หลักๆ สาม ประเภทของ สป.ด. เป็น SPD ประเภท 1, SPD ประเภท 2, และ SPD ประเภท 3. ความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของพิกัดหรือราคาเท่านั้น แต่ถูกกำหนดโดย ตำแหน่งที่ติดตั้ง SPD แต่ละตัวในระบบไฟฟ้า และประเภทของพลังงานกระชากที่ได้รับการออกแบบมาให้รองรับ.
- SPD ประเภท 1 ติดตั้งที่ทางเข้าบริการหรือจุดป้องกันต้นทาง ทำหน้าที่จัดการกับไฟกระชากภายนอกที่มีพลังงานสูง.
- SPD ประเภท 2 ติดตั้งที่แผงจ่ายไฟและแผงย่อย ทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันหลักสำหรับระบบแรงดันไฟฟ้าต่ำภายใน.
- SPD ประเภท 3 ติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์ที่ไวต่อความเสียหาย ให้การป้องกัน ณ จุดใช้งานจากพลังงานกระชากที่เหลืออยู่.
การจัดประเภทเหล่านี้ถูกกำหนดโดยมาตรฐานสากลและระดับชาติ รวมถึง มอก.61643-11 แล้ว ANSI/UL 1449 (NEC) และแต่ละประเภทได้รับการทดสอบกับรูปคลื่นกระชากที่แตกต่างกัน ซึ่งสะท้อนถึงบทบาทที่ตั้งใจไว้ ในการติดตั้งหลายแห่ง อุปกรณ์ทั้งสามประเภททำงานร่วมกันเป็น กลยุทธ์การป้องกันแบบเป็นชั้นๆ ที่มีการประสานงานกัน แทนที่จะมาแทนที่ซึ่งกันและกัน.
สิ่งสำคัญที่ต้องจดจำ
- SPD ประเภท 1 เป็นแนวป้องกันแรกที่อาคารได้รับพลังงานกระชากจากภายนอก ทดสอบด้วยรูปคลื่น 10/350 µs.
- SPD ประเภท 2 เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากระดับแผงที่พบมากที่สุดในการติดตั้งแรงดันไฟฟ้าต่ำ ทดสอบด้วยรูปคลื่น 8/20 µs.
- SPD ประเภท 3 ปกป้องอุปกรณ์ปลายทางที่ไวต่อความเสียหายจากไฟกระชากที่เหลืออยู่ ณ จุดใช้งาน.
- หากเป้าหมายคือการป้องกันอาคารหรือแผงในวงกว้าง, SPD ประเภท 2 โดยทั่วไปจะเป็นอุปกรณ์ส่วนกลาง.
- หากเป้าหมายคือการป้องกันระดับอุปกรณ์ขั้นสุดท้าย, SPD ประเภท 3 เป็นสิ่งจำเป็น.
- การออกแบบที่ดีที่สุดใช้อุปกรณ์ SPD มากกว่าหนึ่งประเภทในการจัดเรียงแบบเป็นชั้นๆ โดยมีการประสานงานด้านพลังงานที่เหมาะสม.
ประเภท SPD โดยสรุป
| ประเภท SPD | จุดติดตั้ง | บทบาทในการป้องกัน | ทดสอบรูปคลื่น | ตำแหน่งทั่วไป |
|---|---|---|---|---|
| SPD ประเภท 1 | ทางเข้าบริการหรือจุดเริ่มต้นของการติดตั้ง | จัดการกับไฟกระชากขาเข้าที่มีพลังงานสูง (ฟ้าผ่า, การสับเปลี่ยนของระบบสาธารณูปโภค) | 10/350 µs | ชั้นต้นทาง |
| SPD ประเภท 2 | แผงจ่ายไฟหลักหรือแผงย่อย | ปกป้องระบบจ่ายไฟภายในจากการเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ | 8/20 ไมโครวินาที | ชั้นแผง |
| SPD ประเภท 3 | ใกล้กับอุปกรณ์ที่ไวต่อความเสียหาย | ปกป้องอุปกรณ์ปลายทางจากพลังงานกระชากที่เหลืออยู่ | การรวมกันของ 1.2/50 µs – 8/20 µs | ชั้น ณ จุดใช้งาน |
ความหมายของ SPD ทั้งสามประเภท
การจัดประเภทของ ประเภท 1, ประเภทที่ 2, และ ประเภทที่ 3 เป็นเรื่องเกี่ยวกับบทบาทการใช้งานและตำแหน่งการติดตั้งเป็นหลัก ไม่ใช่ขนาดผลิตภัณฑ์หรือระดับราคา.
ตาม NEC (National Electrical Code) แล้ว ANSI/UL 1449, อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจะถูกกำหนดประเภทตามตำแหน่งที่เชื่อมต่อภายในระบบไฟฟ้า และสภาพแวดล้อมไฟกระชากที่คาดว่าจะจัดการได้ มาตรฐาน มอก.61643-11 ใช้ระบบการจัดประเภทแบบขนานที่สอดคล้องกันอย่างใกล้ชิดทั้งในด้านการตั้งชื่อและตรรกะการติดตั้ง.
นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมจึงไม่ควรใช้อุปกรณ์ SPD Type 3 แทนที่การป้องกันทางเข้าบริการ และเหตุผลที่ว่าทำไมอุปกรณ์ SPD Type 1 เพียงอย่างเดียวจึงไม่ได้หมายความว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปลายทางที่ไวต่อความเสียหายได้รับการปกป้องอย่างเต็มที่ อุปกรณ์แต่ละประเภทได้รับการออกแบบและทดสอบสำหรับตำแหน่งเฉพาะในห่วงโซ่การป้องกัน.
