Izbira prenapetostnih zaščitnih naprav

01 Opredelitev in klasifikacija prenapetostnih zaščitnih naprav

1. Opredelitev prenapetostne zaščitne naprave
Prenapetostna zaščitna naprava (SPD) je ne-linearna zaščitna naprava, ki se uporablja v električnih sistemih pod napetostjo za omejevanje prehodnih prenapetosti in preusmerjanje udarnih tokov. Zasnovan je za zaščito električnih ali elektronskih sistemov pred poškodbami, ki jih povzročijo strele, stikalne prenapetosti in udarni tokovi.

2. Razvrstitev prenapetostnih zaščitnih naprav
SPD-je je mogoče razvrstiti glede na značilnosti njihovih ne-linearnih komponent ali glede na njihove posebne zahteve uporabe v različnih sistemih.

2.1 Razvrstitev na podlagi ne-linearnih značilnosti komponent
(1) Tip preklopa napetosti SPD:
Kaže visoko impedanco v normalnih pogojih in preklopi na nizko impedanco ob pojavu napetostnega sunka. Običajne komponente vključujejo iskrišča, cevi za razelektritev plina, silicijeve-krmiljene usmernike (SCR) ali triake. Znan tudi kot "Crowbar Type" SPD, ima prekinitvene napetostne in tokovne karakteristike.

(2) Vrsta omejevanja napetosti SPD:
V normalnih pogojih kaže visoko impedanco, pri čemer se impedanca nenehno zmanjšuje, ko naraščata udarni tok in napetost. Skupne komponente vključujejo varistorje s kovinskim oksidom (MOV) in dušilne diode. Znan tudi kot SPD "vpenjalnega tipa", ima neprekinjene napetostne in tokovne značilnosti.

(3) Kombinacija tipa SPD:
Sestavljen je iz komponent za preklop in omejevanje napetosti. Njegove značilnosti se lahko kažejo kot vrsta preklopa napetosti, vrsta omejevanja napetosti ali kombinacija obojega, odvisno od uporabljene napetosti.

2.2 Razvrstitev na podlagi aplikacijskih zahtev v različnih sistemih
SPD-je lahko glede na njihov namen razvrstimo v: SPD-je energetskega sistema, SPD-je signalnega sistema in SPD-je antenskega dovodnega sistema.

 

02 Ključni parametri za izbiro prenapetostnih zaščitnih naprav

1.Izbira kategorije testa SPD
Preizkusne kategorije SPD so razvrščene v tri vrste: razred I, razred II in razred III. Na splošno se SPD razreda I ali II uporabljajo v glavnih razdelilnih omaricah; SPD razreda II ali III so primerni za pod-razdelilne plošče in nadaljnjo uporabo. Specifikacije to opisujejo na naslednji način:

(1) Za napajalne vode izmeničnega toka, ki vstopajo v zgradbo, na meji med conami, kot sta LPZ0A ali LPZ0B in LPZ1 (npr. glavna razdelilna omarica), je treba kot primarno zaščito namestiti preizkušen SPD razreda I ali razreda II.
(2) Na poznejših mejah zaščitnih območij, kot so razdelilne plošče v razvodnih tokokrogih ali razdelilne omare v prostorih z elektronsko opremo, se lahko kot sekundarna zaščita namestijo preizkušeni SPD-ji razreda II ali III.
(3) Za posebej kritične napajalne priključke elektronske informacijske opreme je mogoče za fino zaščito namestiti preizkušene SPD razreda II ali III. Za informacijsko opremo, ki uporablja napajanje z enosmernim tokom, je treba namestiti ustrezne SPD za napajalni vod z enosmernim tokom glede na njihove zahteve glede delovne napetosti.

2. Izbira največje neprekinjene delovne napetosti
(1) Največja neprekinjena delovna napetost (Uc) je največja efektivna vrednost napetosti (ali enosmerna napetost), ki jo je mogoče neprekinjeno uporabljati na SPD. Ta vrednost služi kot prag za SPD; ko delovna napetost preseže to vrednost, se aktivira SPD in tok uhajanja eksponentno narašča.

(2) Izbira Uc je odvisna od vrste ozemljitve sistema, sistemske napetosti in kakovosti električne energije. Vrednost Uc mora biti večja od običajne delovne napetosti. Na primer, v sistemu TN s 380/220 V pozitivno odstopanje napetosti običajno ne presega 7 %. Vendar pa v praksi pozitivno odstopanje napetosti na Kitajskem pogosto presega to vrednost. Ob upoštevanju 10-odstotnega odstopanja in dodatnih 5 % za faktorje staranja mora biti Uc večji ali enak 1,15Uo.

