Ylijännitesuojalaitteita käytetään sähkönsyöttöverkoissa, puhelinverkoissa sekä tietoliikenne- ja automaattiohjausbusseissa.

2.4 Ylijännitesuoja (SPD)

Ylijännitesuojalaite (SPD) on osa sähköasennuksen suojajärjestelmää.

Tämä laite on kytketty rinnakkain virransyöttöpiiriin kuormilla, jotka sen on suojattava (katso kuva J17). Sitä voidaan käyttää myös virtalähteen kaikilla tasoilla.

Tämä on yleisimmin käytetty ja tehokkain ylijännitesuoja.

Periaate

SPD on suunniteltu rajoittamaan ilmakehästä peräisin olevia ohimeneviä ylijännitteitä ja suuntaamaan virta-aallot maahan, jotta tämän ylijännitteen amplitudi voidaan rajoittaa arvoon, joka ei ole vaarallinen sähköasennukselle, sähköiselle kytkinlaitteelle ja hallintalaitteelle.

SPD eliminoi ylijännitteet:

• yhteismoodissa vaiheen ja neutraalin tai maan välillä;
• differentiaalitilassa, vaiheen ja neutraalin välillä. Jos toimintakynnyksen ylittävä ylijännite ylittää, SPD
• johtaa energian maahan, yhteisessä tilassa;
• jakaa energian muille jännitteisille johtimille differentiaalitilassa.

Kolme SPD-tyyppiä:

• Kirjoita 1 SPD

Tyypin 1 SPD: tä suositellaan palvelu- ja teollisuusrakennusten erityistapauksissa, jotka on suojattu salamansuojajärjestelmällä tai silmäkokoisella häkillä. Se suojaa sähköasennuksia suorilta salamaniskuilta. Se voi purkaa vastavirran maasähköjohtimesta verkon johtimiin leviävästä salamasta.

Tyypin 1 SPD: lle on ominaista 10/350 μs: n virta-aalto.

• Kirjoita 2 SPD

Tyypin 2 SPD on kaikkien matalajännitteisten sähköasennusten pääsuojajärjestelmä. Jokaiseen sähkökeskukseen asennettuna se estää ylijännitteiden leviämisen sähköasennuksissa ja suojaa kuormia.

Tyypin 2 SPD: lle on tunnusomaista 8/20 μs: n virta-aalto.

• Kirjoita 3 SPD

Näillä SPD: llä on pieni purkauskapasiteetti. Ne on siksi asennettava pakollisesti tyypin 2 SPD: n täydennykseksi herkkien kuormien läheisyyteen. Tyypin 3 SPD: lle on tunnusomaista jännite-aaltojen (1.2 / 50 μs) ja virta-aaltojen (8/20 μs) yhdistelmä.

SPD: n normatiivinen määritelmä

2.4.1 SPD: n ominaisuudet

Kansainvälinen standardi IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) määrittelee pienjänniteverkkojärjestelmiin liitetyn SPD: n ominaisuudet ja testit (katso kuva J19).

• Yhteiset ominaisuudet

- U_c: Suurin jatkuva käyttöjännite

Tämä on AC- tai DC-jännite, jonka yläpuolella SPD aktivoituu. Tämä arvo valitaan nimellisjännitteen ja järjestelmän maadoitusjärjestelyn mukaan.

- U_p: Jännitesuojataso (I_n)

Tämä on suurin jännite SPD: n liittimien yli, kun se on aktiivinen. Tämä jännite saavutetaan, kun SPD: ssä virtaava virta on yhtä suuri kuin I_n. Valitun jännitesuojaustason on oltava alle kuormien ylijännitekestävyyden (katso kohta 3.2). Salamaniskun sattuessa jännite SPD: n liittimien yli on yleensä alle U_p.

- Minä_n: Nimellinen purkausvirta

Tämä on 8/20 μs: n virran huippuarvo, jonka SPD pystyy purkamaan 15 kertaa.

• Kirjoita 1 SPD

- Minä_imp: Impulssi tällä hetkellä

Tämä on 10/350 μs: n virran huippuarvo, jonka SPD pystyy purkamaan 5 kertaa.

- Minä_fi: Sammuta seurausvirta automaattisesti

Koskee vain kipinävälitekniikkaa.

Tämä on virta (50 Hz), jonka SPD pystyy itse keskeyttämään flashoverin jälkeen. Tämän virran on aina oltava suurempi kuin mahdollinen oikosulkuvirta asennuskohdassa.