สำหรับวิศวกรและผู้ซื้อส่วนใหญ่ คำถามเชิงปฏิบัติคือ:
- อุปกรณ์ SPD ประเภทใดที่เหมาะกับทางเข้าบริการ
- อุปกรณ์ SPD ประเภทใดที่เหมาะกับแผง
- อุปกรณ์ SPD ประเภทใดที่เหมาะกับใกล้อุปกรณ์
นั่นคือวิธีที่ควรทำความเข้าใจและระบุประเภททั้งสามอย่างถูกต้อง.
คำอธิบายเกี่ยวกับ SPD Type 1
เป็ SPD ประเภท 1 ติดตั้งที่จุดเริ่มต้นของการติดตั้งระบบไฟฟ้า โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่างด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงบริการและด้านสาย (หรือด้านโหลด) ของอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทางเข้าบริการ.
สิ่งที่ SPD Type 1 ทำ
งานหลักของ SPD Type 1 คือการสกัดกั้นและเบี่ยงเบนกระแสไฟกระชากพลังงานสูงที่เข้ามาในการติดตั้งจากแหล่งภายนอก มีลักษณะเฉพาะคือความสามารถในการทนต่อ รูปคลื่นกระแส 10/350 µs, ซึ่งจำลองแรงกระตุ้นพลังงานสูงที่มีระยะเวลานาน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการโจมตีโดยตรงหรือใกล้เคียงจากฟ้าผ่า รูปคลื่นนี้มีประมาณ พลังงานมากกว่า 20 เท่า กว่ารูปคลื่น 8/20 µs ที่มีกระแสสูงสุดเท่ากัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเฉพาะ SPD Type 1 ที่แท้จริงเท่านั้นที่ได้รับการออกแบบมาให้สามารถอยู่รอดได้โดยไม่เกิดความล้มเหลวอย่างร้ายแรง.
โดยทั่วไป SPD Type 1 จะเกี่ยวข้องกับ:
- สภาพแวดล้อมไฟกระชากจากฟ้าผ่าโดยตรงและโดยอ้อม
- การสัมผัสกับไฟกระชากด้านแหล่งจ่ายไฟขาเข้าจากสายเหนือศีรษะ
- การติดตั้งที่ได้รับการป้องกันโดยระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS)
- เหตุการณ์การสับเปลี่ยนตัวเก็บประจุของระบบสาธารณูปโภคบนเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ
ตำแหน่งที่ใช้ SPD Type 1
การใช้งาน SPD Type 1 ทั่วไป ได้แก่:
- การป้องกันทางเข้าบริการ — ก่อนหรือหลังตัวตัดการเชื่อมต่อหลัก ขึ้นอยู่กับมาตรฐานและการออกแบบระบบ
- อาคารที่มีความเสี่ยงต่อผลกระทบจากฟ้าผ่าสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาคารที่มีสายจ่ายไฟเหนือศีรษะ
- ตู้สวิตช์บอร์ดหลักใกล้กับแหล่งจ่ายไฟจากการไฟฟ้า
- โรงงานอุตสาหกรรม โรงพยาบาล และศูนย์ข้อมูลที่ต้องการการป้องกันแบบ Cascade เต็มรูปแบบ
- การติดตั้งที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกหรือกรงตาข่าย
ต่อ ม.ล.1449, อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 1 จะเชื่อมต่ออย่างถาวรและมีวัตถุประสงค์เพื่อติดตั้งระหว่างด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้ากับการต่อสายของอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินของอุปกรณ์จ่ายไฟ ที่สำคัญคืออุปกรณ์ประเภท 1 โดยทั่วไปจะมีอัตราการใช้งานคู่ ซึ่งหมายความว่าสามารถติดตั้งที่ด้านโหลดได้เช่นกัน ทำให้มีความยืดหยุ่นในการเป็นอุปกรณ์ทดแทนประเภท 2 ที่ทางเข้าบริการ.
เหตุใด SPD ประเภท 1 จึงมีความสำคัญ
หากระบบสัมผัสกับพลังงานกระชากขาเข้าที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากฟ้าผ่าหรือสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ SPD ประเภท 1 จะเป็นเกราะป้องกันแรกที่สำคัญ ซึ่งเป็นชั้นจัดการไฟกระชากต้นทางที่ป้องกันไม่ให้พลังงานร้ายแรงแพร่กระจายไปยังระบบจำหน่ายภายใน.
กล่าวคือ, SPD ประเภท 1 ไม่เพียงพอด้วยตัวมันเอง. ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up) ของอุปกรณ์ประเภท 1 มักจะสูงกว่าที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปลายทางที่ละเอียดอ่อนสามารถทนได้ แผงปลายทางและโหลดที่ละเอียดอ่อนยังคงต้องการการประสานงาน SPD เพิ่มเติมเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าที่เหลือให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย.
คำอธิบายเกี่ยวกับ SPD ประเภท 2
เป็ SPD ประเภท 2 เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ระบุไว้อย่างกว้างขวางที่สุดในการติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ เป็นระบบป้องกันหลักสำหรับเครือข่ายการกระจายแรงดันไฟฟ้าต่ำทั้งหมด, ตามมาตรฐาน IEC 61643-11 และทำหน้าที่เป็นแกนหลักของการออกแบบการป้องกันไฟกระชากในทางปฏิบัติ.
