230〜400 Vシステムでのサージ保護デバイスSPDアプリケーションの例、用語と定義

230〜400 Vシステムでのサージ保護デバイスSPDアプリケーションの例、用語と定義

EMC雷保護– IEC 62305-4：2010に準拠したゾーンの概念

避雷ゾーン（LPZ）

外側のゾーン：
LPZ 0：脅威が減衰されていない雷電磁界によるものであり、内部システムが完全または部分的な雷サージ電流にさらされる可能性があるゾーン。

LPZ0は次のように細分化されます。
LPZ 0A：脅威が直接雷フラッシュと完全な雷電磁界によるゾーン。 内部システムは、完全な雷サージ電流にさらされる可能性があります。
LPZ 0B：直射日光から保護されているゾーンですが、脅威は完全な雷電磁界です。 内部システムは、部分的な雷サージ電流にさらされる可能性があります。

内側のゾーン（直射日光から保護）：
LPZ 1：サージ電流が電流共有および絶縁インターフェースによって、および/または境界のSPDによって制限されるゾーン。 空間シールドは、雷電磁界を減衰させる可能性があります。
LPZ 2…n：電流共有によってサージ電流がさらに制限される可能性のあるゾーン
インターフェースを分離する、および/または境界で追加のSPDを使用する。 追加の空間シールドを使用して、雷電磁界をさらに減衰させることができます。

用語と定義

サージ保護デバイス（SPD）

サージ保護デバイスは、主に電位依存性抵抗器（バリスタ、サプレッサーダイオード）および/またはスパークギャップ（放電経路）で構成されています。 サージ保護デバイスは、他の電気機器や設備を許容できないほど高いサージから保護するため、および/または等電位ボンディングを確立するために使用されます。 サージ保護デバイスは次のように分類されます。

a）用途に応じて：

• 電源設備用のサージ保護デバイスおよび最大1000Vの公称電圧範囲用のデバイス

– EN 61643-11：2012に準拠してタイプ1/2/3 SPD
– IEC 61643-11：2011に準拠してクラスI / II / III SPD
新しいEN61643-11：2012およびIEC 61643-11：2011規格に準拠したLSP製品ファミリは、2014年中に完成する予定です。

• 情報技術設備およびデバイス用のサージ保護デバイス
  落雷やその他の過渡現象の間接的および直接的な影響から、最大1000 Vac（実効値）および1500Vdcの公称電圧を持つ電気通信および信号ネットワークの最新の電子機器を保護するため。

– IEC 61643-21：2009およびEN 61643-21：2010に準拠。

• アース終端システムまたは等電位ボンディング用のスパークギャップの分離
  太陽光発電システムで使用するためのサージ保護デバイス
  最大1500Vdcの公称電圧範囲の場合

– EN 61643-31：2019（EN 50539-11：2013に置き換えられます）、IEC 61643-31：2018に準拠してタイプ1 + 2、タイプ2（クラスI + II、クラスII）SPD

b）インパルス電流の放電容量と保護効果に応じて：

• 直接または近くの落雷（LPZ 0Aと1の境界に設置）から生じる干渉から設備および機器を保護するための落雷/協調型落雷。
• 設備、機器、および端末デバイスをリモートの落雷、スイッチング過電圧、および静電放電（LPZ 0Bの下流の境界に設置）から保護するためのサージアレスタ。
• 直接または近くの落雷から生じる干渉から設備、機器、および端末デバイスを保護するための複合アレスタ（LPZ 0Aと1、および0Aと2の間の境界に設置）。

サージ保護デバイスの技術データ

サージ保護デバイスの技術データには、以下に応じた使用条件に関する情報が含まれています。

• アプリケーション（例：設置、主電源条件、温度）
• 干渉時の性能（例：インパルス電流放電容量、追従電流消火能力、電圧保護レベル、応答時間）
• 動作中の性能（例：公称電流、減衰、絶縁抵抗）
• 障害が発生した場合のパフォーマンス（バックアップヒューズ、断路器、フェイルセーフ、リモートシグナリングオプションなど）