(3) Na lokacijah, kjer odstopanje napetosti napajalnega sistema presega 10 % ali kjer harmonični učinki povzročijo povečanje normalne amplitude delovne napetosti, je treba vrednost Uc SPD ustrezno povečati glede na posebne pogoje. Hkrati je treba upoštevati usklajenost med stopnjo prenapetostne zaščite (Up) in zaščiteno opremo. Za podrobnosti glejte spodnjo sliko, kjer Uo predstavlja fazno napetost, U pa omrežno napetost.

 

Najmanjše vrednosti največje neprekinjene delovne napetosti za prenapetostne zaščitne naprave, odvisno od karakteristik sistema

Povezava SPD	Sistem TN-S	Sistem TN-C	Sistem TT	Z nevtralno izpeljanim IT sistemom	Brez nevtralnega izpeljanega IT sistema
L - N	Večji ali enak 1,15 Uo	N/A	Večji ali enak 1,15 Uo	Večji ali enak 1,15 Uo	N/A
L - PE	Večji ali enak 1,15 Uo	N/A	Večji ali enak 1,15 Uo	Večji ali enak √3 Uo	Večji ali enak U
L - PEN	N/A	Večji ali enak 1,15 Uo	N/A	N/A	N/A
N - PE	N/A	N/A	N/A	Večji ali enak 1,15 Uo	Večji ali enak 1,15 Uo
L - L	Večji ali enak 1,15 U	Večji ali enak 1,15 U	Večji ali enak 1,15 U	Večji ali enak 1,15 U	Večji ali enak 1,15 U

V sistemih z enosmernim tokom je največja neprekinjena delovna napetost (Uc) SPD približno 1,5-kratna nazivna napetost zaščitenega sistema (kot empirična vrednost).

 

3. Izbira impulznega toka in največjega toka praznjenja

Impulzni tok (Iimp) se običajno uporablja kot parameter za preskus obremenitve s klasifikacijo I za SPD, pri čemer je njegova valovna oblika običajno 10/350 μs.

Največji tok praznjenja (Imax) se uporablja za preskus razvrstitve SPD v razred II. Poseben izbor je odvisen od lokacije izpostavljenosti in nanj se lahko sklicujete v spodnji tabeli.

Tabela 5.4.3-3 Priporočene vrednosti za parametre impulznega toka in nazivnega toka praznjenja prenapetostnih zaščitnih naprav daljnovoda

Stopnja zaščite pred strelo	Glavna razdelilna omara		Pod-razdelilna omarica	Prostor za opremo Razdelilna omarica in priključki, ki zahtevajo posebno zaščito
	LPZ0 do LPZ1		LPZ1 do LPZ2	Naknadne meje varstvenega območja
	10/350 μs (preskus razreda I)	8/20 μs (preskus razreda II)	8/20 μs (preskus razreda II)	8/20 μs (preskus razreda II)	Kompozitni val (1,2/50 μs in 8/20 μs) (preskus razreda III)
	Iimp (kA)	In (kA)	In (kA)	In (kA)	Uoc (kV) / Isc (kA)
A	Večje ali enako 20	Večje ali enako 80	Večje ali enako 40	Večje ali enako 5	Večje ali enako 10/ Večje ali enako 5
B	Večje ali enako 15	Večje ali enako 60	Večje ali enako 30	Večje ali enako 5	Večje ali enako 10/ Večje ali enako 5
C	Večji ali enak 12,5	Večje ali enako 50	Večje ali enako 20	Večje ali enako 3	Večje ali enako 6/ Večje ali enako 3
D	Večji ali enak 12,5	Večje ali enako 50	Večje ali enako 10	Večje ali enako 3	Večje ali enako 6/ Večje ali enako 3

 

4, Izbira ravni napetostne zaščite

Raven napetostne zaščite (Up) je parameter delovanja SPD, ki omejuje napetost med njegovimi sponkami. Za napetostno{1}}preklopne SPD-je se nanaša na največjo iskro-prenapetost pri določeni stopnji naraščanja; za SPD-omejitveni tip napetosti se nanaša na največjo preostalo napetost pod določeno valovno obliko toka.

Vsota ravni napetostne zaščite (Up) SPD in inducirane napetosti na njegovih povezovalnih vodnikih mora biti nižja od nazivne vzdržljive impulzne napetosti (Uw) sistema in izolacije opreme (za vrednosti Uw glejte spodnjo sliko) in po možnosti ne sme presegati 80 % vzdržne napetostne ravni zaščitene opreme.

