Bylgjuverndartæki eru notuð fyrir rafveitukerfi, símkerfi og samskipta- og sjálfvirka stjórnvagna.

2.4 Surge Protection Device (SPD)

Surge Protection Device (SPD) er hluti af verndarkerfi raflagna.

Þetta tæki er tengt samhliða aflgjafa hringrás hleðslunnar sem það þarf að verja (sjá mynd J17). Það er einnig hægt að nota það á öllum stigum aflgjafa.

Þetta er algengasta og skilvirkasta tegundin af ofspennuvörn.

Hugmyndafræði

SPD er hannað til að takmarka tímabundna yfirspennu af andrúmslofti og beina straumbylgjum til jarðar, til að takmarka amplitude þessarar yfirspennu við gildi sem er ekki hættulegt fyrir rafbúnað og rafrofa og stjórnbúnað.

SPD útrýma ofspennu:

• í sameiginlegum ham, milli fasa og hlutlauss eða jarðar;
• í mismunadrifi, milli fasa og hlutlauss. Ef ofspenna fer yfir rekstrarmörkin, SPD
• leiðir orkuna til jarðar, í sameiginlegum ham;
• dreifir orkunni til annarra straumleiðara, í mismunadrifi.

Þrjár gerðir SPD:

• Tegund 1 SPD

Mælt er með tegund 1 SPD í sérstöku tilfelli þjónustubygginga og iðnaðarbygginga, varin með eldingarvörnarkerfi eða möskvuðu búri. Það ver rafbúnað gegn beinum eldingum. Það getur losað afturstrauminn frá eldingum sem dreifast frá jarðleiðara til netleiðara.

Tegund 1 SPD einkennist af 10/350 μs straumbylgju.

• Tegund 2 SPD

SPD tegund 2 er aðal verndarkerfið fyrir allar rafspennur með lága spennu. Það er sett upp í hverju rafmagnstöflu og kemur í veg fyrir að ofspenna dreifist í rafbúnaðinum og verndar álag.

Tegund 2 SPD einkennist af 8/20 μs straumbylgju.

• Tegund 3 SPD

Þessar SPD hafa litla losunargetu. Því verður að setja þau lögbundið sem viðbót við tegund 2 SPD og í nágrenni viðkvæms álags. Tegund 3 SPD einkennist af blöndu af spennubylgjum (1.2 / 50 μs) og núverandi bylgjum (8/20 μs).

SPD eðlileg skilgreining

2.4.1 Einkenni SPD

Alþjóðlegur staðall IEC 61643-11 Útgáfa 1.0 (03/2011) skilgreinir einkenni og prófanir fyrir SPD tengd lágspennudreifikerfum (sjá mynd J19).

• Algeng einkenni

- EÐA_c: Hámarks samfelld rekstrarspenna

Þetta er AC- eða DC spenna þar sem SPD verður virkur. Þetta gildi er valið í samræmi við málspennuna og jarðtengingar kerfisins.

- EÐA_p: Spennuvarnarstig (við I_n)

Þetta er hámarks spenna yfir skautanna SPD þegar hún er virk. Þessari spennu er náð þegar straumurinn sem flæðir í SPD er jafn I_n. Valið spennuverndarstig verður að vera undir yfirspennuþol getu álagsins (sjá kafla 3.2). Ef um eldingu er að ræða er spenna yfir klemmum SPD yfirleitt minni en U_p.

- Ég_n: Nafngiftarstraumur

Þetta er hámarksgildi straums 8/20 μs bylgjulögun sem SPD getur losað 15 sinnum.

• Tegund 1 SPD

- Ég_Imp: Impuls eins og er

Þetta er hámarksgildi straums 10/350 μs bylgjulögun sem SPD getur losað 5 sinnum.

- Ég_fi: Sjálfslökkva fylgja straumi

Gildir aðeins í neistabils tæknina.

Þetta er straumurinn (50 Hz) sem SPD getur truflað af sjálfu sér eftir flassið. Þessi straumur verður alltaf að vera meiri en væntanlegur skammhlaupsstraumur við uppsetningarstaðinn.