โดยทั่วไป SPD ประเภท 2 จะติดตั้งใน:
- บอร์ดจ่ายไฟหลัก (MDB)
- แผงจ่ายไฟย่อย
- ชุดประกอบจ่ายไฟสาขา
- บอร์ดจ่ายไฟอุปกรณ์และควบคุม
สิ่งที่ SPD ประเภท 2 ทำ
SPD ประเภท 2 มีลักษณะเฉพาะคือ รูปคลื่นกระแส 8/20 µs และได้รับการจัดอันดับตามพารามิเตอร์หลักสองประการ: ใน (กระแสไฟปล่อยประจุเล็กน้อย) และ ไอแมกซ์ (กระแสไฟปล่อยประจุสูงสุด) บทบาทหลักคือการหนีบแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะภายในระบบจำหน่ายไฟฟ้าภายใน ซึ่งรวมถึงไฟกระชากที่:
- ส่งผ่านชั้น SPD ประเภท 1 ต้นทาง (พลังงานฟ้าผ่าที่เหลืออยู่)
- สร้างขึ้นภายในโดยเหตุการณ์การสลับ (การสตาร์ทมอเตอร์ การหมุนเวียน HVAC การทำงานของรีเลย์)
- เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโหลดหรือการล้างข้อผิดพลาดภายในอาคารหรือโรงงาน
ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up) ของ SPD ประเภท 2 ต้องต่ำกว่า 2. 5 kV เพื่อป้องกันอุปกรณ์ประเภท II ตามที่กำหนดโดย IEC 60664-1 เมื่อเปรียบเทียบ SPD ประเภท 2 สองตัวที่มีค่า In เท่ากัน อุปกรณ์ที่มี Imax สูงกว่าจะมีค่าความปลอดภัยที่มากกว่าและสามารถทนต่อไฟกระชากที่แรงกว่าได้โดยไม่เสื่อมสภาพ.
เหตุใด SPD ประเภท 2 จึงมักเป็น SPD ที่สำคัญที่สุดในทางปฏิบัติ
สำหรับโครงการเชิงพาณิชย์ อุตสาหกรรม และแผงอาคารส่วนใหญ่, SPD ประเภท 2 เป็นชั้นป้องกันส่วนกลางที่ไม่สามารถต่อรองได้ เป็นอุปกรณ์ที่วิศวกรและผู้รับเหมาส่วนใหญ่ระบุโดยตรงที่ระดับแผงควบคุม เนื่องจากอุปกรณ์นี้จัดการกับภัยคุกคามจากไฟกระชากที่พบบ่อยและเกิดขึ้นบ่อยที่สุดในระบบไฟฟ้าในโลกแห่งความเป็นจริง.
ไฟกระชากที่เกิดขึ้นภายใน เช่น จากการสตาร์ทคอมเพรสเซอร์ มอเตอร์ลิฟต์ ไดรฟ์ความถี่แปรผัน และอุปกรณ์สวิตชิ่ง เกิดขึ้นบ่อยกว่าเหตุการณ์ฟ้าผ่ามาก SPD ประเภท 2 ได้รับการออกแบบและทดสอบโดยเฉพาะเพื่อจัดการกับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะในชีวิตประจำวันเหล่านี้ซ้ำๆ ตลอดอายุการใช้งาน.
นี่คือเหตุผลที่ SPD ประเภท 2 มีเจตนาในการค้นหาแบบสแตนด์อโลนที่แข็งแกร่ง ผู้ซื้อจำนวนมากไม่ได้เปรียบเทียบ SPD ทุกประเภท พวกเขากำลังมองหา SPD ที่ติดตั้งบนแผงควบคุมที่ถูกต้องสำหรับบอร์ดจ่ายไฟของตนโดยเฉพาะ.
การใช้งานทั่วไปสำหรับ SPD ประเภท 2
- บอร์ดจ่ายไฟหลักแรงดันต่ำ
- แผงย่อยอาคารพาณิชย์
- แผง HVAC และลิฟต์
- ศูนย์ควบคุมมอเตอร์ (MCC)
- แผงวงจรป้อนและสาขาอุตสาหกรรม
- การป้องกันอินพุตและเอาต์พุต UPS
- แผงด้าน AC ของอินเวอร์เตอร์ PV
- บอร์ดจ่ายไฟสถานีชาร์จ EV
- แผงควบคุมสำหรับอุปกรณ์อัตโนมัติและกระบวนการ
เมื่อใดที่ควรระบุ SPD ประเภท 2
หากคำถามของโครงการเป็นข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้ คำตอบเกือบจะเป็น SPD ประเภท 2:
- “ฉันควรติดตั้ง SPD อะไรในแผงจ่ายไฟ”
- “SPD ประเภทใดที่จำเป็นสำหรับบอร์ดจ่ายไฟย่อย”
- “SPD ประเภทใดที่เป็นมาตรฐานสำหรับการป้องกันการจ่ายไฟภายใน”
- “SPD ใดที่ป้องกันไฟกระชากจากการสลับและแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะภายใน”
แม้ในอาคารที่มีสายเคเบิลใต้ดิน ซึ่งกระแสฟ้าผ่าโดยตรงไม่น่าจะเข้ามาทางบริการ SPD ประเภท 2 ยังคงมีความจำเป็น เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะจากการสลับภายในยังคงเป็นภัยคุกคามอย่างต่อเนื่องต่ออุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่.
