Weerligstroom- en oorspanningsbeskerming


Oorspanning van atmosferiese oorsprong
Definisies van oormatige spanning

Oorspanning (in 'n stelsel) enige spanning tussen een fase geleier en aarde of tussen fase geleiers met 'n piekwaarde wat die ooreenstemmende piek van die hoogste spanning oorskry vir toerusting definisie uit die International Electrotechnical Vocabulary (IEV 604-03-09)

Verskeie soorte oorspanning

'N Oorspanning is 'n spanningsimpuls of -golf wat bo-op die nominale spanning van die netwerk geplaas word (sien Fig. J1).

Fig. J1 - Voorbeelde van oorspanning

Hierdie tipe oorspanning word gekenmerk deur (sien Fig. J2):

  • die stygtyd tf (in μs);
  • die gradiënt S (in kV / μs).

'N Oorspanning versteur toerusting en produseer elektromagnetiese straling. Verder veroorsaak die duur van die oorspanning (T) 'n energiepiek in die elektriese stroombane wat toerusting kan vernietig.
Fig. J2 - Belangrikste kenmerke van 'n oorspanning

Fig. J2 - Belangrikste kenmerke van 'n oorspanning

Vier soorte oorspanning kan elektriese installasies en vragte steur:

  • Skakelstuwings: hoëfrekwensie-oorspanning of barsversteuring (sien Fig. J1) wat veroorsaak word deur 'n verandering in die bestendige toestand in 'n elektriese netwerk (tydens die werking van die skakeltuig).
  • Kragfrekwensie-oorspannings: oorspannings met dieselfde frekwensie as die netwerk (50, 60 of 400 Hz) wat veroorsaak word deur 'n permanente toestandverandering in die netwerk (na 'n fout: isolasiefout, afbreek van die neutrale geleier, ens.).
  • Oorspannings veroorsaak deur elektrostatiese ontlading: baie kort oorspannings (enkele nanosekondes) van baie hoë frekwensie wat veroorsaak word deur die ontlading van opgehoopte elektriese ladings (byvoorbeeld, iemand wat op 'n mat met isolerende voetsole loop, word elektries gelaai met 'n spanning van etlike kilovolt).
  • Oorspannings van atmosferiese oorsprong.

Oorspanningseienskappe van atmosferiese oorsprong

Weerlig slaan in enkele figure: Weerligflitse produseer 'n uiters groot hoeveelheid gepulseerde elektriese energie (sien Figuur J4)

  • van 'n paar duisend ampère (en 'n paar duisend volt)
  • van hoë frekwensie (ongeveer 1 megahertz)
  • van korte duur (van 'n mikrosekonde tot 'n millisekonde)

Tussen 2000 en 5000 storms word voortdurend regoor die wêreld gevorm. Hierdie storms gaan gepaard met weerligstreke wat 'n ernstige gevaar vir persone en toerusting inhou. Weerligflitse tref gemiddeld 30 tot 100 houe per sekonde op die grond, dit wil sê 3 miljard weerligstreke per jaar.

Die tabel in Figuur J3 toon weerligstraalwaardes met hul verwante waarskynlikheid. Soos gesien kan word, het 50% van die weerligstote 'n stroom van meer as 35 kA en 5% 'n stroom van meer as 100 kA. Die energie wat deur die weerligstoot oorgedra word, is dus baie hoog.

Fig. J3 - Voorbeelde van weerligontladingswaardes gegee deur die IEC 62305-1 standaard (2010 - Tabel A.3)

Kumulatiewe waarskynlikheid (%)Piekstroom (kA)
955
5035
5100
1200

Fig. J4 - Voorbeeld van weerligstroom

Weerlig veroorsaak ook 'n groot aantal brande, meestal in landbougebiede (om huise te vernietig of ongeskik te maak). Hooggeboue is veral geneig om weerlig te word.

Effekte op elektriese installasies

Weerlig beskadig veral elektriese en elektroniese stelsels: transformators, elektrisiteitsmeters en elektriese toestelle op beide residensiële en industriële persele.

Die koste om die skade wat weerlig veroorsaak het, te herstel, is baie hoog. Maar dit is baie moeilik om die gevolge van:

  • steurings veroorsaak aan rekenaars en telekommunikasienetwerke;
  • foute wat gegenereer word tydens die bestuur van programmeerbare programme en beheerstelsels vir logiese beheerders.

Boonop kan die koste van bedryfsverliese baie hoër wees as die waarde van die toerusting wat vernietig is.

Weerlig-impak

Weerlig is 'n hoëfrekwensie-elektriese verskynsel wat oorspanning op alle geleidende items veroorsaak, veral op elektriese bekabeling en toerusting.

Weerligaanvalle kan die elektriese (en / of elektroniese) stelsels van 'n gebou op twee maniere beïnvloed:

  • deur die direkte impak van die weerlig op die gebou (sien Fig. J5 a);
  • deur die indirekte impak van die weerlig op die gebou:
  • 'N Weerlig kan val op 'n elektriese kragleiding wat 'n gebou voorsien (sien Fig. J5 b). Die oorstroom en oorspanning kan vanaf die trefpunt enkele kilometers versprei.
  • 'N Weerlig kan naby 'n elektriese kragleiding val (sien Fig. J5 c). Dit is die elektromagnetiese straling van die weerligstrome wat 'n hoë stroom en 'n oorspanning op die elektriese kragnetwerk lewer. In laasgenoemde twee gevalle word die gevaarlike strome en spanning deur die kragnetwerknetwerk oorgedra.

'N Weerlig kan naby 'n gebou val (sien Fig. J5 d). Die potensiaal van die aarde rondom die trefpunt styg gevaarlik.

Fig. J5 - Verskeie soorte weerligbotsings

Fig. J5 - Verskeie soorte weerligbotsings

In alle gevalle kan die gevolge vir elektriese installasies en vragte dramaties wees.

Fig. J6 - Gevolg van 'n weerligslag

Weerlig val op 'n onbeskermde gebou.Weerlig val naby 'n lugleiding.Weerlig val naby 'n gebou.
Weerlig val op 'n onbeskermde gebou.Weerlig val naby 'n lugleiding.Weerlig val naby 'n gebou.
Die weerligstroom vloei na die aarde via die min of meer geleidende strukture van die gebou met baie vernietigende effekte:

  • termiese effekte: Baie hewige oorverhitting van materiale wat brand veroorsaak
  • meganiese effekte: strukturele vervorming
  • termiese flits: die uiters gevaarlike verskynsel in die teenwoordigheid van vlambare of plofbare materiale (koolwaterstowwe, stof, ens.)
Die weerligstroom genereer oorspanning deur elektromagnetiese induksie in die verspreidingstelsel. Hierdie oorspannings word langs die lyn na die elektriese toerusting in die geboue voortgeplant.Die weerligstoot genereer dieselfde tipe spanning as die teenoorgestelde beskryf. Daarbenewens styg die weerligstroom van die aarde af na die elektriese installasie, wat veroorsaak dat die toerusting onklaar raak.
Die gebou en die installasies binne die gebou word gewoonlik vernietigDie elektriese installasies binne in die gebou word gewoonlik vernietig.

Die verskillende maniere van voortplanting

Algemene modus

Algemene modus oorspannings verskyn tussen lewende geleiers en aarde: fase-tot-aarde of neutraal-tot-aarde (sien Fig. J7). Dit is veral gevaarlik vir toestelle waarvan die raamwerk aan die aarde gekoppel is weens die risiko's van diëlektriese onderbreking.

Fig. J7 - Algemene modus

Fig. J7 - Algemene modus

Differensiële modus

Differensiaal-modus oorspannings verskyn tussen lewendige geleiers:

fase-tot-fase of fase-tot-neutraal (sien Fig. J8). Dit is veral gevaarlik vir elektroniese toerusting, sensitiewe hardeware soos rekenaarstelsels, ens.

Fig. J8 - Differensiële modus

Fig. J8 - Differensiële modus

Karakterisering van die weerliggolf

Deur die verskynsels te ontleed, kan die tipes weerlig- en spanningsgolwe bepaal word.

  • Twee soorte stroomgolf word deur die IEC-standaarde beskou:
  • 10/350 µs golf: om die huidige golwe vanuit 'n direkte weerligstraal te karakteriseer (sien Fig. J9);

Fig. J9 - 10350 µs stroomgolf

Fig. J9 - 10/350 µs stroomgolf

  • 8/20 µs golf: om die huidige golwe van 'n indirekte weerligstraal te karakteriseer (sien Fig. J10).

Fig. J10 - 820 µs stroomgolf

Fig. J10 - 8/20 µs stroomgolf

Hierdie twee soorte weerliggolwe word gebruik om toetse op SPD's (IEC-standaard 61643-11) en toerustingimmuniteit vir weerligstrome te definieer.

Die piekwaarde van die huidige golf kenmerk die intensiteit van die weerlig.

Die oorspanning wat deur weerligstote veroorsaak word, word gekenmerk deur 'n spanningsgolf van 1.2 / 50 µs (sien Fig. J11).

Hierdie tipe spanningsgolf word gebruik om toerusting te weerstaan ​​teen oorspannings van atmosferiese oorsprong (impuls spanning volgens IEC 61000-4-5).