Tabela 5.4.3-1 Vrednosti nazivne vzdržljive impulzne napetosti (Uw) za različno opremo v trifaznem distribucijskem sistemu 220 V/380 V

Lokacija opreme	Dohodni terminal za napajanje	Oprema za razvodno distribucijsko vezje	Oprema za uporabo	Elektronska informacijska oprema, ki zahteva zaščito
Kategorija impulzne vzdržljive napetosti	IV	III	II	I
Uw (kV)	6	4	2.5	1.5

 

5. Splošna načela za načrtovanje prenapetostne zaščitne naprave (SPD).

(1) Holistično načelo.
Upoštevajte zaščito pred strelo za celoten elektromehanski sistem projekta varnostnega inženiringa kot enoten zaščitni objekt. Bistvenega pomena je obravnavati zaščito pred strelo vsakega podsistema, hkrati pa zagotoviti učinkovito koordinacijo med različnimi-napetostnimi podsistemi ter med njimi in podsistemi za oskrbo z električno energijo in distribucijo. Konfiguracija sistema mora biti sistematična, ekonomsko razumna, varna, zanesljiva in vključevati ustrezno redundanco.

(2) Integrirana preventiva.
V celoti izkoristite tradicionalne tehnične ukrepe za zaščito pred strelo, kot so "izenačitev potenciala, zaščita, prekinitev zraka, preusmeritev, ozemljitev in zaščita." Izberite zanesljive naprave za zaključek zraka in naprave za zaščito pred prenapetostjo (SPD) za izvedbo celovite in zanesljive tehnične rešitve.

(3) Racionalna izbira.
Na podlagi posebnih geografskih okoljskih značilnosti projekta varnostnega inženiringa in območja zaščite pred strelo, v katerem se nahaja elektromehanska oprema, izberite ustrezne parametre električne zmogljivosti SPD in funkcionalnosti izdelka.

 

03 Izbirni parametri za vsako raven prenapetostnih zaščitnih naprav

1. SPD1

Če je prva-prenapetostna zaščitna naprava SPD1 nameščena v glavni sobi za distribucijo električne energije v stavbi, za izpolnitev sistemskih zahtev na splošno zadostujejo trije -napetostni preklopni SPD-ji. Tudi v trenutnem kitajskem sistemu oskrbe z električno energijo, ki sprejme konfiguracijo TN-S, sta nevtralni (N) in zaščitni ozemljitveni (PE) povezani na eni točki v glavni distribucijski sobi. Zato je namestitev treh napetostnih-stikalnih SPD-jev v glavni razdelilni omari prostora za distribucijo električne energije učinkovita. Med N in PE ni treba namestiti dodatnega SPD.

Priporočeni izbirni parametri za SPD1 so naslednji:

Največja neprekinjena delovna napetost:Uc=440V

Največji tok praznjenja:Na splošno zasnovano in izračunano v skladu z zahtevami kode ali s sklicevanjem na standarde.

Stopnja zaščite:Navzgor Manjše ali enako 2,5 kV

Odzivni čas:tA Manjši ali enak 100 ns

2. SPD2

Druga-naprava za zaščito pred prenapetostjo je najpogosteje uporabljen izdelek. Situacije, v katerih lahko elektromagnetni impulzi strele inducirajo udarne tokove, ki presegajo 20 kA na električnih vodih, ki vdirajo v območja LPZ1, so razmeroma redke. Zato je nazivni razelektritveni tok (In) za SPD druge-nivoje, kot tip SPD-omejitve napetosti, običajno določen med 20~40kA.

Priporočeni izbirni parametri za SPD2 so naslednji:

Največja neprekinjena delovna napetost:Uc=260~320 V

Nazivni izpustni tok (8/20μs):V=20kA

Največji tok praznjenja (8/20μs):Imax=40kA

Stopnja zaščite:Navzgor Manjše ali enako 1,5 kV

Odzivni čas:tA Manjši ali enak 25 ns

3. SPD3

Tretja-naprava za zaščito pred prenapetostjo je običajno nameščena na sprednji strani pomembne opreme in služi kot tako imenovana-fina zaščita.

Priporočeni izbirni parametri za SPD3 so naslednji:

Največja neprekinjena delovna napetost:Uc=255V

Nazivni izpustni tok (8/20μs):

V (L→N)=3kA

V (N→PE)=5kA

Raven napetostne zaščite (navzgor):

L→N Manjši ali enak 1,25 kV

L→PE Manjši ali enak 1,5 kV

Odzivni čas:tA Manjši ali enak 25 ns

04 Zahteve za namestitev prenapetostnih zaščitnih naprav

Tri temeljne zahteve za namestitev in uporabo SPD:

(1)Po namestitvi SPD v normalnih pogojih delovanja brez prenapetosti SPD ne bi smel negativno vplivati ​​na delovanje električnega (ali elektronskega) sistema.

(2)Po namestitvi SPD, v primeru prenapetosti, mora biti SPD sposoben prenesti pričakovani tok strele brez poškodb, hkrati pa zakleniti udarno napetost in preusmeriti udarni tok.

(3)Ko prenapetostni tok mine, se mora SPD nemudoma vrniti v stanje visoke-impedance in prekiniti tok, ki sledi-napajalni frekvenci.

Kontaktirajte nas