Perlindungan arus kilat dan voltan berlebihan

Perlindungan arus kilat dan voltan berlebihan

Tegangan asal atmosfera
Definisi voltan berlebihan

Tegangan berlebihan (dalam sistem) sebarang voltan antara konduktor satu fasa dan bumi atau antara konduktor fasa yang mempunyai nilai puncak melebihi puncak voltan tertinggi yang sesuai untuk definisi peralatan dari Perbendaharaan Kata Elektroteknik Antarabangsa (IEV 604-03-09)

Pelbagai jenis voltan berlebihan

Tegangan berlebihan adalah denyut voltan atau gelombang yang ditumpangkan pada voltan pengenal rangkaian (lihat Gambar J1)

Voltan jenis ini dicirikan oleh (lihat Gambar J2):

• masa kenaikan tf (dalam μs);
• kecerunan S (dalam kV / μs).

Voltan yang berlebihan mengganggu peralatan dan menghasilkan sinaran elektromagnetik. Lebih-lebih lagi, jangka masa voltan tinggi (T) menyebabkan puncak tenaga dalam litar elektrik yang boleh memusnahkan peralatan.
Rajah J2 - Ciri-ciri utama voltan berlebihan

Empat jenis voltan berlebihan boleh mengganggu pemasangan dan beban elektrik:

• Lonjakan pensuisan: voltan tinggi frekuensi tinggi atau gangguan pecah (lihat Gamb. J1) yang disebabkan oleh perubahan dalam keadaan stabil dalam rangkaian elektrik (semasa operasi alat suis).
• Voltan frekuensi kuasa: voltan berlebihan dengan frekuensi yang sama dengan rangkaian (50, 60, atau 400 Hz) yang disebabkan oleh perubahan keadaan tetap dalam rangkaian (berikutan kesalahan: kerosakan penebat, kerosakan konduktor neutral, dll.).
• Tegangan berlebihan yang disebabkan oleh pelepasan elektrostatik: voltan yang sangat pendek (beberapa nanodetik) dengan frekuensi yang sangat tinggi yang disebabkan oleh pelepasan cas elektrik terkumpul (contohnya, seseorang yang berjalan di atas permaidani dengan sol penebat dikenakan secara elektrik dengan voltan beberapa kilovol).
• Lebihan voltan asal atmosfera.

Ciri voltan asal atmosfera

Pukulan kilat dalam beberapa angka: Kilat kilat menghasilkan kuantiti tenaga elektrik berdenyut yang sangat besar (lihat Rajah J4)

• beberapa ribu ampere (dan beberapa ribu volt)
• frekuensi tinggi (lebih kurang 1 megahertz)
• jangka masa pendek (dari mikrodetik hingga milisaat)

Antara tahun 2000 dan 5000 ribut terus mengalami formasi di seluruh dunia. Ribut ini disertai dengan ribut petir yang menimbulkan bahaya serius bagi orang dan peralatan. Kilat kilat menghantam tanah dengan rata-rata 30 hingga 100 pukulan sesaat, iaitu 3 miliar petir setiap tahun.

Jadual dalam Rajah J3 menunjukkan beberapa nilai sambaran kilat dengan kebarangkalian yang berkaitan. Seperti yang dapat dilihat, 50% kilat kilat mempunyai arus melebihi 35 kA dan 5% arus melebihi 100 kA. Tenaga yang dihantar oleh kilat sangat tinggi.

Rajah J3 - Contoh nilai pelepasan kilat yang diberikan oleh standard IEC 62305-1 (2010 - Jadual A.3)

Rajah J4 - Contoh arus kilat

Petir juga menyebabkan sebilangan besar kebakaran, kebanyakannya di kawasan pertanian (memusnahkan rumah atau menjadikannya tidak sesuai untuk digunakan). Bangunan bertingkat tinggi sangat terdedah kepada serangan kilat.

Kesan pada pemasangan elektrik

Kilat merosakkan sistem elektrik dan elektronik khususnya: transformer, meter elektrik dan peralatan elektrik di premis kediaman dan perindustrian.

Kos membaiki kerosakan yang disebabkan oleh kilat sangat tinggi. Tetapi sangat sukar untuk menilai akibatnya:

• gangguan yang disebabkan oleh komputer dan rangkaian telekomunikasi;
• kesalahan yang dihasilkan dalam menjalankan program pengendali logik dan sistem kawalan yang dapat diprogramkan.