คำอธิบายเกี่ยวกับ SPD ประเภท 3
เป็ SPD ประเภท 3 ติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนและให้การป้องกันไฟกระชากขั้นสุดท้าย หน้าที่ของมันคือการลดแรงดันไฟฟ้ากระชากที่เหลือให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน หลังจากที่อุปกรณ์ประเภท 1 และประเภท 2 ต้นทางได้ดูดซับพลังงานชั่วขณะหลักไปแล้ว.
สิ่งที่ SPD ประเภท 3 ทำ
SPD ประเภท 3 มี ความสามารถในการปล่อยประจุที่ต่ำกว่า เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ประเภท 1 และประเภท 2 ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อจัดการกับกระแสไฟกระชากพลังงานสูงด้วยตัวเอง แต่จะปรับการหนีบแรงดันไฟฟ้า ณ จุดใช้งานอย่างละเอียด ปกป้อง:
- อุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และ PLC
- อุปกรณ์สื่อสารและเครือข่าย
- ฮาร์ดแวร์อัตโนมัติและเครื่องมือวัด
- อุปกรณ์ไอที เซิร์ฟเวอร์ และระบบจัดเก็บข้อมูล
- อุปกรณ์ทางการแพทย์และเครื่องมือในห้องปฏิบัติการ
- โหลดปลายทางที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ ที่มีความสามารถในการทนต่อแรงกระตุ้นต่ำ
ตามมาตรฐาน IEC 61643-11, SPD ประเภท 3 ต้องติดตั้งเพิ่มเติมจาก SPD ประเภท 2 เท่านั้น — ห้ามใช้เป็นการป้องกันไฟกระชากเพียงอย่างเดียวในการติดตั้ง ต้องทดสอบด้วยรูปคลื่นผสม (แรงดันไฟฟ้า 1.2/50 µs รวมกับกระแสไฟฟ้า 8/20 µs) และพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Uoc).
โดยทั่วไป SPD ประเภท 3 ใช้ที่ไหน
การใช้งาน SPD ประเภท 3 โดยทั่วไป ได้แก่:
- ปลั๊กไฟและอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบเสียบปลั๊ก
- การป้องกันเฉพาะจุดที่ขั้วต่ออุปกรณ์
- อิเล็กทรอนิกส์ของตู้ควบคุม
- การป้องกัน ณ จุดใช้งานสำหรับชั้นวางเซิร์ฟเวอร์และโครงสร้างพื้นฐานด้านไอที
- การป้องกันใกล้กับอุปกรณ์วัดและเครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อน
ความยาวตัวนำขั้นต่ำ 10 เมตร (30 ฟุต) จากแผงบริการไฟฟ้าไปยังจุดติดตั้ง SPD ประเภท 3 โดยทั่วไปเป็นไปตามแนวทาง UL 1449 ระยะทางนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงอิมพีแดนซ์ที่เพียงพอระหว่าง SPD ต้นทางและอุปกรณ์ประเภท 3 เพื่อการประสานงานด้านพลังงานที่เหมาะสม.
เหตุใด SPD ประเภท 3 จึงมีความสำคัญ
แม้จะมีการป้องกันต้นทางที่แข็งแกร่ง แรงดันไฟฟ้าที่มาถึงอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนก็ยังสามารถเกินพิกัดความทนทานต่อแรงกระตุ้นได้ ความยาวสายเคเบิล อิมพีแดนซ์ และผลกระทบจากการสั่นภายในระบบติดตั้งอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เหลืออยู่สูงถึงระดับที่ทำให้เสื่อมสภาพหรือทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหายเมื่อเวลาผ่านไป SPD ประเภท 3 แก้ปัญหา "เมตรสุดท้าย" นี้.
หากคำถามของโครงการคือ:
- “ควรติดตั้ง SPD ประเภทใดใกล้กับอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน”
- “SPD ใดให้การป้องกันขั้นสุดท้ายสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ณ จุดโหลด”
- “ฉันจะปกป้องส่วนประกอบระบบควบคุมจากไฟกระชากที่เหลืออยู่อย่างไร”
คำตอบคือ SPD ประเภท 3, ติดตั้งเป็นชั้นในสุดของแผนการป้องกันที่ประสานงานกัน.
