach nieuszkodzonych. Uc oraz topologię należy zweryfikować dla rzeczywistej konfiguracji IT oraz warunków zwarciowych.

Użyj Przewodnik po układach uziemień TN, TT oraz IT dla definicji instalacji.

Wynik specyfikacji: układ uziemienia, konfiguracja N/PE/PEN oraz lokalizacja połączeń wyrównawczych.

Brama 3: Wybierz typ SPD na podstawie lokalizacji i narażenia

W ramach norm IEC typ określa znormalizowaną obciążalność udarową, a nie liczbę biegunów:

Typ	Główny parametr obciążalności	Typowa rola projektowa
Typ 1	`Iimp`, powszechnie powiązany z badaniem prądem 10/350 µs	Obsługa prądu piorunowego w punkcie wejściowym lub na granicy strefy LPZ, gdzie wymagają tego założenia projektowe dotyczące ryzyka
Typ 2	`W` oraz, jeśli zadeklarowano, `Imax`, zazwyczaj z prądem 8/20 µs	Ograniczenie przepięć indukowanych i łączeniowych na poziomie rozdzielni
Typ 3	Koordynacja fali kombinowanej/urządzeń końcowych	Ochrona precyzyjna w pobliżu urządzeń czułych, skoordynowana z SPD zainstalowanymi powyżej
Typ 1+2	Deklarowana wydajność dla obu zadań	Zastosowanie kombinowane, w którym spełnione są oba zestawy wymagań

Zewnętrzny system ochrony odgromowej, ocena ryzyka związanego z prądem piorunowym, napowietrzne przyłącze zasilające oraz granica instalacji mogą wymuszać wymagania dla typu 1. Dalsza rozdzielnica nie wymaga automatycznie typu 1 tylko dlatego, że ma charakter przemysłowy.

Typy SPD wg IEC 1/2/3 oraz UL 1449 nie są oznaczeniami zamiennymi. Jeśli projekt oparty jest na normach UL, należy określić kategorię UL, znamionową konfigurację instalacji, MCOV, VPR, SCCR oraz miejsce instalacji zgodnie z tymi ramami. Zobacz szczegółowe Przewodnik: Typ 1 kontra Typ 2 kontra Typ 3.

Wynik specyfikacji: ramy normatywne, typ SPD oraz granicę instalacji.

Brama 4: Wybór topologii i trybów ochrony

Topologia musi odpowiadać przewodom i systemowi uziemienia:

3+0: trzy ścieżki ochrony, przy czym dokładne tryby połączeń są zdefiniowane przez schemat produktu.
4+0: cztery ścieżki ograniczania napięcia w powszechnej terminologii rynkowej; oznaczenia dostawcy oraz tryby muszą zostać zweryfikowane.
3+1: zazwyczaj trzy ścieżki ograniczania napięcia między fazą a przewodem neutralnym oraz skoordynowana ścieżka przełączająca N-PE.

Nie należy utożsamiać czterech modułów fizycznych z uniwersalnym układem “czterobiegunowym”. Należy zapoznać się z wewnętrznym schematem obwodu i zadeklarować wymagane tryby: L-N, L-PE, L-L i/lub N-PE. Niniejszy przewodnik po topologii SPD oraz Przewodnik: 3-biegunowy a 4-biegunowy omówienie tej decyzji w szczegółach.

Wynik specyfikacji: liczba przewodów, topologia i wymagane tryby ochrony.

Brama 5: Wybierz Uc lub MCOV — i sprawdź zachowanie przy TOV

Uc to maksymalne ciągłe napięcie pracy, które może zostać przyłożone do SPD w zadeklarowanych warunkach. Należy je dobrać dla napięcia w każdym trybie, a nie tylko na podstawie oznaczenia napięcia międzyfazowego instalacji.

Wartość Uc musi być wystarczająco wysoka, aby uniknąć zadziałania lub przyspieszonego starzenia w normalnych warunkach napięciowych, jednak wybór niepotrzebnie wysokiego Uc może skutkować mniej korzystnym poziomem ochrony. Należy korzystać z tabel producenta dla konkretnego układu sieciowego.

Należy również zweryfikować zachowanie SPD w warunkach dorywczego przepięcia o częstotliwości sieciowej (TOV). TOV to nie tylko zwykłe długotrwałe odchylenie napięcia zasilania. Jego znaczenie zależy od wielkości, czasu trwania, układu sieciowego i rodzaju zakłócenia, wytrzymałości sprzętu, reakcji SPD oraz lokalnych przepisów instalacyjnych. Ogólny ogranicznik napięcia nie zastępuje weryfikacji zadeklarowanego zachowania SPD w warunkach TOV.

Aby uzyskać bardziej szczegółowe rozróżnienie, przeczytaj Uc a Up w ogranicznikach przepięć (SPD).

Wynik specyfikacji: Uc/MCOV dla każdego trybu ochrony oraz wymagane zachowanie w warunkach TOV.