• Kirjoita 2 SPD

- Minä_max: Suurin purkausvirta

Tämä on 8/20 μs: n virran huippuarvo, jonka SPD pystyy purkamaan kerran.

• Kirjoita 3 SPD

- U_oc: Avoimen piirin jännite, joka on annettu luokan III (tyyppi 3) testeissä.

2.4.2 Tärkeimmät sovellukset

• Matala jännite SPD

Tällä termillä on merkitty hyvin erilaisia ​​laitteita sekä tekniikan että käytön näkökulmasta. Pienjännitteiset SPD: t ovat modulaarisia, jotta ne voidaan helposti asentaa LV-kytkentätauluihin. On myös SPD: itä, jotka voidaan mukauttaa pistorasioihin, mutta näillä laitteilla on alhainen purkukapasiteetti.

• SPD viestintäverkoille

Nämä laitteet suojaavat puhelinverkkoja, kytkettyjä verkkoja ja automaattisia ohjausverkkoja (väylä) ulkopuolelta tulevilta ylijännitteiltä (salama) ja virtalähteen verkon sisäisiltä (saastuttavat laitteet, kytkinlaitteiden käyttö jne.) Ylijännitteiltä.

Tällaiset SPD: t asennetaan myös RJ11, RJ45, ... -liittimiin tai integroidaan kuormiin.

3 Sähköasennuksen suojajärjestelmän suunnittelu

Rakennuksen sähköasennuksen suojaamiseksi sovelletaan yksinkertaisia ​​sääntöjä

• SPD (t);
• se on suojausjärjestelmä.

3.1 Suunnittelusäännöt

Sähkönjakelujärjestelmässä salaman suojausjärjestelmän määrittelemiseen ja SPD: n valitsemiseen rakennuksen sähköasennuksen suojaamiseksi käytetään seuraavia pääominaisuuksia:

• SPD

- SPD: n määrä

- tyyppi

- altistustaso SPD: n suurimman purkausvirran I määrittämiseksi_max.

• Oikosulkusuojalaite

- suurin purkausvirta I_max;

- oikosulkuvirta I_sc asennuskohdassa.

Alla olevan kuvan J20 looginen kaavio kuvaa tätä suunnittelusääntöä.

Muut ominaisuudet SPD: n valinnassa on ennalta määritelty sähköasennukselle.

• napojen määrä SPD: ssä;
• jännitesuojaustaso U_p;
• käyttöjännite U_c.

Tässä alaosassa J3 kuvataan yksityiskohtaisemmin kriteerit suojajärjestelmän valinnalle asennuksen ominaisuuksien, suojattavien laitteiden ja ympäristön mukaan.

3.2 Suojausjärjestelmän osat

SPD on aina asennettava sähköasennuksen lähtöpaikkaan.

3.2.1 SPD: n sijainti ja tyyppi

Asennuksen alkaessa asennettavan SPD: n tyyppi riippuu salamansuojajärjestelmän olemassaolosta. Jos rakennuksessa on salamansuojausjärjestelmä (IEC 62305: n mukainen), tulee asentaa tyypin 1 SPD.

Asennuksen tulevaan päähän asennetulle SPD: lle IEC 60364 -standardit asettavat vähimmäisarvot seuraaville kahdelle ominaisuudelle:

• Nimellinen purkausvirta I_n = 5 kA (8/20) μs;
• Jännitesuojataso U_p (minulla_n) <2.5 kV.

Asennettavien lisäsovellusten lukumäärä määräytyy seuraavasti:

• sivuston koko ja liimajohtimien asentamisen vaikeus. Suurissa sivustoissa on välttämätöntä asentaa SPD jokaisen jakelukotelon tulevaan päähän.
• etäisyys, joka erottaa herkät kuormat suojattavaksi tulevasta päätylaitteesta. Kun kuormat sijaitsevat yli 30 metrin päässä saapuvan pään suojalaitteesta, on tarpeen järjestää hieno lisäsuoja mahdollisimman lähellä herkkiä kuormia. Aaltoheijastusilmiöt kasvavat 10 metristä (katso luku 6.5)
• altistumisen riski. Hyvin altistuneessa paikassa tuleva päädyn SPD ei pysty varmistamaan sekä suurta salamavirran virtausta että riittävän matalaa jännitesuojaustasoa. Erityisesti tyypin 1 SPD: hen liittyy yleensä tyypin 2 SPD.

