Defnyddir Dyfeisiau Amddiffyn Ymchwydd ar gyfer rhwydweithiau cyflenwi pŵer trydan, rhwydweithiau ffôn, a bysiau cyfathrebu a rheoli awtomatig.

2.4 Y Dyfais Amddiffyn Ymchwydd (SPD)

Mae'r Dyfais Amddiffyn Ymchwydd (SPD) yn rhan o'r system amddiffyn gosod trydanol.

Mae'r ddyfais hon wedi'i chysylltu'n gyfochrog â chylched cyflenwad pŵer y llwythi y mae'n rhaid iddi eu gwarchod (gweler Ffig. J17). Gellir ei ddefnyddio hefyd ar bob lefel o'r rhwydwaith cyflenwi pŵer.

Dyma'r math mwyaf cyffredin a mwyaf effeithlon o amddiffyniad gor-foltedd.

Egwyddor

Dyluniwyd SPD i gyfyngu ar or-foltedd dros dro o darddiad atmosfferig a dargyfeirio tonnau cyfredol i'r ddaear, er mwyn cyfyngu osgled y gor-foltedd hwn i werth nad yw'n beryglus ar gyfer y gosodiad trydanol a'r switshis trydanol a'r gêr rheoli.

Mae SPD yn dileu gor-foltedd:

• mewn modd cyffredin, rhwng cyfnod a niwtral neu'r ddaear;
• mewn modd gwahaniaethol, rhwng cyfnod a niwtral. Os bydd gor-foltedd yn uwch na'r trothwy gweithredu, yr SPD
• yn dargludo'r egni i'r ddaear, yn y modd cyffredin;
• yn dosbarthu'r egni i'r dargludyddion byw eraill, mewn modd gwahaniaethol.

Y tri math o SPD:

• Math 1 SPD

Argymhellir y SPD Math 1 yn achos penodol adeiladau sector gwasanaeth a diwydiannol, wedi'i warchod gan system amddiffyn mellt neu gawell rhwyllog. Mae'n amddiffyn gosodiadau trydanol rhag strôc mellt uniongyrchol. Gall ollwng y cerrynt yn ôl o fellt sy'n ymledu o'r dargludydd daear i ddargludyddion y rhwydwaith.

Nodweddir SPD Math 1 gan don gyfredol 10/350 μs.

• Math 2 SPD

Y SPD Math 2 yw'r brif system amddiffyn ar gyfer pob gosodiad trydanol foltedd isel. Wedi'i osod ym mhob switsfwrdd trydanol, mae'n atal gor-foltedd rhag lledaenu yn y gosodiadau trydanol ac yn amddiffyn y llwythi.

Nodweddir SPD Math 2 gan don gyfredol 8/20 μs.

• Math 3 SPD

Mae gan y SPDs hyn allu rhyddhau isel. Felly mae'n rhaid eu gosod yn fandadol fel ychwanegiad at SPD Math 2 ac yng nghyffiniau llwythi sensitif. Nodweddir SPD Math 3 gan gyfuniad o donnau foltedd (1.2 / 50 μs) a thonnau cyfredol (8/20 μs).

Diffiniad normadol SPD

2.4.1 Nodweddion SPD

Mae safon ryngwladol IEC 61643-11 Rhifyn 1.0 (03/2011) yn diffinio'r nodweddion a'r profion ar gyfer SPD sy'n gysylltiedig â systemau dosbarthu foltedd isel (gweler Ffig. J19).

• Nodweddion cyffredin

- NEU_c: Uchafswm foltedd gweithredu parhaus

Dyma'r foltedd AC neu DC y mae'r SPD yn dod yn weithredol uwch ei ben. Dewisir y gwerth hwn yn ôl y foltedd sydd â sgôr a threfniant daearu'r system.

- NEU_p: Lefel amddiffyn foltedd (yn I._n)

Dyma'r foltedd uchaf ar draws terfynellau'r SPD pan fydd yn weithredol. Cyrhaeddir y foltedd hwn pan fo'r cerrynt sy'n llifo yn yr SPD yn hafal i I._n. Rhaid i'r lefel amddiffyn foltedd a ddewisir fod yn is na gor-foltedd gwrthsefyll gallu'r llwythi (gweler adran 3.2). Os bydd mellt yn taro, mae'r foltedd ar draws terfynellau'r SPD yn gyffredinol yn parhau i fod yn llai nag U._p.

