Знайомство з СПД та його роль

В електрику системи, SPD зазвичай встановлюються у конфігурації відводу (паралельно) між провідниками під напругою та землею. Принцип дії СПД може бути схожим на автоматичний вимикач.

При нормальному використанні (ні перенапруга): SPD подібний до розімкнутого вимикача.

Коли є перенапруга: SPD стає активним і розряджає струм блискавки землі. Це можна порівняти із замиканням автоматичного вимикача, який би замкнути електричну мережу на землю через еквіпотенціал систему заземлення та відкриті провідні частини на дуже короткий момент, обмежена тривалістю перенапруги.

Для користувача, робота SPD є абсолютно прозорою, оскільки вона триває лише крихітну частку секунда.

Коли перенапруги було знято, SPD автоматично повертається до нормального стану стан (вимикач розімкнутий).

1. Принципи захисту

1.1 Режими захисту

Є два режими перенапруги блискавки: загальний режим і режим залишкового струму.

Блискавка Перенапруги з'являються в основному в синфазному режимі і, як правило, в джерелі електромонтаж. Зазвичай виникають перенапруги в режимі диференційного струму в режимі TT і в основному впливають на чутливе обладнання (електронне обладнання, комп’ютери тощо).

Синфазний захист між фазою/нейтраллю та землею

Фаза/нейтраль захист у системі заземлення ТТ виправданий, коли нейтраль на сторона розподільника підключена до з’єднання з низьким значенням (кілька Ом, тоді як заземлювальний електрод установки становить кілька десятків Ом).

Залишковий струм захист режиму між фазою і нейтраллю

Поточна віддача ланцюг, швидше за все, буде через нейтраль установки, а не через землі.

Залишок Напруга режиму струму U між фазою та нейтраллю може збільшуватися до значення дорівнює сумі залишкових напруг кожного елемента УЗП, тобто. подвоєний рівень захисту в загальному режимі.

Фаза/нейтраль захист у системі заземлення ТТ

Подібний явище може виникнути в системі заземлення TN-S, якщо обидва провідники N і PE є роздільними або неправильно еквіпотенціальними. Течія тоді ймовірно дотримуйтеся нейтрального провідника при його поверненні, а не захисного провідника і система склеювання.

Теоретичний Оптимальна модель захисту, яка застосовується до всіх систем заземлення, може бути визначено, хоча насправді SPD майже завжди поєднують захист загального режиму та режим захисту від диференціального струму (крім моделей IT або TN-C).

Важливо, щоб переконайтеся, що використовувані SPD сумісні з системою заземлення.

1.2 Каскадний захист

Так як Захист від надструму повинен забезпечуватися пристроями з номінальними характеристиками, що відповідають кожен рівень інсталяції (початковий, вторинний, кінцевий), узгоджений з один одного, захист від перехідних перенапруг базується на подібному підхід із використанням «каскадної» комбінації кількох SPD.

Два чи три рівні SPD, як правило, необхідні для поглинання енергії та обмеження перенапруги, викликані зв'язком через явища високочастотних коливань.

Приклад нижче ґрунтується на гіпотезі, згідно з якою лише 80% енергії спрямовується на землю (80%: емпіричне значення залежить від типу SPD та електрики встановлення, але завжди менше 100%).

Принцип каскадний захист також використовується для слабкострумових додатків (телефонія, мережі зв'язку та передачі даних), що поєднує перші два рівні захисту в одному пристрої, який зазвичай розташований на початку інсталяції.

На основі іскрового розрядника Компоненти, призначені для відведення більшої частини енергії на землю, поєднуються з варистори або діоди, які обмежують напругу до рівнів, сумісних з обладнання, що підлягає захисту.

Термінал захист зазвичай поєднується з цим захистом походження. Термінал захист знаходиться поблизу обладнання, забезпечується безконтактними УЗП.

1.2.1 Комбінація кількох УЗП

Щоб обмежити перенапруг, наскільки це можливо, SPD завжди повинен бути встановлений поблизу обладнання, що підлягає захисту 3.

Однак це захист захищає лише обладнання, яке безпосередньо до нього підключено, але вище все, його низька енергоємність не дозволяє розрядити всю енергію.

Для цього СПД необхідний на початку інсталяції 1.

Так само SPD 1 не може захистити всю інсталяцію через те, що вона дозволяє певну кількість залишкової енергії для проходження та що блискавка є високочастотним явищем.

Залежно від масштаб установки та види ризику (вплив та чутливість обладнання, критичність безперервності обслуговування), захист схеми 2 є необхідно на додаток до 1 і 3.