Alla olevan taulukon J21 taulukko esittää SPD: n määrän ja tyypin, joka perustetaan kahden edellä määritellyn tekijän perusteella.

3.4 Tyypin 1 SPD: n valinta

3.4.1 Pulssivirta I_imp

• Jos suojattavalle rakennustyypille ei ole kansallisia säännöksiä tai erityisiä määräyksiä, impulssivirta I_imp on oltava vähintään 12.5 kA (10/350 μs aalto) haaraa kohti IEC 60364-5-534: n mukaisesti.

• Missä säännöksiä on: standardi 62305-2 määrittelee 4 tasoa: I, II, III ja IV, Kuvan J31 taulukossa esitetään I_imp sääntelytapauksessa.

3.4.2 Automaattinen sammutus seuraa virtaa I_fi

Tätä ominaisuutta voidaan käyttää vain kipinävälitekniikalla varustetuissa SPD-laitteissa. Automaattinen sammutus seuraa virtaa I_fi on aina oltava suurempi kuin mahdollinen oikosulkuvirta I._sc asennuskohdassa.

3.5 Tyypin 2 SPD: n valinta

3.5.1 Suurin purkausvirta I_max

Suurin purkausvirta Imax määritetään arvioidun altistustason mukaan suhteessa rakennuksen sijaintiin.

Suurimman purkausvirran arvo (I_max) määritetään riskianalyysillä (katso taulukko kuvassa J32).

3.6 Ulkoisen oikosulkusuojalaitteen (SCPD) valinta

Suojalaitteet (lämpö- ja oikosulku) on koordinoitava SPD: n kanssa luotettavan toiminnan varmistamiseksi, ts

• varmistaa palvelun jatkuvuus:

- kestävät salamavirta-aaltoja;

- ei tuota liikaa jäännösjännitettä.

• varmistaa tehokas suoja kaikentyyppisiä ylivirtoja vastaan:

- ylikuormitus varistorin lämpökäynnistyksen jälkeen;

- matalan intensiteetin oikosulku (impedantti);

- korkean intensiteetin oikosulku.

3.6.1 SPD: n käyttöiän lopussa vältettävät riskit

• Ikääntymisen takia

Ikääntymisestä johtuvan luonnollisen käyttöiän loputtua suojaus on lämpötietoista. Varistoreilla varustetussa SPD: ssä on oltava sisäinen erotin, joka poistaa SPD: n käytöstä.

Huomautus: Käyttöiän loppuminen termisen pakenemisen kautta ei koske SPD: tä, jossa on kaasupurkausputki tai kapseloitu kipinäväli.

• Vian vuoksi

Oikosulun aiheuttaman käyttöiän loppumisen syyt ovat:

- Suurin purkuteho ylitetty.

Tämä vika aiheuttaa voimakkaan oikosulun.

- Jakelujärjestelmästä johtuva vika (vapaa / vaiheenvaihto, vapaa

katkaisu).

- Varistorin asteittainen heikkeneminen.

Kaksi viimeksi mainittua vikaa johtaa impedanttiseen oikosulkuun.

Asennus on suojattava tämän tyyppisistä vikoista johtuvilta vaurioilta: Edellä määritellyllä sisäisellä (lämpö) erottimella ei ole aikaa lämmetä, joten se toimii.

On asennettava erityinen laite, nimeltään "ulkoinen oikosulkusuojalaite (ulkoinen SCPD)", joka pystyy eliminoimaan oikosulun. Se voidaan toteuttaa katkaisijalla tai sulakkeella.

3.6.2 Ulkoisen SCPD: n (oikosulkusuojalaitteen) ominaisuudet

Ulkoinen SCPD olisi koordinoitava SPD: n kanssa. Se on suunniteltu vastaamaan seuraavia kahta rajoitusta:

Salamavirta kestää

Salamavirran kesto on SPD: n ulkoisen oikosulkusuojalaitteen olennainen ominaisuus.

Ulkoinen SCPD ei saa laukaista 15 peräkkäisen impulssivirran kohdalla I: ssä_n.

Oikosulkuvirta kestää

• Murtokyky määritetään asennussäännöillä (IEC 60364 -standardi):

Ulkoisen SCPD: n katkaisukapasiteetin tulisi olla yhtä suuri tai suurempi kuin mahdollinen oikosulkuvirta Isc asennuskohdassa (IEC 60364 -standardin mukaisesti).

