Surge Protection Devices gi benotzt fir elektresch Energieversuergungsnetzer, Telefonsnetzer, a Kommunikatioun an automatesch Kontrollbussen.

2.4 De Surge Protection Device (SPD)

De Surge Protection Device (SPD) ass e Bestanddeel vum elektresche Installatiounsschutzsystem.

Dësen Apparat ass parallel op der Energieversuergung Circuit vun de Luede verbonne datt et ze schützen huet (gesinn Figebam. J17). Et kann och op allen Niveauen vum Stroumnetz benotzt ginn.

Dëst ass déi meescht benotzt an effizientst Aart Iwwerspannungsschutz.

Prinzip

SPD ass entwéckelt fir transient Iwwerspannunge vum atmosphäreschen Urspronk ze limitéieren an d'aktuell Wellen op d'Äerd ze leeden, sou datt d'Amplitude vun dëser Iwwerspannung op e Wäert limitéiert gëtt wat net geféierlech fir d'elektresch Installatioun an d'elektrescht Schaltapparat a Kontrollausrüstung ass.

SPD eliminéiert Iwwerspannungen:

• am gemeinsame Modus, tëscht Phas an neutral oder Äerd;
• am Differentialmodus, tëscht Phase an Neutral. Am Fall vun enger Iwwerspannung déi d'Betribsschwell iwwerschreift, d'SPD
• féiert d'Energie op d'Äerd, am gemeinsame Modus;
• verdeelt d'Energie un déi aner Live Dirigenten, am Differentialmodus.

Déi dräi Aarte vu SPD:

• Typ 1 SPD

Den Type 1 SPD gëtt am spezifesche Fall vu Service-Secteur an Industriegebaier recommandéiert, geschützt duerch e Blitzschutzsystem oder e vernetzte Käfeg. Et schützt elektresch Installatiounen géint direkt Blitzschlag. Et kann de Réckstroum vum Blëtz entloossen, deen sech vum Äerdleeder an d'Netzleeder verbreet.

Typ 1 SPD zeechent sech duerch eng 10/350 μs Stroumwell aus.

• Typ 2 SPD

Den Type 2 SPD ass den Haaptschutzsystem fir all niddereg Volt elektresch Installatiounen. Installéiert an all elektresche Schaltbord verhënnert d'Verbreedung vun Iwwerspannungen an den elektreschen Installatiounen a schützt d'Laaschten.

Typ 2 SPD zeechent sech duerch eng 8/20 μs Stroumwell aus.

• Typ 3 SPD

Dës SPDs hunn eng niddereg Entloosskapazitéit. Si mussen dofir obligatoresch als Ergänzung zu Type 2 SPD an an der Géigend vu sensiblen Belaaschtunge installéiert ginn. Typ 3 SPD zeechent sech duerch eng Kombinatioun vu Spannungswellen (1.2 / 50 μs) an aktuelle Wellen (8/20 μs).

SPD normativ Definitioun

2.4.1 Charakteristike vu SPD

International Standard IEC 61643-11 Editioun 1.0 (03/2011) definéiert d'Charakteristiken an d'Tester fir SPD verbonne mat nidderegspannungsverdeelungssystemer (kuck Fig. J19).

• Gemeinsam Charakteristiken

- ODER_c: Maximal kontinuéierlech Betribssystemer Volt

Dëst ass d'AC oder DC Spannung iwwer déi d'SPD aktiv gëtt. Dëse Wäert gëtt no der Bewäertungsspannung an dem System Aardungsarrangement gewielt.

- ODER_p: Spannungsschutzniveau (bei ech_n)

Dëst ass déi maximal Spannung iwwer d'Terminalen vun der SPD wann se aktiv ass. Dës Spannung gëtt erreecht wann de Stroum deen an der SPD fléisst gläich ass wéi I_n. De gewielte Spannungsschutzniveau muss ënner der Iwwerspannungsfäegkeet vun de Belaaschtunge sinn (kuck Sektioun 3.2). Am Fall vu Blitzschlag bleift d'Spannung iwwer den Uschloss vun der SPD normalerweis manner wéi U_p.