公称電圧UN
公称電圧は、保護されるシステムの公称電圧を表します。 公称電圧の値は、多くの場合、情報技術システムのサージ保護デバイスのタイプ指定として機能します。 これは、ACシステムのrms値として示されます。

最大連続動作電圧UC
最大連続動作電圧（最大許容動作電圧）は、動作中にサージ保護デバイスの対応する端子に接続できる最大電圧のrms値です。 これは、定義された非導通状態の避雷器の最大電圧であり、トリップして放電した後、避雷器をこの状態に戻します。 UCの値は、保護するシステムの公称電圧と設置者の仕様（IEC 60364-5-534）によって異なります。

定格放電電流In
公称放電電流は、サージ保護デバイスが特定のテストプログラムで定格され、サージ保護デバイスが数回放電できる8 /20μsのインパルス電流のピーク値です。

最大放電電流Imax
最大放電電流は、デバイスが安全に放電できる8 /20μsインパルス電流の最大ピーク値です。

雷インパルス電流Iimp
雷インパルス電流は、10 /350μsの波形を持つ標準化されたインパルス電流曲線です。 そのパラメータ（ピーク値、電荷、比エネルギー）は、自然の雷電流によって引き起こされる負荷をシミュレートします。 雷電流および複合避雷器は、破壊されることなく、そのような雷インパルス電流を数回放電できなければなりません。

総放電電流Itotal
全放電電流テスト中に多極SPDのPE、PEN、またはアース接続を流れる電流。 このテストは、電流が多重極SPDの複数の保護パスを同時に流れる場合の総負荷を決定するために使用されます。 このパラメータは、SPDの個々のパスの合計によって確実に処理される総放電容量にとって決定的です。

電圧保護レベルUP
サージ保護デバイスの電圧保護レベルは、標準化された個々のテストから決定された、サージ保護デバイスの端子の電圧の最大瞬時値です。
–雷インパルススパークオーバー電圧1.2 /50μs（100％）
–上昇率が1kV /μsのスパークオーバー電圧
–公称放電電流Inで測定された限界電圧
電圧保護レベルは、サージを残留レベルに制限するサージ保護デバイスの機能を特徴づけます。 電圧保護レベルは、電源システムのIEC60664-1に準拠した過電圧カテゴリに関する設置場所を定義します。 情報技術システムで使用されるサージ保護デバイスの場合、電圧保護レベルを保護対象の機器のイミュニティレベルに適合させる必要があります（IEC 61000-4-5：2001）。

短絡電流定格ISCCR
SPDが対象となる電力システムからの最大予想短絡電流
指定された断路器と組み合わせて、定格

短絡耐量
短絡耐量は、関連する最大バックアップヒューズが上流に接続されている場合にサージ保護デバイスによって処理される予想される電源周波数短絡電流の値です。

太陽光発電（PV）システムのSPDの短絡定格ISCPV
SPDが単独で、またはその切断デバイスと組み合わせて耐えることができる、影響を受けない最大短絡電流。

一時的な過電圧（TOV）
高電圧システムの障害により、サージ保護デバイスに一時的な過電圧が短時間存在する場合があります。 これは、落雷またはスイッチング操作によって引き起こされる、約1ミリ秒以内の過渡現象と明確に区​​別する必要があります。 振幅UTとこの一時的な過電圧の持続時間は、EN 61643-11（200 ms、5 s、または120分）で指定されており、システム構成（TN、TTなど）に従って関連するSPDについて個別にテストされます。 SPDは、a）確実に故障する（TOVの安全性）か、b）TOVに耐性がある（TOVに耐える）ことができます。
一時的な過電圧。

公称負荷電流（公称電流）IL
公称負荷電流は、対応する端子を恒久的に流れる可能性のある最大許容動作電流です。

保護導体電流IPE
保護導体電流は、サージ保護デバイスが最大連続動作電圧UCに接続されているときに、設置手順に従って、負荷側の消費者なしでPE接続を流れる電流です。