การเปรียบเทียบทางเทคนิค: SPD ประเภท 1 เทียบกับประเภท 2 เทียบกับประเภท 3
| พารามิเตอร์ | SPD ประเภท 1 | SPD ประเภท 2 | SPD ประเภท 3 |
|---|---|---|---|
| ทดสอบรูปคลื่น | 10/350 µs | 8/20 ไมโครวินาที | การรวมกันของ 1.2/50 µs – 8/20 µs |
| พิกัดหลัก | Iimp (กระแสอิมพัลส์) | In (ปกติ) / Imax (สูงสุด) | Uoc (แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด) |
| การจัดการพลังงาน | สูงสุด — จัดการพลังงานฟ้าผ่าโดยตรง | ปานกลาง — จัดการการสลับและการกระชากที่เหลืออยู่ | ต่ำสุด — จัดการการหนีบแรงดันไฟฟ้าที่เหลืออยู่ |
| ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up) | โดยทั่วไป ≤ 4 kV | โดยทั่วไป ≤ 2.5 kV | โดยทั่วไป ≤ 1.5 kV |
| สถานที่ติดตั้ง | ทางเข้าบริการ / ต้นทาง | แผงจ่ายไฟ / แผงย่อย | ใกล้กับอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน |
| การใช้งานแบบสแตนด์อโลน | ใช่ แต่ไม่ได้ป้องกันโหลดที่ละเอียดอ่อนเพียงอย่างเดียว | ใช่ แอปพลิเคชันแบบสแตนด์อโลนที่พบมากที่สุด | ไม่ — ต้องเสริม SPD ประเภท 2 |
| มาตรฐาน | IEC 61643-11 / UL 1449 ประเภท 1 | IEC 61643-11 / UL 1449 ประเภท 2 | IEC 61643-11 / UL 1449 ประเภท 3 |
เหตุใดการทดสอบรูปคลื่นจึงมีความสำคัญ
รูปคลื่น 10/350 µs ที่ใช้ทดสอบ SPD ประเภท 1 จำลองการเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ และระยะเวลาที่ยาวนานของกระแสอิมพัลส์ฟ้าผ่า — ส่งพลังงานจำนวนมากในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่า รูปคลื่น 8/20 µs สำหรับ SPD ประเภท 2 จำลองไฟกระชากที่เร็วกว่าและมีระยะเวลาสั้นกว่า ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการสลับแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะและผลกระทบจากฟ้าผ่าที่เหนี่ยวนำ.
นี่ไม่ใช่แค่ความแตกต่างในห้องปฏิบัติการ แต่เป็นการกำหนดโดยตรงของแต่ละ SPD ความสามารถในการจัดการพลังงานในโลกแห่งความเป็นจริง. อุปกรณ์ที่ทดสอบที่ 8/20 µs เท่านั้น ไม่สามารถอยู่รอดได้อย่างน่าเชื่อถือจากพลังงานที่ยั่งยืนของเหตุการณ์ 10/350 µs ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม SPD ประเภท 2 จึงไม่สามารถแทนที่ SPD ประเภท 1 ที่ทางเข้าบริการในการติดตั้งที่สัมผัสกับฟ้าผ่าได้.
ประเภท 1 เทียบกับประเภท 2 เทียบกับประเภท 3: คู่มือการตัดสินใจอย่างรวดเร็ว
| คำถามของโครงการ | ประเภท SPD ที่เหมาะสมที่สุด |
|---|---|
| SPD ใดที่อยู่ในทางเข้าบริการ | SPD ประเภท 1 |
| SPD ใดที่พบมากที่สุดในแผงจ่ายไฟ | SPD ประเภท 2 |
| ควรติดตั้ง SPD ใดใกล้กับอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน | SPD ประเภท 3 |
| SPD ใดจัดการพลังงานไฟกระชากระดับฟ้าผ่า | SPD ประเภท 1 |
| SPD ใดคือชั้นการป้องกันระดับแผงหลัก | SPD ประเภท 2 |
| SPD ใดให้การหนีบแรงดันไฟฟ้าที่ปรับแต่งอย่างละเอียดที่โหลด | SPD ประเภท 3 |
| SPD ใดที่สามารถระบุเป็นอุปกรณ์แผงแบบสแตนด์อโลนได้ | SPD ประเภท 2 |
| SPD ใดที่ต้องเสริมด้วยการป้องกันต้นทางเสมอ | SPD ประเภท 3 |
SPD ทั้งสามประเภททำงานร่วมกันอย่างไร
ในการติดตั้งที่ออกแบบอย่างเหมาะสม กลยุทธ์การป้องกันไฟกระชากที่ดีที่สุดคือ เป็นชั้นและประสานงานกัน:
- SPD ประเภท 1 ที่ต้นทางหรือทางเข้าบริการจะดูดซับพลังงานไฟกระชากภายนอกส่วนใหญ่ ลดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะหลายกิโลโวลต์ให้อยู่ในระดับที่ต่ำกว่าแต่ยังคงมีนัยสำคัญ.
- SPD ประเภท 2 ในแผงจ่ายไฟหลักหรือแผงย่อยจะหนีบแรงดันไฟฟ้าที่เหลืออยู่เพิ่มเติมและจัดการแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะจากการสลับที่สร้างขึ้นภายใน.
- SPD ประเภท 3 ใกล้กับอุปกรณ์ปลายทางที่มีความละเอียดอ่อนจะลดแรงดันไฟฟ้าที่เหลือสุดท้ายให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์.
หลักการประสานงาน
เพื่อให้ระบบแบบแบ่งชั้นนี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ SPDs ในแต่ละขั้นตอนจะต้อง ประสานงานด้านพลังงาน. ซึ่งหมายความว่า:
- SPD แต่ละตัวที่อยู่ปลายน้ำไม่ควรทำงานก่อนที่อุปกรณ์ต้นน้ำจะมีเวลาดูดซับพลังงานหลัก หาก SPD ประเภท 3 ทำงานก่อนอุปกรณ์ประเภท 1 อาจถูกทำลายโดยพลังงานที่ไม่ได้รับการออกแบบมาให้รองรับ.
- เพียงพอ ความยาวสายเคเบิลและความต้านทาน ระหว่างขั้นตอน SPD เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแยกส่วนที่เหมาะสม นี่คือเหตุผลที่มาตรฐานแนะนำระยะห่างขั้นต่ำ เช่น ระยะห่าง 10 เมตรสำหรับอุปกรณ์ประเภท 3.
