번개 전류 서지 및 과전압 보호

번개 전류 서지 및 과전압 보호

대기의 과전압
과전압 정의

과전압 (시스템에서) 한 위상 도체와 접지 사이 또는 국제 전기 기술 어휘 (IEV 604-03-09)의 장비 정의에 대한 최고 전압의 해당 피크를 초과하는 피크 값을 갖는 위상 도체 사이의 모든 전압

다양한 유형의 과전압

과전압은 네트워크의 정격 전압에 중첩되는 전압 펄스 또는 파동입니다 (그림 J1 참조).

이러한 유형의 과전압의 특징은 다음과 같습니다 (그림 J2 참조).

• 상승 시간 tf (단위 : μs);
• 기울기 S (kV / μs 단위).

과전압은 장비를 방해하고 전자기 방사선을 생성합니다. 또한 과전압 (T)의 지속 시간으로 인해 전기 회로에 에너지 피크가 발생하여 장비를 파괴 할 수 있습니다.
그림 J2 – 과전압의 주요 특성

네 가지 유형의 과전압은 전기 설비 및 부하를 방해 할 수 있습니다.

• 스위칭 서지 : 전기 네트워크의 정상 상태 변화 (배전반 작동 중)로 인한 고주파 과전압 또는 버스트 장애 (그림 J1 참조).
• 전력 주파수 과전압 : 네트워크의 영구적 인 상태 변화로 인해 네트워크와 동일한 주파수 (50, 60 또는 400Hz)의 과전압 (고장 이후 : 절연 오류, 중성 도체 고장 등).
• 정전기 방전으로 인한 과전압 : 축적 된 전하의 방전으로 인한 매우 짧은 과전압 (수 나노초)의 매우 높은 주파수 (예 : 절연 바닥이있는 카펫 위를 걷는 사람은 수 킬로 볼트의 전압으로 충전 됨).
• 대기 기원의 과전압.

대기 기원의 과전압 특성

몇 가지 그림의 번개 스트로크 : 번개 플래시는 매우 많은 양의 펄스 전기 에너지를 생성합니다 (그림 J4 참조).

• 수천 암페어 (및 수천 볼트)
• 고주파수 (약 1MHz)
• 짧은 기간 (마이크로 초에서 밀리 초까지)

2000에서 5000 사이의 폭풍이 전 세계적으로 지속적으로 형성되고 있습니다. 이러한 폭풍에는 사람과 장비에 심각한 위험을 나타내는 번개가 동반됩니다. 번개 섬광은 평균 초당 30 ~ 100 회, 즉 매년 3 억 번의 뇌졸중으로 땅에 떨어집니다.

그림 J3의 표는 관련 확률과 함께 일부 낙뢰 값을 보여줍니다. 보시다시피, 낙뢰의 50 %는 35kA를 초과하는 전류와 5kA를 초과하는 100 %의 전류를가집니다. 따라서 번개에 의해 전달되는 에너지는 매우 높습니다.

그림 J3 – IEC 62305-1 표준 (2010 – 표 A.3)에 따른 낙뢰 방전 값의 예

그림 J4 – 낙뢰 전류의 예

번개는 또한 주로 농업 지역에서 많은 수의 화재를 일으 킵니다 (집을 파괴하거나 사용하기에 부적합하게 함). 고층 건물은 특히 낙뢰에 취약합니다.

전기 설비에 미치는 영향

번개는 전기 및 전자 시스템, 특히 주거 및 산업 시설의 변압기, 전기 계량기 및 전기 제품을 손상시킵니다.

번개로 인한 손상을 복구하는 데 드는 비용은 매우 높습니다. 그러나 다음과 같은 결과를 평가하는 것은 매우 어렵습니다.

• 컴퓨터 및 통신 네트워크에 발생한 장애;
• 프로그래머블 로직 컨트롤러 프로그램 및 제어 시스템 실행시 발생하는 오류.

또한 운영 손실 비용은 파괴 된 장비의 가치보다 훨씬 높을 수 있습니다.

번개의 영향

번개는 모든 전도성 항목, 특히 전기 케이블 및 장비에 과전압을 일으키는 고주파 전기 현상입니다.

번개는 건물의 전기 (및 / 또는 전자) 시스템에 다음 두 가지 방식으로 영향을 미칠 수 있습니다.

• 건물에 대한 번개의 직접적인 영향에 의해 (그림 J5a 참조)
• 번개가 건물에 미치는 간접적 인 영향 :
• 건물에 공급하는 가공 전력선에 낙뢰가 떨어질 수 있습니다 (그림 J5 b 참조). 과전류 및 과전압은 충격 지점에서 수 킬로미터에 걸쳐 확산 될 수 있습니다.
• 낙뢰는 전력선 근처에서 떨어질 수 있습니다 (그림 J5 c 참조). 전력 공급 네트워크에서 고전류와 과전압을 생성하는 것은 번개 전류의 전자기 복사입니다. 후자의 두 경우에는 위험한 전류와 전압이 전원 공급 장치 네트워크에 의해 전송됩니다.

번개가 건물 근처에서 떨어질 수 있습니다 (그림 J5 d 참조). 충돌 지점 주변의 지구 잠재력은 위험하게 상승합니다.

그림 J5 – 다양한 유형의 번개 충격

모든 경우에 전기 설비 및 부하에 대한 결과는 극적 일 수 있습니다.

그림 J6 – 낙뢰 충격의 결과

번개가 보호되지 않은 건물에 떨어집니다.	번개가 머리 위 선 근처에서 떨어집니다.	번개가 건물 근처에 떨어집니다.
번개 전류는 매우 파괴적인 영향을 미치는 건물의 다소 전도성 구조를 통해 지구로 흐릅니다. 열 효과 : 재료가 매우 격렬하게 과열되어 화재를 일으킴 기계적 효과 : 구조적 변형 열 섬락 : 인화성 또는 폭발성 물질 (탄화수소, 먼지 등)이있을 때 매우 위험한 현상	낙뢰 전류는 배전 시스템에서 전자기 유도를 통해 과전압을 생성합니다. 이러한 과전압은 라인을 따라 건물 내부의 전기 장비로 전파됩니다.	번개 뇌졸중은 반대로 설명한 것과 동일한 유형의 과전압을 생성합니다. 또한 낙뢰 전류가 지구에서 전기 설비로 다시 상승하여 장비 고장을 유발합니다.
건물과 건물 내부의 설비는 일반적으로 파괴됩니다.	건물 내부의 전기 설비는 일반적으로 파괴됩니다.

다양한 전파 모드

공통 모드

공통 모드 과전압은 활성 컨덕터와 접지 사이에 나타납니다. 위상 대 접지 또는 중성 대 접지 (그림 J7 참조). 특히 절연 파괴 위험으로 인해 프레임이 접지 된 기기의 경우 위험합니다.

그림 J7 – 공통 모드

차동 모드

활성 컨덕터간에 차동 모드 과전압이 나타납니다.

상 대 상 또는 상 대 중성 (그림 J8 참조). 전자 장비, 컴퓨터 시스템과 같은 민감한 하드웨어 등에 특히 위험합니다.

그림 J8 – 차동 모드

번개 파의 특성

현상 분석을 통해 번개 전류 및 전압 파의 유형을 정의 할 수 있습니다.

• IEC 표준에서는 두 가지 유형의 전류 파를 고려합니다.
• 10/350 µs 파 : 직접적인 번개 뇌졸중에서 발생하는 현재 파동을 특성화합니다 (그림 J9 참조).

그림 J9 – 10 / 350µs 전류 파

• 8/20 µs 파 : 간접 번개 뇌졸중에서 발생하는 현재 파동을 특성화합니다 (그림 J10 참조).

그림 J10 – 8 / 20µs 전류 파

이 두 가지 유형의 번개 전류 파는 SPD (IEC 표준 61643-11)에 대한 테스트 및 낙뢰 전류에 대한 장비 내성을 정의하는 데 사용됩니다.