- Ech_n: Nominal Ausluede Stroum

Dëst ass de Spëtzewäert vun engem Stroum vun 8/20 μs Wellenform, deen d'SPD fäeg ass 15 Mol ze entlueden.

• Typ 1 SPD

- Ech_imp: Impuls aktuell

Dëst ass de Spëtzewäert vun engem Stroum vun 10/350 μs Wellenform, deen d'SPD fäeg ass 5 Mol ze entlueden.

- Ech_fi: Autoextinguish verfollegen aktuell

Applicabel nëmme fir d'Fonk Spalt Technologie.

Dëst ass de Stroum (50 Hz) datt d'SPD fäeg ass selwer nom Flashover z'ënnerbriechen. Dëse Stroum muss ëmmer méi grouss sinn wéi de potenzielle Kuerzzäitstroum um Punkt vun der Installatioun.

• Typ 2 SPD

- Ech_max: Maximum Ausluede Stroum

Dëst ass de Spëtzewäert vun engem Stroum vun 8/20 μs Wellenform, deen d'SPD fäeg ass eng Kéier ofzeginn.

• Typ 3 SPD

- ODER_oc: Open-Circuit Volt ugewannt während Klass III (Type 3) Tester.

2.4.2 Haaptapplikatiounen

• Niddereg Volt SPD

Ganz aner Geräter, aus technologescher a Benotzungsvisioun, ginn vun dësem Begrëff bezeechent. Niddereg Volt SPDs si modulär fir einfach a LV-Switchboards installéiert ze ginn. Et ginn och SPDs adaptéierbar u Stroumstecker, awer dës Geräter hunn eng niddereg Entladungskapazitéit.

• SPD fir Kommunikatiouns Netzwierker

Dës Geräter schützen Telefonsnetzwierker, geschalt Netzwierker an automatesch Kontrollnetzwierker (Bus) géint Iwwerspannungen, déi vu baussen (Blëtz) kommen an déi intern am Stroumnetz (verschmotzend Ausrüstung, Schaltgeschir, etc.).

Sou SPDs ginn och a RJ11, RJ45, ... Stecker installéiert oder a Luede integréiert.

3 Design vum elektresche Installatiounsschutzsystem

Fir eng elektresch Installatioun an engem Gebai ze schützen, gëllen einfach Regele fir de Choix vun

• SPD (en);
• et ass Schutz System.

3.1 Design Regelen

Fir e Stroumverdeelungssystem sinn d'Haaptcharakteristike fir de Blëtzschutzsystem ze definéieren an eng SPD ze wielen fir eng elektresch Installatioun an engem Gebai ze schützen:

• SPD

- d'Quantitéit vu SPD;

- Typ;

- Beliichtungsniveau fir de SPD säi maximalen Auslaafstroum ze definéieren_max.

• De Kuertschutzschutzapparat

- maximal Ausluede Stroum I_max;

- Kuerzzäitstroum I_sc um Punkt vun der Installatioun.

D'Logikdiagramm an der Figure J20 ënnen illustréiert dës Designregel.

Déi aner Charakteristike fir d'Auswiel vun enger SPD si virdefinéiert fir eng elektresch Installatioun.

• Zuel vu Polen an SPD;
• Spannungsschutzniveau U_p;
• Betribsspannung U_c.

Dës Ënnersektioun J3 beschreift méi detailléiert d'Critèrë fir d'Auswiel vum Schutzsystem no de Charakteristike vun der Installatioun, dem ze schützen Ausrüstung an der Ëmwelt.

3.2 Elementer vum Schutzsystem

Eng SPD muss ëmmer um Urspronk vun der elektrescher Installatioun installéiert sinn.

3.2.1 Location an Aart vu SPD

Déi Zort SPD déi am Urspronk vun der Installatioun installéiert soll ginn, hänkt dovun of ob e Blëtzschutzsystem do ass oder net. Wann d'Gebai mat engem Blitzschutzsystem ausgestatt ass (no IEC 62305), soll en Type 1 SPD installéiert ginn.