- เมื่อใช้ SPDs จากผู้ผลิตที่แตกต่างกัน, ต้องตรวจสอบความเข้ากันได้ของการประสานงาน. ผู้ผลิตหลายรายจัดเตรียมตารางการประสานงานหรือแนะนำให้ใช้กลุ่ม SPD ที่ตรงกันในทั้งสามประเภท.
การป้องกันแบบแบ่งชั้นมีความสำคัญที่สุดที่ไหน
แนวทางการป้องกันแบบสามชั้นที่ประสานงานกันมีความสำคัญอย่างยิ่งใน:
- โรงงานอุตสาหกรรม ที่มีโหลดมอเตอร์หนักและแหล่งจ่ายไฟเหนือศีรษะที่สัมผัสกับฟ้าผ่า
- อาคารพาณิชย์ ที่มีระบบอิเล็กทรอนิกส์หนาแน่น (BMS, การควบคุม HVAC, เครือข่าย IT)
- ศูนย์ข้อมูลและโรงพยาบาล ที่ไม่สามารถยอมรับการหยุดทำงานได้และความไวของอุปกรณ์สูง
- การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานหมุนเวียน ที่มีอินเวอร์เตอร์และระบบตรวจสอบ
- สิ่งอำนวยความสะดวกที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS) ที่ต้องจัดการพลังงานการโจมตีโดยตรง
สำหรับภาพรวมที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับพื้นฐานการป้องกันไฟกระชาก โปรดดู อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) คืออะไร?.
วิธีเลือกประเภท SPD ที่เหมาะสม
เลือก SPD ประเภท 1 เมื่อ:
- การออกแบบต้องการการป้องกันไฟกระชากที่ทางเข้าบริการเพื่อป้องกันไฟกระชากพลังงานสูงจากภายนอก
- การติดตั้งได้รับแหล่งจ่ายไฟจากสายไฟฟ้าเหนือศีรษะที่สัมผัสกับฟ้าผ่าโดยตรง
- มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS) อยู่บนอาคาร
- โครงการนี้เป็นโรงงานอุตสาหกรรม โรงพยาบาล หรือศูนย์ข้อมูลที่ต้องการการป้องกันแบบเรียงซ้อนเต็มรูปแบบ
- NEC 230.67 หรือรหัสท้องถิ่นที่เทียบเท่ากำหนดให้มีการป้องกันไฟกระชากที่ทางเข้าบริการ
เลือก SPD ประเภท 2 เมื่อ:
- จำเป็นต้องมีการป้องกันภายในแผงจ่ายไฟหลักหรือแผงย่อย
- จุดสนใจอยู่ที่การป้องกันระบบจำหน่ายแรงดันไฟฟ้าต่ำจากการเปลี่ยนสถานะชั่วคราว
- อาคารมีแหล่งจ่ายไฟสายเคเบิลใต้ดินที่มีความเสี่ยงจากฟ้าผ่าภายนอกต่ำกว่า
- แผงเป็นจุดควบคุมไฟกระชากหลักในโครงการ
- แอปพลิเคชันเกี่ยวข้องกับแผง HVAC, ศูนย์ควบคุมมอเตอร์, ระบบ UPS หรือการกระจายการชาร์จ EV
เลือก SPD ประเภท 3 เมื่อ:
- โหลดที่เชื่อมต่อรวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือเครื่องมือวัดที่ละเอียดอ่อน
- จำเป็นต้องมีการป้องกันระดับอุปกรณ์ในพื้นที่นอกเหนือจากที่ SPDs ระดับแผงจ่ายไฟให้
- จำเป็นต้องมีขั้นตอนสุดท้ายของรูปแบบการป้องกันแบบหลายชั้นที่ประสานงานกัน
- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตู้ควบคุม อุปกรณ์ IT หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ต้องการการหนีบแรงดันไฟฟ้าอย่างละเอียด
เมื่อใดควรใช้ SPD หลายประเภทด้วยกัน
ในการติดตั้งระดับมืออาชีพส่วนใหญ่ คำตอบไม่ใช่ “ประเภท 1 หรือประเภท 2 หรือประเภท 3” แต่เป็น การผสมผสาน เลือกตามสภาพแวดล้อมไฟกระชาก สถาปัตยกรรมระบบ และความไวของอุปกรณ์ การลงทุนในแนวทางแบบหลายประเภทที่ประสานงานกันนั้นเกือบจะสมเหตุสมผลเสมอเมื่อค่าใช้จ่ายของความล้มเหลวของอุปกรณ์หรือการหยุดทำงานเกินค่าใช้จ่ายในการป้องกันที่เหมาะสม.
ข้อผิดพลาดทั่วไปในการเลือกประเภท SPD
การใช้ SPD ประเภท 3 เป็นอุปกรณ์ป้องกันอาคารหลัก
SPD ประเภท 3 มีความสามารถในการคายประจุต่ำและ ไม่ได้ออกแบบมาให้ทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันหลักหรือชั้นเดียว. หากไม่มีการป้องกันประเภท 2 (และในกรณีที่เหมาะสม ประเภท 1) ที่ต้นน้ำ อุปกรณ์ประเภท 3 จะถูกครอบงำด้วยพลังงานไฟกระชากที่ไม่สามารถเบี่ยงเบนได้อย่างปลอดภัย.