- I._n: Cerrynt rhyddhau enwol

Dyma werth brig cerrynt o donffurf 8/20 μs y gall yr SPD ei ollwng 15 gwaith.

• Math 1 SPD

- I._arg: Impulse ar hyn o bryd

Dyma werth brig cerrynt o donffurf 10/350 μs y gall yr SPD ei ollwng 5 gwaith.

- I._fi: Autoextinguish dilyn cerrynt

Yn berthnasol yn unig i'r dechnoleg bwlch gwreichionen.

Dyma'r cerrynt (50 Hz) y gall yr SPD ymyrryd ag ef ei hun ar ôl fflachio. Rhaid i'r cerrynt hwn bob amser fod yn fwy na'r cerrynt cylched byr arfaethedig ar y pwynt gosod.

• Math 2 SPD

- I._max: Uchafswm y cerrynt rhyddhau

Dyma werth brig tonffurf cerrynt o 8/20 μs y gall yr SPD ei ollwng unwaith.

• Math 3 SPD

- NEU_oc: Foltedd cylched agored wedi'i gymhwyso yn ystod profion dosbarth III (Math 3).

2.4.2 Prif geisiadau

• SPD Foltedd Isel

Dynodir dyfeisiau gwahanol iawn, o safbwynt technolegol a safbwynt defnydd, erbyn y term hwn. Mae SPDs foltedd isel yn fodiwlaidd i'w gosod yn hawdd y tu mewn i switsfyrddau LV. Mae yna hefyd SPDs y gellir eu haddasu i socedi pŵer, ond mae gan y dyfeisiau hyn allu rhyddhau isel.

• SPD ar gyfer rhwydweithiau cyfathrebu

Mae'r dyfeisiau hyn yn amddiffyn rhwydweithiau ffôn, rhwydweithiau wedi'u newid a rhwydweithiau rheoli awtomatig (bws) yn erbyn gor-foltedd sy'n dod o'r tu allan (mellt) a'r rhai sy'n fewnol i'r rhwydwaith cyflenwi pŵer (offer llygrol, gweithrediad switshis, ac ati).

Mae SPDs o'r fath hefyd wedi'u gosod yn RJ11, RJ45,… cysylltwyr neu wedi'u hintegreiddio i lwythi.

3 Dyluniad y system amddiffyn gosod trydanol

Er mwyn amddiffyn gosodiad trydanol mewn adeilad, mae rheolau syml yn berthnasol ar gyfer y dewis o

• SPD (au);
• mae'n system amddiffyn.

3.1 Rheolau dylunio

Ar gyfer system dosbarthu pŵer, y prif nodweddion a ddefnyddir i ddiffinio'r system amddiffyn mellt a dewis SPD i amddiffyn gosodiad trydanol mewn adeilad yw:

• SPD

- maint yr SPD;

- math;

- lefel yr amlygiad i ddiffinio cerrynt rhyddhau uchaf y SPD I._max.

• Y ddyfais amddiffyn cylched byr

- cerrynt rhyddhau uchaf I._max;

- cerrynt cylched byr I._sc ar y pwynt gosod.

Mae'r diagram rhesymeg yn Ffigur J20 isod yn dangos y rheol ddylunio hon.

Mae'r nodweddion eraill ar gyfer dewis SPD wedi'u diffinio ymlaen llaw ar gyfer gosodiad trydanol.

• nifer y polion yn SPD;
• lefel amddiffyn foltedd U._p;
• foltedd gweithredu U._c.

Mae'r is-adran J3 hon yn disgrifio'n fanylach y meini prawf ar gyfer dewis y system amddiffyn yn unol â nodweddion y gosodiad, yr offer sydd i'w warchod a'r amgylchedd.

3.2 Elfennau'r system amddiffyn

Rhaid gosod SPD bob amser ar darddiad y gosodiad trydanol.

3.2.1 Lleoliad a'r math o SPD

Mae'r math o SPD sydd i'w osod ar darddiad y gosodiad yn dibynnu a oes system amddiffyn mellt yn bresennol ai peidio. Os oes system amddiffyn mellt yn yr adeilad (yn unol ag IEC 62305), dylid gosod SPD Math 1.