Fig. J11 - 1.250 μs spanningsgolf

Fig. J11 - 1.2 / 50 µs spanningsgolf

Beginsel van weerligbeskerming
Algemene reëls van weerligbeskerming

Prosedure om risiko's van weerlig te voorkom
Die stelsel vir die beskerming van 'n gebou teen die weerligeffek moet die volgende insluit:

  • beskerming van strukture teen direkte weerligstroke;
  • beskerming van elektriese installasies teen direkte en indirekte weerligstreke.

Die basiese beginsel vir die beskerming van die installasie teen die risiko van weerlig is om te verhoed dat die ontstellende energie sensitiewe toerusting bereik. Om dit te bereik, is dit nodig om:

  • vang die weerligstroom op en lei dit na die aarde via die direkste pad (vermy die omgewing van sensitiewe toerusting);
  • ekwipotensiële binding van die installasie uit te voer; Hierdie ekwipotensiaalverbinding word geïmplementeer deur verbindingsgeleiers, aangevul deur spanningstelselbeveiligingstoestelle (SPD's) of vonkgapings (bv. Antenna-mastvonkgaping).
  • geïnduseerde en indirekte effekte te verminder deur SPD's en / of filters te installeer. Twee beskermingstelsels word gebruik om oorspanning uit te skakel of te beperk: dit staan ​​bekend as die geboubeskermingsstelsel (vir die buitekant van geboue) en die beskermingstelsel vir elektriese installasies (vir die binnekant van geboue).

Geboubeskermingsisteem

Die rol van die beskermingstelsel vir die gebou is om dit teen direkte weerligstrale te beskerm.
Die stelsel bestaan ​​uit:

  • die vasvangtoestel: die weerligbeskermingstelsel;
  • afleiers wat ontwerp is om die weerligstroom na die aarde oor te dra;
  • “Kraai voet” aarde lei saam verbind;
  • skakels tussen alle metaalrame (ekwipotensiële binding) en die aardleidings.

As daar 'n weerligstroom in 'n geleier vloei, en as daar potensiële verskille tussen die raamwerke wat aan die aarde gekoppel is, in die omgewing voorkom, kan laasgenoemde vernietigende terugskakelings veroorsaak.

Die drie soorte weerligbeskermingstelsels
Drie soorte geboubeskerming word gebruik:

Die weerligstaf (eenvoudige staaf of met 'n snellerstelsel)

Die weerligstaf is 'n metaalopvangpunt aan die bokant van die gebou. Dit word geaard deur een of meer geleiers (dikwels koperstroke) (sien Fig. J12).

Fig. J12 - Weerligstok (eenvoudige staaf of met 'n trigger-stelsel)

Fig. J12 - Weerligstok (eenvoudige staaf of met 'n trigger-stelsel)

Die weerligstaf met gespanne drade

Hierdie drade word bo die struktuur gespan om beskerm te word. Hulle word gebruik om spesiale strukture te beskerm: raketlanseerareas, militêre toepassings en beskerming van hoëspanning-lugleidings (sien Fig. J13).

Fig. J13 - Styf drade

Fig. J13 - Styf drade

Die weerligafleier met maashok (Faraday-hok)

Hierdie beskerming behels die plasing van talle afleiers / bande simmetries rondom die gebou. (sien Fig. J14).

Hierdie tipe weerligbeskermingsstelsel word gebruik vir geboue met baie blootstelling aan baie sensitiewe installasies soos rekenaarlokale.

Fig. J14 - Meshed hok (Faraday hok)

Fig. J14 - Meshed hok (Faraday hok)

Gevolge van geboubeskerming vir die toerusting van die elektriese installasie

50% van die weerligstroom wat deur die geboubeskermingsstelsel afgevuur word, styg weer terug in die aardingsnetwerke van die elektriese installasie (sien Fig. J15): die potensiële styging van die rame oorskry die isolasiebestandheid van die geleiers in die verskillende netwerke baie gereeld ( LV, telekommunikasie, videokabel, ens.).

Boonop genereer die stroom deur die afleiers gelei tot geïnduseerde oorspannings in die elektriese installasie.

As gevolg hiervan beskerm die geboubeskermingsstelsel nie die elektriese installasie nie; dit is dus verpligtend om voorsiening te maak vir 'n beveiligingstelsel vir elektriese installasies.

Fig. J15 - Direkte weerligstrom

Fig. J15 - Direkte weerligstrom

Weerligbeskerming - beskermingstelsel vir elektriese installasies

Die hoofdoel van die beveiligingstelsel vir elektriese installasies is om oorspanning te beperk tot waardes wat aanvaarbaar is vir die toerusting.

Die beskermingstelsel vir elektriese installasies bestaan ​​uit:

  • een of meer SPD's, afhangend van die geboukonfigurasie;
  • die ekwipotensiële binding: 'n metaalgaas van blootgestelde geleidende dele.

Implementering

Die prosedure om die elektriese en elektroniese stelsels van 'n gebou te beskerm, is soos volg.

Soek inligting

  • Identifiseer alle sensitiewe vragte en hul ligging in die gebou.
  • Identifiseer die elektriese en elektroniese stelsels en hul onderskeie toegangspunte in die gebou.
  • Kyk of daar 'n weerligbeveiligingstelsel in die gebou of in die omgewing is.
  • Maak kennis met die regulasies wat van toepassing is op die gebou se ligging.
  • Beoordeel die risiko van weerligaanvalle volgens die geografiese ligging, tipe kragbron, weerligdigtheid, ens.

Oplossing implementering

  • Installeer verbindingsgeleiers op rame deur 'n maas.
  • Installeer 'n SPD in die LV inkomende skakelbord.
  • Installeer 'n addisionele SPD in elke onderverdeelbord in die omgewing van sensitiewe toerusting (sien Fig. J16).

Fig. J16 - Voorbeeld van beskerming van 'n grootskaalse elektriese installasie

Fig. J16 - Voorbeeld van beskerming van 'n grootskaalse elektriese installasie

Die Surge Protection Device (SPD)

Surge Protection Devices (SPD) word gebruik vir elektriese kragnetwerknetwerke, telefoonnetwerke, en kommunikasie- en outomatiese beheerbusse.

Die Surge Protection Device (SPD) is 'n onderdeel van die beveiligingstelsel vir elektriese installasies.

Hierdie toestel word parallel verbind met die kragbron van die vragte wat dit moet beskerm (sien Fig. J17). Dit kan ook op alle vlakke van die kragnetwerknetwerk gebruik word.

Dit is die mees gebruikte en doeltreffendste tipe oorspanningsbeveiliging.

Fig. J17 - Beginsel van die beskermingstelsel parallel

Fig. J17 - Beginsel van die beskermingstelsel parallel

SPD wat parallel gekoppel is, het 'n hoë impedansie. Sodra die kortstondige oorspanning in die stelsel verskyn, neem die impedansie van die toestel af, sodat die opleidingsstroom deur die SPD gedryf word, wat die sensitiewe toerusting omseil.

Beginsel

SPD is ontwerp om kortstondige oorspanning van atmosferiese oorsprong te beperk en stroomgolwe na die aarde af te lei, sodat die amplitude van hierdie oorspanning beperk word tot 'n waarde wat nie gevaarlik is vir die elektriese installasie en die elektriese skakeltuig en beheerstelsel nie.

SPD skakel oorspannings uit

  • in gewone modus, tussen fase en neutraal of aarde;
  • in differensiële modus, tussen fase en neutraal.

In die geval van 'n oorspanning wat die bedryfsdrempel oorskry, is die SPD

  • gelei die energie na die aarde, in gewone modus;
  • versprei die energie na die ander lewende geleiers, in differensiaalmodus.

Die drie soorte SPD

Tik 1 SPD
Die Type 1 SPD word aanbeveel in die spesifieke geval van dienssektor en nywerheidsgeboue, beskerm deur 'n weerligbeskermingsstelsel of 'n maashok.
Dit beskerm elektriese installasies teen direkte weerlig. Dit kan die terugstroom van weerlig wat vanaf die aardgeleier na die netwerkgeleiers versprei, afvoer.
Tipe 1 SPD word gekenmerk deur 'n 10/350 µs stroomgolf.

Tik 2 SPD
Die Type 2 SPD is die hoofbeskermingstelsel vir alle lae spanning elektriese installasies. Dit is in elke elektriese skakelbord geïnstalleer en voorkom die verspreiding van oorspannings in die elektriese installasies en beskerm die belasting.
Tipe 2 SPD word gekenmerk deur 'n 8/20 µs stroomgolf.

Tik 3 SPD
Hierdie SPD's het 'n lae ontladingsvermoë. Dit moet dus verpligtend geïnstalleer word as aanvulling op Type 2 SPD en in die omgewing van sensitiewe vragte.
Tipe 3 SPD word gekenmerk deur 'n kombinasie van spanningsgolwe (1.2 / 50 μs) en stroomgolwe (8/20 μs).

SPD normatiewe definisie

Fig. J18 - SPD standaard definisie

Direkte weerligslagIndirekte weerligslag
IEC 61643-11: 2011Klas I-toetsKlas II-toetsKlas III-toets
EN 61643-11: 2012Tipe 1: T1Tipe 2: T2Tipe 3: T3
Voormalige VDE 0675vBCD
Tipe toetsgolf10/3508/201.2 / 50 + 8/20

Opmerking 1: Daar bestaan ​​T1 + T2 SPD (of Type 1 + 2 SPD) wat die beskerming van vragte teen direkte en indirekte bliksemslae kombineer.