การสันนิษฐานว่า SPD ประเภท 1 ทำให้การป้องกันปลายน้ำไม่จำเป็น
SPD ประเภท 1 มีความสำคัญอย่างยิ่งในการดูดซับพลังงานไฟกระชากจำนวนมาก แต่ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up) โดยทั่วไปสูงเกินไปสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน แรงดันไฟฟ้าที่เหลือที่ส่งผ่านไปยังปลายน้ำยังคงสามารถทำให้อุปกรณ์ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับระดับการทนต่อแรงกระตุ้นที่ต่ำกว่าเสียหายได้ จำเป็นต้องมี SPDs ประเภท 2 และประเภท 3 เพื่อลดแรงดันไฟฟ้านี้อย่างต่อเนื่อง.
การละเลยบทบาทของ SPD ประเภท 2
ในโครงการแรงดันไฟฟ้าต่ำเชิงปฏิบัติจำนวนมาก, SPD ประเภท 2 เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดและจำเป็นต้องมีโดยทั่วไป. การละเว้นจะทำให้ระบบจำหน่ายภายในทั้งหมดและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทั้งหมดสัมผัสกับทั้งไฟกระชากที่เหลือจากภายนอก และที่พบได้บ่อยกว่าคือการเปลี่ยนสถานะชั่วคราวที่สร้างขึ้นภายใน.
การเลือกโดยใช้ฉลากผลิตภัณฑ์เท่านั้น
การเลือกที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับ:
- จุดติดตั้ง ภายในระบบไฟฟ้า
- สภาพแวดล้อมไฟกระชาก (การสัมผัสกับฟ้าผ่า, กิจกรรมการสลับ, คุณภาพกริด)
- สถาปัตยกรรมระบบ (แหล่งจ่ายไฟเหนือศีรษะเทียบกับใต้ดิน, ระยะห่างระหว่างแผง)
- ความไวของอุปกรณ์ (ประเภทความทนทานต่อแรงดันอิมพัลส์ของโหลดที่เชื่อมต่อ)
ผลิตภัณฑ์ที่ติดฉลากว่า “อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก” โดยไม่มีการจัดประเภท Type ที่ชัดเจนตามมาตรฐาน IEC 61643-11 หรือ UL 1449 ไม่สามารถประเมินได้อย่างเหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะใดๆ.
การปฏิบัติกับ SPD ทุกประเภทราวกับว่าสามารถใช้แทนกันได้
อุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถใช้แทนกันได้ แต่ละประเภทถูกกำหนดโดยบทบาทที่ตั้งใจไว้ ทดสอบกับรูปคลื่นที่แตกต่างกัน และออกแบบมาสำหรับตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงในห่วงโซ่การป้องกัน การติดตั้งประเภทที่ไม่ถูกต้องในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้การป้องกันไม่เพียงพอหรืออุปกรณ์ล้มเหลว.
การผสมอุปกรณ์ที่ไม่ประสานงานจากผู้ผลิตที่แตกต่างกัน
เมื่อติดตั้ง SPD Type 1, Type 2 และ Type 3 จากผู้ผลิตที่แตกต่างกันโดยไม่ได้ตรวจสอบการประสานงานด้านพลังงาน ห่วงโซ่การป้องกันอาจทำงานไม่เป็นไปตามที่ตั้งใจไว้ ตรวจสอบความเข้ากันได้ของการประสานงานเสมอ หรือใช้ผลิตภัณฑ์ในกลุ่มที่เข้าชุดกัน.
การอ้างอิงลิงก์ภายใน
สำหรับหัวข้อที่เกี่ยวข้องในฐานความรู้เกี่ยวกับการป้องกันไฟกระชาก VIOX:
- อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) คืออะไร? — คำจำกัดความที่ครอบคลุมและภาพรวม
- รูปแบบเต็มของ SPD ในระบบไฟฟ้า — อ้างอิงคำศัพท์และความหมาย
- ข้อดีและข้อเสียของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก — การประเมินผลประโยชน์และข้อจำกัดของ SPD อย่างสมดุล
- วิธีเลือก SPD ที่เหมาะสมสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ — การเลือก SPD สำหรับ PV และการใช้งานพลังงานหมุนเวียน
สรุป
หลักๆ สาม ประเภทของ SPD — Type 1, Type 2 และ Type 3 — ถูกจัดประเภทตามตำแหน่งที่ติดตั้งและพลังงานกระชากที่ได้รับการออกแบบมาให้รองรับ.
- SPD ประเภท 1 ป้องกันที่ทางเข้าบริการ ดูดซับไฟกระชากภายนอกพลังงานสูงที่ทดสอบที่รูปคลื่น 10/350 µs.
- SPD ประเภท 2 ป้องกันระบบจำหน่ายภายในและเป็น SPD ระดับแผงที่ระบุไว้อย่างกว้างขวางที่สุด ทดสอบที่รูปคลื่น 8/20 µs.
- SPD ประเภท 3 ป้องกันอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน ณ จุดใช้งานขั้นสุดท้าย ให้การหนีบแรงดันไฟฟ้าอย่างละเอียดเพื่อเสริมการป้องกันต้นทาง.