Ar gyfer SPD sydd wedi'i osod ar ddiwedd y gosodiad sy'n dod i mewn, mae safonau gosod IEC 60364 yn gosod isafswm gwerthoedd ar gyfer y 2 nodwedd ganlynol:

• Cerrynt rhyddhau enwol I._n = 5 kA (8/20) μs;
• Lefel amddiffyn foltedd U._p (yn I._n) <2.5 kV.

Mae nifer y SPDs ychwanegol i'w gosod yn cael ei bennu gan:

• maint y safle ac anhawster gosod dargludyddion bondio. Ar safleoedd mawr, mae'n hanfodol gosod SPD ar ben sy'n dod i mewn i bob lloc isrannu.
• y pellter sy'n gwahanu llwythi sensitif i'w amddiffyn rhag y ddyfais amddiffyn sy'n dod i mewn. Pan fydd y llwythi wedi'u lleoli mwy na 30 metr i ffwrdd o'r ddyfais amddiffyn pen sy'n dod i mewn, mae angen darparu ar gyfer amddiffyniad dirwy ychwanegol mor agos â phosibl at lwythi sensitif. Mae ffenomenau adlewyrchiad tonnau yn cynyddu o 10 metr (gweler pennod 6.5)
• y risg o ddod i gysylltiad. Yn achos safle agored iawn, ni all yr SPD pen sy'n dod i mewn sicrhau llif uchel o gerrynt mellt a lefel amddiffyn foltedd digon isel. Yn benodol, yn gyffredinol mae SPD Math 1 yn cyd-fynd â SPD Math 2.

Mae'r tabl yn Ffigur J21 isod yn dangos maint a math yr SPD sydd i'w sefydlu ar sail y ddau ffactor a ddiffinnir uchod.

3.4 Dewis SPD Math 1

3.4.1 Cerrynt byrbwyll I._arg

• Lle nad oes unrhyw reoliadau cenedlaethol na rheoliadau penodol ar gyfer amddiffyn y math o adeilad, mae'r cerrynt byrbwyll I._arg fod o leiaf 12.5 kA (ton 10/350 μs) fesul cangen yn unol ag IEC 60364-5-534.

• Lle mae rheoliadau'n bodoli: mae safon 62305-2 yn diffinio 4 lefel: I, II, III a IV, Mae'r tabl yn Ffigur J31 yn dangos gwahanol lefelau I_arg yn yr achos rheoleiddio.

3.4.2 Autoextinguish dilyn cyfredol I._fi

Mae'r nodwedd hon yn berthnasol yn unig ar gyfer SPDs sydd â thechnoleg bwlch gwreichionen. Mae'r awto-ddiffodd yn dilyn cerrynt I._fi rhaid iddo bob amser fod yn fwy na'r cerrynt cylched byr arfaethedig I._sc ar y pwynt gosod.

3.5 Dewis SPD Math 2

3.5.1 Uchafswm y cerrynt rhyddhau I._max

Diffinnir yr Imax cerrynt gollwng uchaf yn ôl y lefel amlygiad amcangyfrifedig o'i gymharu â lleoliad yr adeilad.

Gwerth y cerrynt rhyddhau uchaf (I._max) yn cael ei bennu gan ddadansoddiad risg (gweler y tabl yn Ffigur J32).

3.6 Dewis Dyfais Amddiffyn Cylchdaith Fer Allanol (SCPD)

Rhaid i'r dyfeisiau amddiffyn (cylched thermol a byr) gael eu cydgysylltu â'r SPD i sicrhau gweithrediad dibynadwy, h.y.

• sicrhau parhad gwasanaeth:

- gwrthsefyll tonnau cerrynt mellt;

- peidio â chynhyrchu foltedd gweddilliol gormodol.

• sicrhau amddiffyniad effeithiol yn erbyn pob math o or-redeg:

- gorlwytho yn dilyn rhediad thermol y varistor;

- cylched fer o ddwysedd isel (rhwystriant);

- cylched fer o ddwyster uchel.