현재 파동의 피크 값은 번개 스트로크의 강도를 나타냅니다.

번개 뇌졸중에 의해 생성 된 과전압은 1.2 / 50 µs 전압 파를 특징으로합니다 (그림 J11 참조).

이 유형의 전압 파는 장비가 대기 기원의 과전압 (IEC 61000-4-5에 따른 임펄스 전압)에 견딜 수 있는지 확인하는 데 사용됩니다.

그림 J11 – 1.2 / 50 µs 전압 파

낙뢰 보호 원리
번개 보호의 일반 규칙

낙뢰 위험 방지 절차
번개의 영향으로부터 건물을 보호하기위한 시스템에는 다음이 포함되어야합니다.

• 직접적인 번개에 대한 구조물 보호;
• 직간접적인 낙뢰로부터 전기 설비를 보호합니다.

낙뢰 위험으로부터 설치를 보호하는 기본 원칙은 방해 에너지가 민감한 장비에 도달하는 것을 방지하는 것입니다. 이를 위해서는 다음이 필요합니다.

• 번개 전류를 포착하고 가장 직접적인 경로를 통해 접지로 전달합니다 (민감한 장비 근처를 피함).
• 설치의 등전위 본딩을 수행하십시오. 이 등전위 본딩은 서지 보호 장치 (SPD) 또는 스파크 갭 (예 : 안테나 마스트 스파크 갭)으로 보완 된 본딩 컨덕터에 의해 구현됩니다.
• SPD 및 / 또는 필터를 설치하여 유도 및 간접 효과를 최소화합니다. 과전압을 제거하거나 제한하기 위해 두 가지 보호 시스템이 사용됩니다. 건물 보호 시스템 (건물 외부 용)과 전기 설비 보호 시스템 (건물 내부 용)으로 알려져 있습니다.

건물 보호 시스템

건물 보호 시스템의 역할은 직접적인 번개로부터 보호하는 것입니다.
이 시스템은 다음으로 구성됩니다.

• 캡처 장치 : 번개 보호 시스템;
• 낙뢰 전류를 지구로 전달하도록 설계된 인하 도선;
• "까마귀 발"접지선이 서로 연결되어 있습니다.
• 모든 금속 프레임 (등전위 본딩)과 접지 리드 사이의 링크.

낙뢰 전류가 도체에 흐를 때 도체와 주변에있는 접지에 연결된 프레임 사이에 전위차가 나타나면 후자가 파괴적인 섬락을 일으킬 수 있습니다.

번개 보호 시스템의 3 가지 유형
세 가지 유형의 건물 보호가 사용됩니다.

피뢰침 (간단한 막대 또는 트리거링 시스템 포함)

번개 막대는 건물 상단에 배치 된 금속 캡처 팁입니다. 하나 이상의 도체 (종종 구리 스트립)로 접지됩니다 (그림 J12 참조).

그림 J12 – 번개 막대 (단순 막대 또는 트리거링 시스템 포함)

팽팽한 전선이 달린 피뢰침

이 와이어는 보호 할 구조물 위로 늘어납니다. 특수 구조물을 보호하는 데 사용됩니다 : 로켓 발사 지역, 군사 응용 분야 및 고전압 가공선 보호 (그림 J13 참조).

그림 J13 – 팽팽한 전선

메쉬 케이지가있는 피뢰침 (패러데이 케이지)

이 보호에는 건물 전체에 대칭으로 수많은 다운 컨덕터 / 테이프를 배치하는 것이 포함됩니다. (그림 J14 참조).

이러한 유형의 낙뢰 보호 시스템은 컴퓨터 실과 같이 매우 민감한 설비를 수용하는 노출이 많은 건물에 사용됩니다.

그림 J14 – 메쉬 케이지 (패러데이 케이지)

전기 설비 장비에 대한 건물 보호의 결과

건물 보호 시스템에 의해 방전 된 낙뢰 전류의 50 %가 전기 설비의 접지 네트워크로 다시 상승합니다 (그림 J15 참조) : 프레임의 잠재적 인 상승은 매우 빈번하게 다양한 네트워크에서 도체의 절연 내력을 초과합니다 ( LV, 통신, 비디오 케이블 등).

또한 인하 도선을 통한 전류 흐름은 전기 설비에서 유도 된 과전압을 생성합니다.

결과적으로 건물 보호 시스템은 전기 설비를 보호하지 않습니다. 따라서 전기 설비 보호 시스템을 제공해야합니다.

그림 J15 – 직접 낙뢰 역전 류

번개 보호 – 전기 설비 보호 시스템

전기 설비 보호 시스템의 주요 목적은 과전압을 장비에 허용되는 값으로 제한하는 것입니다.

전기 설비 보호 시스템은 다음으로 구성됩니다.

• 건물 구성에 따라 하나 이상의 SPD;
• 등전위 본딩 : 노출 된 전도성 부품의 금속 메시.

실시

건물의 전기 및 전자 시스템을 보호하는 절차는 다음과 같습니다.

정보 검색

• 모든 민감한 부하와 건물 내 위치를 식별합니다.
• 전기 및 전자 시스템과 각각의 건물 진입 지점을 식별합니다.
• 번개 보호 시스템이 건물이나 주변에 있는지 확인하십시오.
• 건물 위치에 적용되는 규정을 숙지하십시오.
• 지리적 위치, 전원 공급 장치 유형, 낙뢰 밀도 등에 따라 낙뢰 위험을 평가합니다.

솔루션 구현

• 메시로 프레임에 본딩 컨덕터를 설치합니다.
• LV 수신 배전반에 SPD를 설치합니다.
• 민감한 장비 근처에있는 각 하위 배전반에 추가 SPD를 설치합니다 (그림 J16 참조).

그림 J16 – 대규모 전기 설비 보호의 예

서지 보호 장치 (SPD)

서지 보호 장치 (SPD)는 전력 공급 네트워크, 전화 네트워크, 통신 및 자동 제어 버스에 사용됩니다.

서지 보호 장치 (SPD)는 전기 설비 보호 시스템의 구성 요소입니다.

이 장치는 보호해야하는 부하의 전원 공급 회로에 병렬로 연결됩니다 (그림 J17 참조). 또한 모든 수준의 전원 공급 장치 네트워크에서 사용할 수 있습니다.

이것은 가장 일반적으로 사용되는 가장 효율적인 과전압 보호 유형입니다.

그림 J17 – 병렬 보호 시스템의 원리

병렬로 연결된 SPD는 임피던스가 높습니다. 과도 과전압이 시스템에 나타나면 장치의 임피던스가 감소하여 서지 전류가 SPD를 통해 구동되어 민감한 장비를 우회합니다.

과학원리

SPD는 대기 기원의 과도 과전압을 제한하고 전류 파를 접지로 전환하여이 과전압의 진폭을 전기 설비 및 전기 스위치 기어 및 제어 장치에 위험하지 않은 값으로 제한하도록 설계되었습니다.

SPD는 과전압을 제거합니다

• 공통 모드에서 위상과 중성 또는 접지 사이;
• 차동 모드에서 위상과 중립 사이.

과전압이 작동 임계 값을 초과하는 경우 SPD

• 공통 모드에서 지구에 에너지를 전달합니다.
• 차동 모드에서 다른 라이브 컨덕터에 에너지를 분배합니다.

세 가지 유형의 SPD

유형 1 SPD
Type 1 SPD는 낙뢰 보호 시스템 또는 메쉬 케이지로 보호되는 서비스 부문 및 산업 건물의 특정 경우에 권장됩니다.
직접적인 번개로부터 전기 설비를 보호합니다. 접지 도체에서 네트워크 도체로 번지는 번개에서 역전 류를 방전 할 수 있습니다.
Type 1 SPD는 10 / 350µs 전류 파가 특징입니다.