Каскадний захист

Зверніть увагу, що перший рівень SPD (1) повинен бути встановлений якомога вище за течією інсталяції, щоб максимально зменшити індуковані ефекти блискавка електромагнітним зв'язком.

1.3 Розташування УЗП

Для ефективного захисту за допомогою УЗП може знадобитися поєднання кількох УЗП:

1. Головний SPD ➀

2. Ланцюг SPD ➁

3. Безконтактний SPD ➂

Додатковий може знадобитися захист залежно від масштабу (довжини ліній) і чутливість обладнання, що захищається (обчислювального, електронного тощо). Якщо встановлено декілька SPD, необхідно застосовувати дуже точні правила координації.

 

Походження установка	Розподіл рівень	застосування рівень
The захист на початку установки (первинний захист) шунтує більшість падаючої енергії (заг режим перенапруги, що передається енергосистемою) до зрівнювання потенціалів системи та на землю.	Схема захист (вторинний захист) доповнює захист походження шляхом узгодження та обмежень режиму диференціального струму перенапруг, що виникають внаслідок конфігурація установки.	Близькість захист (термінальний захист) виконує остаточне пікове обмеження перенапруги, які є найбільш небезпечними для обладнання.

Важливо, щоб майте на увазі, що захист загальної установки та обладнання є тільки якщо:

1. Кілька рівнів УЗП встановлено (каскадно) для забезпечення захисту розташованого обладнання деяка відстань від місця встановлення: необхідна для обладнання розташовані на відстані 30 м або більше (IEC 61643-12) або необхідні, якщо рівень захисту Up основного SPD вище, ніж категорія обладнання (IEC 60364-4-443 та 62305-4)

2. Всі мережі захищені:

2.1. потужність мережі, що живлять головну будівлю, а також усі другорядні будівлі, зовнішні системи освітлення автостоянок тощо.

2.2. спілкування мережі: вхідні лінії та лінії між різними будівлями

1.4 Захищені довжини

Це важливо що проект ефективної системи захисту від стрибків напруги враховує довжини ліній, що живлять приймачі, що захищаються (див. табл нижче).

Насправді вище a певної довжини, напруга, прикладена до приймача, може за допомогою a явище резонансу, значно перевищують очікувану граничну напругу. The Ступінь цього явища безпосередньо пов'язана з особливостями в установки (провідників і систем з’єднання) і зі значенням струму викликаний світловим розрядом.

SPD правильно провідний, коли:

1. Захищений Обладнання еквіпотенціально з’єднане з тією самою землею, що й SPD підключений

2. СПД та її асоційований резервний захист підключено:

2.1. До мережі (проводи під напругою) і до основної захисної планки (PE/PEN) щита с довжина провідника якомога коротша та менше 0,5 м.

2.2. с провідники, поперечні перерізи яких відповідають вимогам SPD (див таблицю нижче).

Таблиця 1 – Максимум довжина лінії між SPDe та пристроєм, що захищається

Позиція СПД		На місці встановлення		Не в джерелі встановлення
Диригент поперечний переріз		електропроводка (внутрішній)	великі кабелі (промисловість)	електропроводка (внутрішній)	великі кабелі (промисловість)
Композиція системи скріплення	УВІМКНЕНО диригент	< 10 м	10 м	< 10 м*	20 м*
	сітчастий/еквіпотенціальний	10 м	20 м	20 м*	30 м*

* Захист рекомендовано в місці використання, якщо відстань більша

1.4.1 Ефект подвійної напруги

Вище певного довжини d, контур, захищений SPD, почне резонувати, коли індуктивність і ємність рівні:

Lω = -1 / Cω

Схема тоді імпеданс зменшується до його опору. Незважаючи на частину, поглинену СДПН, Залишковий струм блискавки I в ланцюзі все ще є імпульсним. Його збільшення внаслідок резонансу призведе до значного збільшення Ud, Uc і Urm напруги.

Під цими умовах напруга, що прикладається до приймача, може подвоїтися.

Ефект подвійного Напруга

Де:

•C – потужність, що представляє навантаження

•Ld – індуктивність лінії живлення

•Lrm – індуктивність системи з’єднання

Установка SPD не повинні негативно впливати на безперервність обслуговування, що було б всупереч бажаній меті. Вони повинні бути встановлені, зокрема на походження побутових або аналогічних установок (системи заземлення TT), в у поєднанні з пристроєм із затримкою диференційного струму типу S.

