Surge Protection Devices wurde brûkt foar netwurken foar elektryske stroomfoarsjenningen, tillefoannetwurken, en kommunikaasje- en automatyske kontrôlebussen.

2.4 It Surge Protection Device (SPD)

It Surge Protection Device (SPD) is in ûnderdiel fan it beskermingssysteem foar elektryske ynstallaasje.

Dit apparaat is parallel ferbûn op it stroomferbiningssirkwy fan 'e lesten dy't it beskermje moat (sjoch ôfbylding J17). It kin ek wurde brûkt op alle nivo's fan it Netzteil.

Dit is it meast brûkte en meast effisjinte type beskerming foar oerspanning.

Prinsipe

SPD is ûntwurpen om foarbygeande oerspanningen fan atmosfearyske oarsprong te beheinen en hjoeddeistige golven nei de ierde te lieden, om de amplitude fan dizze oerspanning te beheinen ta in wearde dy't net gefaarlik is foar de elektryske ynstallaasje en elektryske skeakel- en bestjoersapparatuer.

SPD elimineert oerspanningen:

• yn mienskiplike modus, tusken faze en neutraal as ierde;
• yn differinsjaal modus, tusken faze en neutraal. Yn it gefal fan in oerspanning dy't de bedriuwsdrompel oerstekt, is de SPD
• liedt de enerzjy nei ierde, yn mienskiplike modus;
• ferdielt de enerzjy nei de oare live diriginten, yn differinsjaal modus.

De trije soarten SPD:

• Type 1 SPD

De SPD Type 1 wurdt oanrikkemandearre yn it spesifike gefal fan tsjinstesektor en yndustriële gebouwen, beskerme troch in wjerljochtbeskermingssysteem as in meshed koai. It beskermet elektryske ynstallaasjes tsjin direkte wjerljochtslaggen. It kin de efterstream ûntlitte fan wjerljocht dy't ferspriedt fan 'e ierdgeleider nei de netwurklieders.

Type 1 SPD wurdt karakterisearre troch in 10/350 μs hjoeddeistige golf.

• Type 2 SPD

De Type 2 SPD is it wichtichste beskermingssysteem foar alle elektryske ynstallaasjes mei lege spanning. Yn elke elektryske toetseboerd ynstalleare foarkomt it de fersprieding fan oerspanningen yn 'e elektryske ynstallaasjes en beskermet de lesten.

Type 2 SPD wurdt karakterisearre troch in 8/20 μs hjoeddeistige golf.

• Type 3 SPD

Dizze SPD's hawwe in lege ûntslachkapasiteit. Se moatte dêrom ferplicht wurde ynstalleare as oanfolling op Type 2 SPD en yn 'e omkriten fan gefoelige lesten. Type 3 SPD wurdt karakterisearre troch in kombinaasje fan spanningsgolven (1.2 / 50 μs) en hjoeddeistige weagen (8/20 μs).

SPD normative definysje

2.4.1 Skaaimerken fan SPD

Ynternasjonale standert IEC 61643-11 edysje 1.0 (03/2011) definieart de skaaimerken en testen foar SPD ferbûn mei distribúsjesystemen mei lege spanning (sjoch ôfb. J19).

• Mienskiplike skaaimerken

- OF_c: Maksimum trochgeande wurkspanning

Dit is de AC- as DC-spanning, dêr't de SPD aktyf oer wurdt. Dizze wearde wurdt keazen neffens de nominale spanning en de regeling fan 'e ierde fan it systeem.

- OF_p: Spanningsbeskermingsnivo (by I_n)

Dit is de maksimale spanning oer de terminals fan 'e SPD as it aktyf is. Dizze spanning wurdt berikt as de stream dy't yn 'e SPD streamt is gelyk oan I_n, It keazen beskermingsnivo foar spanning moat ûnder de kapasiteit fan 'e lesten tsjin' e oerspanning wêze (sjoch paragraaf 3.2). Yn it gefal fan bliksemslaggen bliuwt de spanning oer de terminals fan 'e SPD oer it algemien minder dan U_p.