Opmerking 2: sommige T2 SPD kan ook as T3 verklaar word

Eienskappe van SPD

Internasionale standaard IEC 61643-11 Uitgawe 1.0 (03/2011) omskryf die eienskappe en toetse vir SPD gekoppel aan lae spanning distribusiestelsels (sien Fig. J19).

Fig. J19 - Tydstroomkenmerk van 'n SPD met varistor

In groen is die gewaarborgde werkbereik van die SPD.
Fig. J19 - Tyd / stroom kenmerk van 'n SPD met varistor

Algemene kenmerke

  • UC: Maksimum deurlopende werkspanning. Dit is die WS- of GS-spanning waarbinne die SPD aktief word. Hierdie waarde word gekies op grond van die nominale spanning en die stelselaarding.
  • UP: Spanningsbeskermingsvlak (by In). Dit is die maksimum spanning oor die terminale van die SPD as dit aktief is. Hierdie spanning word bereik as die stroom wat in die SPD vloei gelyk is aan In. Die gekose spanningsbeskermingsvlak moet onder die oorspanningsvermoë van die belastings wees. In die geval van weerlig, bly die spanning oor die terminale van die SPD oor die algemeen minder as UP.
  • In: Nominale ontladingsstroom. Dit is die piekwaarde van 'n stroom van 8/20 µs golfvorm wat die SPD minstens 19 keer kan ontlaai.

Waarom is In belangrik?
In kom ooreen met 'n nominale ontlaadstroom wat 'n SPD minstens 19 keer kan weerstaan: 'n hoër waarde van In beteken 'n langer lewensduur vir die SPD, dus word sterk aanbeveel om hoër waardes te kies as die minimum waarde van 5 kA.

Tik 1 SPD

  • Iimp: Impulsstroom. Dit is die piekwaarde van 'n stroom van 10/350 µs golfvorm wat die SPD ten minste een keer kan ontlaai.

Hoekom is ek?imp belangrik?
IEC 62305 standaard vereis 'n maksimum impulsstroomwaarde van 25 kA per pool vir die driefasestelsel. Dit beteken dat die SPD vir 'n 3P + N-netwerk 'n totale maksimum impulsstroom van 100 kA kan weerstaan ​​wat uit die aardbinding kom.

  • Ifi: Blus outomaties volg stroom. Slegs van toepassing op die vonkgapingstegnologie. Dit is die stroom (50 Hz) wat die SPD vanself kan onderbreek na terugskakel. Hierdie stroom moet altyd groter wees as die voornemende kortsluitstroom by die installasiepunt.

Tik 2 SPD

  • Imax: maksimum ontladingsstroom. Dit is die piekwaarde van 'n stroom van 8/20 µs golfvorm wat die SPD een keer kan ontlaai.

Waarom is Imax belangrik?
As u 2 SPD's met dieselfde In, maar met verskillende Imax vergelyk: die SPD met 'n hoër Imax-waarde het 'n hoër "veiligheidsmarge" en kan 'n hoër stroomstroom weerstaan ​​sonder om beskadig te word.

Tik 3 SPD

  • UOC: Oopskakelspanning toegepas tydens klas III (tipe 3) toetse.

Main aansoeke

  • Laagspanning SPD. Daar word baie verskillende toestelle, sowel tegnologies as gebruiksmatig beskou, deur hierdie term aangedui. Laagspanning-SPD's is modulêr om maklik binne LV-skakelborde geïnstalleer te word. Daar is ook SPD's wat aanpasbaar is vir kragstikkers, maar hierdie toestelle het 'n lae ontladingsvermoë.
  • SPD vir kommunikasienetwerke. Hierdie toestelle beskerm telefoonnetwerke, skakelnetwerke en outomatiese beheernetwerke (bus) teen oorspannings wat van buite af kom (weerlig) en die interne van die kragnetwerknetwerk (besoedelende toerusting, skakelwerk, ens.). Sulke SPD's word ook in RJ11-, RJ45-,… -konnekteerders geïnstalleer of in vragte geïntegreer.

Notes

  1. Toetsvolgorde volgens standaard IEC 61643-11 vir SPD gebaseer op MOV (varistor). Altesaam 19 impulse by In:
  • Een positiewe impuls
  • Een negatiewe impuls
  • 15 impulse gesinkroniseer by elke 30 ° op die 50 Hz spanning
  • Een positiewe impuls
  • Een negatiewe impuls
  1. vir tipe 1 SPD, na die 15 impulse by In (sien vorige aantekening):
  • Een impuls teen 0.1 x Iimp
  • Een impuls teen 0.25 x Iimp
  • Een impuls teen 0.5 x Iimp
  • Een impuls teen 0.75 x Iimp
  • Een impuls by ekimp

Ontwerp van die beskermingstelsel vir elektriese installasies
Ontwerp reëls van die beskermingstelsel vir elektriese installasies

Om 'n elektriese installasie in 'n gebou te beskerm, geld eenvoudige reëls vir die keuse van

  • SPD (s);
  • sy beskermingstelsel.

Vir 'n kragverspreidingstelsel is die belangrikste kenmerke wat gebruik word om die weerligbeskermingstelsel te definieer en 'n SPD te kies om 'n elektriese installasie in 'n gebou te beskerm:

  • SPD
  • hoeveelheid SPD
  • tipe
  • vlak van blootstelling om die SPD se maksimum ontladingsstroom Imax te definieer.
  • Die kortsluitbeveiligingstoestel
  • maksimum ontladingsstroom Imax;
  • kortsluitstroom Isc by die installasiepunt.

Die logika-diagram in Figuur J20 hieronder illustreer hierdie ontwerpreël.

Fig. J20 - Logiese diagram vir die keuse van 'n beskermingstelsel

Fig. J20 - Logiese diagram vir die keuse van 'n beskermingstelsel

Die ander kenmerke vir die keuse van 'n SPD is vooraf bepaal vir elektriese installasie.

  • aantal pole in SPD;
  • spanningsbeskermingsvlak UP;
  • UC: Maksimum deurlopende werkspanning.

Hierdie onderafdeling Ontwerp van die beskermingsisteem vir elektriese installasies beskryf die kriteria vir die keuse van die beskermingstelsel volgens die eienskappe van die installasie, die toerusting wat beskerm moet word en die omgewing.

Elemente van die beskermingstelsel

SPD moet altyd geïnstalleer word by die oorsprong van die elektriese installasie.

Ligging en tipe SPD

Die tipe SPD wat by die oorsprong van die installasie geïnstalleer moet word, hang af van of daar 'n weerligbeveiligingstelsel is. As die gebou toegerus is met 'n weerligbeveiligingstelsel (volgens IEC 62305), moet 'n tipe 1 SPD geïnstalleer word.

Vir SPD wat aan die einde van die installasie geïnstalleer is, bepaal die IEC 60364-installasiestandaarde minimum waardes vir die volgende twee eienskappe:

  • Nominale ontladingsstroomn = 5 kA (8/20) µs;
  • Spanningsbeskermingsvlak UP(by ekn) <2.5 kV.

Die aantal addisionele SPD's wat geïnstalleer moet word, word bepaal deur:

  • die grootte van die terrein en die moeilikheid om heggeleiers aan te bring. Op groot terreine is dit noodsaaklik om 'n SPD aan die einde van elke onderverdelingsomhulsel te installeer.
  • die afstand wat sensitiewe vragte skei wat beskerm moet word van die inkomende eindbeveiligingstoestel. Wanneer die vragte meer as 10 meter van die inkomende beveiligingstoestel af geleë is, is dit nodig om voorsiening te maak vir bykomende fyn beskerming so na as moontlik aan sensitiewe vragte. Die verskynsels van golfrefleksie neem toe vanaf 10 meter, sien voortplanting van 'n weerliggolf
  • die risiko van blootstelling. In die geval van 'n baie blootgestelde terrein, kan die inkomende SPD nie beide 'n hoë weerligstroom en 'n voldoende lae beskermingsvlak verseker nie. In die besonder word 'n tipe 1 SPD gewoonlik vergesel van 'n tipe 2 SPD.

Die tabel in Figuur J21 hieronder toon die hoeveelheid en tipe SPD wat opgestel moet word aan die hand van die twee faktore hierbo omskryf.

Fig. J21 - Die vier gevalle van implementering van SPD

Fig. J21 - Die vier gevalle van implementering van SPD

Beskermde verspreide vlakke

Verskeie beskermingsvlakke van SPD laat toe dat die energie onder verskillende SPD's versprei word, soos getoon in Figuur J22 waarin die drie soorte SPD voorsiening maak:

  • Tipe 1: wanneer die gebou toegerus is met 'n weerligbeskermingstelsel en aan die einde van die installasie geleë is, absorbeer dit 'n baie groot hoeveelheid energie;
  • Tipe 2: absorbeer oorblywende oorspannings;
  • Tipe 3: bied 'n 'fyn' beskerming indien nodig vir die sensitiefste toerusting wat baie naby die vragte geleë is.