Fir SPD um kommenden Enn vun der Installatioun installéiert, leeën den IEC 60364 Installatiounsstandarden Mindestwäerter fir déi folgend 2 Charakteristiken:

• Nominal Ausluede Stroum I_n = 5 kA (8/20) μs;
• Spannungsschutzniveau U_p (bei ech_n) <2.5 kV.

D'Zuel vun zousätzlech SPDen déi installéiert ginn ass bestëmmt vun:

• d'Gréisst vum Site an d'Schwieregkeet fir Bindungsleeder z'installéieren. Op grousse Site ass et wesentlech eng SPD um kommenden Enn vun all Ënnerdeelungsschlass z'installéieren.
• d'Distanz déi sensibel Laaschten trennt fir ze schützen aus dem erakommende Schutzapparat. Wann d'Belaaschtunge méi wéi 30 Meter vum Inkomende Schutzapparat ewech sinn, ass et noutwendeg fir en zousätzleche Feinschutz sou no wéi méiglech u sensibel Belaaschtungen ze bidden. D'Phänomener vun der Wellereflexioun klamme vun 10 Meter (kuck Kapitel 6.5)
• de Risiko vun der Beliichtung. Am Fall vun engem ganz exponéierte Site kann den Entréeën SPD net suergen fir en héije Stroum vu Blëtzstroum an e genuch nidderegen Spannungsschutzniveau. Besonnesch eng Type 1 SPD gëtt normalerweis vun enger Type 2 SPD begleet.

D'Tabell an der Figure J21 hei ënnendrënner d'Quantitéit an den Typ vu SPD fir opzesetzen op Basis vun den zwee uewe definéierte Faktoren.

3.4 Auswiel vun enger Type 1 SPD

3.4.1 Impulsstroum ech_imp

• Wou et keng national Reglementer oder spezifesch Reglementer fir déi Aart Gebai ze schütze sinn, Den Impulsstroum ech_imp soll op d'mannst 12.5 kA (10/350 μs Wave) pro Branche am Aklang mat IEC 60364-5-534 sinn.

• Wou Reglementer existéieren: Standard 62305-2 definéiert 4 Niveauen: I, II, III a IV, Den Dësch an der Figur J31 weist déi verschidden Niveauen vun I_imp am reglementaresche Fall.

3.4.2 Autoextinguish verfollegen aktuell Ech_fi

Dës Charakteristik ass nëmme uwendbar fir SPDs mat Funken Spalt Technologie. Den Auto-Läsch suivéiere Stroum I_fi muss ëmmer méi grouss si wéi de potenzielle Kuerzzäitstroum I_sc um Punkt vun der Installatioun.

3.5 Auswiel vun enger Type 2 SPD

3.5.1 Maximum Ausluede Stroum ech_max

De maximalen Auslaafstroum Imax gëtt definéiert nom geschätzte Beliichtungsniveau par rapport zu der Plaz vum Gebai.

De Wäert vum maximalen Auslaafstroum (I_max) gëtt vun enger Risikoanalyse festgeluecht (kuckt Tabell an der Figure J32).

3.6 Auswiel vun externen Short Circuit Protection Device (SCPD)

D'Schutzgeräter (thermesch a kuerzer Circuit) musse mat der SPD koordinéiert ginn fir zouverléissege Betrib ze garantéieren, d

• garantéiert Kontinuitéit vum Service:

- widderstoen Blitzstroumwellen;

- generéiert keng exzessiv Rescht Volt.

• assuréiert en effektive Schutz géint all Typ vun Iwwerstroum:

- Iwwerbelaaschtung nom thermesche Runaway vum Varistor;

- Kuerzzäit vun niddereger Intensitéit (Impedant);

- Kuerzzäit vun héijer Intensitéit.