- Ik_n: Nominale ôffierstroom

Dit is de pykwearde fan in stream fan 8/20 μs golffoarm dy't de SPD 15 kear kin ûntladen.

• Type 1 SPD

- Ik_imp: Ympuls op it stuit

Dit is de pykwearde fan in stream fan 10/350 μs golffoarm dy't de SPD 5 kear kin ûntladen.

- Ik_fi: Autoextinguish folgje aktueel

Allinich tapaslik foar de spark-gap-technology.

Dit is de stream (50 Hz) dat de SPD by steat is om sels nei ûnderbrekking te ûnderbrekken. Dizze stream moat altyd grutter wêze dan de potensjele kortslutningsstroom op it punt fan ynstallaasje.

• Type 2 SPD

- Ik_max: Maksimum ôffierstroom

Dit is de pykwearde fan in stream fan 8/20 μs golffoarm dy't de SPD ien kear kin ûntladen.

• Type 3 SPD

- OF_oc: Spanning mei iepen sirkwy tapast by testen fan klasse III (Type 3).

2.4.2 Haadapplikaasjes

• Leechspanning SPD

Hiel ferskillende apparaten, fanút sawol in technologyske as fan gebrûk, wurde troch dizze term oanwiisd. SPD's mei lege spanning binne modulêr om maklik te ynstallearjen yn LV-skeakelboerden. D'r binne ek SPD's oanpast oan stopkontakten, mar dizze apparaten hawwe in lege ûntslachkapasiteit.

• SPD foar kommunikaasje netwurken

Dizze apparaten beskermje tillefoannetwurken, skeakele netwurken en automatyske bestjoernetwurken (bus) tsjin oerspanningen dy't fan bûten komme (wjerljocht) en dy ynterne foar it netwurk fan it Netzteil (fersmoargjende apparatuer, wurking fan skeakelapparatuer, ensfh.)

Sokke SPD's wurde ek ynstalleare yn RJ11, RJ45, ... ferbiningen as yntegreare yn loads.

3 Untwerp fan it beskermingssysteem foar elektryske ynstallaasje

Om in elektryske ynstallaasje yn in gebou te beskermjen, jilde ienfâldige regels foar de kar fan

• SPD (s);
• it is beskermingssysteem.

3.1 Untwerpregels

Foar in machtferdielingssysteem binne de wichtichste skaaimerken dy't wurde brûkt om it bliksembeskermingssysteem te definiearjen en in SPD te selektearjen om in elektryske ynstallaasje yn in gebou te beskermjen:

• SPD

- de hoemannichte SPD;

- type;

- nivo fan bleatstelling om de maksimale ûntladingsstroom I fan 'e SPD te definiearjen_max.

• It kortslutingsbeskermingsapparaat

- maksimale ôffierstroom I_max;

- koartslutingstroom I_sc op it punt fan ynstallaasje.

It logika-diagram yn 'e figuer J20 hjirûnder yllustreart dizze ûntwerpregel.

De oare skaaimerken foar seleksje fan in SPD binne foarôf definieare foar in elektryske ynstallaasje.

• oantal peallen yn SPD;
• spanningsbeskermingsnivo U_p;
• wurkspanning U_c.

Dizze ûnderdiel J3 beskriuwt mear detail de kritearia foar seleksje fan it beskermingssysteem neffens de skaaimerken fan 'e ynstallaasje, de te beskermjen apparatuer en it miljeu.

3.2 Eleminten fan it beskermingssysteem

In SPD moat altyd wurde ynstalleare by de oarsprong fan 'e elektryske ynstallaasje.