유형 2 SPD
Type 2 SPD는 모든 저전압 전기 설비를위한 주요 보호 시스템입니다. 각 전기 배전반에 설치되어 전기 설비의 과전압 확산을 방지하고 부하를 보호합니다.
Type 2 SPD는 8/20 µs 전류 파가 특징입니다.

유형 3 SPD
이 SPD는 방전 용량이 낮습니다. 따라서 Type 2 SPD를 보완하기 위해 그리고 민감한 부하 근처에 반드시 설치해야합니다.
Type 3 SPD는 전압 파 (1.2 / 50μs)와 전류 파 (8 / 20μs)의 조합이 특징입니다.

SPD 규범 적 정의

그림 J18 – SPD 표준 정의

참고 1 : 직접 및 간접 낙뢰에 대한 부하 보호를 결합한 T1 + T2 SPD (또는 유형 1 + 2 SPD)가 있습니다.

참고 2 : 일부 T2 SPD는 T3로 선언 될 수도 있습니다.

SPD의 특성

국제 표준 IEC 61643-11 Edition 1.0 (03 년 2011 월)은 저전압 분배 시스템에 연결된 SPD의 특성과 테스트를 정의합니다 (그림 J19 참조).

녹색은 SPD의 보장 된 작동 범위입니다.
그림 J19 – 배리스터가있는 SPD의 시간 / 전류 특성

공통 특성

• U_C: 최대 연속 작동 전압. 이것은 SPD가 활성화되는 AC 또는 DC 전압입니다. 이 값은 정격 전압 및 시스템 접지 배열에 따라 선택됩니다.
• U_P: 전압 보호 레벨 (I_n). 이것은 SPD가 활성 상태 일 때 단자에 걸리는 최대 전압입니다. 이 전압은 SPD에 흐르는 전류가 In과 같을 때 도달합니다. 선택한 전압 보호 수준은 부하의 과전압 내성 기능보다 낮아야합니다. 번개가 치는 경우 SPD 단자의 전압은 일반적으로 U 미만으로 유지됩니다._P.
• In : 공칭 방전 전류. 이것은 SPD가 최소 8 회 방전 할 수있는 20/19 µs 파형 전류의 피크 값입니다.

In이 중요한 이유는 무엇입니까?
In은 SPD가 최소 19 배 이상 견딜 수있는 공칭 방전 전류에 해당합니다. In 값이 높을수록 SPD 수명이 길어 지므로 최소 부과 값인 5kA보다 높은 값을 선택하는 것이 좋습니다.

유형 1 SPD

• I_{꼬마 도깨비}: 임펄스 전류. SPD가 최소 10 회 방전 할 수있는 350 / XNUMXµs 파형 전류의 피크 값입니다.

나는 왜_{꼬마 도깨비} 중대한?
IEC 62305 표준은 25 상 시스템에 대해 극당 3kA의 최대 임펄스 전류 값을 요구합니다. 이는 100P + N 네트워크의 경우 SPD가 접지 결합에서 발생하는 총 최대 임펄스 전류 XNUMXkA를 견딜 수 있어야 함을 의미합니다.

• I_fi: 추종 전류 자동 소화. 스파크 갭 기술에만 적용됩니다. 이것은 플래시 오버 후 SPD가 스스로 차단할 수있는 전류 (50Hz)입니다. 이 전류는 항상 설치 지점의 예상 단락 전류보다 커야합니다.

유형 2 SPD

• Imax : 최대 방전 전류. 이것은 SPD가 8 회 방전 할 수있는 20/XNUMX µs 파형 전류의 피크 값입니다.

Imax가 중요한 이유는 무엇입니까?
In은 같지만 Imax가 다른 SPD 2 개를 비교하면 Imax 값이 더 높은 SPD는 "안전 마진"이 더 높고 손상없이 더 높은 서지 전류를 견딜 수 있습니다.

유형 3 SPD

• U_OC: 클래스 III (유형 3) 테스트 중에 적용되는 개방 회로 전압.

주요 용도

• 저전압 SPD. 이 용어는 기술 및 사용 관점에서 매우 다른 장치를 지정합니다. 저전압 SPD는 모듈 식으로 LV 배전반 내부에 쉽게 설치할 수 있습니다. 전원 소켓에 적용 할 수있는 SPD도 있지만 이러한 장치는 방전 용량이 낮습니다.

• 통신 네트워크 용 SPD. 이러한 장치는 외부 (번개) 및 전원 공급 네트워크 내부 (오염 장비, 스위치 기어 작동 등)에서 오는 과전압으로부터 전화 네트워크, 교환 네트워크 및 자동 제어 네트워크 (버스)를 보호합니다. 이러한 SPD는 RJ11, RJ45,… 커넥터에 설치되거나 부하에 통합됩니다.

노트

1. MOV (바리스터) 기반 SPD에 대한 표준 IEC 61643-11에 따른 테스트 시퀀스. I에서 총 19 개의 임펄스_n:

• 하나의 긍정적 인 충동
• 하나의 부정적인 충동
• 15Hz 전압에서 30 °마다 동기화 된 50 개의 임펄스
• 하나의 긍정적 인 충동
• 하나의 부정적인 충동

2. 유형 1 SPD의 경우, I에서 15 번의 임펄스 후_n (이전 참고 사항 참조) :

• 0.1 x I에서 하나의 임펄스_{꼬마 도깨비}
• 0.25 x I에서 하나의 임펄스_{꼬마 도깨비}
• 0.5 x I에서 하나의 임펄스_{꼬마 도깨비}
• 0.75 x I에서 하나의 임펄스_{꼬마 도깨비}
• I에게 하나의 충동_{꼬마 도깨비}

전기 설비 보호 시스템 설계
전기 설비 보호 시스템의 설계 규칙

건물의 전기 설비를 보호하기 위해 다음 선택에 간단한 규칙이 적용됩니다.

• SPD (들);
• 그 보호 시스템.

배전 시스템의 경우 낙뢰 보호 시스템을 정의하고 건물의 전기 설비를 보호하기 위해 SPD를 선택하는 데 사용되는 주요 특성은 다음과 같습니다.

• SPD
• SPD 수량
• 유형
• SPD의 최대 방전 전류 Imax를 정의하기위한 노출 수준.
• 단락 보호 장치
• 최대 방전 전류 Imax;
• 설치 지점에서 단락 전류 Isc.

아래 그림 J20의 로직 다이어그램은이 설계 규칙을 보여줍니다.

그림 J20 – 보호 시스템 선택을위한 논리 다이어그램

SPD 선택을위한 다른 특성은 전기 설치를 위해 미리 정의되어 있습니다.

• SPD의 극 수;
• 전압 보호 레벨 U_P;
• U_C: 최대 연속 작동 전압.

전기 설비 보호 시스템의이 하위 섹션 설계에서는 설비의 특성, 보호 할 장비 및 환경에 따라 보호 시스템을 선택하는 기준에 대해 자세히 설명합니다.

보호 시스템의 요소

SPD는 항상 전기 설비의 원점에 설치해야합니다.

SPD의 위치 및 유형

설치 원점에 설치할 SPD 유형은 낙뢰 보호 시스템이 있는지 여부에 따라 다릅니다. 건물에 번개 보호 시스템 (IEC 62305에 따라)이 장착 된 경우 Type 1 SPD를 설치해야합니다.

설치가 끝날 때 설치되는 SPD의 경우 IEC 60364 설치 표준은 다음 두 가지 특성에 대한 최소값을 지정합니다.

• 공칭 방전 전류 I_n = 5kA (8/20) µs;
• 전압 보호 레벨 U_P(나는_n) <2.5kV.

설치할 추가 SPD 수는 다음에 의해 결정됩니다.