Fig. J22 - Fyn beskermingsargitektuur

Opmerking: Die tipe 1 en 2 SPD kan in 'n enkele SPD gekombineer word
Fig. J22 - Fyn beskermingsargitektuur

Algemene eienskappe van SPD's volgens die installasie-eienskappe
Maksimum deurlopende werkspanning Uc

Afhangend van die stelselaarding, is die maksimum deurlopende werkspanning UC van SPD moet gelyk aan of groter wees as die waardes wat in die tabel in Figuur J23 getoon word.

Fig. J23 - Gestipuleerde minimum waarde van UC vir SPD's, afhangend van die stelselaarding (gebaseer op Tabel 534.2 van die IEC 60364-5-53 standaard)

SPD's gekoppel tussen (soos van toepassing)Stelselkonfigurasie van verspreidingsnetwerk
TN-stelselTT-stelselIT-stelsel
Lynleiding en neutrale geleier1.1 U / √31.1 U / √31.1 U / √3
Lynleiding en PE-geleier1.1 U / √31.1 U / √31.1 U
Lynleiding en PEN-geleier1.1 U / √3N / AN / A
Neutrale geleier en PE-geleierU / √3 [a]U / √3 [a]1.1 U / √3

NVT: nie van toepassing nie
U: lyn-tot-lyn spanning van die lae spanning stelsel
a. hierdie waardes hou verband met die ergste fouttoestande, daarom word die toleransie van 10% nie in ag geneem nie.

Die mees algemene waardes van UC gekies volgens die stelselaarding.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Spanningsbeskermingsvlak UP (by ekn)

Die IEC 60364-4-44 standaard help met die keuse van die beskermingsvlak Up vir die SPD in funksie van die vragte wat beskerm moet word. Die tabel in figuur J24 dui die impulsweerstandsvermoë van elke soort toerusting aan.

Fig. J24 - Vereiste nominale impuls spanning van toerusting Uw (tabel 443.2 van IEC 60364-4-44)

Nominale spanning van die installasie

[a] (V)
Spanningslyn tot neutraal afgelei van nominale spanning AC of DC tot en met (V)Vereiste nominale impuls weerstaan ​​spanning van toerusting [b] (kV)
Oorspannings kategorie IV (toerusting met 'n baie hoë nominale impuls spanning)Oorspannings kategorie III (toerusting met hoë nominale impuls spanning)Oorspannings kategorie II (toerusting met normale nominale impuls spanning)Oorspannings kategorie I (toerusting met verminderde nominale impuls spanning)
Byvoorbeeld energie meter, telekontrole stelselsByvoorbeeld verspreidingsborde, skakelaarsByvoorbeeld, verspreiding van huishoudelike toestelle, gereedskapByvoorbeeld sensitiewe elektroniese toerusting
120/20815042.51.50.8
230/400 [c] [d]300642.51.5
277/480 [c]
400/6906008642.5
1000100012864
1500 dc1500 dc86

a. Volgens IEC 60038: 2009.
b. Hierdie nominale impulspanning word tussen lewendige geleiers en PE aangewend.
c. In Kanada en die VSA geld die nominale impulsspanning wat ooreenstem met die volgende hoogste spanning in hierdie kolom, vir spanning op die aarde hoër as 300 V.
d. Vir IT-stelsels wat by 220-240 V werk, moet die 230/400-ry gebruik word as gevolg van die spanning na die aarde by die aardfout op een lyn.

Fig. J25 - Oorspannings kategorie van toerusting

DB422483Toerusting van die kategorie oorspanning I is slegs geskik vir gebruik in die vaste installasie van geboue waar beskermende middele buite die toerusting aangebring word - om kortstondige oorspanning tot die gespesifiseerde vlak te beperk.

Voorbeelde van sulke toerusting is die wat elektroniese stroombane bevat, soos rekenaars, toestelle met elektroniese programme, ens.

DB422484Toerusting uit die kategorie II van die oorspanning is geskik vir aansluiting op die vaste elektriese installasie, en bied 'n normale mate van beskikbaarheid wat gewoonlik benodig word vir toerusting wat tans gebruik word.

Voorbeelde van sulke toerusting is huishoudelike toestelle en soortgelyke vragte.

DB422485Toerusting van die kategorie III oorspanning is vir gebruik in die vaste installasie stroomaf van, en insluitend die hoofverdeelbord, wat 'n hoë mate van beskikbaarheid bied.

Voorbeelde van sulke toerusting is verspreidingsborde, stroomonderbrekers, bedradingstelsels, insluitend kabels, busstawe, aansluitkaste, skakelaars, stopkontakte) in die vaste installasie, en toerusting vir industriële gebruik en ander toerusting, bv. Stilstaande motors met 'n permanente verbinding met die vaste installasie.

DB422486Toerusting van die oorspanningskategorie IV is geskik vir gebruik by of naby die oorsprong van die installasie, byvoorbeeld stroomop van die hoofverdeelbord.

Voorbeelde van sulke toerusting is elektrisiteitsmeters, primêre oorstroombeveiligingstoestelle en rimpelbeheereenhede.

Die "geïnstalleerde" UP werkverrigting moet vergelyk word met die impulsweerstandsvermoë van die vragte.

SPD het 'n spanningsbeskermingsvlak UP wat intrinsiek is, dit wil sê gedefinieër en getoets onafhanklik van die installasie daarvan. In die praktyk, vir die keuse van UP prestasie van 'n SPD, moet 'n veiligheidsmarge geneem word om voorsiening te maak vir die oorspanning wat inherent is aan die installering van die SPD (sien Figuur J26 en Aansluiting van spanningskermtoestel).

Fig. J26 - geïnstalleer

Fig. J26 - geïnstalleer UP

Die "geïnstalleerde" spanningsbeskermingsvlak UP wat algemeen gebruik word om sensitiewe toerusting in 230/400 V elektriese installasies te beskerm, is 2.5 kV (oorspannings kategorie II, sien Fig. J27).

let wel:
As die voorgeskrewe spanningsbeskermingsvlak nie deur die inkomende SPD bereik kan word nie of as sensitiewe toerustingitems afgeleë is (sien Elemente van die beskermingstelsel # Ligging en tipe SPD-ligging en tipe SPD, moet addisionele gekoördineerde SPD geïnstalleer word om die vereiste beskermingsvlak.

Aantal pale

  • Afhangend van die stelselaarding, is dit nodig om voorsiening te maak vir 'n SPD-argitektuur wat beskerming in die gewone modus (CM) en differensiaal-modus (DM) verseker.

Fig. J27 - Beskermingsbehoeftes volgens die stelselaarding

TTTN-CTN-SIT
Fase-tot-neutraal (DM)Aanbeveel [a]-aanbeveelNie nuttig nie
Fase-tot-aarde (PE of PEN) (CM)JaJaJaJa
Neutraal-tot-aarde (PE) (CM)Ja-JaJa [b]

a. Die beskerming tussen fase en neutraal kan óf opgeneem word in die SPD wat aan die begin van die installasie geplaas word, óf naby die toerusting wat beskerm moet word.
b. As neutraal versprei

let wel:

Gewone modus oorspanning
'N Basiese vorm van beskerming is om 'n SPD in algemene modus tussen fases en die PE (of PEN) geleier te installeer, ongeag die tipe aarding van die stelsel.

Differensiaal-modus oorspanning
In die TT- en TN-S-stelsels lei die aarding van die neutraal tot 'n asimmetrie as gevolg van aardimpedansies wat lei tot die verskyning van differensiaalmodus-spanning, alhoewel die oorspanning wat deur 'n weerlig veroorsaak word, 'n gewone modus is.

2P, 3P en 4P SPD's
(sien Fig. J28)
Dit is aangepas vir die IT-, TN-C-, TN-CS-stelsels.
Dit bied slegs beskerming teen gewone spanning

Fig. J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPD's

Fig. J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPD's

1P + N, 3P + N SPD's
(sien Fig. J29)
Dit is aangepas vir die TT- en TN-S-stelsels.
Dit bied beskerming teen gewone spanning en differensiële modus

Fig. J29 - 1P + N, 3P + N SPD's

Fig. J29 - 1P + N, 3P + N SPD's

Keuse van 'n tipe 1 SPD
Impulsstroom Iimp

  • Waar daar geen nasionale regulasies of spesifieke regulasies bestaan ​​vir die tipe gebou wat beskerm moet word nie: die impulsstroom Iimp moet minstens 12.5 kA (10/350 µs golf) per tak wees, ooreenkomstig IEC 60364-5-534.
  • Waar daar regulasies bestaan: standaard IEC 62305-2 definieer 4 vlakke: I, II, III en IV

Die tabel in Figuur J31 toon die verskillende vlakke van Iimp in die regulerende saak.

Fig. J30 - Basiese voorbeeld van gebalanseerde Iimp-stroomverdeling in 3-fase stelsel

Fig. J30 - Basiese voorbeeld van gebalanseerdeimp stroomverdeling in driefasestelsel

Fig. J31 - Tabel van Iimp waardes volgens die gebou se spanningsbeskermingsvlak (gebaseer op IEC / EN 62305-2)

Beskermingsvlak volgens EN 62305-2Eksterne weerligbeveiligingstelsel wat ontwerp is om direkte flitse te hanteer van:Minimum vereisteimp vir Type 1 SPD vir lynneutrale netwerk
I200 kA25 kA / paal
II150 kA18.75 kA / paal
III / IV100 kA12.5 kA / paal

Blus outomaties volg stroom Ifi

Hierdie eienskap is slegs van toepassing op SPD's met vonkgapingstegnologie. Die outblus volg die stroom Ifi moet altyd groter wees as die voornemende kortsluitstroomsc by die installasiepunt.