3.6.1 Dylid osgoi risgiau ar ddiwedd oes y SPDs

• Oherwydd heneiddio

Yn achos diwedd oes naturiol oherwydd heneiddio, mae'r amddiffyniad o'r math thermol. Rhaid i SPD ag amrywyddion fod â datgysylltydd mewnol sy'n anablu'r SPD.

Nodyn: Nid yw diwedd oes trwy ffo thermol yn ymwneud â SPD â thiwb rhyddhau nwy na bwlch gwreichionen wedi'i amgáu.

• Oherwydd nam

Achosion diwedd oes oherwydd nam cylched byr yw:

- Rhagorwyd ar y capasiti rhyddhau uchaf.

Mae'r nam hwn yn arwain at gylched fer gref.

- Nam oherwydd y system ddosbarthu (newid niwtral / cyfnod, niwtral

datgysylltu).

- Dirywiad graddol yr varistor.

Mae'r ddau ddiffyg olaf yn arwain at gylched fer rwystr.

Rhaid amddiffyn y gosodiad rhag difrod sy'n deillio o'r mathau hyn o fai: nid oes gan y datgysylltydd mewnol (thermol) a ddiffinnir uchod amser i gynhesu, felly i weithredu.

Dylid gosod dyfais arbennig o'r enw “Dyfais Amddiffyn Cylchdaith Fer allanol (SCPD allanol)“, sy'n gallu dileu'r cylched byr. Gellir ei weithredu gan dorrwr cylched neu ddyfais ffiws.

3.6.2 Nodweddion y SCPD allanol (Dyfais Amddiffyn Cylchdaith Byr)

Dylai'r SCPD allanol gael ei gydlynu â'r SPD. Fe'i cynlluniwyd i fodloni'r ddau gyfyngiad canlynol:

Cerrynt mellt yn gwrthsefyll

Mae'r gwrthiant cerrynt mellt yn nodwedd hanfodol o Ddyfais Amddiffyn Cylchdaith Fer allanol yr SPD.

Rhaid i'r SCPD allanol beidio â baglu ar 15 o gerrynt impulse olynol yn I._n.

Cerrynt cylched byr yn gwrthsefyll

• Y gallu torri yn cael ei bennu gan y rheolau gosod (safon IEC 60364):

Dylai'r SCPD allanol fod â gallu torri sy'n hafal neu'n uwch na'r darpar Isc cerrynt cylched byr ar y pwynt gosod (yn unol â safon IEC 60364).

• Amddiffyn y gosodiad rhag cylchedau byr

Yn benodol, mae'r gylched fer rwystr yn gwasgaru llawer o egni a dylid ei ddileu yn gyflym iawn i atal difrod i'r gosodiad ac i'r SPD.

Rhaid i'r gwneuthurwr roi'r cysylltiad cywir rhwng SPD a'i SCPD allanol.

3.6.3 Modd gosod ar gyfer y SCPD allanol

• Dyfais “mewn cyfres”

Disgrifir y SCPD fel “mewn cyfres” (gweler Ffig. J33) pan fydd yr amddiffyniad yn cael ei berfformio gan ddyfais amddiffyn gyffredinol y rhwydwaith sydd i'w amddiffyn (er enghraifft, torrwr cylched cysylltiad i fyny'r afon o osodiad).

• Dyfais “yn gyfochrog”

Disgrifir y SCPD fel “yn gyfochrog” (gweler Ffig. J34) pan fydd yr amddiffyniad yn cael ei berfformio'n benodol gan ddyfais amddiffyn sy'n gysylltiedig â'r SPD.

• Gelwir y SCPD allanol yn “dorwr cylched datgysylltu” os yw'r swyddogaeth yn cael ei chyflawni gan dorrwr cylched.
• Gellir integreiddio'r torrwr cylched datgysylltu i'r SPD.

Nodyn: Yn achos SPD gyda thiwb rhyddhau nwy neu fwlch gwreichionen wedi'i amgáu, mae'r SCPD yn caniatáu torri'r cerrynt yn syth ar ôl ei ddefnyddio.

Nodyn: Mae dyfeisiau cerrynt gweddilliol math S yn unol â safonau IEC 61008 neu IEC 61009-1 yn cydymffurfio â'r gofyniad hwn.