• 사이트의 크기와 본딩 컨덕터 설치의 어려움. 대규모 사이트에서는 각 하위 배포 엔클로저의 들어오는 끝에 SPD를 설치해야합니다.
• 들어오는 종단 보호 장치로부터 보호 할 민감한 부하를 분리하는 거리. 부하가 인입 단 보호 장치에서 10m 이상 떨어진 곳에있는 경우 민감한 부하에 최대한 가깝게 추가 미세 보호를 제공해야합니다. 파동 반사 현상은 10 미터에서 증가하고 있습니다. 번개 파동의 전파를 참조하십시오.
• 노출 위험. 매우 노출 된 사이트의 경우 인입 단 SPD는 높은 낙뢰 전류 흐름과 충분히 낮은 전압 보호 수준을 모두 보장 할 수 없습니다. 특히 Type 1 SPD에는 일반적으로 Type 2 SPD가 수반됩니다.

아래 그림 J21의 표는 위에 정의 된 두 가지 요소를 기반으로 설정할 SPD의 수량과 유형을 보여줍니다.

그림 J21 – SPD 구현의 4 가지 사례

분산 수준 보호

세 가지 유형의 SPD가 제공되는 그림 J22에 표시된 것처럼 여러 SPD 보호 수준을 통해 여러 SPD간에 에너지를 분산 할 수 있습니다.

• 유형 1 : 건물에 낙뢰 보호 시스템이 장착되고 설치의 들어오는 끝에 위치하면 매우 많은 양의 에너지를 흡수합니다.
• 유형 2 : 잔류 과전압을 흡수합니다.
• 유형 3 : 부하에 매우 가까운 곳에 위치한 가장 민감한 장비에 필요한 경우 "미세"보호 기능을 제공합니다.

참고 : 유형 1 및 2 SPD는 단일 SPD에 결합 될 수 있습니다.
그림 J22 – 정밀 보호 구조

설치 특성에 따른 SPD의 공통 특성
최대 연속 작동 전압 Uc

시스템 접지 배열에 따라 최대 연속 작동 전압 U_C SPD의 값은 그림 J23의 표에 표시된 값보다 크거나 같아야합니다.

그림 J23 – 규정 된 U의 최소값_C 시스템 접지 배열에 따른 SPD 용 (IEC 534.2-60364-5 표준의 표 53 기준)

N / A : 해당 없음
U : 저전압 시스템의 선간 전압
ㅏ. 이러한 값은 최악의 오류 조건과 관련이 있으므로 10 %의 허용 오차는 고려되지 않습니다.

시스템 접지 배열에 따라 선택된 UC의 가장 일반적인 값입니다.
TT, TN : 260, 320, 340, 350V
IT : 440, 460V

전압 보호 레벨 U_P (나는_n)

IEC 60364-4-44 표준은 보호 할 부하의 기능에서 SPD에 대한 보호 수준 Up을 선택하는 데 도움이됩니다. 그림 J24의 표는 각 장비 종류의 내충격 능력을 나타냅니다.

그림 J24 – 장비 Uw의 필수 정격 임펄스 전압 (IEC 443.2-60364-4의 표 44)

ㅏ. IEC 60038 : 2009에 따름.
비. 이 정격 임펄스 전압은 활선 도체와 PE 사이에 적용됩니다.
씨. 캐나다와 미국에서는 300V 이상의 대지 전압에 대해이 열에서 다음으로 높은 전압에 해당하는 정격 임펄스 전압이 적용됩니다.
디. 220-240V에서 IT 시스템 작동의 경우 한 라인의 접지 오류에서 접지 전압으로 인해 230/400 행이 사용됩니다.

그림 J25 – 장비의 과전압 범주

	과전압 범주의 장비 나는 보호 수단이 장비 외부에 적용되는 건물의 고정 설치에서만 사용하기에 적합합니다. 과도 과전압을 지정된 수준으로 제한합니다. 이러한 장비의 예로는 컴퓨터, 전자 프로그램이있는 기기 등과 같은 전자 회로가 포함 된 장비가 있습니다.
	과전압 카테고리 II의 장비는 고정 전기 설비에 연결하는 데 적합하며 일반적으로 전류 사용 장비에 필요한 정상적인 가용성을 제공합니다. 이러한 장비의 예로는 가전 제품 및 유사한 부하가 있습니다.
	과전압 카테고리 III의 장비는 높은 가용성을 제공하는 메인 배전반을 포함하여 다운 스트림 고정 설치에 사용됩니다. 이러한 장비의 예로는 고정 설치의 배전반, 회로 차단기, 배선 시스템 (케이블, 버스 바, 정션 박스, 스위치, 소켓 콘센트), 산업용 장비 및 기타 장비 (예 : 고정식 모터)가 있습니다. 고정 설치에 대한 영구 연결.
	과전압 카테고리 IV의 장비는 예를 들어 메인 배전반의 상류와 같이 설비의 원점 또는 그 근처에서 사용하기에 적합합니다. 이러한 장비의 예로는 전기 계량기, XNUMX 차 과전류 보호 장치 및 리플 제어 장치가 있습니다.

"설치된"U_P 성능은 하중의 내충격 능력과 비교되어야합니다.

SPD에는 전압 보호 레벨 U가 있습니다._P 즉, 설치와 관계없이 정의되고 테스트되었습니다. 실제로 U의 선택을 위해_P SPD의 성능을 유지하려면 SPD 설치에 내재 된 과전압을 허용하기 위해 안전 여유를 고려해야합니다 (그림 J26 및 서지 보호 장치 연결 참조).

그림 J26 – 설치된 U_P

"설치된"전압 보호 레벨 U_P 230 / 400V 전기 설비에서 민감한 장비를 보호하기 위해 일반적으로 채택되는 것은 2.5kV입니다 (과전압 범주 II, 그림 J27 참조).

참고 :
입력단 SPD가 규정 된 전압 보호 수준을 달성 할 수 없거나 민감한 장비 항목이 원격 인 경우 (보호 시스템의 요소 #SPD 위치 및 유형 유형 및 SPD 유형 참조)이를 달성하기 위해 추가 조정 SPD를 설치해야합니다. 필요한 보호 수준.

극 수

• 시스템 접지 배열에 따라 공통 모드 (CM) 및 차동 모드 (DM)에서 보호를 보장하는 SPD 아키텍처를 제공해야합니다.

그림 J27 – 시스템 접지 배열에 따른 보호 요구

ㅏ. 위상과 중립 사이의 보호는 설치 원점에있는 SPD에 통합되거나 보호 할 장비에 가깝게 원격으로 배치 할 수 있습니다.
비. 중립적 인 경우

참고 :

공통 모드 과전압
기본 보호 형태는 사용 된 시스템 접지 배열 유형에 관계없이 상과 PE (또는 PEN) 도체 사이에 공통 모드로 SPD를 설치하는 것입니다.

차동 모드 과전압
TT 및 TN-S 시스템에서 중성점 접지는 접지 임피던스로 인해 비대칭을 초래하여 낙뢰에 의해 유도 된 과전압이 공통 모드 임에도 불구하고 차동 모드 전압이 나타납니다.

2P, 3P 및 4P SPD
(그림 J28 참조)
이들은 IT, TN-C, TN-CS 시스템에 적용됩니다.
공통 모드 과전압에 대한 보호 기능 만 제공합니다.

그림 J28 – 1P, 2P, 3P, 4P SPD

1P + N, 3P + N SPD
(그림 J29 참조)
이들은 TT 및 TN-S 시스템에 적용됩니다.
공통 모드 및 차동 모드 과전압에 대한 보호 기능을 제공합니다.

그림 J29 – 1P + N, 3P + N SPD

유형 1 SPD 선택
임펄스 전류 Iimp

• 보호 할 건물 유형에 대한 국가 규정이나 특정 규정이없는 경우 : 임펄스 전류 Iimp는 IEC 12.5-10-350에 따라 분기당 최소 60364kA (5 / 534µs 파동)이어야합니다.
• 규정이있는 경우 : 표준 IEC 62305-2는 I, II, III 및 IV의 4 가지 수준을 정의합니다.