Обережно! Якщо там є значні удари блискавки (> 5 кА), вторинний залишковий струм пристрої все ще можуть спрацьовувати.

2. Установка SPD

2.1 Підключення SPD

2.1.1 Система з’єднання або заземлення

Органи стандартів використовуйте загальний термін «пристрій заземлення» для позначення обох понять з’єднання системи та системи заземлюючого електрода, не роблячи різниці між два. Всупереч поширеній думці, немає прямої кореляції між значення заземлювального електрода, що забезпечує низьку частоту для забезпечення безпеки людей та ефективність захисту, що забезпечується СПД.

Як показано нижче, цей вид захисту можна встановити навіть при відсутності заземлення електрод.

Імпеданс ланцюг розряду струму, шунтованого SPD, можна розбити на дві частини.

Перший, заземлювальний електрод, утворений провідниками, якими зазвичай є дроти, і опір землі. Його по суті індуктивний характер означає, що його ефективність зменшується з частотою, незважаючи на запобіжні заходи підключення (обмеження довжини, правило 0,5 м). Друга частина цього імпедансу менша видимий, але важливий на високій частоті, оскільки він насправді складається з ємність розсіювання між установкою та землею.

Звичайно відносні значення кожного з цих компонентів змінюються в залежності від типу і масштаб установки, розташування УЗП (основного або безконтактного типу) і за схемою заземлювача (системи заземлення).

Проте має доведено, що частка розрядного струму припадає на пристрій захисту від перенапруги може досягати від 50 до 90% в еквіпотенціальній системі, тоді як сума безпосередньо розряд заземлювального електрода становить приблизно від 10 до 50%. Система склеювання є необхідно підтримувати низьку опорну напругу, яка є більш-менш однаковою по всій установці.

СПД повинні бути підключений до цієї системи зв’язування для максимальної ефективності.

Мінімум рекомендований поперечний переріз з’єднувальних провідників враховує максимальне значення струму розряду та характеристики закінчення терміну служби пристрій захисту.

Це нереально збільшити цей поперечний переріз, щоб компенсувати довжини з’єднань, які цього не роблять дотримуватись правила 0,5 м. Фактично, на високій частоті, імпеданс провідників безпосередньо пов'язана з їх довжиною.

В електриці розподільних щитів і панелей великого розміру, можливо, доцільно зменшити імпеданс ланки за допомогою відкритих металевих провідних частин шасі, пластини та корпуси.

Таблиця 2 – Мінімум переріз провідників підключення СПД

Ємність SPD		Перетин (мм2)
Клас ІІ СПД	ССтандарт: Imax < 15 кА (x 3 класу II)	6
	EЗбільшено: Imax < 40 кА (x 3-клас II)	10
	ХВисокий: Imax < 70 кА (x 3 класу II)	16
Клас Я СПД		16

Використання відкриті металеві провідні частини корпусів як захисні провідники дозволено стандартом IEC 60439-1, якщо це сертифіковано виробник.

Це завжди бажано залишити дротовий провідник для підключення захисних провідників до клемної колодки або колектора, який потім подвоює зв’язок, зроблений через відкриті провідні частини корпусу корпусу.

2.1.2 Довжина з'єднання

На практиці так і є рекомендовано, щоб загальна довжина ланцюга SPD не перевищувала 50 см. Цю вимогу не завжди легко реалізувати, але використовуючи наявні відкриті провідні частини поблизу можуть допомогти.

Загальна довжина Схема SPD

* може бути встановлено на ту ж DIN-рейку. Однак установка буде краще захищена, якщо обидва пристрої встановлюються на 2 різні DIN-рейки (SPD під захистом)

Кількість кількість ударів блискавки, які SPD може поглинути, зменшуватиметься зі значенням струм розряду (від 15 ударів для струму зі значенням In до одного удару при Imax/Iimp).

0,5 м правило В теорії, коли вдаряє блискавка, напруга Ut, до якої перебуває приймач піддається такому самому, як напруга захисту Up від стрибка напруги протектора (для свого В), але на практиці останній вищий.

Фактично, провали напруги, спричинені повним опором з’єднувальних провідників SPD та його до цього додається пристрій захисту:

Ut = UI1 + Ud + UI2 + Up + UI3

Наприклад, падіння напруги в 1 м провідника, через який проходить імпульсний струм 10 кА 10 мкс досягне 1000 В.