3.7.1 Cydlynu â dyfeisiau amddiffyn i fyny'r afon

Cydlynu â dyfeisiau amddiffyn gor-gyfredol

Mewn gosodiad trydanol, mae'r SCPD allanol yn gyfarpar sy'n union yr un fath â'r cyfarpar amddiffyn: mae hyn yn ei gwneud hi'n bosibl defnyddio technegau gwahaniaethu a rhaeadru ar gyfer optimeiddio'r cynllun amddiffyn yn dechnegol ac yn economaidd.

Cydlynu â dyfeisiau cerrynt gweddilliol

Os yw'r SPD wedi'i osod i lawr yr afon o ddyfais amddiffyn gollyngiadau daear, dylai'r olaf fod o'r math "si" neu ddetholus gydag imiwnedd i geryntau pwls o leiaf 3 kA (ton gyfredol 8/20 μs).

4 Gosod SPDs

Dylai cysylltiadau SPD â'r llwythi fod mor fyr â phosibl er mwyn lleihau gwerth y lefel amddiffyn foltedd (wedi'i osod i fyny) ar derfynellau'r offer gwarchodedig. Ni ddylai cyfanswm hyd y cysylltiadau SPD â'r rhwydwaith a bloc terfynell y ddaear fod yn fwy na 50 cm.

4.1 Cysylltiad

Un o'r nodweddion hanfodol ar gyfer amddiffyn offer yw'r lefel amddiffyn foltedd uchaf (wedi'i osod U._p) y gall yr offer wrthsefyll yn ei derfynellau. Yn unol â hynny, dylid dewis SPD gyda lefel amddiffyn foltedd U._p wedi'i addasu i ddiogelu'r offer (gweler Ffig. J38). Cyfanswm hyd y dargludyddion cysylltiad yw

L = L1 + L2 + L3.

Ar gyfer ceryntau amledd uchel, mae'r rhwystriant fesul uned hyd y cysylltiad hwn oddeutu 1 μH / m.

Felly, gan gymhwyso cyfraith Lenz i'r cysylltiad hwn: ∆U = L di / dt

Mae'r don gyfredol normal 8/20 μs, gydag osgled cyfredol o 8 kA, yn creu codiad foltedd o 1000 V y metr o gebl.

∆U = 1 x 10^-6 x8x10³ /8 x 10^-6 = 1000 V.

O ganlyniad, y foltedd ar draws y terfynellau offer, wedi'i osod i fyny, yw:

gosod U._p = U._p +U1 + U2

Os yw L1 + L2 + L3 = 50 cm, a'r don yn 8/20 μs gydag osgled o 8 kA, y foltedd ar draws y terfynellau offer fydd U_p + 500 V.

4.1.1 Cysylltiad yn y lloc plastig

Mae Ffigur J39a isod yn dangos sut i gysylltu SPD yn y lloc plastig.

4.1.2 Cysylltiad yn y lloc metelaidd

Yn achos cynulliad switshis mewn lloc metelaidd, gallai fod yn ddoeth cysylltu'r SPD yn uniongyrchol â'r lloc metelaidd, gyda'r lloc yn cael ei ddefnyddio fel dargludydd amddiffynnol (gweler Ffig. J39b).

Mae'r trefniant hwn yn cydymffurfio â safon IEC 61439-2 a rhaid i'r gwneuthurwr CYNULLIAD sicrhau bod nodweddion y lloc yn gwneud y defnydd hwn yn bosibl.

4.1.3 Trawsdoriad arweinydd

Mae'r croestoriad dargludydd lleiaf a argymhellir yn ystyried:

• Y gwasanaeth arferol i'w ddarparu: Llif y don cerrynt mellt o dan ostyngiad foltedd uchaf (rheol 50 cm).

Nodyn: Yn wahanol i gymwysiadau yn 50 Hz, ffenomen y mellt yn amledd uchel, nid yw'r cynnydd yn nhrawsdoriad y dargludydd yn lleihau ei rwystriant amledd uchel yn fawr.

• Mae dargludyddion yn gwrthsefyll ceryntau cylched byr: Rhaid i'r dargludydd wrthsefyll cerrynt cylched byr yn ystod yr amser torri system amddiffyn uchaf.

Mae IEC 60364 yn argymell yn y pen gosod sy'n dod i mewn groestoriad lleiaf o:

- 4 mm² (Cu) ar gyfer cysylltu SPD Math 2;

- 16 mm² (Cu) ar gyfer cysylltu SPD Math 1 (presenoldeb system amddiffyn mellt).