3.2.1 Lokaasje en type SPD

It type SPD dat moat wurde ynstalleare oan 'e oarsprong fan' e ynstallaasje, hinget ôf fan of der in bliksembeskermingssysteem oanwêzich is. As it gebou is foarsjoen fan in wjerljochtbeskermingssysteem (neffens IEC 62305), moat in SPD Type 1 ynstalleare wurde.

Foar SPD ynstalleare oan it ynkommende ein fan 'e ynstallaasje lizze de IEC 60364 ynstallaasjestandards minimale wearden foar de folgjende 2 skaaimerken:

• Nominale ôffierstroom I_n = 5 kA (8/20) μs;
• Voltage beskerming nivo U_p (by ik_n) <2.5 kV.

It oantal ekstra te ynstallearjen SPD's wurdt bepaald troch:

• de grutte fan 'e side en de muoite fan it ynstallearjen fan bondelieders. Op grutte siden is it essensjeel om in SPD te ynstallearjen oan it ynkommende ein fan elke ûnderferdieling.
• de ôfstân dy't gefoelige lesten skiedt om te beskermjen fan it ynkommende beskermingsapparaat. As de lesten mear dan 30 meter fan it ynkommende beskermingsapparaat lizze, is it nedich om ekstra fynbeskerming sa ticht mooglik by gefoelige lesten te foarsjen. De ferskynsels fan golfrefleksje nimt ta fan 10 meter (sjoch haadstik 6.5)
• it risiko fan bleatstelling. Yn it gefal fan in heul bleatstelde side kin de ynkommende SPD net sawol soargje foar in hege stream fan wjerljochtstroom as in foldwaande leech beskermingsnivo foar spanning. Benammen in Type 1 SPD wurdt algemien begelaat troch in Type 2 SPD.

De tabel yn figuer J21 hjirûnder toant de hoemannichte en it type SPD dy't op te setten is op basis fan 'e twa hjirboppe definieare faktoaren.

3.4 Seleksje fan in Type 1 SPD

3.4.1 Ympulsstroom I_imp

• As d'r gjin nasjonale regeljouwing of spesifike regelingen binne foar it type te beskermjen gebou, De ympulsstroom I_imp sil teminsten 12.5 kA (10/350 μs golf) per tûke wêze yn oerienstimming mei IEC 60364-5-534.

• Wêr't regelingen besteane: standert 62305-2 definieart 4 nivo's: I, II, III en IV, De tabel yn figuer J31 lit de ferskillende nivo's fan I sjen_imp yn it reglemintêre gefal.

3.4.2 Autostrukken folgje stream I_fi

Dit skaaimerk is allinich fan tapassing op SPD's mei spark gap technology. It auto-blussen folget de stream I_fi moat altyd grutter wêze dan de oansteande koartslutingstroom I_sc op it punt fan ynstallaasje.

3.5 Seleksje fan in Type 2 SPD

3.5.1 Maksimum ôffierstroom I_max

De maksimale ûntladingsstroom Imax wurdt definieare neffens it skatte beljochtingsnivo relatyf oan 'e lokaasje fan it gebou.

De wearde fan 'e maksimale ûntladingsstroom (I_max) wurdt bepaald troch in risiko-analyze (sjoch tabel yn figuer J32).

3.6 Seleksje fan eksterne apparaat foar koarte beskerming (SCPD)

De beskermingsapparaten (thermysk en koartsluting) moatte wurde koördineare mei de SPD om betroubere wurking te garandearjen, ie

• soargje foar kontinuïteit fan tsjinst:

- wjerstean tsjin wjerljochtstreamgolven;

- gjin oerstallige restspanning generearje.

• soargje foar effektive beskerming tsjin alle soarten oerstreaming:

- oerlêst nei oanlieding fan termyske runaway fan 'e varistor;

- koartsluting fan lege yntensiteit (impedant);

- koartsluting fan hege yntensiteit.

3.6.1 Risiken dy't moatte wurde foarkommen oan 'e ein fan it libben fan' e SPD's

• Fanwegen fergrizing

Yn it gefal fan natuerlik ein fan it libben troch fergrizing is beskerming fan it thermyske type. SPD mei varistors moat in ynterne ôfbrekker hawwe dy't de SPD útskeakelt.