Krok 6: Koordynacja Up z chronionym urządzeniem

W górę to deklarowany poziom ochrony napięciowej w określonych testach. Musi on zapewniać koordynację z wytrzymałością udarową urządzenia oraz planem ochrony zainstalowanej przed i za urządzeniem.

Nie należy po prostu wybierać najniższej wartości ze strony katalogu:

Należy porównywać Up wyłącznie w oparciu o tę samą normę i tryb ochrony.
Należy uwzględnić wzrost napięcia spowodowany indukcyjnością przewodów połączeniowych w rzeczywistej instalacji.
Należy wziąć pod uwagę długość przewodów oraz koordynację z zainstalowanymi dalej urządzeniami SPD, tam gdzie jest to wymagane.
Należy potwierdzić, że parametry Uc oraz zgodność z TOV są właściwe; niska wartość Up nie może zrekompensować niewłaściwej wartości napięcia znamionowego ciągłego.

Wynik specyfikacji: maksymalny dopuszczalny deklarowany poziom ochrony napięciowej Up w zależności od trybu, podstawy wytrzymałości sprzętu oraz uwag dotyczących koordynacji instalacji.

Brama 7: Prawidłowe określenie Iimp, In oraz Imax

Te wartości nie są zamiennymi wartościami znamionowymi kA:

Ocena	Zastosowanie doboru	Zasada porównania
`Iimp`	Wytrzymałość udarowa typu 1 dla prądu piorunowego	Porównywać dla każdego bieguna/trybu z tą samą podstawą testową 10/350 µs oraz kontekstem ładunku/energii
`W`	Obciążenie znamionowym prądem wyładowczym	Porównywać z tą samą podstawą 8/20 µs, trybem i normą
`Imax`	Maksymalny prąd wyładowczy dla produktów, które go deklarują	Należy traktować jako maksymalną wartość testową, a nie dowód wytrzymałości na powtarzające się obciążenia lub zdolność typu 1

Wymagane parametry pracy wynikają z oceny ryzyka, projektu ochrony odgromowej, poziomu instalacji, koordynacji oraz obowiązujących przepisów. Nie istnieje uniwersalna, obronna wartość w kA dla każdej rozdzielnicy komercyjnej lub przemysłowej. Przewodnik In w porównaniu z Imax wyjaśnia wartości znamionowe bez przekształcania ich w błędny skrót przy doborze rozmiaru.

Wynik specyfikacji: wymagany Iimp dla pracy typu 1 i/lub In oraz Imax tam, gdzie ma to zastosowanie, każdy z uwzględnieniem kształtu fali, trybu oraz w przeliczeniu na biegun/łącznie.

Brama 8: Weryfikacja zwarcia i zabezpieczenia rezerwowego

SPD może osiągnąć koniec okresu eksploatacji lub ulec awarii w nietypowych warunkach pracy instalacji. Odgałęzienie musi być zdolne do bezpiecznego odłączenia przy dostępnym poziomie prądu zwarciowego.

Zarejestruj i porównaj:

Przewidywany prąd zwarciowy w punkcie instalacji.
SPD SCCR lub mająca zastosowanie deklaracja wytrzymałości zwarciowej/prądu zwarciowego, taka jak Isccr.
Maksymalny dopuszczalny bezpiecznik lub wyłącznik automatyczny po stronie zasilania.
Wymagany zewnętrzny bezpiecznik/wyłącznik automatyczny rezerwowy, określony przez producenta, jeśli jest wymagany.
Oczekiwania dotyczące koordynacji i selektywności dla nadrzędnego systemu dystrybucji.
Zdolność gaszenia prądu następczego, tam gdzie ma to zastosowanie dla technologii SPD.

Wewnętrzny odłącznik termiczny i zewnętrzny wyłącznik nadprądowy pełnią różne funkcje. Nigdy nie dobieraj urządzenia zabezpieczającego wyłącznie na podstawie prądu w rozdzielnicy ani nie wymieniaj go na urządzenie o większym prądzie znamionowym bez danych koordynacyjnych producenta.

Wynik specyfikacji: dostępny prąd zakłóceniowy, mająca zastosowanie deklaracja zwarciowa, urządzenie nadrzędne oraz dedykowane urządzenie zabezpieczające.

Etap 9: Uzupełnij specyfikację przemysłową

Parametry elektryczne to tylko część użytecznego zapytania ofertowego (RFQ). Dodaj:

Format montażu na szynie DIN lub na płycie montażowej oraz dostępne moduły
Wkłady wtykowe lub stałe
Wizualna sygnalizacja stanu oraz zdalny styk przełączny
Temperatura robocza, wysokość n.p.m. i wymagania dotyczące obniżenia parametrów znamionowych
Obudowa/stopień zanieczyszczenia/warunki środowiskowe
Zakres zacisków, wymagania dotyczące przewodów oraz dane dotyczące momentu dokręcania
Wymagana dokumentacja certyfikacyjna i testowa
Kodowanie wymiennych modułów i dostęp serwisowy
Koordynacja z SPD zainstalowanymi przed i za urządzeniem
Cel w postaci maksymalnej praktycznej ścieżki połączeniowej

Przykład obliczeniowy: Rozdzielnica 400/230 V w układzie TN-S

Założenie: w projekcie odnotowano trójfazową, czteroprzewodową rozdzielnicę 400/230 V, 50 Hz w układzie TN-S znajdującą się za przyłączem. Przed rozdzielnicą znajduje się SPD typu 1, w samej rozdzielnicy nie przewidziano oddzielnej granicy dla prądu piorunowego, a za rozdzielnicą zasilane są wrażliwe sterowniki PLC oraz napędy.