主電源側の過電流保護/避雷器バックアップヒューズ
サージ保護デバイスの遮断容量を超えるとすぐに電源周波数追従電流を遮断するために、インフィード側の避雷器の外側に配置された過電流保護デバイス（ヒューズや回路ブレーカーなど）。 バックアップヒューズはすでにSPDに統合されているため、追加のバックアップヒューズは必要ありません（関連セクションを参照）。

動作温度範囲TU
動作温度範囲は、デバイスを使用できる範囲を示します。 非自己発熱デバイスの場合、周囲温度範囲と同じです。 自己発熱装置の温度上昇は、示された最大値を超えてはなりません。

応答時間tA
応答時間は主に、避雷器で使用される個々の保護要素の応答性能を特徴づけます。 インパルス電圧のdu / dtまたはインパルス電流のdi / dtの上昇率に応じて、応答時間は特定の制限内で変化する場合があります。

サーマルディスコネクタ
電圧制御抵抗器（バリスタ）を備えた電源システムで使用するサージ保護デバイスは、ほとんどの場合、過負荷の場合にサージ保護デバイスを主電源から切断し、この動作状態を示す統合熱断路器を備えています。 断路器は、過負荷のバリスタによって生成される「電流熱」に応答し、特定の温度を超えるとサージ保護デバイスを主電源から切断します。 断路器は、過負荷のサージ保護装置を時間内に切断して火災を防ぐように設計されています。 間接的な接触からの保護を保証することを意図したものではありません。 これらの断路器の機能は、避雷器の過負荷/経年劣化をシミュレートすることでテストできます。

リモートシグナリングコンタクト
リモートシグナリング接点により、デバイスの動作状態を簡単にリモートで監視および表示できます。 フローティング切り替え接点の形をしたXNUMX極端子を備えています。 この接点は、ブレークおよび/または接点として使用できるため、ビル制御システム、開閉装置キャビネットのコントローラーなどに簡単に統合できます。

N-PEアレスタ
N導体とPE導体の間に設置するために専用に設計されたサージ保護デバイス。

コンビネーションウェーブ
組み合わせ波は、架空のインピーダンス1.2Ωのハイブリッドジェネレーター（50 /8μs、20 /2μs）によって生成されます。 この発電機の開回路電圧はUOCと呼ばれます。 UOCは、タイプ3アレスタの推奨インジケータです。これは、これらのアレスタのみがコンビネーションウェーブでテストできるためです（EN 61643-11に準拠）。

保護の程度
IP保護等級は、IEC60529で説明されている保護カテゴリに対応しています。

周波数範囲
周波数範囲は、説明されている減衰特性に応じて、避雷器の送信範囲またはカットオフ周波数を表します。

保護回路
保護回路は、多段のカスケード保護デバイスです。 個々の保護ステージは、スパークギャップ、バリスタ、半導体エレメント、およびガス放電管で構成されます。

リターンロス
高周波アプリケーションでは、反射減衰量は、「リーディング」波の何部分が保護デバイス（サージポイント）で反射されるかを示します。 これは、保護装置がシステムの特性インピーダンスにどの程度適合しているかを直接測定したものです。

国際規格からの抜粋 IEC 61643-11-2011低電圧サージ保護デバイス–パート11低電圧電源システムに接続されたサージ保護デバイス–要件とテスト方法[エディション1.0 2011-03]

用語、定義、略語

3.1用語と定義
3.1.1
サージ保護デバイスSPD
サージ電圧を制限することを目的とした少なくともXNUMXつの非線形コンポーネントを含むデバイス
サージ電流を迂回させます
注：SPDは完全なアセンブリであり、適切な接続手段を備えています。