Keuse van 'n tipe 2 SPD
Maksimum ontlaadstroom Imax

Die maksimum ontladingsstroom Imax word gedefinieer volgens die geskatte blootstellingsvlak in verhouding tot die ligging van die gebou.
Die waarde van die maksimum ontladingsstroom (Imax) word bepaal deur risiko-ontleding (sien die tabel in Figuur J32).

Fig. J32 - Aanbevole maksimum ontladingsstroom Imax volgens die blootstellingsvlak

Blootstellingsvlak
LaagteMediumHoogte
Bou-omgewingGebou in 'n stedelike of voorstedelike gebied met gegroepeerde behuisingGebou op 'n vlakteGebou waar daar 'n spesifieke risiko bestaan: pylon, boom, bergstreek, nat area of ​​dam, ens.
Aanbevole Imax-waarde (kA)204065

Keuse van eksterne kortsluitbeskermingsapparaat (SCPD)

Die beskermingstoestelle (termiese en kortsluiting) moet met die SPD gekoördineer word om betroubare werking te verseker, dws
kontinuïteit van diens te verseker:

  • weerstaan ​​weerliggolwe
  • genereer nie buitensporige res spanning nie.

verseker doeltreffende beskerming teen alle soorte oorstroom:

  • oorlading na termiese wegloop van die varistor;
  • kortsluiting van lae intensiteit (impedant);
  • kortsluiting van hoë intensiteit.

Risiko's wat vermy moet word aan die einde van die SPD's
As gevolg van veroudering

In die geval van 'n natuurlike einde van die lewe as gevolg van veroudering, is beskerming van die termiese tipe. SPD met varistors moet 'n interne ontkoppelaar hê wat die SPD deaktiveer.
Opmerking: Einde lewensduur deur termiese wegloop het nie betrekking op SPD met gasontladingsbuis of ingekapselde vonkholte nie.

As gevolg van 'n fout

Die oorsake van die einde van die lewe as gevolg van 'n kortsluitingsfout is:

  • Maksimum afvoer kapasiteit oorskry. Hierdie fout lei tot 'n sterk kortsluiting.
  • 'N Fout as gevolg van die verspreidingstelsel (neutrale / fase-oorskakeling, neutrale ontkoppeling).
  • Geleidelike agteruitgang van die varistor.
    Laasgenoemde twee foute lei tot 'n belemmerende kortsluiting.
    Die installasie moet beskerm word teen die skade as gevolg van hierdie tipe foute: die interne (termiese) afskakelaar wat hierbo gedefinieër is, het nie tyd om op te warm nie, dus om te werk.
    'N Spesiale toestel genaamd' eksterne kortsluitbeskermingsapparaat (eksterne SCPD) ', wat die kortsluiting kan elimineer, moet geïnstalleer word. Dit kan geïmplementeer word deur 'n stroomonderbreker of sekeringstoestel.

Eienskappe van die eksterne SCPD

Die eksterne SCPD moet met die SPD gekoördineer word. Dit is ontwerp om aan die volgende twee beperkings te voldoen:

Weerligstroom weerstaan

Die weerligweerstand is 'n wesenlike kenmerk van die SPD se eksterne kortsluitbeskermingsapparaat.
Die eksterne SCPD mag nie 15 opeenvolgende impulsstrome by In vertraag nie.

Weerstaan ​​kortsluitstroom

  • Die breekvermoë word bepaal deur die installeringsreëls (IEC 60364-standaard):
    Die eksterne SCPD moet 'n breekvermoë hê gelyk aan of groter as die voornemende kortsluitstroom Isc by die installasiepunt (in ooreenstemming met die IEC 60364-standaard).
  • Beskerming van die installasie teen kortsluitings
    Die impedante kortsluiting verspil baie energie en moet baie vinnig uitgeskakel word om skade aan die installasie en die SPD te voorkom.
    Die regte verband tussen 'n SPD en sy eksterne SCPD moet deur die vervaardiger gegee word.

Installasiemodus vir die eksterne SCPD
Toestel “in reeks”

Die SCPD word beskryf as 'in serie' (sien Fig. J33) wanneer die beskerming uitgevoer word deur die algemene beskermingstoestel van die netwerk wat beskerm moet word (byvoorbeeld 'n stroomonderbreker stroom voor 'n installasie).

Fig. J33 - SCPD in serie

Fig. J33 - SCPD "in serie"

Toestel “in parallel”

Die SCPD word beskryf as 'parallel' (sien Fig. J34) wanneer die beskerming spesifiek uitgevoer word deur 'n beskermingsapparaat wat verband hou met die SPD.

  • Die eksterne SCPD word 'n "ontkoppelende stroomonderbreker" genoem as die funksie deur 'n stroomonderbreker uitgevoer word.
  • Die ontkoppelende stroombreker is al dan nie in die SPD geïntegreer.

Fig. J34 - SCPD "parallel"

Fig. J34 - SCPD in parallel

let wel:
In die geval van 'n SPD met 'n gasontladingsbuis of ingekapselde vonkgaping, laat die SCPD toe dat die stroom onmiddellik na gebruik gesny word.

Waarborg van beskerming

Die eksterne SCPD moet met die SPD gekoördineer word en deur die SPD-vervaardiger getoets en gewaarborg word in ooreenstemming met die aanbevelings van die IEC 61643-11-standaard. Dit moet ook geïnstalleer word volgens die aanbevelings van die vervaardiger. Sien byvoorbeeld die Electric SCPD + SPD-koördineringstabelle.

Wanneer hierdie toestel geïntegreer is, verseker die voldoening aan die produkstandaard IEC 61643-11 natuurlik beskerming.

Fig. J35 - SPD's met eksterne SCPD, nie-geïntegreerd (iC60N + iPRD 40r) en geïntegreerd (iQuick PRD 40r)

Fig. J35 - SPD's met eksterne SCPD, nie-geïntegreerd (iC60N + iPRD 40r) en geïntegreerd (iQuick PRD 40r)

Opsomming van eksterne SCPD's kenmerke

'N Gedetailleerde ontleding van die kenmerke word in die afdeling gedetailleerde eienskappe van die eksterne SCPD gegee.
Die tabel in Figuur J36 toon, in 'n voorbeeld, 'n opsomming van die eienskappe volgens die verskillende soorte eksterne SCPD.

Fig. J36 - Eienskappe van die einde van die lewe beskerming van 'n tipe 2 SPD volgens die eksterne SCPD's

Installasiemodus vir die eksterne SCPDIn reeksIn parallel
Gekoppelde sekuriteitsbeskermingStroombreker beskerming-geassosieerdSkakelaarbeskerming geïntegreer
Fig. J34 - SCPD in parallelGekoppelde lontbeskermingFig. J34 - SCPD in parallelFig. J34 - SCPD in parallel1
Spanningsbeskerming van toerusting====
SPD's beskerm die toerusting bevredigend ongeag die soort geassosieerde eksterne SCPD
Beskerming van installasie aan die einde van die lewe-=+++
Geen waarborg vir beskerming moontlik nieVervaardiger se waarborgVolle waarborg
Beskerming teen impedansie kortsluitings word nie goed verseker nieBeskerming teen kortsluitings is perfek verseker
Kontinuïteit van diens aan die einde van die lewe- -+++
Die volledige installasie word gesluitSlegs die SPD-stroombaan is afgeskakel
Onderhoud aan die einde van die lewe- -=++
Die afskakeling van die installasie word benodigVerandering van versmeltingsOnmiddellike herstel

SPD en koördineringstabel vir beskermingstoestelle

Die tabel in figuur J37 hieronder toon die koördinasie van ontkoppelende stroomonderbrekers (eksterne SCPD) vir tipe 1 en 2 SPD's van die handelsmerk XXX Electric vir alle vlakke van kortsluitstrome.

Koördinasie tussen SPD en sy ontkoppelende stroomonderbrekers, aangedui en gewaarborg deur Electric, verseker betroubare beskerming (weerstand teen weerlig, versterkte beskerming van kortsluitstrome met impedansie, ens.)

Fig. J37 - Voorbeeld van koördineringstabel tussen SPD's en hul ontkoppelende stroomonderbrekers

Fig. J37 - Voorbeeld van 'n koördineringstabel tussen SPD's en hul ontkoppelende stroomonderbrekers. Verwys altyd na die nuutste tabelle wat deur vervaardigers verskaf word.

Koördinering met stroomopwaartse beskermingstoestelle

Koördinering met oorstroombeveiligingstoestelle
In 'n elektriese installasie is die eksterne SCPD 'n apparaat wat identies is aan die beskermingsapparaat: dit maak dit moontlik om selektiwiteitstegnieke toe te pas vir tegniese en ekonomiese optimalisering van die beskermingsplan.

Koördinering met reststroomtoestelle
As die SPD stroomaf van 'n aardlekbeveiligingstoestel geïnstalleer word, moet laasgenoemde van die 'si' of 'n selektiewe tipe wees, met 'n immuniteit vir polsstrome van minstens 3 kA (8/20 μs stroomgolf).

Installasie van 'n spanningskermtoestel
Aansluiting van die beveiligingsapparaat

Aansluitings van 'n SPD op die belastings moet so kort moontlik wees om die waarde van die spanningsbeveiligingsvlak (geïnstalleer Up) op die terminale van die beskermde toerusting te verlaag.