Prawidłowy wynik nie jest wymyślonym modelem katalogowym. Stanowi on zestaw wymagań:

Wymagania dla SPD typu 2 zgodnie z normami IEC na tym poziomie rozdzielnicy, zależnie od oceny ryzyka dla projektu.
Topologia zatwierdzona dla układu 3P+N TN-S, z deklaracją dokładnych trybów L-N/N-PE lub innych wymaganych trybów.
Wartość Uc wybrana z tabeli producenta dla układu TN-S w oparciu o rzeczywiste napięcie w każdym trybie oraz maksymalne warunki znamionowe.
Zachowanie przy TOV zgodne z systemem oraz lokalnymi przepisami.
Poziom ochrony Up skoordynowany z wytrzymałością urządzeń odbiorczych i skorygowany pod kątem planowanego układu przewodów.
Wartości In oraz Imax, jeśli są deklarowane, dobrane zgodnie z wymogami projektu dotyczącymi obciążalności udarowej dla przebiegu 8/20 µs.
Dostępny prąd zwarciowy sprawdzony pod kątem SCCR/Isccr oraz tabeli zabezpieczeń dobezpieczających producenta.
Uwzględniono zdalną sygnalizację, ponieważ rozdzielnica jest konserwowana centralnie.

Dopiero po zweryfikowaniu tych wszystkich punktów należy dokonać wyboru modelu.

Opracowane ramy specyfikacji trójfazowego SPD dla rozdzielnicy 400/230 V w układzie TN-S, zlokalizowanej za punktem zasilania. — *Przykładowe rozwiązanie przekształca zweryfikowane dane wejściowe projektu w zestaw wymagań, bez wymyślania uniwersalnych wartości Uc, Up lub prądu wyładowczego.*

Gotowy do skopiowania arkusz zapytania ofertowego (RFQ) dla trójfazowego SPD

Zastosowanie / rozdzielnica:
Podstawa normatywna i rynek:
Napięcie znamionowe: ____ V L-L / ____ V L-N
Maksymalne napięcie robocze i częstotliwość:
Przewody: L1 / L2 / L3 / N / PE lub PEN
Układ sieci i miejsce uziemienia/podziału PEN:
Granica instalacji i SPD przed urządzeniem:
Zewnętrzny system LPS / wynik analizy ryzyka piorunowego:
Wymagany typ SPD:
Wymagana topologia i tryby ochrony:
Uc / MCOV według trybu:
Wymagane zachowanie w warunkach TOV:
Maksymalne dopuszczalne Up według trybu:
Wymaganie Iimp z kształtem fali oraz w przeliczeniu na biegun/łącznie:
Wymaganie In z kształtem fali oraz trybem:
Wymaganie Imax, gdzie zastosowano, z kształtem fali oraz trybem:
Przewidywany prąd zwarciowy:
Wymagany SCCR lub stosowna deklaracja, taka jak Isccr:
Urządzenie zabezpieczające przed SPD:
Wymagany zewnętrzny bezpiecznik/wyłącznik rezerwowy:
Montaż, środowisko i liczba modułów:
Wymaganie wizualnej / zdalnej sygnalizacji stanu:
Ograniczenia trasowania przewodów i uwagi dotyczące koordynacji:
Wymagane certyfikaty i dokumentacja:

Użyj przewodnika po kartach katalogowych SPD w celu weryfikacji odpowiedzi dostawcy punkt po punkcie. Instalacja fizyczna następuje następnie zgodnie z instrukcją okablowania SPD.

Zasada wyboru końcowego

Poprawna specyfikacja trójfazowego SPD musi spełniać wszystkie poniższe kryteria:

napięcie systemu → uziemienie → typ instalacji → topologia → Uc/TOV → Up → Iimp/In/Imax → zabezpieczenie zwarciowe/rezerwowe → cechy projektu

Jeśli oferta dostawcy pomija tryby ochrony, przebiegi testowe lub koordynację zwarciową, nie jest ona jeszcze porównywalna. Wyślij wypełniony arkusz i schemat jednokreskowy do zespołu ds. produktów VIOX SPD w celu weryfikacji na poziomie modelu.

Jak dobrać wielkość SPD dla układów trójfazowych w instalacjach przemysłowych i komercyjnych