3.1.2
ワンポートSPD
意図した直列インピーダンスを持たないSPD
注：XNUMXポートSPDには、個別の入力接続と出力接続がある場合があります。

3.1.3
XNUMXポートSPD
個別の入力接続と出力接続の間に接続された特定の直列インピーダンスを持つSPD

3.1.4
電圧スイッチングタイプSPD
サージが存在しないときにインピーダンスが高いが、電圧サージに応答してインピーダンスが突然低い値に変化する可能性があるSPD
注：電圧スイッチングタイプのSPDで使用されるコンポーネントの一般的な例は、スパークギャップ、ガス管、およびサイリスタです。 これらは「クローバータイプ」コンポーネントと呼ばれることもあります。

3.1.5
電圧制限タイプSPD
サージが存在しないときに高インピーダンスを持っているが、それを継続的に低減するSPD
サージ電流と電圧の増加
注：電圧制限タイプのSPDで使用されるコンポーネントの一般的な例は、バリスタとアバランシェ降伏ダイオードです。 これらは「クランプタイプ」コンポーネントと呼ばれることもあります。

3.1.6
コンビネーションタイプSPD
電圧スイッチングコンポーネントと電圧制限コンポーネントの両方を組み込んだSPD。
SPDは、電圧スイッチング、制限、またはその両方を示す場合があります

3.1.7
短絡タイプSPD
SPDはクラスIIテストに従ってテストされ、サージ電流が公称放電電流Inを超えたためにその特性が意図的な内部短絡に変化します。

3.1.8
SPDの保護モード
ラインからライン、ラインからアース、ラインからニュートラル、ニュートラルからアースなどの保護コンポーネントを含む端子間の意図された電流パス。

3.1.9
クラスIIテストの公称放電電流
8/20の電流波形を持つSPDを流れる電流の山の値

3.1.10
クラスIテストIimpのインパルス放電電流
指定された時間における指定された電荷移動Qおよび指定されたエネルギーW / RでのSPDを流れる放電電流のクレスト値

3.1.11
最大連続動作電圧UC
最大rms電圧。これは、SPDの保護モードに継続的に適用できます。
注：この規格の対象となるUC値は1Vを超える場合があります。

3.1.12
現在の場合に従う
電力システムによって供給され、放電電流インパルスの後にSPDを流れるピーク電流

3.1.13
定格負荷電流IL
に接続された抵抗性負荷に供給できる最大連続定格rms電流
SPDの保護された出力

3.1.14
電圧保護レベルUP
定義された電圧急勾配のインパルス応力と、特定の振幅と波形の放電電流のインパルス応力により、SPD端子で予想される最大電圧
注：電圧保護レベルはメーカーによって提供されており、以下が超えることはできません。
–波の前部スパークオーバー（該当する場合）に対して決定された測定制限電圧、およびテストクラスIIおよび/またはIのそれぞれInおよび/またはIimpに対応する振幅での残留電圧測定から決定された測定制限電圧。
–テストクラスIIIの組み合わせ波に対して決定されたUOCで測定された制限電圧。

3.1.15
測定された制限電圧
指定された波形と振幅のインパルスの適用中にSPDの端子間で測定される電圧の最大値

3.1.16
残留電圧Ures
放電電流の通過によりSPDの端子間に現れる電圧の波高値

3.1.17
一時過電圧試験値UT
TOV条件下での応力をシミュレートするために、特定の期間tTの間SPDに印加されるテスト電圧

3.1.18
XNUMXポートSPDの負荷側サージ耐性機能
SPDの下流の回路で発生する出力端子のサージに耐えるXNUMXポートSPDの機能

3.1.19
XNUMXポートSPDの電圧上昇率
指定されたテスト条件下でXNUMXポートSPDの出力端子で測定された電圧の経時変化率

3.1.20
1,2 / 50電圧インパルス
公称仮想フロントタイムが1,2μsで、公称半値までの時間が50μsの電圧インパルス
注：IEC 6-60060（1）の条項1989は、フロントタイム、半値までの時間、および波形許容誤差の電圧インパルスの定義を定義しています。

3.1.21
8/20電流インパルス
公称仮想フロントタイムが8μs、公称半値までの時間が20μsの電流インパルス
注：IEC 8-60060（1）の条項1989は、フロントタイム、半値までの時間、および波形許容誤差の現在のインパルス定義を定義しています。