แนวทางที่ถูกต้องในการเลือกประเภท SPD ไม่ใช่การถามว่าประเภทใด “ดีที่สุด” โดยแยกจากกัน คำถามที่ถูกต้องคือ: การป้องกันจำเป็นต้องเกิดขึ้นที่ใดในระบบ และสภาพแวดล้อมไฟกระชากมีอยู่ที่จุดนั้นอย่างไร
เมื่อคำตอบเกี่ยวข้องกับหลายตำแหน่งและความไวของอุปกรณ์ที่ผสมกัน กลยุทธ์ SPD หลายประเภทที่ประสานงานกันจะให้การป้องกันที่น่าเชื่อถือและคุ้มค่าที่สุด.
คำถามที่พบบ่อย
SPD มีกี่ประเภท อะไรบ้าง
SPD สามประเภทหลักคือ SPD ประเภท 1, SPD ประเภท 2, และ SPD ประเภท 3, จัดประเภทตามมาตรฐาน IEC 61643-11 และ ANSI/UL 1449 แต่ละประเภทถูกกำหนดโดยตำแหน่งการติดตั้งและรูปคลื่นกระชากที่ใช้ทดสอบ.
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 1 ใช้สำหรับอะไร
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 1 ติดตั้งที่จุดจ่ายไฟหลักหรือต้นทางของการติดตั้ง เพื่อป้องกันกระแสไฟกระชากภายนอกพลังงานสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับฟ้าผ่า โดยได้รับการทดสอบด้วยรูปคลื่น 10/350 µs.
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 2 ใช้สำหรับอะไร
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 2 ติดตั้งในตู้เมนไฟฟ้าหรือตู้ย่อย เพื่อป้องกันระบบจ่ายไฟฟ้าภายในจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ ทั้งจากไฟกระชากที่เหลือจากภายนอกและการสับสวิตช์ภายใน ทดสอบด้วยรูปคลื่น 8/20 µs.
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 3 ใช้สำหรับอะไร?
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 3 ติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์ที่ไวต่อความเสียหาย เพื่อเป็นขั้นตอนสุดท้ายของการป้องกันไฟกระชากแบบประสานงาน ทำหน้าที่ลดแรงดันไฟฟ้าที่เหลือให้ต่ำลงถึงระดับที่ปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และต้องใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ป้องกันประเภท 2 ที่อยู่ต้นทางเสมอ.
SPD ประเภทใดที่พบมากที่สุดในแผงไฟฟ้า
SPD ประเภท 2 เป็นประเภท SPD ที่พบมากที่สุดและมีการระบุอย่างกว้างขวางที่สุดในแผงจำหน่ายแรงดันต่ำทั่วโลก ถือเป็นระบบป้องกันหลักสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำทั้งหมด.
สามารถใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากชนิดที่ 3 โดยไม่มีอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากชนิดที่ 1 หรือชนิดที่ 2 ได้หรือไม่?
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 3 มีความสามารถในการระบายกระแสต่ำ และได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้เสริมการป้องกันต้นทางเท่านั้น การใช้งานเป็น SPD ตัวเดียวในระบบมีความเสี่ยงที่อุปกรณ์จะเสียหายและให้การป้องกันที่ไม่เพียงพอสำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ.
ฉันจำเป็นต้องใช้ SPD ประเภท 1 และประเภท 2 ร่วมกันหรือไม่?
ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมของแรงดันเกินชั่วขณะและสถาปัตยกรรมของระบบ ในการติดตั้งที่มีสายส่งเหนือศีรษะ ระบบป้องกันฟ้าผ่า หรือความเสี่ยงต่อแรงดันเกินชั่วขณะจากภายนอกสูง ขอแนะนำให้ใช้ SPD ประเภท 1 และประเภท 2 ร่วมกันเพื่อเป็นการป้องกันแบบเป็นขั้นเป็นตอน ในอาคารที่มีสายส่งใต้ดินและความเสี่ยงจากฟ้าผ่าต่ำกว่า อาจใช้ SPD ประเภท 2 เพียงอย่างเดียวที่ระดับแผงควบคุมก็เพียงพอ.
อะไรคือความแตกต่างระหว่างรูปคลื่น 10/350 µs และ 8/20 µs?
รูปคลื่น 10/350 µs จำลองอิมพัลส์ฟ้าผ่าที่มีเวลาเพิ่มขึ้นช้ากว่าและระยะเวลานานกว่า โดยให้พลังงานมากกว่ารูปคลื่น 8/20 µs ประมาณ 20 เท่า ที่กระแสสูงสุดเท่ากัน อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 1 ได้รับการทดสอบที่ 10/350 µs; อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ประเภท 2 ได้รับการทดสอบที่ 8/20 µs ความแตกต่างของพลังงานนี้คือเหตุผลที่อุปกรณ์ทั้งสองประเภทไม่สามารถใช้แทนกันได้.
ฉันจะมั่นใจได้อย่างไรว่าอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) มีการทำงานประสานกันในแต่ละประเภท
การประสานงานด้านพลังงานกำหนดให้ SPD แต่ละตัวที่อยู่ปลายน้ำต้องไม่ทำงานก่อนที่อุปกรณ์ต้นน้ำจะดูดซับพลังงานกระชากหลัก ซึ่งทำได้โดยผ่านอิมพีแดนซ์ของสายเคเบิลที่เพียงพอระหว่างอุปกรณ์ (ระยะห่างขั้นต่ำ), ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ยอมให้ผ่านที่ตรงกัน และโดยหลักการแล้ว ควรใช้ผลิตภัณฑ์ SPD ที่มีการประสานงานจากผู้ผลิตรายเดียวกัน หรืออุปกรณ์ที่ตรวจสอบแล้วว่าเข้ากันได้.