3.6.1 Risiken ze vermeiden um Enn vum Liewen vun de SPDen

• Wéinst Alterung

Am Fall vum natierlechen Enn vum Liewen wéinst Alterung ass de Schutz vum thermesche Typ. SPD mat Varistoren muss en interne Disconnector hunn deen d'SPD deaktivéiert.

Opgepasst: Enn vum Liewen duerch thermesch Auslaf betrëfft net SPD mat Gasauslaafröhre oder agekapselt Funkenlück.

• Wéinst engem Feeler

D'Ursaache fir d'Enn vum Liewen duerch e Kuerzzäitfeeler sinn:

- Maximal Ausluede Kapazitéit iwwerschratt.

Dëse Feeler féiert zu engem staarke Kuerzzäit.

- E Feeler wéinst dem Verdeelungssystem (neutral / Phasewiessel, neutral

Trennung).

- Graduell Verschlechterung vum Varistor.

Déi lescht zwee Feeler féieren zu engem impedante Kuerzzäit.

D'Installatioun muss geschützt gi vu Schued, deen aus dësen Aarte vu Feeler entsteet: den internen (thermeschen) Disconnector, deen hei uewen definéiert ass, huet keng Zäit fir sech opzewiermen, dofir ze bedreiwen.

E speziellen Apparat mam Numm "extern Kuerzschutzschutz Gerät (extern SCPD)", fäeg fir de Kuerzzäit z'eliminéieren soll installéiert ginn. Et kann duerch e Schutzschalter oder Sécherheetsapparat implementéiert ginn.

3.6.2 Charakteristike vun der externer SCPD (Short Circuit Protection Device)

Déi extern SCPD soll mat der SPD koordinéiert ginn. Et ass entwéckelt fir folgend zwou Contrainten ze treffen:

Blëtzstroum aushalen

De Blitzstroumstandstand ass e wesentleche Charakteristik vum externen Short Circuit Protection Device vun der SPD.

D'extern SCPD däerf net op 15 successive Impulsstréim bei I reesen_n.

Kuerzzäitstroum aushalen

• D'Briechkapazitéit gëtt vun den Installatiounsregele bestëmmt (IEC 60364 Standard):

Déi extern SCPD soll eng Brechkapazitéit hunn, déi gläich oder méi grouss ass wéi de potenziellen Kuerzzäitstroum Isc um Installatiounspunkt (entspriechend dem IEC 60364 Standard).

• Schutz vun der Installatioun géint Kuerzen

Besonnesch déi impedant Kuerzschluss verschwënnt vill Energie a soll ganz séier eliminéiert ginn fir Schied un der Installatioun an der SPD ze vermeiden.

Déi richteg Associatioun tëscht enger SPD a senger externer SCPD muss vum Hiersteller ginn.

3.6.3 Installatiounsmodus fir den externen SCPD

• Apparat "an der Serie"

D'SCPD gëtt als "a Serie" beschriwwen (kuck Fig. J33) wann de Schutz duerch den allgemenge Schutzapparat vum Netz geschützt gëtt ze schützen (zum Beispill Verbindungsschalter upstream vun enger Installatioun).

• Apparat "parallel"

D'SCPD gëtt als "parallel" beschriwwen (kuck Fig. J34) wann de Schutz speziell duerch e Schutzapparat mat der SPD assoziéiert gëtt.

• Déi extern SCPD gëtt als "Trennerbriecher" bezeechent wann d'Funktioun vun engem Schutzschalter ausgefouert gëtt.
• Den Trennerbriecher kann oder net an d'SPD integréiert sinn.

Opgepasst: Am Fall vun enger SPD mat Gasauslaafröhre oder inkapsléierter Funkenlück, erlaabt d'SCPD de Stroum direkt no der Benotzung ze schneiden.

Bemierkung: S Typ Rescht Stroumapparaten konform mat den IEC 61008 oder IEC 61009-1 Standards respektéieren dës Ufuerderung.