Lebih-lebih lagi, kos kerugian operasi mungkin jauh lebih tinggi daripada nilai peralatan yang musnah.

Kesan kilat kilat

Kilat adalah fenomena elektrik frekuensi tinggi yang menyebabkan voltan berlebihan pada semua barang konduktif, terutamanya pada kabel dan peralatan elektrik.

Pukulan kilat boleh mempengaruhi sistem elektrik (dan / atau elektronik) bangunan dengan dua cara:

• oleh kesan langsung dari kilat pada bangunan (lihat Gambar J5 a);
• oleh kesan tidak langsung dari kilat pada bangunan:
• Pukulan kilat boleh jatuh di atas talian kuasa elektrik yang membekalkan sebuah bangunan (lihat Gamb. J5 b). Arus dan voltan berlebihan boleh merebak beberapa kilometer dari titik hentaman.
• Pukulan kilat boleh jatuh di dekat talian kuasa elektrik (lihat Gambar J5 c). Ini adalah sinaran elektromagnetik arus kilat yang menghasilkan arus tinggi dan voltan berlebihan pada rangkaian bekalan kuasa elektrik. Dalam dua kes terakhir, arus dan voltan berbahaya dihantar oleh rangkaian bekalan kuasa.

Pukulan kilat boleh jatuh di dekat bangunan (lihat Gambar J5 d). Potensi bumi di sekitar titik impak meningkat dengan bahaya.

Rajah J5 - Pelbagai jenis hentaman kilat

Dalam semua kes, akibatnya untuk pemasangan elektrik dan beban boleh mendadak.

Rajah J6 - Akibat daripada hentakan kilat

Petir jatuh di bangunan yang tidak dilindungi.	Petir jatuh berhampiran garis atas.	Petir jatuh berhampiran sebuah bangunan.
Arus kilat mengalir ke bumi melalui struktur bangunan yang lebih kurang konduktif dengan kesan yang sangat merosakkan: kesan haba: Panas bahan yang terlalu ganas, menyebabkan kebakaran kesan mekanikal: ubah bentuk struktur peralihan haba: Fenomena yang sangat berbahaya apabila terdapat bahan mudah terbakar atau letupan (hidrokarbon, habuk, dll.)	Arus kilat menghasilkan voltan berlebihan melalui aruhan elektromagnetik dalam sistem pengedaran. Lebihan voltan ini disebarkan di sepanjang garis ke peralatan elektrik di dalam bangunan.	Pukulan kilat menghasilkan jenis voltan yang sama seperti yang dinyatakan. Di samping itu, arus kilat naik kembali dari bumi ke pemasangan elektrik, sehingga menyebabkan kerosakan peralatan.
Bangunan dan pemasangan di dalam bangunan secara amnya musnah	Pemasangan elektrik di dalam bangunan secara amnya musnah.

Pelbagai kaedah penyebaran

Mod biasa

Voltan mod biasa muncul di antara konduktor hidup dan bumi: fasa ke bumi atau neutral ke bumi (lihat Rajah J7). Ia berbahaya terutamanya bagi peralatan yang kerangkanya terhubung ke bumi kerana risiko kerosakan dielektrik.

Rajah J7 - Mod biasa

Mod pembezaan

Tegangan mod pembezaan muncul antara konduktor langsung:

fasa-ke-fasa atau fasa-ke-neutral (lihat Rajah J8). Ia sangat berbahaya untuk peralatan elektronik, perkakasan sensitif seperti sistem komputer, dll.

Rajah J8 - Mod pembezaan

Pencirian gelombang kilat

Analisis fenomena membolehkan definisi jenis arus kilat dan gelombang voltan.

• 2 jenis gelombang semasa dipertimbangkan oleh piawaian IEC:
• Gelombang 10/350 µs: untuk mencirikan gelombang semasa dari serangan kilat langsung (lihat Rajah J9);

Rajah J9 - 10/350 µs gelombang semasa

• Gelombang 8/20 µs: untuk mencirikan gelombang semasa dari kilat tidak langsung (lihat Gamb. J10).