그림 J31의 표는 I의 다양한 수준을 보여줍니다._{꼬마 도깨비} 규제의 경우.

그림 J30 – 밸런스 I의 기본 예_{꼬마 도깨비} 3 상 시스템의 전류 분포

그림 J31 – I의 테이블_{꼬마 도깨비} 건물의 전압 보호 수준에 따른 값 (IEC / EN 62305-2 기준)

현재 I를 따라 자동 소화_fi

이 특성은 스파크 갭 기술이 적용된 SPD에만 적용됩니다. 자동 소화는 현재 I를 따릅니다._fi 항상 예상 단락 전류 I보다 커야합니다._sc 설치 시점에.

유형 2 SPD 선택
최대 방전 전류 Imax

최대 방전 전류 Imax는 건물 위치에 대한 예상 노출 수준에 따라 정의됩니다.
최대 방전 전류 (Imax) 값은 위험 분석에 의해 결정됩니다 (그림 J32의 표 참조).

그림 J32 – 노출 레벨에 따른 권장 최대 방전 전류 Imax

외부 단락 보호 장치 (SCPD) 선택

보호 장치 (열 및 단락)는 안정적인 작동을 보장하기 위해 SPD와 조정되어야합니다.
서비스의 연속성 보장 :

• 번개 전류 파를 견디다
• 과도한 잔류 전압을 생성하지 마십시오.

모든 유형의 과전류에 대한 효과적인 보호 보장 :

• 배리스터의 열 폭주에 따른 과부하;
• 낮은 강도의 단락 (임피 던트);
• 고강도의 단락.

SPD의 수명이 끝날 때 피해야 할 위험
노화로 인해

노화로 인해 자연적으로 수명이 종료되는 경우 보호는 열 유형입니다. 배리스터가있는 SPD에는 SPD를 비활성화하는 내부 단로기가 있어야합니다.
참고 : 열 폭주를 통한 수명 종료는 가스 방전 튜브 또는 캡슐화 된 스파크 갭이있는 SPD와 관련이 없습니다.

결함으로 인해

단락 오류로 인한 수명 종료 원인은 다음과 같습니다.

• 최대 방전 용량을 초과했습니다. 이 결함으로 인해 강력한 단락이 발생합니다.
• 분배 시스템 (중성 / 위상 전환, 중성 분리)으로 인한 결함.
• 배리스터의 점진적인 열화.
  후자의 두 가지 결함으로 인해 단락이 발생합니다.
  설치는 이러한 유형의 오류로 인한 손상으로부터 보호되어야합니다. 위에서 정의한 내부 (열) 차단기는 예열 할 시간이 없으므로 작동 할 시간이 없습니다.
  단락을 제거 할 수있는 "외부 단락 보호 장치 (외부 SCPD)"라는 특수 장치를 설치해야합니다. 회로 차단기 또는 퓨즈 장치로 구현할 수 있습니다.

외부 SCPD의 특성

외부 SCPD는 SPD와 조정되어야합니다. 다음 두 가지 제약 조건을 충족하도록 설계되었습니다.

번개 전류 내성

낙뢰 전류 내성은 SPD의 외부 단락 보호 장치의 필수 특성입니다.
외부 SCPD는 In에서 15 개의 연속적인 임펄스 전류로 인해 트립되지 않아야합니다.

단락 전류 내성

• 차단 용량은 설치 규칙 (IEC 60364 표준)에 따라 결정됩니다.
  외부 SCPD는 설치 지점에서 예상되는 단락 전류 Isc 이상의 차단 용량을 가져야합니다 (IEC 60364 표준에 따름).
• 단락으로부터 설비 보호
  특히, 방해 단락은 많은 에너지를 소모하므로 설치 및 SPD 손상을 방지하기 위해 매우 빠르게 제거해야합니다.
  SPD와 외부 SCPD 간의 올바른 연결은 제조업체에서 제공해야합니다.

외부 SCPD의 설치 모드
"시리즈"장치

SCPD는 보호 할 네트워크의 일반 보호 장치 (예 : 설비 업스트림 연결 회로 차단기)에 의해 보호가 수행 될 때 "직렬"(그림 J33 참조)로 설명됩니다.

그림 J33 – "일련 된"SCPD

"병렬"장치

SCPD는 SPD와 관련된 보호 장치에 의해 보호가 특별히 수행 될 때 "병렬"(그림 J34 참조)로 설명됩니다.

• 기능이 회로 차단기에 의해 수행되는 경우 외부 SCPD를 "차단기 차단기"라고합니다.
• 분리 회로 차단기는 SPD에 통합되거나 통합되지 않을 수 있습니다.

그림 J34 – SCPD "병렬"

참고 :
가스 방전관 또는 캡슐화 된 스파크 갭이있는 SPD의 경우 SCPD를 사용하면 사용 직후 전류를 차단할 수 있습니다.

보호 보장

외부 SCPD는 SPD와 조정되어야하며 IEC 61643-11 표준의 권장 사항에 따라 SPD 제조업체가 테스트하고 보증해야합니다. 또한 제조업체의 권장 사항에 따라 설치해야합니다. 예를 들어 전기 SCPD + SPD 조정 테이블을 참조하십시오.

이 장치가 통합되면 제품 표준 IEC 61643-11을 준수하면 자연스럽게 보호됩니다.

그림 J35 – 외부 SCPD가있는 SPD, 비 통합 (iC60N + iPRD 40r) 및 통합 (iQuick PRD 40r)

외부 SCPD 특성 요약

특성에 대한 자세한 분석은 외부 SCPD의 세부 특성 섹션에 나와 있습니다.
그림 J36의 표는 다양한 유형의 외부 SCPD에 따른 특성을 요약 한 예입니다.

그림 J36 – 외부 SCPD에 따른 Type 2 SPD의 수명 종료 보호 특성

외부 SCPD의 설치 모드	시리즈에서	병행하여
		퓨즈 보호 관련	회로 차단기 보호 관련	회로 차단기 보호 통합
장비의 서지 보호	=	=	=	=
	SPD는 관련 외부 SCPD의 종류에 관계없이 장비를 만족스럽게 보호합니다.
수명 종료시 설치 보호	-	=	+	+ +
	가능한 보호 보장 없음	제조사 보증		완전한 보증
		임피던스 단락으로부터 보호가 잘 보장되지 않음	단락으로부터 완벽하게 보호
수명 종료시 서비스의 연속성	- -	+	+	+
	전체 설치가 종료됩니다.	SPD 회로 만 차단됨
수명 종료시 유지 관리	- -	=	+	+
	필요한 설치 종료	퓨즈 변경	즉시 재설정

SPD 및 보호 장치 조정 테이블

아래 그림 J37의 표는 모든 수준의 단락 전류에 대해 XXX Electric 브랜드의 유형 1 및 2 SPD에 대한 회로 차단기 (외부 SCPD) 분리 조정을 보여줍니다.

Electric에서 표시하고 보장하는 SPD와 차단기 차단기 간의 조정은 안정적인 보호를 보장합니다 (번개 파 저항, 임피던스 단락 전류의 강화 된 보호 등).

그림 J37 – SPD와 차단기 차단기 간의 조정 테이블의 예. 항상 제조업체에서 제공하는 최신 표를 참조하십시오.

업스트림 보호 장치와의 조정

과전류 보호 장치와의 조정
전기 설비에서 외부 SCPD는 보호 장치와 동일한 장치입니다.이를 통해 보호 계획의 기술적 및 경제적 최적화를 위해 선택 성과 계단식 기술을 적용 할 수 있습니다.

잔류 전류 장치와의 조정
SPD가 누전 보호 장치의 다운 스트림에 설치되는 경우 후자는 최소 3kA (8 / 20μs 전류 파)의 펄스 전류에 대한 내성이있는 "si"또는 선택적 유형이어야합니다.