Opmerking: Ein fan libben troch termyske runa giet net oer SPD mei buis foar gasûntlading of ynkapsele fonkgap.

• Troch in steuring

De oarsaken fan it ein fan it libben troch in kortslutingsfout binne:

- Maksimum ôffierkapasiteit oertroffen.

Dizze fout resulteart yn in sterke kortsluting.

- In flater troch it distribúsjesysteem (neutraal / faze-omskakeling, neutraal

ferbining).

- Stadige fersmoarging fan 'e varistor.

De lêste twa flaters resultearje yn in impedante koartsluting.

De ynstallaasje moat wurde beskerme tsjin skea as gefolch fan dizze soarten fouten: de hjirboppe definieare ynterne (thermyske) ôfskakelaar hat gjin tiid om op te warmen, dus te operearjen.

In spesjaal apparaat neamd "eksterne koartslutingsbeskermingsapparaat (eksterne SCPD)", dat de koartsluting kin eliminearje moat ynstalleare wurde. It kin wurde ymplementeare troch in circuit breaker as fuse-apparaat.

3.6.2 Skaaimerken fan it eksterne SCPD (Short Circuit Protection Device)

De eksterne SCPD moat wurde koördineare mei de SPD. It is ûntwurpen om te foldwaan oan de folgjende twa beheiningen:

Wjerljochtstream wjerstean

De wjerljochtwjerstân is in essensjeel skaaimerk fan it eksterne apparaat foar koarte beskerming fan 'e SPD.

De eksterne SCPD mei net op 15 opienfolgjende ympulsstreamingen by I reitsje_n.

Kortslutningsstream wjerstean

• De brekkapasiteit wurdt bepaald troch de ynstallaasjeregels (IEC 60364 standert):

De eksterne SCPD moat in brekkapasiteit hawwe gelyk oan of grutter dan de potensjele kortslutningsstroom Isc op it ynstallaasjepunt (yn oerienstimming mei de IEC 60364-standert).

• Beskerming fan de ynstallaasje tsjin koartslutingen

Benammen de impedante koartsluting ferdwynt in soad enerzjy en moat heul fluch wurde elimineare om skea oan 'e ynstallaasje en oan' e SPD te foarkommen.

De juste assosjaasje tusken in SPD en har eksterne SCPD moat wurde jûn troch de fabrikant.

3.6.3 Ynstallaasjemodus foar de eksterne SCPD

• Apparaat "yn searje"

De SCPD wurdt omskreaun as "yn searje" (sjoch ôfb. J33) as de beskerming wurdt útfierd troch it algemiene beskermingsapparaat fan it te beskermjen netwurk (bygelyks ferbiningsfeiligens streamop fan in ynstallaasje).

• Apparaat "yn parallel"

De SCPD wurdt omskreaun as "parallel" (sjoch ôfbylding J34) as de beskerming spesifyk wurdt útfierd troch in beskermingsapparaat ferbûn mei de SPD.

• De eksterne SCPD wurdt in "ôfbrekke circuit breaker" neamd as de funksje wurdt útfierd troch in circuit breaker.
• De ôfbrekke skeakel kin al of net yntegreare wurde yn 'e SPD.

Opmerking: Yn it gefal fan in SPD mei gasûntladingsbuis of ynkapsele spark gap, lit de SCPD de stream direkt nei gebrûk snije.

Opmerking: rest-apparaten fan S-type yn oerienstimming mei de IEC 61008- of IEC 61009-1-noarmen foldogge oan dizze eask.

3.7.1 Koördinaasje mei streamop beskermingsapparaten

Koördinaasje mei over-hjoeddeistige beskermingsapparaten

Yn in elektryske ynstallaasje is de eksterne SCPD in apparaat identyk oan it beskermingsapparaat: dit makket it mooglik om diskriminaasje- en kaskadetechniken ta te passen foar technyske en ekonomyske optimalisaasje fan it beskermingsplan.