• Tegund 2 SPD

- Ég_max: Hámarks losunarstraumur

Þetta er hámarksgildi straums 8/20 μs bylgjuforms sem SPD getur losað einu sinni.

• Tegund 3 SPD

- EÐA_oc: Opna hringrásarspennu beitt við prófanir í flokki III (tegund 3).

2.4.2 Helstu forrit

• Lágspennu SPD

Mjög mismunandi tæki, bæði frá tækni- og notkunarsjónarmiði, eru tilnefnd með þessu hugtaki. Lágspennu SPD eru mát til að setja þau auðveldlega upp í LV skiptiborð. Það eru líka SPD aðlögunarhæfir rafmagnstenglum, en þessi tæki hafa litla losunargetu.

• SPD fyrir samskiptanet

Þessi tæki verja símkerfi, skiptanet og sjálfvirkt stjórnkerfi (strætó) gegn ofspennu sem kemur utan frá (eldingum) og þeim sem eru innan rafveitukerfisins (mengandi búnaður, rekstrarvélar osfrv.).

Slíkar SPD eru einnig settar upp í RJ11, RJ45, ... tengjum eða samþættar álagi.

3 Hönnun rafkerfisverndarkerfisins

Til að vernda rafbúnað í byggingu gilda einfaldar reglur um val á

• SPD (s);
• það er verndarkerfi.

3.1 Hönnunarreglur

Að því er varðar rafdreifikerfi eru helstu einkenni sem notuð eru til að skilgreina eldingarvörnarkerfið og velja SPD til að vernda rafbúnað í byggingu:

• SPD

- magn SPD;

- gerð;

- útsetningarstig til að skilgreina hámarks losunarstraum SPD I_max.

• Skammhlaupsvörnartækið

- hámarks losunarstraumur I_max;

- skammhlaupsstraumur I_sc á uppsetningarstað.

Rökfræðimyndin á mynd J20 hér að neðan sýnir þessa hönnunarreglu.

Önnur einkenni fyrir val á SPD eru fyrirfram skilgreind fyrir raflagningu.

• fjöldi skauta í SPD;
• spennuverndarstig U_p;
• rekstrarspenna U_c.

Þessi undirhluti J3 lýsir nánar forsendum fyrir vali á verndarkerfinu í samræmi við eiginleika uppsetningarinnar, búnaðinn sem á að vernda og umhverfið.

3.2 Þættir verndarkerfisins

SPD verður alltaf að setja upp við upphaf raflagnsins.

3.2.1 Staðsetning og tegund SPD

Gerð SPD sem á að setja upp við upphaf uppsetningarinnar fer eftir því hvort eldingarvörnarkerfi er til staðar eða ekki. Ef byggingin er með eldingarvörnarkerfi (samkvæmt IEC 62305) ætti að setja upp SPD af gerð 1.

Fyrir SPD sem sett er upp í lok loka uppsetningarinnar, eru IEC 60364 staðlar fyrir uppsetningu lágmarksgildi fyrir eftirfarandi 2 einkenni:

• Nafngiftarstreymi I_n = 5 kA (8/20) μs;
• Spennuvarnarstig U_p (hjá mér_n) <2.5 kV.

Fjöldi viðbótar SPDs sem setja á upp ákvarðast af:

• stærð lóðarinnar og erfiðleikar við að setja upp tengileiðara. Á stórum stöðum er nauðsynlegt að setja upp SPD í komandi enda hvers úthlutunarhólfs.
• vegalengdin sem aðskilur viðkvæmt álag sem á að vernda frá verndarbúnaðinum sem berst. Þegar hleðslurnar eru staðsettar í meira en 30 metra fjarlægð frá komandi varnarbúnaði er nauðsynlegt að veita viðbótar fínvörn sem næst viðkvæmu álagi. Fyrirbæri ölduspeglunar eykst úr 10 metrum (sjá kafla 6.5)
• hættan á útsetningu. Ef um mjög útsettan stað er að ræða, getur SPD, sem kemur inn, ekki tryggt bæði mikið flæði eldingarstraums og nægilega lágt verndarstig fyrir spennu. Sérstaklega fylgir tegund 1 SPD venjulega tegund 2 SPD.