서지 보호 장치 설치
서지 보호 장치 연결

SPD를 부하에 연결하는 것은 보호 장비의 단자에서 전압 보호 레벨 (설치됨) 값을 줄이기 위해 가능한 한 짧아야합니다.

네트워크 및 접지 단자대에 대한 SPD 연결의 총 길이는 50cm를 초과하지 않아야합니다.

장비 보호를위한 필수 특성 중 하나는 장비가 터미널에서 견딜 수있는 최대 전압 보호 수준 (설치됨)입니다. 따라서 SPD는 장비 보호에 맞게 전압 보호 레벨 Up을 선택해야합니다 (그림 J38 참조). 연결 도체의 총 길이는

L = L1 + L2 + L3.

고주파 전류의 경우이 연결의 단위 길이 당 임피던스는 약 1µH / m입니다.

따라서이 연결에 Lenz의 법칙을 적용합니다. ΔU = L di / dt

전류 진폭이 8kA 인 정규화 된 20/8 µs 전류 파는 따라서 케이블 미터당 1000V의 전압 상승을 생성합니다.

ΔU = 1 x 10-6 x 8 x 103/8 x 10-6 = 1000V

그림 J38 – SPD L <50cm 연결

결과적으로 장비 단자 U 장비의 전압은 다음과 같습니다.
U 장비 = Up + U1 + U2
L1 + L2 + L3 = 50cm이고 파동이 8kA 진폭의 20 / 8µs이면 장비 단자의 전압은 Up + 500V가됩니다.

플라스틱 인클로저에 연결

아래의 그림 J39는 플라스틱 인클로저에 SPD를 연결하는 방법을 보여줍니다.

그림 J39 – 플라스틱 인클로저 연결 예

금속 인클로저에 연결

금속 인클로저에있는 스위치 기어 어셈블리의 경우 SPD를 금속 인클로저에 직접 연결하고 인클로저를 보호 도체로 사용하는 것이 좋습니다 (그림 J40 참조).
이 배열은 표준 IEC 61439-2를 준수하며 어셈블리 제조업체는 인클로저의 특성이 이러한 사용을 가능하게하는지 확인해야합니다.

그림 J40 – 금속 인클로저 연결 예

도체 단면

권장되는 최소 전선 단면적은 다음을 고려합니다.

• 제공되는 정상적인 서비스 : 최대 전압 강하 (50cm 규칙)에서 낙뢰 전류 파의 흐름.
  참고 : 번개가 고주파 인 현상 인 50Hz의 애플리케이션과 달리 도체 단면적의 증가는 고주파 임피던스를 크게 감소시키지 않습니다.
• 도체의 단락 전류에 대한 내성 : 도체는 최대 보호 시스템 차단 시간 동안 단락 전류에 저항해야합니다.
  IEC 60364는 설치 들어오는 쪽에서 다음의 최소 단면적을 권장합니다.
• Type 4 SPD 연결 용 2 mm2 (Cu)
• Type 16 SPD 연결 용 2mm1 (Cu) (낙뢰 보호 시스템 있음).

좋은 SPD 설치의 예

그림 J41 – 좋은 SPD 설치의 예

장비 설치 설계는 설치 규칙에 따라 이루어져야합니다. 케이블 길이는 50cm 미만이어야합니다.

서지 보호 장치의 케이블 링 규칙
규칙 1

준수해야 할 첫 번째 규칙은 네트워크 (외부 SCPD를 통해)와 접지 단자대 사이의 SPD 연결 길이가 50cm를 초과하지 않아야한다는 것입니다.
그림 J42는 SPD 연결의 두 가지 가능성을 보여줍니다.
그림 J42 – 별도 또는 통합 된 외부 SCPD가있는 SPD

규칙 2

보호 된 나가는 피더의 도체 :

• 외부 SCPD 또는 SPD의 단자에 연결되어야합니다.
• 오염 된 유입 도체와 물리적으로 분리되어야합니다.

SPD와 SCPD의 터미널 오른쪽에 있습니다 (그림 J43 참조).

그림 J43 – 보호 된 나가는 피더의 연결은 SPD 터미널의 오른쪽에 있습니다.

규칙 3

들어오는 피더 위상, 중성선 및 보호 (PE) 도체는 루프 표면을 줄이기 위해 나란히 연결되어야합니다 (그림 J44 참조).

규칙 4

SPD의 인입 컨덕터는 커플 링으로 인한 오염을 방지하기 위해 보호 된 인출 컨덕터에서 멀리 떨어져 있어야합니다 (그림 J44 참조).

규칙 5

프레임 루프의 표면을 최소화하고 EM 방해에 대한 차폐 효과의 이점을 얻으려면 케이블을 인클로저의 금속 부분 (있는 경우)에 고정해야합니다.

모든 경우에 배전반 및 인클로저의 프레임이 매우 짧은 연결을 통해 접지되었는지 확인해야합니다.

마지막으로 차폐 케이블을 사용하는 경우 차폐 효율을 감소 시키므로 긴 길이는 피해야합니다 (그림 J44 참조).

그림 J44 – 전기 인클로저의 루프 표면과 공통 임피던스의 감소에 의한 EMC 개선의 예

서지 보호 적용 사례

슈퍼마켓의 SPD 적용 예

그림 J46 – 통신 네트워크

솔루션 및 회로도

• 서지 피뢰기 선택 가이드를 사용하면 설치의 수신단과 관련 차단 회로 차단기의 서지 피뢰기의 정확한 값을 결정할 수 있습니다.
• 민감한 장치 (U_{꼬마 도깨비} <1.5 kV)는 들어오는 보호 장치에서 10m 이상 떨어져있는 경우 미세 보호 서지 보호기를 부하에 최대한 가깝게 설치해야합니다.
• 냉장실 영역에서 더 나은 서비스 연속성을 보장하기 위해 : 번개가 통과 할 때 접지 전위 상승으로 인한 성가신 트립을 방지하기 위해 "si"유형의 잔류 전류 회로 차단기가 사용됩니다.
• 대기 과전압으로부터 보호하려면 1, 주 배전반에 서지 피뢰기를 설치하십시오. 2, 들어오는 서지 피뢰기에서 1m 이상 떨어진 민감한 장치에 공급하는 각 배전반 (2 및 10)에 미세 보호 서지 피뢰기를 설치합니다. 3, 화재 경보기, 모뎀, 전화, 팩스와 같은 공급 장치를 보호하기 위해 통신 네트워크에 서지 피뢰기를 설치합니다.

케이블 링 권장 사항

• 건물의 접지 종단의 등전위를 확인하십시오.
• 루프 형 전원 공급 장치 케이블 영역을 줄입니다.

설치 권장 사항

• 서지 피뢰기를 설치하십시오._최대 = 40kA (8 / 20µs) 및 60A 정격 iC40 차단 회로 차단기.
• 미세 보호 서지 피뢰기를 설치하십시오._최대 = 8kA (8 / 20µs) 및 60A 정격의 관련 iC10 차단 회로 차단기

그림 J46 – 통신 네트워크

태양 광 애플리케이션 용 SPD

다양한 이유로 전기 설비에서 과전압이 발생할 수 있습니다. 원인은 다음과 같습니다.

• 번개 또는 수행 된 작업의 결과로 발생한 유통 네트워크.
• 낙뢰 (근처 또는 건물 및 PV 설비 또는 피뢰침).
• 번개로 인한 전기장의 변화.

모든 옥외 구조물과 마찬가지로 PV 설치는 지역마다 다른 번개 위험에 노출됩니다. 예방 및 체포 시스템과 장치를 갖추어야합니다.

등전위 본딩에 의한 보호

배치해야 할 첫 번째 안전 장치는 PV 설치의 모든 전도성 부품간에 등전위 본딩을 보장하는 매체 (도체)입니다.