Rajah J10 - 8/20 µs gelombang semasa

Kedua-dua jenis gelombang arus kilat ini digunakan untuk menentukan ujian pada SPD (standard IEC 61643-11) dan kekebalan peralatan terhadap arus kilat.

Nilai puncak gelombang semasa mencirikan intensiti strok kilat.

Tegangan berlebihan yang dibuat oleh kilat kilat dicirikan oleh gelombang voltan 1.2 / 50 µs (lihat Rajah J11).

Gelombang voltan jenis ini digunakan untuk mengesahkan peralatan yang tahan terhadap voltan asal atmosfera (voltan impuls mengikut IEC 61000-4-5).

Rajah J11 - gelombang voltan 1.2 / 50 µs

Prinsip perlindungan kilat
Peraturan umum perlindungan kilat

Prosedur untuk mencegah risiko serangan kilat
Sistem untuk melindungi bangunan daripada kesan kilat mesti merangkumi:

• perlindungan struktur daripada serangan kilat langsung;
• perlindungan pemasangan elektrik daripada serangan kilat langsung dan tidak langsung.

Prinsip asas untuk melindungi pemasangan daripada risiko serangan kilat adalah untuk mengelakkan tenaga yang mengganggu dari mencapai peralatan sensitif. Untuk mencapai ini, perlu:

• menangkap arus kilat dan menyalurkannya ke bumi melalui jalan yang paling langsung (mengelakkan sekitar peralatan sensitif);
• melakukan ikatan pemasangan yang kuat dari segi pemasangan; Ikatan equipotential ini dilaksanakan oleh konduktor ikatan, ditambah dengan Surge Protection Devices (SPD) atau jurang percikan (contohnya, jurang percikan tiang antena).
• mengurangkan kesan teraruh dan tidak langsung dengan memasang SPD dan / atau penapis. Dua sistem perlindungan digunakan untuk menghilangkan atau membatasi tegangan berlebihan: mereka dikenali sebagai sistem perlindungan bangunan (untuk bahagian luar bangunan) dan sistem perlindungan pemasangan elektrik (untuk bahagian dalam bangunan).

Sistem perlindungan bangunan

Peranan sistem perlindungan bangunan adalah untuk melindunginya dari serangan kilat langsung.
Sistem ini terdiri daripada:

• peranti penangkap: sistem perlindungan kilat;
• konduktor bawah yang direka untuk menyampaikan arus kilat ke bumi;
• Bumi "gagak kaki" dihubungkan bersama;
• hubungan antara semua bingkai logam (ikatan equipotential) dan plumbum bumi.

Apabila arus kilat mengalir dalam konduktor, jika ada kemungkinan perbezaan muncul di antaranya dan bingkai yang dihubungkan ke bumi yang terletak di sekitarnya, yang terakhir dapat menyebabkan kerosakan kilat yang merosakkan.

3 jenis sistem perlindungan kilat
Tiga jenis perlindungan bangunan digunakan:

Batang kilat (batang sederhana atau dengan sistem pemicu)

Batang kilat adalah hujung penangkapan logam yang diletakkan di bahagian atas bangunan. Ia dibumikan oleh satu atau lebih konduktor (selalunya jalur tembaga) (lihat Gamb. J12).

Rajah J12 - Batang kilat (batang sederhana atau dengan sistem pemicu)

Batang kilat dengan wayar tegang

Kawat ini diregangkan di atas struktur yang akan dilindungi. Mereka digunakan untuk melindungi struktur khas: kawasan peluncuran roket, aplikasi ketenteraan dan perlindungan garis atas voltan tinggi (lihat Gamb. J13).

Rajah J13 - Wayar Taut

Konduktor kilat dengan sangkar berjaring (sangkar Faraday)

Perlindungan ini melibatkan meletakkan banyak konduktor / pita bawah secara simetri di sekitar bangunan. (lihat Gamb. J14).

Sistem perlindungan kilat jenis ini digunakan untuk bangunan yang sangat terdedah yang menempatkan pemasangan yang sangat sensitif seperti bilik komputer.