Die totale lengte van SPD-verbindings na die netwerk en die aardklem moet nie meer as 50 cm wees nie.

Een van die belangrikste eienskappe vir die beskerming van toerusting is die maksimum spanningbeveiligingsvlak (geïnstalleer Up) wat die toerusting by sy terminale kan weerstaan. Gevolglik moet 'n SPD gekies word met 'n spanningsbeskermingsvlak Up wat aangepas is vir die beskerming van die toerusting (sien Fig. J38). Die totale lengte van die verbindingsgeleiers is

L = L1 + L2 + L3.

Vir hoëfrekwensie-strome is die impedansie per eenheidseenheid van hierdie verbinding ongeveer 1 µH / m.

Daarom word die wet van Lenz op hierdie verband toegepas: ΔU = L di / dt

Die genormaliseerde 8/20 µs stroomgolf, met 'n stroomamplitude van 8 kA, skep gevolglik 'n spanningstoename van 1000 V per meter kabel.

ΔU = 1 x 10-6 x 8 x 103/8 x 10-6 = 1000 V

Fig. J38 - Verbindings van 'n SPD L 50 cm

Fig. J38 - Verbindings van 'n SPD L <50 cm

As gevolg hiervan is die spanning oor die toerustingterminale, U-toerusting,:
U-toerusting = Up + U1 + U2
As L1 + L2 + L3 = 50 cm, en die golf 8/20 µs met 'n amplitude van 8 kA is, sal die spanning oor die toerustingterminale Up + 500 V. wees.

Aansluiting in plastiekomhulsel

Figuur J39 hieronder wys hoe u 'n SPD in 'n plastiekomhulsel kan verbind.

Fig. J39 - Voorbeeld van verbinding in plastiekomhulsel

Fig. J39 - Voorbeeld van verbinding in plastiekomhulsel

Aansluiting in metaalhok

In die geval van 'n skakelmontering in 'n metaalbehuizing, kan dit verstandig wees om die SPD direk aan die metaalbehuizing te koppel, met die omhulsel as beskermende geleier (sien Fig. J40).
Hierdie reëling voldoen aan standaard IEC 61439-2 en die vervaardiger van die vergadering moet seker maak dat die eienskappe van die omhulsel hierdie gebruik moontlik maak.

Fig. J40 - Voorbeeld van verbinding in metaalomhulsel

Fig. J40 - Voorbeeld van verbinding in metaalomhulsel

Geleiderdoorsnit

Die aanbevole minimum geleiderdoorsnit neem rekening met:

  • Die normale diens wat gelewer moet word: Vloei van die weerliggolf onder 'n maksimum spanningsval (50 cm-reël).
    Opmerking: In teenstelling met toepassings by 50 Hz, aangesien die weerlig 'n hoë frekwensie het, verminder die toename in die geleiderdoorsnit nie die hoëfrekwensie-impedansie daarvan nie.
  • Die geleiers weerstaan ​​kortsluitstrome: die geleier moet 'n kortsluitstroom weerstaan ​​tydens die maksimum tyd van die beveiligingstelsel.
    IEC 60364 beveel aan dat die inkomende einde 'n minimum dwarssnit van:
  • 4 mm2 (Cu) vir aansluiting van Type 2 SPD;
  • 16 mm2 (Cu) vir die aansluiting van tipe 1 SPD (teenwoordigheid van weerligbeskermingstelsel).

Voorbeelde van goeie en slegte SPD-installasies

Fig. J41 - Voorbeelde van goeie en slegte SPD-installasies

Fig. J41 - Voorbeelde van goeie en slegte SPD-installasies

Die installasie van toerusting moet volgens die installeringsreëls gedoen word: die kabellengte moet minder as 50 cm wees.

Bekabeling reëls van Surge Protection Device
heers 1

Die eerste reël waaraan u moet voldoen, is dat die lengte van die SPD-verbindings tussen die netwerk (via die eksterne SCPD) en die aardklem nie meer as 50 cm moet wees nie.
Figuur J42 toon die twee moontlikhede vir die verbinding van 'n SPD.
Fig. J42 - SPD met aparte of geïntegreerde eksterne SCPD

Fig. J42 - SPD met aparte of geïntegreerde eksterne SCPD1

heers 2

Die geleiers van beskermde uitgaande voeders:

  • moet gekoppel word aan die aansluitpunte van die eksterne SCPD of die SPD;
  • moet fisies van die besoedelde inkomende geleiers geskei word.

Dit is regs van die terminale van die SPD en die SCPD (sien Figuur J43).

Fig. J43 - Die verbindings van beskermde uitgaande voeders is regs van die SPD-terminale

Fig. J43 - Die verbindings van beskermde uitgaande voeders is regs van die SPD-terminale

heers 3

Die inkomende geleidingsfase-, neutrale en beskermingsgeleiers (PE) moet langs mekaar loop om die lusoppervlak te verminder (sien Fig. J44).

heers 4

Die inkomende geleiers van die SPD moet ver van die beskermde uitgaande geleiers wees om te verhoed dat hulle deur koppeling besoedel word (sien Fig. J44).

heers 5

Die kabels moet teen die metaaldele van die omhulsel (indien enige) vasgepen word om die oppervlak van die raamlus te verminder en dus voordeel te trek uit 'n afskermingseffek teen EM-versteurings.

In alle gevalle moet gekontroleer word dat die raamwerke van skakelborde en omhulsels deur baie kort verbindings geaard is.

Ten slotte, as daar afgekapte kabels gebruik word, moet groot lengtes vermy word, omdat dit die doeltreffendheid van afskerming verminder (sien Fig. J44).

Fig. J44 - Voorbeeld van verbetering van EMC deur 'n vermindering van die lusoppervlaktes en algemene impedansie in 'n elektriese omhulsel

Fig. J44 - Voorbeeld van verbetering van EMC deur 'n vermindering van die lusoppervlaktes en algemene impedansie in 'n elektriese omhulsel

Oorstroming beskerming Toepassingsvoorbeelde

SPD-toepassingsvoorbeeld in Supermark

Fig. J45 - Supermark vir toepassing

Fig. J46 - Telekommunikasienetwerk

Oplossings en skematiese diagram

  • Die gids vir die seleksie van die opleidingsafleider het dit moontlik gemaak om die presiese waarde van die opleidingsafleider aan die einde van die installasie en die gepaardgaande ontkoppelingsstroombreker te bepaal.
  • Soos die sensitiewe toestelle (Uimp <1.5 kV) meer as 10 m van die inkomende beskermingstoestel af geleë is, moet die fyn beveiligingsskakelaars so na as moontlik aan die vrag geïnstalleer word.
  • Om 'n beter kontinuïteit van die diens vir koelkamerareas te verseker: 'n 'stroom' stroombrekers van 'si' sal gebruik word om oorlasstruikeling te voorkom wat veroorsaak word deur die toename in aardpotensiaal as die weerliggolf deurloop.
  • Ter beskerming teen atmosferiese oorspanning: 1, installeer 'n oorbelemmering in die hoofskakelbord. 2, installeer 'n fyn beveiligingsafleider in elke skakelbord (1 en 2) wat die sensitiewe toestelle voorsien wat meer as 10 m van die inkomende opleider is. 3, installeer 'n stroomafleider op die telekommunikasienetwerk om die toestelle wat voorsien word, te beskerm, byvoorbeeld brandalarms, modems, telefone, fakses.

Aanbevelings oor bekabeling

  • Verseker die ekwipotensiaal van die aarde se beëindigings van die gebou.
  • Verminder die gebiede met kragkabel.

Installasie-aanbevelings

  • Installeer 'n oorbelemmering, ekMax = 40 kA (8/20 µs), en 'n iC60-afskakelbreker met 'n nominale waarde van 40 A.
  • Installeer fyn beskermingskommelings, IMax = 8 kA (8/20 µs) en die gepaardgaande iC60-ontkoppelingsstroombrekers met 'n aanslag van 10 A

Fig. J46 - Telekommunikasienetwerk

Fig. J46 - Telekommunikasienetwerk

SPD vir fotovoltaïese toepassings

Oor spanning kan oor verskillende redes in elektriese installasies voorkom. Dit kan veroorsaak word deur:

  • Die verspreidingsnetwerk as gevolg van weerlig of enige werk wat uitgevoer is.
  • Weerlig slaan (naby of op geboue en PV installasies, of op weerligafleiers).
  • Variasies in die elektriese veld as gevolg van weerlig.

Soos alle buitestrukture, is PV-installasies blootgestel aan die risiko van weerlig wat van streek tot streek verskil. Voorkomende en inhegtenisnemende stelsels en toestelle moet in plek wees.

Beskerming deur ekwipotensiële binding

Die eerste waarborg wat aangebring word, is 'n medium (geleier) wat die potensiaalvergelyking tussen al die geleidende dele van 'n PV-installasie verseker.

Die doel is om alle geaarde geleiers en metaalonderdele te verbind en sodoende op alle punte in die geïnstalleerde stelsel gelyke potensiaal te skep.