목표는 모든 접지 된 도체와 금속 부품을 결합하여 설치된 시스템의 모든 지점에서 동일한 전위를 생성하는 것입니다.

서지 보호 장치 (SPD)에 의한 보호

SPD는 AC / DC 인버터, 모니터링 장치 및 PV 모듈과 같은 민감한 전기 장비뿐만 아니라 230VAC 배전 네트워크로 구동되는 기타 민감한 장비를 보호하는 데 특히 중요합니다. 다음 위험 평가 방법은 임계 길이 Lcrit의 평가와 DC 라인의 누적 길이 L과의 비교를 기반으로합니다.
L ≥ Lcrit 인 경우 SPD 보호가 필요합니다.
Lcrit는 PV 설치 유형에 따라 다르며 다음 표 (그림 J47)에 명시된대로 계산됩니다.

그림 J47 – SPD DC 선택

L은 다음의 합계입니다.

• 동일한 도관에있는 케이블의 길이가 한 번만 계산된다는 점을 고려하여 인버터와 정션 박스 사이의 거리 합계
• 동일한 도관에있는 케이블의 길이가 한 번만 계산된다는 점을 고려하여 정션 박스와 스트링을 형성하는 태양 광 모듈의 연결 지점 사이의 거리의 합.

Ng는 아크 번개 밀도 (파업 횟수 / km2 / 년)입니다.

그림 J48 – SPD 선택

SPD 보호
장소	PV 모듈 또는 어레이 박스		인버터 DC 측	인버터 AC 측		메인 보드
	LDC			LAC		피뢰침
기준	10m 미만	> 10m		10m 미만	> 10m	가능	아니
SPD 유형	필요가 없어서	"SPD 1" 유형 2 [a]	"SPD 2" 유형 2 [a]	필요가 없어서	"SPD 3" 유형 2 [a]	"SPD 4" 유형 1 [a]	"SPD 4" Ng> 2 & 가공선 인 경우 유형 2.5

[ㅏ]. 1 2 3 4 EN 1에 따른 유형 62305 이격 거리는 준수되지 않습니다.

SPD 설치

DC 측의 SPD 수와 위치는 태양 광 패널과 인버터 사이의 케이블 길이에 따라 다릅니다. SPD는 길이가 10m 미만인 경우 인버터 근처에 설치해야합니다. 10 미터보다 크면 두 번째 SPD가 필요하며 태양 광 패널과 가까운 상자에 있어야하며 첫 번째 SPD는 인버터 영역에 있습니다.

효율성을 위해 L + / L- 네트워크와 SPD의 접지 단자대와 접지 버스 바 사이의 SPD 연결 케이블은 가능한 한 짧아야합니다 (2.5m 미만 (d1 + d2 <50cm)).

안전하고 신뢰할 수있는 태양 광 발전

"발전기"부품과 "변환"부품 사이의 거리에 따라 두 부품 각각을 보호하기 위해 두 개 이상의 서지 피뢰기를 설치해야 할 수도 있습니다.

그림 J49 – SPD 위치

서지 보호 기술 보충 자료

번개 보호 표준

IEC 62305 표준 부품 1-4 (NF EN 62305 부품 1-4)는 번개 보호 시스템에 대한 표준 발행물 IEC 61024 (시리즈), IEC 61312 (시리즈) 및 IEC 61663 (시리즈)을 재구성하고 업데이트합니다.

1 부 – 일반 원칙

이 부분에서는 번개와 그 특성 및 일반 데이터에 대한 일반 정보를 제공하고 기타 문서를 소개합니다.

2 부 – 위험 관리

이 부분에서는 구조에 대한 위험을 계산하고 기술 및 경제 최적화를 허용하기 위해 다양한 보호 시나리오를 결정할 수있는 분석을 제공합니다.

파트 3 – 구조물의 물리적 손상 및 생명 위험

이 부분에서는 낙뢰 보호 시스템, 인하 도선, 접지선, 등전위 및 등전위 본딩 (Type 1 SPD)이있는 SPD를 포함하여 직접 낙뢰로부터 보호하는 방법에 대해 설명합니다.

4 부 – 구조물 내의 전기 및 전자 시스템

이 부분에서는 SPD (Types 2 및 3)에 의한 보호 시스템, 케이블 차폐, SPD 설치 규칙 등을 포함하여 낙뢰 유도 효과로부터 보호하는 방법에 대해 설명합니다.

이 일련의 표준은 다음으로 보완됩니다.

• 서지 보호 제품 정의에 대한 IEC 61643 표준 시리즈 (SPD의 구성 요소 참조)
• LV 전기 설비의 제품 적용을위한 IEC 60364-4 및 -5 시리즈 표준 (SPD의 수명 종료 표시 참조).

SPD의 구성 요소

SPD는 주로 다음으로 구성됩니다 (그림 J50 참조).

1. 하나 이상의 비선형 구성 요소 : 충전부 (배리스터, 가스 방전관 [GDT] 등);
2. 수명 종료시 열 폭주 (배리스터가있는 SPD)로부터 보호하는 열 보호 장치 (내부 단로기)
3. SPD의 수명 종료를 나타내는 표시기; 일부 SPD는이 표시에 대한 원격보고를 허용합니다.
4. 단락을 방지하는 외부 SCPD (이 장치는 SPD에 통합 될 수 있음).

그림 J50 – SPD 다이어그램

라이브 파트의 기술

라이브 파트를 구현하기 위해 여러 기술을 사용할 수 있습니다. 각각 장점과 단점이 있습니다.

• 제너 다이오드;
• 가스 방전관 (제어 또는 제어되지 않음)
• 배리스터 (산화 아연 배리스터 [ZOV]).

아래 표는 일반적으로 사용되는 3 가지 기술의 특성과 배열을 보여줍니다.

그림 J51 – 요약 성능 표

구성 요소	가스 배출관 (GDT)	캡슐화 된 스파크 갭	산화 아연 배리스터	직렬로 연결된 GDT 및 배리스터	캡슐화 된 스파크 갭 및 배리스터 병렬
형질
작동 모드	전압 전환	전압 전환	전압 제한	직렬로 전압 스위칭 및 제한	병렬로 전압 스위칭 및 제한
작동 곡선
어플리케이션	통신 네트워크 LV 네트워크 (배리스터 관련)	LV 네트워크	LV 네트워크	LV 네트워크	LV 네트워크
SPD 유형	2에게 입력	1에게 입력	유형 1 또는 유형 2	유형 1+ ​​유형 2	유형 1+ ​​유형 2

SPD의 수명 종료 표시

수명 종료 표시기는 내부 단로기 및 SPD의 외부 SCPD와 연결되어 장비가 더 이상 대기의 과전압으로부터 보호되지 않음을 사용자에게 알립니다.

지역 표시

이 기능은 일반적으로 설치 코드에 필요합니다. 수명 종료 표시는 내부 단로기 및 / 또는 외부 SCPD에 대한 표시기 (발광 또는 기계적)에 의해 제공됩니다.

외부 SCPD가 퓨즈 장치에 의해 구현되는 경우,이 기능을 보장하기 위해 스트라이커가있는 퓨즈와 트리핑 시스템이 장착 된베이스를 제공해야합니다.

통합 차단 회로 차단기

기계식 표시기와 제어 핸들의 위치는 자연스러운 수명 종료 표시를 가능하게합니다.

로컬 표시 및 원격보고

XXX Electric 브랜드의 iQuick PRD SPD는 분리 회로 차단기가 통합 된 "배선 준비"유형입니다.

지역 표시

iQuick PRD SPD (그림 J53 참조)에는 로컬 기계 상태 표시기가 장착되어 있습니다.

• (빨간색) 기계식 표시기와 분리 회로 차단기 핸들의 위치는 SPD의 종료를 나타냅니다.
• 각 카트리지의 (빨간색) 기계적 표시기는 카트리지 수명이 다했음을 나타냅니다.