Koördinaasje mei reststroomapparaten

As de SPD streamôfwerts wurdt ynstalleare fan in apparaat foar beskerming fan ierdlekkage, moat dat lêste wêze fan it "si" as selektyf type mei in ymmuniteit foar pulsstrommen fan teminsten 3 kA (8/20 μs hjoeddeistige golf).

4 Ynstallaasje fan SPD's

Ferbiningen fan in SPD mei de lesten moatte sa koart mooglik wêze om de wearde fan it spanningsbeskermingsnivo (ynstalleare Up) te ferminderjen op 'e terminals fan' e beskerme apparatuer. De totale lingte fan SPD-ferbiningen mei it netwurk en it ierde terminalblok mei net mear dan 50 sm wêze.

4.1 Ferbining

Ien fan 'e essensjele skaaimerken foar de beskerming fan apparatuer is it maksimale beskermingnivo foar spanning (ynstalleare U_p) dat de apparatuer kin weerstaan ​​op har terminals. Dêrtroch moat in SPD wurde keazen mei in spanningsbeskermingsnivo U_p oanpast oan 'e beskerming fan' e apparatuer (sjoch ôfbylding J38). De totale lingte fan 'e ferbiningslieders is

L = L1 + L2 + L3.

Foar streamingen mei hege frekwinsje is de ympedânsje per lingte fan ienheid fan dizze ferbining likernôch 1 μH / m.

Hjirtroch tapasse de wet fan Lenz op dizze ferbining: ∆U = L di / dt

De normalisearre 8/20 μs hjoeddeistige golf, mei in streamamplitude fan 8 kA, soarget dêrtroch foar in spanningsferheging fan 1000 V per meter kabel.

∆U = 1 x 10^-6 x8x 10³ /8x10^-6 = 1000 V

As resultaat is de spanning oer de apparatuerterminals, ynstalleare Up:

ynstalleare U_p =U_p + U1 + U2

As L1 + L2 + L3 = 50 sm, en de golf 8/20 μs is mei in amplitude fan 8 kA, sil de spanning oer de apparatuerterminals U wêze_p + 500 V.

4.1.1 Ferbining yn de plestik omwâling

Figuer J39a hjirûnder lit sjen hoe in SPD te ferbinen yn 'e plestikbehuizing.

4.1.2 Ferbining yn 'e metalen omwâling

Yn 't gefal fan in skakelmontage yn in metallyske behuizing kin it ferstannich wêze om de SPD direkt te ferbinen mei de metalen behuizing, mei't de behuizing wurdt brûkt as beskermjende geleider (sjoch ôfb. J39b).

Dizze regeling foldocht oan standert IEC 61439-2 en de ASSEMBLY-fabrikant moat derfoar soargje dat de skaaimerken fan 'e behuizing dit gebrûk mooglik meitsje.

4.1.3 Dirigintdoarstrochsneed

De oanrikkemandearre minimale dirigentdwarseksje nimt rekken mei:

• De normale te leverjen tsjinst: Strom fan 'e wjerljochtstreamgolf ûnder in maksimale spanningsfal (50 cm regel).

Opmerking: Oars as tapassingen by 50 Hz, it ferskynsel fan wjerljocht dat hege frekwinsje is, fermindert de ferheging fan 'e dwersseksje fan' e dirigint syn hege frekwinsjeimpedânsje net sterk.

• De lieders wjerstean tsjin kortslutningsstrommen: De geleider moat wjerstean tsjin in kortslutningsstroom yn 'e maksimale tiid foar beskerming fan it beskermingssysteem.

IEC 60364 advisearret by de ynstallaasje ynkommende ein in minimale dwerstrochsneed fan:

- 4 mm² (Cu) foar ferbining fan Type 2 SPD;

- 16 mm² (Cu) foar ferbining fan Type 1 SPD (oanwêzigens fan bliksembeskermingssysteem).