Beskerming deur opspanningsbeveiligingstoestelle (SPD's)

SPD's is veral belangrik om sensitiewe elektriese toerusting soos AC / DC-omskakelaar, moniteringstoestelle en PV-modules te beskerm, maar ook ander sensitiewe toerusting wat deur die 230 VAC-elektriese verspreidingsnetwerk aangedryf word. Die volgende risikobeoordelingsmetode is gebaseer op die evaluering van die kritieke lengte Lcrit en die vergelyking daarvan met L, die kumulatiewe lengte van die DC-lyne.
SPD-beskerming is nodig as L ≥ Lcrit.
Lcrit hang af van die tipe PV-installasie en word bereken soos in die volgende tabel (Fig. J47) uiteengesit:

Fig. J47 - SPD DC keuse

Soort installasieIndividuele residensiële perseelAardproduksie-aanlegDiens / Industrieel / Landbou / Geboue
Lkrit (in m)115 / Ng200 / Ng450 / Ng
L ≥ LkritSpanningsbeveiligingstoestel (s) verpligtend aan GS-kant
L <LkritSpanningsbeveiliging (s) is nie verpligtend aan GS-kant nie

L is die som van:

  • die som van die afstande tussen die omskakelaar (s) en die aansluitdoos (s), met inagneming dat die lengtes van die kabel in dieselfde buis slegs een keer getel word, en
  • die som van die afstande tussen die aansluitdoos en die verbindingspunte van die fotovoltaïese modules wat die tou vorm, met inagneming dat die lengtes van die kabel in dieselfde buis net een keer getel word.

Ng is boogweerligdigtheid (aantal stakings / km2 / jaar).

Fig. J48 - SPD-seleksie

Fig. J48 - SPD-seleksie
SPD-beskerming
LiggingPV-modules of Array-bokseOmskakelaar GS-kantOmskakelaar se AC-kanthoofbord
LDCLACWeerlig
Kriteria<10 m> 10 m<10 m> 10 mJaGeen
Tipe SPDNie nodig nie

"SPD 1"

Tipe 2 [a]

"SPD 2"

Tipe 2 [a]

Nie nodig nie

"SPD 3"

Tipe 2 [a]

"SPD 4"

Tipe 1 [a]

"SPD 4"

Tik 2 as Ng> 2.5 en oorhoofse lyn

[a]. 1 2 3 4 Tipe 1 skeidingsafstand volgens EN 62305 word nie waargeneem nie.

Die installering van 'n SPD

Die aantal en ligging van SPD's aan die GS-kant hang af van die lengte van die kabels tussen die sonpanele en die omskakelaar. Die SPD moet in die omgewing van die omskakelaar geïnstalleer word as die lengte minder as 10 meter is. As dit langer as 10 meter is, is 'n tweede SPD nodig en moet dit in die boks naby die sonpaneel geplaas word. Die eerste een is in die omskakelaargebied geleë.

Om doeltreffend te wees, moet die SPD-aansluitkabels na die L + / L- netwerk en tussen die SPD se aardklem en grondbus so kort as moontlik wees - minder as 2.5 meter (d1 + d2 <50 cm).

Veilige en betroubare opwekking van fotovoltaïese energie

Afhangend van die afstand tussen die "generator" -deel en die "conversie" -deel, kan dit nodig wees om twee of meer spanningsafleiers te installeer om die beskerming van elk van die twee dele te verseker.

Fig. J49 - SPD-ligging

Fig. J49 - SPD-ligging

Tegniese aanvullings vir die beskerming van spanning

Weerlig beskerming standaarde

Die IEC 62305 standaardonderdele 1 tot 4 (NF EN 62305 onderdele 1 tot 4) herorganiseer en werk die standaardpublikasies IEC 61024 (reeks), IEC 61312 (reeks) en IEC 61663 (reeks) oor weerligbeveiligingstelsels op.

Deel 1 - Algemene beginsels

In hierdie gedeelte word algemene inligting oor weerlig, die kenmerke daarvan en algemene gegewens aangebied, asook die ander dokumente.

Deel 2 - Risikobestuur

In hierdie gedeelte word die ontleding aangebied om die risiko vir 'n struktuur te bereken en om die verskillende beskermingscenario's te bepaal om tegniese en ekonomiese optimalisering moontlik te maak.

Deel 3 - Fisiese skade aan strukture en lewensgevaar

Hierdie deel beskryf die beskerming teen direkte weerligstrokies, insluitend die weerligbeveiligingstelsel, afleier, aardleiding, ekwipotensialiteit en dus SPD met ekwipotensiële binding (tipe 1 SPD).

Deel 4 - Elektriese en elektroniese stelsels binne strukture

Hierdie deel beskryf die beskerming teen die geïnduseerde effekte van weerlig, insluitend die beskermingstelsel deur SPD (tipe 2 en 3), kabelafskerming, reëls vir die installering van SPD, ens.

Hierdie reeks standaarde word aangevul deur:

  • die IEC 61643-reeks standaarde vir die definisie van spanningbeveiligingsprodukte (sien Die komponente van 'n SPD);
  • die IEC 60364-4 en -5-standaarde vir die toepassing van die produkte in LV-elektriese installasies (sien 'n SPD-aanduiding aan die einde van die lewe).

Die komponente van 'n SPD

Die SPD bestaan ​​hoofsaaklik uit (sien Fig. J50):

  1. een of meer nie-lineêre komponente: die lewendige deel (varistor, gasontladingsbuis [GDT], ens.);
  2. 'n termiese beskermingsapparaat (interne afskakelaar) wat dit teen die einde van die lewe beskerm teen termiese wegloop (SPD met varistor);
  3. 'n aanwyser wat die einde van die lewensduur van die SPD aandui; Sommige SPD's laat afstandsberigte van hierdie aanduiding toe;
  4. 'n eksterne SCPD wat beskerming bied teen kortsluitings (hierdie toestel kan in die SPD geïntegreer word).

Fig. J50 - Diagram van 'n SPD

Fig. J50 - Diagram van 'n SPD

Die tegnologie van die lewendige deel

Verskeie tegnologieë is beskikbaar om die regstreekse deel te implementeer. Hulle het elkeen voor- en nadele:

  • Zener-diodes;
  • Die gasontladingsbuis (beheer of nie beheer nie);
  • Die varistor (sinkoksiedvaristor [ZOV]).

Die tabel hieronder toon die kenmerke en rangskikkings van 3 algemeen gebruikte tegnologieë.

Fig. J51 - Opsommingstabel

KomponentGasontladingsbuis (GDT)Omhulde vonkgapingSinkoksied varistorGDT en varistor in serieIngekapselde vonkgaping en varistor in parallel
eienskappe
Gasontladingsbuis (GDT)Omhulde vonkgapingSinkoksied varistorGDT en varistor in serieIngekapselde vonkgaping en varistor in parallel
BedryfsmodusSpanning skakelSpanning skakelSpanningsbeperkingSpanning en -beperking in serieSpanning en parallel beperk
BedryfskurwesBedryfskurwes GDTBedryfskurwes
Aansoek

Telekommunikasienetwerk

LV-netwerk

(geassosieer met varistor)

LV-netwerkLV-netwerkLV-netwerkLV-netwerk
SPD TipeTik 2Tik 1Tik 1 of Tipe 2Tik 1+ Tipe 2Tik 1+ Tipe 2

Opmerking: Twee tegnologieë kan in dieselfde SPD geïnstalleer word (sien Fig. J52)

Fig. J52 - iPRD SPD, die XXX Electric-handelsmerk, bevat 'n gasontladingsbuis tussen neutraal en aarde en varistors tussen fase en neutraal

Spanningsbeveiligingstoestel SPD SLP40-275-3S + 1 foto1

Fig. J52 - Die LSP Electric-handelsmerk iPRD SPD bevat 'n gasontladingsbuis tussen neutraal

Aanwysing aan die einde van die lewe van 'n SPD

Aanwysers aan die einde van die lewe word geassosieer met die interne ontkoppelaar en die eksterne SCPD van die SPD om die gebruiker in kennis te stel dat die toerusting nie meer beskerm word teen oorspanning van atmosferiese oorsprong nie.

Plaaslike aanduiding

Hierdie funksie word gewoonlik vereis deur die installasiekodes. Die einde-van-die-lewe-aanduiding word gegee deur 'n aanwyser (helder of meganies) aan die interne ontkoppelaar en / of die eksterne SCPD.

Wanneer die eksterne SCPD deur 'n lonttoestel geïmplementeer word, is dit nodig om voorsiening te maak vir 'n lont met 'n aanvaller en 'n basis wat toegerus is met 'n struikelstelsel om hierdie funksie te verseker.

Geïntegreerde stroomonderbreker

Die meganiese aanwyser en die posisie van die beheerhandvatsel laat die natuurlike einde van die gebruik toe.

Plaaslike aanduiding en verslaggewing op afstand

iQuick PRD SPD van die XXX Electric-handelsmerk is van die tipe "gereed om te bedraad" met 'n geïntegreerde skakelaar.

Plaaslike aanduiding

iQuick PRD SPD (sien Fig. J53) is toegerus met plaaslike meganiese statusaanwysers:

  • die (rooi) meganiese aanwyser en die posisie van die ontkoppelende stroombrekerhandvatsel dui op die afskakeling van die SPD;
  • die (rooi) meganiese aanwyser op elke patroon dui die einde van die patroon aan.