그림 J53 – XXX Electric 브랜드의 iQuick PRD 3P + N SPD

원격보고

(그림 J54 참조)

iQuick PRD SPD에는 다음 사항을 원격으로보고 할 수있는 표시 접점이 있습니다.

• 카트리지 수명 종료;
• 누락 된 카트리지 및 제자리에 다시 장착 된 경우
• 네트워크 오류 (단락, 중성 연결 해제, 위상 / 중립 반전)
• 로컬 수동 전환.

결과적으로 설치된 SPD의 작동 상태를 원격으로 모니터링하면 대기 상태에있는 이러한 보호 장치가 항상 작동 할 준비가되어 있는지 확인할 수 있습니다.

그림 J54 – iQuick PRD SPD가있는 표시 등 설치

그림 J55 – Smartlink를 이용한 SPD 상태 원격 표시

수명 종료시 유지 관리

수명 종료 표시기에 종료가 표시되면 SPD (또는 해당 카트리지)를 교체해야합니다.

iQuick PRD SPD의 경우 유지 보수가 용이합니다.

• 수명이 다한 카트리지 (교체 예정)는 유지 보수 부서에서 쉽게 식별 할 수 있습니다.
• 수명이 다한 카트리지는 안전 장치가 카트리지가 누락 된 경우 분리 회로 차단기의 닫힘을 금지하므로 완전한 안전 상태로 교체 할 수 있습니다.

외부 SCPD의 세부 특성

현재 파도 견딜

현재 파동은 다음과 같이 외부 SCPD에 대한 테스트를 견뎌냅니다.

• 주어진 정격 및 기술 (NH 또는 원통형 퓨즈)에 대해 전류 파 내력은 gG 유형 퓨즈 (일반 사용)보다 aM 유형 퓨즈 (모터 보호)에서 더 좋습니다.
• 주어진 정격에서 전류 파는 퓨즈 장치보다 회로 차단기가 더 잘 견딜 수 있습니다. 아래 그림 J56은 전압 파 내력 테스트의 결과를 보여줍니다.
• Imax = 20kA로 정의 된 SPD를 보호하기 위해 선택할 외부 SCPD는 MCB 16 A 또는 퓨즈 aM 63 A입니다. 참고 :이 경우 퓨즈 gG 63 A는 적합하지 않습니다.
• Imax = 40kA로 정의 된 SPD를 보호하기 위해 선택할 외부 SCPD는 MCB 40A 또는 퓨즈 aM 125A입니다.

그림 J56 – I에 대한 SCPD의 전압 파 내력 성능 비교_최대 = 20kA 및 I_최대 = 40kA

전압 보호 레벨 설치

일반적으로 :

• 회로 차단기 단자의 전압 강하는 퓨즈 장치 단자의 전압 강하보다 높습니다. 이는 회로 차단기 구성 요소 (열 및 자기 트리핑 장치)의 임피던스가 퓨즈의 임피던스보다 높기 때문입니다.

하나:

• 전압 강하 사이의 차이는 10kA (95 %의 경우)를 초과하지 않는 전류 파에 대해 미미합니다.
• 설치된 Up 전압 보호 레벨은 케이블 링 임피던스도 고려합니다. 이는 퓨즈 기술 (SPD에서 멀리 떨어진 보호 장치)의 경우 높고 회로 차단기 기술 (SPD에 가깝고 SPD에 통합 된 회로 차단기)의 경우 낮을 수 있습니다.

참고 : 설치된 업 전압 보호 수준은 전압 강하의 합계입니다.

• SPD에서;
• 외부 SCPD에서;
• 장비 케이블 링

임피던스 단락으로부터 보호

임피던스 단락은 많은 에너지를 소모하므로 설치 및 SPD의 손상을 방지하기 위해 매우 빠르게 제거해야합니다.

그림 J57은 63A aM 퓨즈와 25A 회로 차단기로 보호 시스템의 응답 시간과 에너지 제한을 비교합니다.

이 두 보호 시스템은 동일한 8/20 µs 전류 파 내성 기능 (각각 27kA 및 30kA)을 가지고 있습니다.

그림 J57 – 동일한 8/20 µs 전류 파 내성 능력을 가진 회로 차단기와 퓨즈에 대한 시간 / 전류 및 에너지 제한 곡선 비교

번개 파의 전파

전기 네트워크는 저주파이며 결과적으로 전압 파의 전파는 현상의 주파수에 비해 순간적입니다. 도체의 어느 지점에서나 순간 전압은 동일합니다.

번개 파는 고주파 현상입니다 (수백 kHz에서 XNUMXMHz까지).

• 번개 파는 현상의 주파수에 상대적인 특정 속도로 도체를 따라 전파됩니다. 결과적으로 주어진 시간에 전압은 매체의 모든 지점에서 동일한 값을 갖지 않습니다 (그림 J58 참조).

그림 J58 – 도체에서 번개 파의 전파

• 매체의 변화는 다음에 따라 전파 및 / 또는 반사 현상을 만듭니다.

1. 두 매체 간의 임피던스 차이;
2. 프로그레시브 파동의 주파수 (펄스의 경우 상승 시간의 가파름)
3. 매체의 길이.

특히 전반사의 경우 전압 값이 두 배가 될 수 있습니다.

예 : SPD에 의한 보호의 경우

번개 파에 적용된 현상을 모델링하고 실험실에서 테스트 한 결과 SPD에 의해 업스트림으로 보호되는 30m 케이블에 의해 전원이 공급되는 부하가 Up 전압에서 반사 현상으로 인해 최대 전압 2 x U를 유지하는 것으로 나타났습니다._P (그림 J59 참조). 이 전압 파는 에너지가 없습니다.

그림 J59 – 케이블 종단에서 번개 파의 반사

시정 조치

세 가지 요소 (임피던스, 주파수, 거리의 차이) 중에서 실제로 제어 할 수있는 유일한 요소는 SPD와 보호 할 부하 사이의 케이블 길이입니다. 이 길이가 클수록 반사가 커집니다.

일반적으로 건물에 직면 한 과전압 전선의 경우 반사 현상은 10m에서 중요하며 전압은 30m에서 두 배가 될 수 있습니다 (그림 J60 참조).

인입 단 SPD와 보호 할 장비 사이의 케이블 길이가 10m를 초과하는 경우 정밀 보호를 위해 두 번째 SPD를 설치해야합니다.

그림 J60 – 입사 전압 전면까지의 길이에 따른 케이블 끝단의 최대 전압 = 4kV / us

TT 시스템의 낙뢰 전류 예

위상과 PE 또는 위상과 PEN 사이의 공통 모드 SPD는 시스템 접지 배열 유형에 관계없이 설치됩니다 (그림 J61 참조).

주탑에 사용되는 중성 접지 저항 R1은 설치에 사용 된 접지 저항 R2보다 저항이 낮습니다.

번개 전류는 가장 쉬운 경로를 통해 회로 ABCD를 통해 접지로 흐릅니다. 직렬로 배리스터 V1 및 V2를 통과하여 SPD의 Up 전압 (U_P1 + 유_P2) 극단적 인 경우 설비 입구의 A 및 C 단자에 나타납니다.

그림 J61 – 공통 보호 만

Ph와 N 사이의 부하를 효과적으로 보호하려면 차동 모드 전압 (A와 C 사이)을 줄여야합니다.

따라서 다른 SPD 아키텍처가 사용됩니다 (그림 J62 참조).

번개 전류는 회로 ABCD보다 임피던스가 낮은 회로 ABH를 통해 흐릅니다. 이는 B와 H 사이에 사용되는 구성 요소의 임피던스가 null (가스로 채워진 스파크 갭)이기 때문입니다. 이 경우 차동 전압은 SPD의 잔류 전압 (U_P2).

그림 J62 – 공통 및 차동 보호