3.1.22
コンビネーションウェーブ
開回路状態での定義された電圧振幅（UOC）と波形、および短絡状態での定義された電流振幅（ICW）と波形によって特徴付けられる波
注：SPDに供給される電圧振幅、電流振幅、および波形は、組み合わせ波発生器（CWG）のインピーダンスZfとDUTのインピーダンスによって決定されます。
3.1.23
開回路電圧UOC
テスト対象デバイスの接続点での組み合わせ波発生器の開回路電圧

3.1.24
組み合わせ波発生器短絡電流ICW
テスト対象デバイスの接続点での、組み合わせ波発生器の予想短絡電流
注：SPDがコンビネーションウェーブジェネレーターに接続されている場合、デバイスを流れる電流は通常ICW未満です。

3.1.25
熱安定性
SPDは、動作デューティテスト中に加熱した後、指定された最大連続動作電圧および指定された周囲温度条件で通電されている間、その温度が時間とともに低下する場合、熱的に安定しています。

3.1.26
（パフォーマンスの）低下
機器またはシステムの動作性能が意図した性能から永久に逸脱すること

3.1.27
短絡電流定格ISCCR
指定された断路器と組み合わせたSPDが定格されている電力システムからの最大予想短絡電流CopyrightInternational Electrotechnical Commission

3.1.28
SPD断路器（断路器）
SPDまたはSPDの一部を電源システムから切断するためのデバイス
注：この切断装置は、安全上の理由から絶縁機能を備えている必要はありません。 これは、システムの永続的な障害を防ぐためであり、SPDの障害を示すために使用されます。 断路器は、内部（組み込み）または外部（製造元が必要）にすることができます。 過電流保護機能と熱保護機能など、複数の断路器機能が存在する場合があります。 これらの機能は別々のユニットにある場合があります。

3.1.29
エンクロージャーIPの保護の程度
危険な部品へのアクセス、固形異物の侵入、および場合によっては有害な水の侵入に対して、エンクロージャによって提供される保護の範囲を示す記号IPが前に付いた分類

3.1.30
タイプテスト
製造を代表する60050つまたは複数の品目に対して行われた適合性試験[IEC151-2001：151、16-16-XNUMX]

3.1.31
ルーチンテスト
製品が設計仕様を満たしていることを確認するために、必要に応じて各SPDまたは部品と材料で行われたテスト[IEC 60050-151：2001、151-16-17、変更]

3.1.32
受け入れテスト
アイテムがその仕様の特定の条件を満たしていることを顧客に証明するための契約テスト[IEC60050-151：2001、151-16-23]

3.1.33
デカップリングネットワーク
SPDの通電テスト中にサージエネルギーが電力ネットワークに伝播するのを防ぐことを目的とした電気回路
注：この電気回路は「バックフィルター」と呼ばれることもあります。

3.1.34
インパルステストの分類

3.1.34.1
クラスIテスト
インパルス放電電流Iimp、Iimpのクレスト値に等しいクレスト値を持つ8/20電流インパルス、および1,2 / 50電圧インパルスで実行されたテスト

3.1.34.2
クラスIIテスト
公称放電電流In、および1,2 / 50電圧インパルスを使用して実行されたテスト

3.1.34.3
クラスIIIテスト
1,2 / 50電圧–8/20電流の組み合わせ波発生器で実行されたテスト

3.1.35
残留電流デバイスRCD
残留電流または不平衡電流が指定された条件下で特定の値に達したときに電源回路を開くことを目的としたスイッチングデバイスまたは関連デバイス

3.1.36
電圧スイッチングSPDのスパークオーバー電圧
電圧スイッチングSPDのトリガー電圧
電圧スイッチングSPDで高インピーダンスから低インピーダンスへの急激な変化が始まる最大電圧値

3.1.37
クラスIテストW / Rの比エネルギー
インパルス放電電流Iimpで1Ώの単位抵抗によって消費されるエネルギー
注：これは、電流の2乗の時間積分に等しくなります（W / R =∫iXNUMXdt）。