Fig. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD van die handelsmerk LSP Electric

Fig. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD van die handelsmerk XXX Electric

Afgeleë verslaggewing

(sien Fig. J54)

iQuick PRD SPD is toegerus met 'n aanduidingskontak wat op afstand verslag kan doen van:

  • patroon einde van die lewe;
  • 'n ontbrekende patroon en as dit weer op sy plek geplaas is;
  • 'n fout op die netwerk (kortsluiting, ontkoppeling van neutraal, fase / neutraal omkeer);
  • plaaslike handskakeling.

As gevolg hiervan maak die monitering op afstand van die werkingstoestand van die geïnstalleerde SPD's dit moontlik om te verseker dat hierdie beskermende toestelle in gereedheidstoestand altyd gereed is om te gebruik.

Fig. J54 - Installasie van aanwyserlig met 'n iQuick PRD SPD

Fig. J54 - Installasie van aanwyserlig met 'n iQuick PRD SPD

Fig. J55 - Afstandsaanduiding van SPD-status met behulp van Smartlink

Fig. J55 - Afstandsaanduiding van SPD-status met behulp van Smartlink

Onderhoud aan die einde van die lewe

Wanneer die aanwyser aan die einde van die gebruik afskakel, moet die SPD (of die betrokke patroon) vervang word.

In die geval van die iQuick PRD SPD word onderhoud vergemaklik:

  • Die patroon aan die einde van die gebruik (vervang) kan maklik deur die Onderhoudsafdeling geïdentifiseer word.
  • Die patroon aan die einde van die lewensduur kan in volle veiligheid vervang word, omdat 'n veiligheidsapparaat die sluiting van die ontkoppelende stroomonderbreker verbied as 'n patroon ontbreek.

Gedetailleerde eienskappe van die eksterne SCPD

Huidige golfweerstand

Die huidige golf weerstaan ​​toetse op eksterne SCPD's toon soos volg:

  • Vir 'n gegewe gradering en tegnologie (NH of silindriese lont) is die huidige golfweerstandsvermoë beter met 'n aM-tipe lont (motorbeskerming) as met 'n gG-lont (algemene gebruik).
  • Vir 'n gegewe gradering is die huidige golfbestandheid beter met 'n stroombreker as met 'n lontapparaat. Figuur J56 hieronder toon die resultate van die spanningstoestande vir die golf:
  • om 'n SPD wat vir Imax = 20 kA gedefinieerd is, te beskerm, is die eksterne SCPD wat gekies moet word óf 'n MCB 16 A óf 'n Fuse aM 63 A, Let wel: in hierdie geval is 'n Fuse gG 63 A nie geskik nie.
  • om 'n SPD wat vir Imax = 40 kA gedefinieerd is, te beskerm, is die eksterne SCPD wat gekies moet word, 'n MCB 40 A of 'n Fuse aM 125 A,

Fig. J56 - Vergelyking van SCPD's-spanningsgolfweerstandsfunksies vir Imax = 20 kA en Imax = 40 kA

Fig. J56 - Vergelyking van SCPD's spanningsgolfweerstandsfunksies vir IMax = 20 kA en ekMax = 40 kA

Geïnstalleerde beskermingsvlak vir spanning

In die algemeen:

  • Die spanningsval oor die aansluitpunte van 'n stroomonderbreker is hoër as oor die aansluitpunte van 'n lontapparaat. Dit is omdat die impedansie van die stroomonderbrekerkomponente (termiese en magnetiese uitsaktoestelle) hoër is as die van 'n lont.

Maar:

  • Die verskil tussen die spanningsdalings bly gering vir stroomgolwe wat nie meer as 10 kA is nie (95% van die gevalle);
  • Die geïnstalleerde beskermingsvlak vir Up-spanning hou ook rekening met die bekampingsimpedansie. Dit kan hoog wees in die geval van 'n lonttegnologie (beskermingstoestel afgeleë van die SPD) en laag in die geval van 'n stroombrekertegnologie (stroombreker naby, en selfs in die SPD geïntegreer).

Opmerking: Die geïnstalleerde beskermingsvlak vir die up-spanning is die som van die spanningsdalings:

  • in die SPD;
  • in die eksterne SCPD;
  • in die toerustingkabels

Beskerming teen impedansie kortsluitings

'N Impedansie-kortsluiting versprei baie energie en moet baie vinnig uitgeskakel word om skade aan die installasie en die SPD te voorkom.

Figuur J57 vergelyk die reaksietyd en die energiebeperking van 'n beskermingstelsel deur 'n 63 A aM-lont en 'n 25 A-stroombreker.

Hierdie twee beskermingstelsels het dieselfde 8/20 µs stroomgolfweerstandsvermoë (onderskeidelik 27 kA en 30 kA).

Fig. J57 - Vergelyking van tydstroom- en energiebeperkingskurwes vir 'n stroomonderbreker en 'n lont met dieselfde 820 µs stroomgolfweerstandsvermoë

Fig. J57 - Vergelyking van tyd- / stroom- en energiebeperkingskurwes vir 'n stroombreker en 'n lont met dieselfde 8/20 µs stroomgolfweerstandsvermoë

Voortplanting van 'n weerliggolf

Elektriese netwerke is laefrekwensie en gevolglik is die verspreiding van die spanningsgolf oombliklik in verhouding tot die frekwensie van die verskynsel: op enige punt van 'n geleier is die oombliklike spanning dieselfde.

Die weerliggolf is 'n verskynsel met 'n hoë frekwensie (enkele honderde kHz tot 'n MHz):

  • Die weerliggolf word teen 'n sekere spoed langs 'n geleier gepropageer in verhouding tot die frekwensie van die verskynsel. As gevolg hiervan, het die spanning op geen gegewe tydstip dieselfde waarde op alle punte op die medium nie (sien Fig. J58).

Fig. J58 - Voortplanting van 'n weerliggolf in 'n geleier

Fig. J58 - Voortplanting van 'n weerliggolf in 'n geleier

  • 'N Verandering van medium skep 'n verskynsel van voortplanting en / of weerkaatsing van die golf, afhangende van:
  1. die verskil in impedansie tussen die twee media;
  2. die frekwensie van die progressiewe golf (steilheid van die stygtyd in die geval van 'n pols);
  3. die lengte van die medium.

In die geval van totale weerkaatsing, kan die spanningswaarde veral verdubbel.

Voorbeeld: die geval van beskerming deur 'n SPD

Modellering van die verskynsel wat op 'n weerliggolf toegepas is en toetse in die laboratorium het getoon dat 'n las wat aangedryf word deur 30 m kabel stroomopwaarts beskerm deur 'n SPD teen spanning Up, onderhou as gevolg van weerkaatsingsverskynsels, 'n maksimum spanning van 2 x UP (sien Fig. J59). Hierdie spanningsgolf is nie energiek nie.

Fig. J59 - Weerkaatsing van 'n weerliggolf by die einde van 'n kabel

Fig. J59 - Weerkaatsing van 'n weerliggolf by die einde van 'n kabel

Korrektiewe aksie

Van die drie faktore (verskil van impedansie, frekwensie, afstand) is die enigste kabellengte tussen die SPD en die las wat beskerm moet word, die enigste wat regtig beheer kan word. Hoe groter hierdie lengte, hoe groter is die weerkaatsing.

Oor die algemeen is die weerkaatsingsverskynsels belangrik vir die oorspanningsfront in 'n gebou vanaf 10 m en kan dit die spanning van 30 m verdubbel (sien Fig. J60).

Dit is nodig om 'n tweede SPD in fyn beskerming te installeer as die kabellengte meer is as 10 m tussen die inkomende SPD en die toerusting wat beskerm moet word.

Fig. J60 - Maksimum spanning aan die uiteinde van die kabel volgens sy lengte tot aan die voorkant van die invallende spanning = 4kVus

Afb. J60 - Maksimum spanning aan die uiteinde van die kabel volgens sy lengte tot aan die voorkant van die invalspanning = 4kV / us

Voorbeeld van weerligstroom in TT-stelsel

Algemene modus SPD tussen fase en PE of fase en PEN word geïnstalleer, ongeag die tipe stelselaarding (sien Fig. J61).

Die neutrale aardweerstand R1 wat vir die pilonne gebruik word, het 'n laer weerstand as die aardingsweerstand R2 wat vir die installasie gebruik word.

Die weerligstroom sal deur die stroombaan ABCD na die aarde vloei via die maklikste pad. Dit gaan in serie deur varistors V1 en V2 en veroorsaak 'n ewenaarspanning gelyk aan twee keer die Up-spanning van die SPD (UP1 + UP2) om in uiterste gevalle by die terminale van A en C by die ingang van die installasie te verskyn.

Fig. J61 - Slegs algemene beskerming

Fig. J61 - Slegs algemene beskerming

Om die belastings tussen Ph en N effektief te beskerm, moet die differensiaalmoduspanning (tussen A en C) verminder word.

Daarom word 'n ander SPD-argitektuur gebruik (sien Fig. J62)

Die weerligstroom vloei deur stroombaan ABH met 'n laer impedansie as stroombaan ABCD, aangesien die impedansie van die komponent wat tussen B en H gebruik word nul is (gasgevulde vonkgaping). In hierdie geval is die ewenaarspanning gelyk aan die residuele spanning van die SPD (UP2).

Fig. J62 - Algemene en differensiële beskerming

Fig. J62 - Algemene en differensiële beskerming