Taflan á mynd J21 hér að neðan sýnir magn og gerð SPD sem á að setja upp á grundvelli tveggja þátta sem skilgreindir eru hér að ofan.

3.4 Val á tegund 1 SPD

3.4.1 Impulsstraumur I_Imp

• Þar sem engar innlendar reglugerðir eða sértækar reglugerðir eru fyrir gerð hússins sem á að verja, hvatstraumurinn I_Imp skal vera að minnsta kosti 12.5 kA (10/350 μs bylgja) á hverja grein í samræmi við IEC 60364-5-534.

• Þar sem reglur eru til: staðall 62305-2 skilgreinir 4 stig: I, II, III og IV. Taflan á mynd J31 sýnir mismunandi stig I_Imp í reglugerðarmálinu.

3.4.2 Sjálfslökkva fylgja núverandi I_fi

Þessi eiginleiki á aðeins við um SPD með neistabils tækni. Sjálfvirka slökkvitækið fylgir núverandi I_fi verður alltaf að vera meiri en væntanlegur skammhlaupsstraumur I_sc á uppsetningarstað.

3.5 Val á tegund 2 SPD

3.5.1 Hámarks frárennslisstraumur I_max

Hámarks losunarstraumur Imax er skilgreindur samkvæmt áætluðu útsetningarstigi miðað við staðsetningu byggingarinnar.

Gildi hámarks losunarstraums (I_max) er ákvörðuð með áhættugreiningu (sjá töflu á mynd J32).

3.6 Val á utanaðkomandi skammhlaupsvörnartæki (SCPD)

Verndarbúnaðurinn (hitauppstreymi og skammhlaup) verður að samræma SPD til að tryggja áreiðanlegan rekstur, þ.e.

• tryggja samfellu þjónustu:

- standast eldingarstraumabylgjur;

- mynda ekki óhóflega leifar spennu.

• tryggja árangursríka vörn gegn alls konar yfirstreymi:

- ofhleðsla eftir hitauppstreymi varistorsins;

- skammhlaup með litlum styrk (hindrun);

- skammhlaup af miklum styrk.

3.6.1 Áhætta sem ber að forðast við lok lífs SPDs

• Vegna öldrunar

Ef um er að ræða náttúrulegt lífslok vegna öldrunar er verndun af hitauppstreymi. SPD með varistors verður að hafa innri aftengingu sem gerir SPD óvirkan.

Athugið: Endir líftíma í gegnum hitauppstreymi snertir ekki SPD með gasútblástursrör eða innilokaðan neistabil.

• Vegna bilunar

Orsakir endaloka vegna skammhlaupsbilunar eru:

- Hámarks losunargeta yfir.

Þessi bilun leiðir til sterkrar skammhlaups.

- Bilun vegna dreifikerfisins (hlutlaus / fasaskipti, hlutlaus

sambandsleysi).

- Smám saman rýrnun varistorsins.

Tveir síðastnefndu bilanirnar leiða til hindrunar skammhlaups.

Uppsetningin verður að verja gegn skemmdum sem stafa af þessum tegundum bilana: innri (varma) aftengibúnaðurinn sem skilgreindur er hér að ofan hefur ekki tíma til að hita upp og þess vegna að starfa.

Setja ætti upp sérstakt tæki sem kallast „utanaðkomandi skammhlaupsvörnartæki (ytra SCPD)“, sem er hægt að útrýma skammhlaupinu. Það er hægt að útfæra með aflrofa eða öryggisbúnaði.

3.6.2 Einkenni ytri SCPD (Short Circuit Protection Device)

Samræma ætti ytri SCPD við SPD. Það er hannað til að uppfylla eftirfarandi tvær skorður:

Eldingarstraumur þolir

Eldingarstraumsþolið er nauðsynlegt einkenni ytra skammhlaupsvörnartækis SPD.

Ytri SCPD má ekki lenda á 15 hvatstraumum í röð við I_n.

Skammhlaupsstraumur þolir

• Brotgetan er ákvörðuð af uppsetningarreglunum (IEC 60364 staðall):

Ytri SCPD ætti að hafa brotgetu sem er jafn eða meiri en væntanlegur skammhlaupsstraumur Isc við uppsetningarstað (í samræmi við IEC 60364 staðalinn).