4.2 Kabelsregels

• Regel 1: De earste regel om oan te foldwaan is dat de lingte fan 'e SPD-ferbiningen tusken it netwurk (fia de eksterne SCPD) en it ierdklemmenblok net mear dan 50 cm hoecht te wêzen.

Figuer J40 toant de twa mooglikheden foar ferbining fan in SPD.

• Regel 2: De diriginten fan beskerme útgeande feeders:

- moatte wurde ferbûn mei de terminals fan 'e eksterne SCPD as de SPD;

- moatte fysyk wurde skieden fan 'e fersmoarge ynkommende diriginten.

Se lizze rjochts fan 'e terminals fan' e SPD en de SCPD (sjoch ôfb. J41).

• Regel 3: De ynkommende feederfaze, neutrale en beskerming (PE) -lieders moatte de iene neist de oare rinne om it lusflak te ferminderjen (sjoch ôfb. J42).
• Regel 4: De ynkommende lieders fan 'e SPD moatte ôfstân wêze fan' e beskerme útgeande lieders om se te fersmoarjen troch koppeling (sjoch ôfb. J42).
• Regel 5: De kabels moatte wurde fêstmakke op 'e metalen ûnderdielen fan' e behuizing (as der is) om it oerflak fan 'e frame-loop te minimalisearjen en dêrtroch profitearje fan in beskermingseffekt tsjin EM-steuringen.

Yn alle gefallen moat wurde kontroleare dat de kaders fan skeakelboerden en behuizingen binne geaard fia heul koarte ferbiningen.

As lêste, as beskerme kabels wurde brûkt, moatte grutte lingten wurde foarkommen, om't se de effisjinsje fan beskerming ferminderje (sjoch ôfb. J42).

5 applikaasje

5.1 Ynstallaasjefoarbylden

Oplossingen en skema

• De seleksjegids foar surge-arrester hat it mooglik makke de krekte wearde fan 'e surge-arrester te bepalen oan' e ynkommende ein fan 'e ynstallaasje en dy fan' e byhearrende ôfbrekke-circuit breaker.
• As de gefoelige apparaten (U_p <1.5 kV) lizze mear dan 30 m fan it ynkommende beskermingsapparaat, de fynste beskerming fan oerstreaming moat sa ticht mooglik by de lesten wurde ynstalleare.
• Om in bettere kontinuïteit fan tsjinst te garandearjen foar kâlde keamergebieten:

- Reststromfeiligers fan it "si" type sille wurde brûkt om oerlêstútstapeling te foarkommen feroarsake troch de opkomst yn ierdpotensiaal as de wjerljochtgolf trochrint.

• Foar beskerming tsjin atmosfearyske oerspanningen:

- ynstallearje in oerstreaming yn 'e haadstjoerboerd

- ynstallearje in fine beskermingstopfanger yn elke skakeboerd (1 en 2) dy't de gefoelige apparaten leveret dy't mear dan 30 m lizze fan 'e ynkommende oerstreaming

- ynstallearje in oerstreaming op it telekommunikaasjenetwurk om de levere apparaten te beskermjen, bygelyks brânalarmen, modems, tillefoans, fakses.

Oanbefellings foar kabels

- Soargje foar de lykweardigens fan 'e ierdbeëinigingen fan it gebou.

- Ferminderje de gebieten mei in lus foar Netzteilkabel.

Oanbefellings foar ynstallaasje

• Ynstallearje in oerstreamingsfersterker, Imax = 40 kA (8/20 μs) en in iC60-ôfbrekke-skeaferbreker beoardiele op 20 A.
• Ynstallearje fijne beskerming-oerstreaming, Imax = 8 kA (8/20 μs) en de assosjeare iC60-ôfbrekke-stroombrekers beoardiele op 20.