4.2 Rheolau ceblau

• Rheol 1: Y rheol gyntaf i gydymffurfio â hi yw na ddylai hyd y cysylltiadau SPD rhwng y rhwydwaith (trwy'r SCPD allanol) a'r bloc terfynell daearu fod yn fwy na 50 cm.

Mae Ffigur J40 yn dangos y ddau bosibilrwydd ar gyfer cysylltu SPD.

• Rheol 2: Dargludyddion porthwyr sy'n mynd allan wedi'u gwarchod:

- dylid ei gysylltu â therfynellau'r SCPD allanol neu'r SPD;

- dylid eu gwahanu'n gorfforol oddi wrth y dargludyddion llygredig sy'n dod i mewn.

Maent wedi'u lleoli i'r dde o derfynellau'r SPD a'r SCPD (gweler Ffig. J41).

• Rheol 3: Dylai'r dargludyddion cam bwydo, niwtral ac amddiffyn (PE) sy'n rhedeg i mewn redeg un wrth ochr y llall er mwyn lleihau wyneb y ddolen (gweler Ffig. J42).
• Rheol 4: Dylai dargludyddion sy'n dod i mewn yr SPD fod yn bell o'r dargludyddion sy'n mynd allan er mwyn osgoi eu llygru trwy gyplu (gweler Ffig. J42).
• Rheol 5: Dylai'r ceblau gael eu pinio yn erbyn rhannau metelaidd y lloc (os oes rhai) er mwyn lleihau wyneb y ddolen ffrâm ac felly elwa o gael effaith cysgodi yn erbyn aflonyddwch EM.

Ym mhob achos, rhaid gwirio bod fframiau switsfyrddau a chaeau yn cael eu torri trwy gysylltiadau byr iawn.

Yn olaf, os defnyddir ceblau cysgodol, dylid osgoi darnau mawr, oherwydd eu bod yn lleihau effeithlonrwydd cysgodi (gweler Ffig. J42).

Cais 5

5.1 Enghreifftiau gosod

Datrysiadau a diagram sgematig

• Mae'r canllaw dewis arrester ymchwydd wedi ei gwneud hi'n bosibl pennu union werth yr arrester ymchwydd ar ddiwedd y gosodiad a gwerth y torrwr cylched datgysylltu cysylltiedig.
• Fel y dyfeisiau sensitif (U._p Mae <1.5 kV) wedi'u lleoli fwy na 30 m o'r ddyfais amddiffyn sy'n dod i mewn, rhaid gosod yr arestwyr ymchwydd amddiffyn dirwy mor agos â phosibl i'r llwythi.
• Er mwyn sicrhau gwell parhad gwasanaeth ar gyfer ystafelloedd oer:

- Defnyddir torwyr cylchedau gweddilliol math “si” i osgoi baglu niwsans a achosir gan y cynnydd ym mhotensial y ddaear wrth i'r don mellt fynd trwodd.

• Er mwyn amddiffyn rhag gor-foltedd atmosfferig:

- gosod arrester ymchwydd yn y prif switsfwrdd

- gosod arrester ymchwydd amddiffyn dirwy ym mhob switsfwrdd (1 a 2) sy'n cyflenwi'r dyfeisiau sensitif sydd wedi'u lleoli mwy na 30 m o'r arestiwr ymchwydd sy'n dod i mewn

- gosod arrester ymchwydd ar y rhwydwaith telathrebu i amddiffyn y dyfeisiau a gyflenwir, er enghraifft, larymau tân, modemau, ffonau, ffacsys.

Argymhellion ceblau

- Sicrhewch gyfarpar terfyniadau daear yr adeilad.

- Lleihau'r ardaloedd cebl cyflenwad pŵer dolennog.

Argymhellion gosod

• Gosod arrester ymchwydd, Imax = 40 kA (8/20 μs) a thorrwr cylched datgysylltu iC60 wedi'i raddio yn 20 A.
• Gosod atalyddion ymchwydd amddiffyn dirwy, Imax = 8 kA (8/20 μs) a'r torwyr cylched datgysylltu iC60 cysylltiedig sydd â sgôr o 20.