• Laitteen suojaus oikosululta

Erityisesti impedanttinen oikosulku kuluttaa paljon energiaa, ja se on poistettava hyvin nopeasti, jotta vältetään asennuksen ja SPD: n vahingoittuminen.

Valmistajan on annettava oikea yhteys SPD: n ja sen ulkoisen SCPD: n välillä.

3.6.3 Ulkoisen SCPD: n asennustila

• Laite "sarjassa"

SCPD: tä kuvataan "sarjassa" (katso kuva J33), kun suojauksen suorittaa suojattavan verkon yleinen suojalaite (esimerkiksi kytkentäkatkaisin asennuksen edessä).

• Laite "rinnakkain"

SCPD: tä kuvataan "rinnakkain" (katso kuva J34), kun suojaus suoritetaan erityisesti SPD: hen liittyvällä suojalaitteella.

• Ulkoista SCPD: tä kutsutaan ”katkaisevaksi katkaisijaksi”, jos toiminnon suorittaa katkaisija.
• Irtikytkin voi olla integroitu SPD: hen.

Huomaa: Jos SPD: ssä on kaasupurkausputki tai kapseloitu kipinäväli, SCPD sallii virran katkaisemisen välittömästi käytön jälkeen.

Huomaa: S-tyypin IEC 61008- tai IEC 61009-1 -standardien mukaiset vikavirtasuojalaitteet täyttävät tämän vaatimuksen.

3.7.1 Yhteensovittaminen ylävirran suojalaitteiden kanssa

Yhteensovittaminen ylivirtasuojalaitteiden kanssa

Sähköasennuksessa ulkoinen SCPD on laite, joka on identtinen suojalaitteen kanssa: tämä mahdollistaa syrjintä- ja kaskaditekniikoiden soveltamisen suojaussuunnitelman tekniseen ja taloudelliseen optimointiin.

Yhteensovittaminen vikavirtalaitteiden kanssa

Jos SPD asennetaan maavuotosuojalaitteen jälkeen, sen tulisi olla ”si” tai selektiivinen, ja sen immuniteetti pulssivirroille on vähintään 3 kA (8/20 μs: n virta-aalto).

4 SPD: n asennus

SPD: n kytkennät kuormituksiin tulisi olla mahdollisimman lyhyitä suojatun laitteen liittimien jännitteen suojaustason (asennettu ylös) arvon alentamiseksi. SPD-yhteyksien kokonaispituus verkkoon ja maadoitusliittimeen ei saisi ylittää 50 cm.

4.1-yhteys

Yksi laitteiden suojaamisen olennaisista ominaisuuksista on suurin jännitesuojataso (asennettu U_p), jota laite kestää terminaaleissaan. Vastaavasti SPD tulisi valita jännitesuojaustasolla U_p sovitettu laitteen suojaukseen (katso kuva J38). Liitäntäjohtimien kokonaispituus on

L = L1 + L2 + L3.

Suurtaajuuksisissa virroissa impedanssi pituuden yksikköä kohti on noin 1 μH / m.

Siksi soveltamalla Lenzin lakia tähän yhteyteen: ∆U = L di / dt

Normalisoitu 8/20 μs: n virta-aalto, jonka virran amplitudi on 8 kA, aiheuttaa vastaavasti 1000 V: n jännitteen nousun kaapelin metriä kohti.

∆U = 1 x 10^-6 8x10³ / 8 x 10^-6 = 1000 V

Tämän seurauksena Up-laitteistoliittimien jännite on:

asennettu U_p =U_p + U1 + U2

Jos L1 + L2 + L3 = 50 cm ja aalto on 8/20 μs ja amplitudi 8 kA, jännite laiteliittimien yli on U_p +500V.

4.1.1 Liitäntä muovikotelossa

Alla olevassa kuvassa J39a on esitetty, kuinka SPD kytketään muovikoteloon.

4.1.2 Liitäntä metallikotelossa

Metallikotelossa olevan kytkinlaitekokoonpanon tapauksessa voi olla viisasta liittää SPD suoraan metallikoteloon, kun koteloa käytetään suojajohtimena (katso kuva J39b).

Tämä järjestely on standardin IEC 61439-2 mukainen, ja ASENNUKSEN valmistajan on varmistettava, että kotelon ominaisuudet mahdollistavat tämän käytön.