3.1.38
電源IPの予想短絡電流
無視できるインピーダンスのリンクによってその場所で短絡された場合、回路内の特定の場所に流れる電流
注：この予想される対称電流は、そのrms値で表されます。

3.1.39
現在の割り込み定格に従うIfi
SPDが断路器を操作せずに遮断できる予想短絡電流

3.1.40
残留電流IPE
製造元の指示に従って接続されたときに、基準テスト電圧（UREF）で通電されているときに、SPDのPE端子を流れる電流

3.1.41
ステータスインジケータ
SPDまたはSPDの一部の動作ステータスを示すデバイス。
注：このようなインジケータは、視覚的および/または可聴アラームを備えたローカルである場合があり、および/またはリモートシグナリングおよび/または出力接点機能を備えている場合があります。

3.1.42
出力接点
SPDの主回路とは別の回路に含まれ、断路器またはステータスインジケータにリンクされている接点

3.1.43
多重極SPD
複数の保護モードを備えたタイプのSPD、またはユニットとして提供される電気的に相互接続されたSPDの組み合わせ

3.1.44
総放電電流ITotal
全放電電流テスト中に多極SPDのPEまたはPEN導体を流れる電流
注1：目的は、多重極SPDの保護の複数のモードが同時に実行されるときに発生する累積的な影響を考慮することです。
注2：ITotalは、テストクラスIに従ってテストされたSPDに特に関連しており、IEC62305シリーズに準拠した避雷等電位ボンディングの目的で使用されます。

3.1.45
基準試験電圧UREF
SPDの保護モード、公称システム電圧、システム構成、およびシステム内の電圧調整に依存する、テストに使用される電圧のrms値
注：基準試験電圧は、7.1.1 b8）に従って製造業者から提供された情報に基づいて、付録Aから選択されます。

3.1.46
短絡タイプSPDItransの遷移サージ電流定格
8/20インパルス電流値が公称放電電流Inを超えると、短絡タイプのSPDが短絡します。

3.1.47
クリアランス決定用電圧Umax
クリアランス決定のための8.3.3に準拠したサージアプリケーション中の最高測定電圧

3.1.48
最大放電電流Imax
8/20の波形と大きさを持つSPDを流れる電流の波高値
メーカー仕様に。 ImaxがIn以上

3.2略語

表1-略語のリスト

4使用条件
4.1の頻度
周波数範囲は47Hz〜63 Hz ac

4.2電圧
サージ保護デバイス（SPD）の端子間に連続的に印加される電圧
最大連続動作電圧UCを超えてはなりません。

4.3気圧と高度
空気圧は80kPa〜106kPaです。 これらの値は、それぞれ+2 000mから-500mの高度を表します。

4.4温度

• 通常の範囲：–5°C〜 + 40°C
  注：この範囲は、温度も湿度も制御されていない天候保護された場所で屋内で使用するSPDに対応し、IEC4-60364-5の外部影響コードAB51の特性に対応します。
• 拡張範囲：-40°C〜 + 70°C
  注：この範囲は、天候から保護されていない場所で屋外で使用するSPDに対応しています。

4.5湿度

• 通常の範囲：5％〜95％
  注この範囲は、温度も湿度も制御されていない天候保護された場所で屋内で使用するSPDに対応し、IEC4-60364-5の外部影響コードAB51の特性に対応します。
• 拡張範囲：5％から100％
  注この範囲は、天候から保護されていない場所で屋外で使用するSPDに対応しています。

5分類
製造業者は、以下のパラメータに従ってSPDを分類するものとします。
5.1ポートの数
5.1.1つ
5.1.2 2
5.2SPD設計
5.2.1電圧スイッチング
5.2.2電圧制限
5.2.3つの組み合わせ
5.3クラスI、II、IIIのテスト
クラスI、クラスII、およびクラスIIIのテストに必要な情報を表2に示します。

表2–クラスI、II、およびIIIのテスト