Δu = L × di / dt

•     ди – Зміна струму 10 000 А

•     dt – Зміна часу 10 мкс

•     Л – індуктивність 1 м провідника = 1 мкс

•     Цінність Δu додається до напруги Up

Загальна довжина Тому він має бути якомога коротшим. На практиці рекомендується 0,5 м не перевищується. У разі труднощів може бути корисним використовувати широкий, плоский провідники (ізольовані обплетення, гнучкі ізольовані шини).

0,5 м SPD правило підключення

Земний зв'язок провідник пристрою захисту від перенапруги не повинен бути зеленим/жовтим сенс визначення захисного провідника.

Поширеною практикою є так що це маркування, однак, часто використовується.

Трохи проводки конфігурації можуть створювати зв’язки між верхньою та нижчою течією провідники SPD, які можуть спричинити поширення хвилі блискавки протягом усієї установки.

Проводка SPD конфігурація №1

Протиріччя і нижчі провідники, підключені до клеми пристрою захисту від перенапруги за допомогою a спільний шлях.

Проводка SPD конфігурація 1

Проводка SPD конфігурація №2

Вхід і вихід провідники, фізично добре розділені та з’єднані на одній клемі.

Проводка SPD конфігурація 2

Проводка SPD конфігурація №3

Підключення провідники занадто довгі, вихідні провідники фізично розділені.

Проводка SPD конфігурація 3

Проводка SPD конфігурація №4

Підключення провідники якомога коротші з зворотним провідником від клеми заземлення поблизу провідників під напругою.

Проводка SPD конфігурація 4

2.2 Захист УЗП після закінчення терміну служби

СПД – це а пристрій, термін служби якого вимагає особливої ​​уваги. Його компоненти старіють кожен раз, коли є удар блискавки.

Наприкінці життя внутрішній пристрій у SPD відключає його від живлення. Індикатор (вкл протектор) і додатковий зворотний зв’язок тривоги (аксесуар для зворотного зв’язку про стан установлено) вказують на цей стан, який вимагає заміни модуля стурбований.

Якщо SPD перевищує його обмеження здатності, він може бути знищений шляхом короткого замикання. А тому необхідно встановити пристрій захисту від короткого замикання та перевантаження серії вище за течією SPD (це зазвичай називають гілкою SPD).

Рисунок X – Принципи монтажу УЗП із відповідним захистом

Всупереч певної думки, пристрій захисту від перенапруги завжди має бути захищеним від можливих струмів короткого замикання та перевантаження. І це стосується всіх пристрої захисту від перенапруги класу II та класу I, незалежно від типу використовуваних компонентів або технологій.

Цей захист повинні надаватися відповідно до звичайних правил дискримінації.

2.3 Узгодження СПД

Облаштування декількох СПД у каскаді вимагає їх координації, щоб кожен з них поглинав енергії оптимальним чином і обмежує поширення удару блискавки через установку, наскільки це можливо.

Координація СПД є комплексним поняттям, яке повинно стати предметом конкретних досліджень і тести. Мінімальні відстані між SPD або вставкою розв’язувальних дроселів не рекомендовані виробниками.

Первинний і вторинні SPD повинні бути скоординовані таким чином, щоб загальна енергія розсіювалася (E1 + E2) розподіляється між ними відповідно до їхньої пропускної здатності. The рекомендована відстань d1 дозволяє від’єднати пристрої захисту від перенапруги і таким чином запобігає надходженню занадто великої кількості енергії безпосередньо до вторинного SPD з ризиком його знищення.

Це ситуації, яка фактично залежить від характеристик кожного з SPD.

Рисунок X – Узгодження СПД

Два однакових пристрої захисту від перенапруги. Наприклад, Up: 2 ​​кВ і Imax: 70 кА). встановлено без необхідності відстані d1: енергія розподілятиметься більш-менш однаково між двома SPD. Але два різних SPD (наприклад Up: 2 ​​kV/Imax: 70 kA та Up: 1,2 kV/Imax: 15 kA) мають бути принаймні на відстані 8 м один від одного, щоб уникайте занадто високих вимог до другого пристрою захисту від перенапруги.

Якщо не вказано, візьміть d1 хв (у метрах) як 1% різниці між Up1 і Up2 (дюйми вольт). Наприклад:

Up1 = 2,0 кВ (2000 р В) і Up2 = 1,2 кВ (1200 В)

⇒ d1 = 8 м хв. (2000 – 1200 = 800 >> 1% від 800 = 8 м)

Інший приклад, якщо:

Up1 = 1,4 кВ і Up2 = 1,2 кВ ⇒ d1 = 2 м мін