3.7.1 Koordinatioun mat Upstream Schutzgeräter

Koordinatioun mat iwweraktuelle Schutzgeräter

An enger elektrescher Installatioun ass d'extern SCPD en Apparat identesch mam Schutzapparat: dëst mécht et méiglech Diskriminéierung a Kaskadetechniken fir technesch a wirtschaftlech Optimiséierung vum Schutzplang anzesetzen.

Koordinatioun mat Reschtstroumgeräter

Wann d'SPD fléissend vun engem Äerdlekkage-Schutzapparat installéiert ass, sollt dee vum "si" oder selektivem Typ sinn mat enger Immunitéit fir Pulsstréimunge vun op d'mannst 3 kA (8/20 μs Stroumwell).

4 Installatioun vu SPDen

D'Verbindunge vun enger SPD zu de Belaaschtunge solle sou kuerz wéi méiglech sinn fir de Wäert vum Spannungsschutzniveau (installéiert Up) op den Uschloss vun der geschützter Ausrüstung ze reduzéieren. D'Gesamtlängt vu SPD Verbindungen zum Netz an dem Äerdterminalblock däerf net méi wéi 50 cm sinn.

4.1 Verbindung

Ee vun de wesentleche Charakteristiken fir de Schutz vun Ausrüstung ass de maximale Spannungsschutzniveau (installéiert U_p) datt d'Ausrüstung a sengen Terminale kann aushalen. Deementspriechend soll eng SPD mat engem Spannungsschutzniveau U gewielt ginn_p dem Schutz vun der Ausrüstung ugepasst (kuck Fig. J38). D'total Längt vun de Verbindungsleeder ass

L = L1 + L2 + L3.

Fir héichfrequent Stréimungen ass d'Impedanz pro Eenheetlängt vun dëser Verbindung ongeféier 1 μH / m.

Dofir applizéiert dem Lenz säi Gesetz op dës Verbindung: ∆U = L di / dt

Déi normaliséiert 8/20 μs Stroumwell, mat enger Stroumamplitude vun 8 kA, schaaft deementspriechend eng Spannungserhéijung vun 1000 V pro Meter Kabel.

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

Als Resultat ass d'Spannung iwwer Ausrüstungsterminalen, installéiert Up,:

installéiert U_p = U_p + U1 + U2

Wann L1 + L2 + L3 = 50 cm, an d'Well 8/20 μs mat enger Amplitude vun 8 kA ass, ass d'Spannung iwwer den Ausrüstungsterminalen U_p +500 V.

4.1.1 Verbindung am Plastikschlass

D'Figur J39a hei ënnendrënner weist wéi eng SPD am Plastikschlass verbënnt.

4.1.2 Verbindung am metallesche Gehäuse

Am Fall vun enger Schaltausrüstung an engem metallesche Gehäuse kann et méi schlau sinn d'SPD direkt mat der metallescher Gehäuse ze verbannen, mat der Hülle als Schutzleeder benotzt (kuck Fig. J39b).

Dës Arrangement entsprécht dem Standard IEC 61439-2 an den ASSEMBLY Hiersteller muss sécher sinn datt d'Charakteristike vum Schutz dës Benotzung méiglech maachen.

4.1.3 Dirigent Querschnitt

De recommandéierte Minimum Dirigent Querschnitt berücksichtegt:

• Den normale Service ze liwweren: Stroum vun der Blitzstroumwell ënner engem maximale Spannungsfall (50 cm Regel).

Opgepasst: Am Géigesaz zu Uwendungen bei 50 Hz, de Phänomen vum Blitz héich Frequenz ass, reduzéiert d'Erhéijung vum Dirigent Querschnitt seng Héichfrequenzimpedanz net staark.

• D'Dirigente widdersetze kuerz Stroumstroum: Den Dirigent muss e Kuerzschlussstroum wärend der maximaler Schutzsystem Ofkierzungszäit widderstoen.

Den IEC 60364 recommandéiert bei der Installatioun eran ze kommen e Minimum Querschnitt vun:

- 4 mm² (Cu) fir d'Verbindung vum Typ 2 SPD;

- 16 mm² (Cu) fir d'Verbindung vum Typ 1 SPD (Präsenz vum Blitzschutzsystem).