• Verndun stöðvarinnar gegn skammhlaupum

Sérstaklega dreifir hindrandi skammhlaup mikið orku og ætti að útrýma því mjög fljótt til að koma í veg fyrir skemmdir á uppsetningu og SPD.

Rétt samband milli SPD og ytri SCPD þess verður að vera gefið af framleiðanda.

3.6.3 Uppsetningarhamur fyrir ytri SCPD

• Tæki „í röð“

SCPD er lýst sem „í röð“ (sjá mynd J33) þegar verndin er framkvæmd af almenna verndarbúnaði símkerfisins sem á að vernda (til dæmis tengibrotsrof fyrir uppsetningu).

• Tæki „samhliða“

SCPD er lýst sem „samhliða“ (sjá mynd J34) þegar verndin er framkvæmd sérstaklega með verndartæki sem tengist SPD.

• Ytri SCPD er kallað „aftengingarrofi“ ef aðgerðin er framkvæmd af aflrofa.
• Aftengingarrofarinn getur verið samþættur í SPD eða ekki.

Athugið: Ef um er að ræða SPD með gasrennslisrör eða innhyltan neistabil, þá gerir SCPD kleift að skera strauminn strax eftir notkun.

Athugið: Leifarstraumstæki af gerð S í samræmi við IEC 61008 eða IEC 61009-1 staðlana uppfylla þessa kröfu.

3.7.1 Samræming við andstreymisvarnarbúnað

Samræming við verndartæki sem eru yfir núverandi

Í rafbúnaði er ytri SCPD búnaður sem er eins og verndarbúnaðurinn: þetta gerir það mögulegt að beita mismunun og fossatækni til tæknilegrar og efnahagslegrar hagræðingar verndaráætlunarinnar.

Samræming við afgangstæki

Ef SPD er sett niður fyrir jarðlekaverndarbúnað ætti það síðarnefnda að vera af „si“ eða sértækri gerð með ónæmi fyrir púlsstraumum að minnsta kosti 3 kA (8/20 μs núverandi bylgju).

4 Uppsetning SPD

Tengingar SPD við álagið ættu að vera eins stutt og mögulegt er til að draga úr gildi spennuverndarstigs (uppsett upp) á skautum verndaða búnaðarins. Heildarlengd SPD tenginga við netkerfið og jarðtengibúnaðinn ætti ekki að fara yfir 50 cm.

4.1 Tenging

Eitt af grundvallar einkennum verndar búnaði er hámarks spenna verndarstig (uppsett U_p) sem búnaðurinn þolir við skautanna sína. Samkvæmt því ætti að velja SPD með spennuverndarstigi U_p lagað að verndun búnaðarins (sjá mynd J38). Heildarlengd tengiliða er

L = L1 + L2 + L3.

Fyrir hátíðni strauma er viðnám á lengdareiningu þessarar tengingar um það bil 1 μH / m.

Þess vegna er lög Lenz beitt á þessa tengingu: ∆U = L di / dt

Hið eðlilega 8/20 μs straumbylgja, með straum amplitude 8 kA, skapar samkvæmt því spennuhækkun upp á 1000 V á strenginn.

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

Þess vegna er spennan yfir búnaðarspennunum, uppsettum,:

sett upp U_p =U_p + U1 + U2

Ef L1 + L2 + L3 = 50 cm, og bylgjan er 8/20 μs með amplitude 8 kA, verður spennan yfir búnaðarspennurnar U_p + 500 V.

4.1.1 Tenging í plasthólfi

Mynd J39a hér að neðan sýnir hvernig tengja á SPD í plasthólfi.

4.1.2 Tenging í málmhólfi

Ef um er að ræða skiptibúnaðarsamstæðu í málmhólfi getur verið skynsamlegt að tengja SPD beint við málmhólfið, þar sem hylkið er notað sem hlífðarleiðari (sjá mynd J39b).

Þetta fyrirkomulag er í samræmi við staðal IEC 61439-2 og framleiðandi SAMSETNINGAR verður að ganga úr skugga um að einkenni girðingarinnar geri þessa notkun mögulega.