4.1.3 Johtimen poikkileikkaus

Suositellussa johtimen minimipoikkileikkauksessa otetaan huomioon:

• Normaali tarjottava palvelu: Salamavirran aallon virtaus maksimijännitehäviön alla (50 cm: n sääntö).

Huomautus: Toisin kuin 50 Hz: n sovelluksissa salaman ilmiö on korkeataajuusinen, johtimen poikkileikkauksen kasvu ei vähennä suuresti sen suurtaajuusimpedanssia.

• Johtimien kesto oikosulkuvirroille: Johtimen on vastustettava oikosulkuvirtaa suojausjärjestelmän enimmäiskatkaisuaikana.

IEC 60364 suosittelee asennuksen tulevassa päässä vähintään poikkileikkausta:

- 4 mm² (Cu) tyypin 2 SPD: n liittämistä varten;

- 16 mm² (Cu) tyypin 1 SPD: n kytkemistä varten (salamasuojausjärjestelmä).

4.2 Kaapelointisäännöt

• Sääntö 1: Ensimmäinen noudatettava sääntö on, että SPD-yhteyksien pituus verkon (ulkoisen SCPD: n kautta) ja maadoitusliittimen välillä ei saa ylittää 50 cm.

Kuvassa J40 on esitetty kaksi mahdollisuutta SPD: n liittämiseen.

• Sääntö 2: Suojattujen lähtevien syöttölaitteiden johtimet:

- liitettävä ulkoisen SCPD: n tai SPD: n liittimiin;

- tulisi erottaa fyysisesti saastuneista tulevista johtimista.

Ne sijaitsevat SPD: n ja SCPD: n liittimien oikealla puolella (katso kuva J41).

• Sääntö 3: Tulevien syöttölaitteiden vaihe-, nolla- ja suojajohtimien tulisi kulkea vierekkäin silmukan pinnan pienentämiseksi (katso kuva J42).
• Sääntö 4: SPD: n tulevien johtimien tulisi olla kaukana suojatuista lähtevistä johtimista, jotta vältetään niiden saastuminen kytkemällä (katso kuva J42).
• Sääntö 5: Kaapelit tulee kiinnittää kotelon (jos sellaisia ​​on) metalliosia vasten, jotta kehyssilmukan pinta voidaan minimoida ja siten hyötyä suojaavasta vaikutuksesta EM-häiriöitä vastaan.

Kaikissa tapauksissa on tarkistettava, että keskusten ja koteloiden rungot on maadoitettu hyvin lyhyiden liitäntöjen kautta.

Lopuksi, jos käytetään suojattuja kaapeleita, suuria pituuksia tulisi välttää, koska ne heikentävät suojauksen tehokkuutta (katso kuva J42).

5-sovellus

5.1 Asennusesimerkkejä

Ratkaisut ja kaavio

• Ylijännitesuojan valintaopas on mahdollistanut ylijännitesuojan tarkan arvon määrittämisen asennuksen tulevassa päässä ja siihen liittyvän katkaisijan arvon.
• Arkaluonteisina laitteina (U_p <1.5 kV) sijaitsevat yli 30 metrin päässä saapuvasta suojalaitteesta, hienosuojausjännitesuojat on asennettava mahdollisimman lähelle kuormia.
• Paremman palvelun jatkuvuuden varmistamiseksi kylmähuoneissa:

- Si-tyyppisiä vikavirtasuojakytkimiä käytetään maapotentiaalin nousun aiheuttaman häiriön laukeamisen estämiseksi salaman aallon läpi.

• Suojaa ilmakehän ylijännitteiltä:

- asenna ylijännitesuoja pääkeskukseen

- asenna hienosuojattu ylijännitesuoja jokaisessa keskuksessa (1 ja 2), joka toimittaa herkkiä laitteita yli 30 metrin päässä tulevasta ylijännitesuojasta

- Asenna ylijännitesuoja televerkkoon toimitettujen laitteiden, kuten palohälytysten, modeemien, puhelimien, faksien, suojaamiseksi.

Kaapelointisuositukset

- Varmista rakennuksen maadoituspäätteiden potentiaalisuus.

- Vähennä silmukoituja virtalähteen kaapelialueita.

Asennussuositukset

• Asenna ylijännitesuoja, Imax = 40 kA (8/20 μs) ja iC60-katkaisija, jonka nimellisarvo on 20 A.
• Asenna hienosuojatut ylijännitesuojat, Imax = 8 kA (8/20 μs) ja niihin liittyvät iC60-katkaisijat, joiden nimellisarvo on 20.