4.2 Kabelen Regelen

• Regel 1: Déi éischt Regel fir ze respektéieren ass datt d'Längt vun de SPD Verbindungen tëscht dem Netz (iwwer der externer SCPD) an dem Erdungsterminalblock däerf net méi wéi 50 cm sinn.

Figure J40 weist déi zwou Méiglechkeete fir d'Verbindung vun enger SPD un.

• Regel 2: D'Dirigente vu geschützten ausgaang Füttern:

- solle mat den Uschloss vun der externer SCPD oder der SPD verbonne sinn;

- solle kierperlech vun de verschmotzten ankommende Leeder getrennt ginn.

Si sinn riets vun den Terminals vun der SPD an der SCPD (kuckt Fig. J41).

• Regel 3: Déi kommend Feederphase, neutral a Schutzleeder (PE) Dirigenten sollten niewentenee lafen fir d'Loop Uewerfläch ze reduzéieren (kuck Fig. J42).
• Regel 4: D'Entrée Leedere vun der SPD solle wäit ewech vun de geschützten Ausleefer leien fir ze vermeiden datt se duerch Kupplung verschmotzt ginn (kuck Fig. J42).
• Regel 5: D'Kabele solle géint déi metallesch Deeler vum Gehäuse (wann iwwerhaapt) festgestoppt ginn, fir d'Uewerfläch vum Frame-Loop ze minimiséieren an dofir vun engem Schutzeffekt géint EM-Stéierungen ze profitéieren.

An alle Fäll muss et gepréift ginn datt d'Frames vun de Schalterbäll an de Gehäuse mat ganz kuerze Verbindungen äerdnéiert ginn.

Schlussendlech, wa geschützte Kabele benotzt ginn, solle grouss Längen evitéiert ginn, well se d'Effizienz vum Ofschiermung reduzéieren (kuck Fig. J42).

5 Applikatioun

5.1 Installatioun Beispiller

Léisungen a Schematesch Diagramm

• De Selektiounsguide fir den Iwwerfallarrester huet et méiglech de präzise Wäert vum Iwwerfallarrester am erankommende Enn vun der Installatioun ze bestëmmen an dee vun der assoziéierter Trennungsschalter.
• Wéi déi sensibel Apparater (U_p <1.5 kV) si méi wéi 30 m vum ukommende Schutzapparat lokaliséiert, déi feine Schutzüberschützer mussen esou no wéi méiglech un d'Luede installéiert ginn.
• Fir besser Kontinuitéit vum Service fir Kälterummegebidder ze garantéieren:

- "Si" Aart Reschtstroumschalter ginn benotzt fir Nuisance ausléisen ze vermeiden duerch d'Erhéijung vum Äerdpotential wéi d'Blëtzwell duerchgeet.

• Fir de Schutz géint atmosphäresch Iwwerspannungen:

- installéiert en Iwwerflësser an der Haaptentrée

- installéiert e feine Schutzofschluss an all Schaltbord (1 an 2), déi sensibel Geräter liwweren, déi méi wéi 30 m vum entstehenden Iwwerfluchsarrêter leien.

- installéiert en Iwwerfluchsarrêter am Telekommunikatiounsnetz fir déi geliwwert Geräter ze schützen, zum Beispill Feieralarm, Modem, Telefon, Fax.

Kabelen Empfehlungen

- Assuréiert d'Equipotentialitéit vun den Äerdofschlëss vum Gebai.

- Reduzéieren déi verschleppte Stroumversuergungskabelgebidder.

Installatioun Empfehlungen

• Installéiert en Iwwerfluchsarrêter, Imax = 40 kA (8/20 μs) an en iC60 Trennbriechschalter mat 20 A.
• Installéiert feine Schutz Iwwerfluchhënner, Imax = 8 kA (8/20 μs) an déi assoziéiert iC60 Trennbriechschalter mat 20 bewäert.