4.1.3 Þverskurður leiðara

Ráðlagður lágmarksleiðari þversnið tekur mið af:

• Venjuleg þjónusta sem veita á: Flæði eldingarstraumabylgjunnar undir hámarks spennufalli (50 cm regla).

Athugið: Ólíkt forritum við 50 Hz, þar sem fyrirbæri eldingar er há tíðni, dregur aukningin á leiðaraþversniðinu ekki mjög tíðni viðnám þess.

• Leiðararnir þola skammhlaupsstrauma: Leiðari verður að standast skammhlaupsstraum meðan hámarksvarnartíminn er.

IEC 60364 mælir með aðkomu loka lágmarks þversnið af:

- 4 mm² (Cu) til að tengja tegund 2 SPD;

- 16 mm² (Cu) til að tengja tegund 1 SPD (nærveru eldingarkerfis).

4.2 Kaðallreglur

• Regla 1: Fyrsta reglan til að fara eftir er að lengd SPD tenginga milli símkerfisins (um ytri SCPD) og jarðtengingarblokkina ætti ekki að fara yfir 50 cm.

Mynd J40 sýnir tvo möguleika á tengingu SPD.

• Regla 2: Leiðarar verndaðra brjósti:

- ætti að vera tengdur við skautanna ytri SCPD eða SPD;

- ætti að aðgreina líkamlega frá menguðu komandi leiðara.

Þeir eru staðsettir til hægri við skautanna SPD og SCPD (sjá mynd J41).

• Regla 3: Komandi fæðingarfasa, hlutlausir og verndarleiðarar (PE) ættu að hlaupa hver við annan til að draga úr lykkjuyfirborðinu (sjá mynd J42).
• Regla 4: Komandi leiðarar SPD ættu að vera fjarlægir vernduðu leiðunum til að forðast mengun með tengingu (sjá mynd J42).
• Regla 5: Snúrurnar ættu að vera festar við málmhluta hylkisins (ef einhverjar eru) til að lágmarka yfirborð rammlykkjunnar og njóta þess vegna hlífðaráhrifa gegn truflunum á EM.

Í öllum tilvikum verður að athuga hvort rammar skiptiborða og girðinga séu jarðtengdir með mjög stuttum tengingum.

Að lokum, ef notaðir eru hlífðar kaplar, ætti að forðast stórar lengdir, vegna þess að þær draga úr skilvirkni hlífðar (sjá mynd J42).

5 umsókn

5.1 Dæmi um uppsetningu

Lausnir og skýringarmynd

• Leiðbeiningar um val á aflgjafa hafa gert það mögulegt að ákvarða nákvæmt gildi bylgjufangarans við komandi lok uppsetningarinnar og það sem tengist aftengingarrofi.
• Sem viðkvæm tæki (U_p <1.5 kV) eru staðsettar meira en 30 m frá komandi verndarbúnaði, það verður að setja fínvörnina á bylgjulokana eins nálægt byrðunum og mögulegt er.
• Til að tryggja betri samfellu í þjónustu fyrir frystiklefa:

- „sí“ afgangsstraumsrofar verða notaðir til að koma í veg fyrir óþægindi sem orsakast af aukningu á jarðmöguleikum þegar eldingarbylgjan fer í gegnum.

• Til varnar gegn ofspennu í andrúmslofti:

- settu upp spennufall í aðalskiptiborðinu

- settu upp fína vörn fyrir bylgju í hverju skiptiborði (1 og 2) sem veitir viðkvæm tæki sem eru staðsett meira en 30 m frá komandi bylgju

- setja upp bylgjuþrýsting á fjarskiptanetinu til að vernda búnaðinn sem fylgir, til dæmis brunaviðvörun, mótald, síma, fax.

Ráðleggingar um kaðall

- Gakktu úr skugga um jafnvægi jarðtenginga byggingarinnar.

- Fækkaðu svæðum með rafmagnssnúru fyrir lykkjur.

Ráðleggingar um uppsetningu

• Settu upp bylgju, Imax = 40 kA (8/20 μs) og iC60 aftengingarrofa sem er metinn á 20 A.
• Settu upp fínvörn bylgjulok, Imax = 8 kA (8/20 μs) og tilheyrandi iC60 aftengibúnað sem er metinn á 20.