Gamb. J14 - Sangkar Meshed (kandang Faraday)

Akibat perlindungan bangunan untuk peralatan pemasangan elektrik

50% arus kilat yang dikeluarkan oleh sistem perlindungan bangunan naik kembali ke rangkaian pembumian pemasangan elektrik (lihat Gamb. J15): potensi kenaikan bingkai sangat sering melebihi kemampuan tahan penebat konduktor dalam pelbagai rangkaian ( LV, telekomunikasi, kabel video, dll.).

Lebih-lebih lagi, aliran arus melalui konduktor bawah menghasilkan voltan berlebihan yang disebabkan oleh pemasangan elektrik.

Akibatnya, sistem perlindungan bangunan tidak melindungi pemasangan elektrik: oleh itu, adalah wajib untuk menyediakan sistem perlindungan pemasangan elektrik.

Rajah J15 - Arus kilat terus

Perlindungan kilat - Sistem perlindungan pemasangan elektrik

Objektif utama sistem perlindungan pemasangan elektrik adalah untuk menghadkan voltan berlebihan kepada nilai yang boleh diterima oleh peralatan.

Sistem perlindungan pemasangan elektrik terdiri daripada:

• satu atau lebih SPD bergantung pada konfigurasi bangunan;
• ikatan equipotential: jejaring logam bahagian konduktif yang terdedah.

Pelaksanaan

Prosedur untuk melindungi sistem elektrik dan elektronik bangunan adalah seperti berikut.

Mencari maklumat

• Kenal pasti semua beban sensitif dan lokasinya di bangunan.
• Kenal pasti sistem elektrik dan elektronik dan tempat masuk masing-masing ke dalam bangunan.
• Periksa sama ada sistem perlindungan kilat terdapat di bangunan atau di sekitarnya.
• Ketahui peraturan yang berlaku di lokasi bangunan.
• Nilai risiko serangan kilat mengikut lokasi geografi, jenis bekalan kuasa, ketumpatan kilat, dll.

Pelaksanaan penyelesaian

• Pasang konduktor ikatan pada bingkai dengan mesh.
• Pasang SPD di papan suis masuk LV.
• Pasang SPD tambahan di setiap papan pembahagian yang terletak di sekitar peralatan sensitif (lihat Gambar J16).

Rajah J16 - Contoh perlindungan pemasangan elektrik berskala besar

Peranti Perlindungan Surge (SPD)

Surge Protection Devices (SPD) digunakan untuk rangkaian bekalan kuasa elektrik, rangkaian telefon, dan komunikasi dan bas kawalan automatik.

Surge Protection Device (SPD) adalah komponen sistem perlindungan pemasangan elektrik.

Peranti ini disambungkan secara selari pada litar bekalan kuasa beban yang harus dilindungi (lihat Gamb. J17). Ia juga dapat digunakan di semua tingkat jaringan bekalan kuasa.

Ini adalah jenis perlindungan voltan yang paling biasa digunakan dan paling berkesan.

Rajah J17 - Prinsip sistem perlindungan secara selari

SPD yang disambungkan secara selari mempunyai impedans yang tinggi. Setelah tegangan sementara muncul dalam sistem, impedans peranti menurun sehingga arus lonjakan didorong melalui SPD, melewati peralatan sensitif.

Prinsip

SPD dirancang untuk mengehadkan voltan voltan asal dari atmosfera dan mengalihkan gelombang arus ke bumi, untuk membatasi amplitud voltan berlebihan ini ke nilai yang tidak berbahaya bagi pemasangan elektrik dan alat suis elektrik dan alat kawalan.

SPD menghilangkan voltan berlebihan

• dalam mod biasa, antara fasa dan neutral atau bumi;
• dalam mod pembezaan, antara fasa dan neutral.

Sekiranya berlaku lebihan voltan melebihi had operasi, SPD

• mengalirkan tenaga ke bumi, dalam mod biasa;
• mengagihkan tenaga kepada konduktor langsung yang lain, dalam mod pembezaan.

Tiga jenis SPD

Taip 1 SPD
SPD Jenis 1 disarankan dalam kasus bangunan-bangunan sektor industri dan perindustrian tertentu, dilindungi oleh sistem perlindungan kilat atau sangkar berjaring.
Ia melindungi pemasangan elektrik daripada serangan kilat langsung. Ia dapat mengalirkan arus balik dari kilat yang menyebar dari konduktor bumi ke konduktor rangkaian.
Jenis 1 SPD dicirikan oleh gelombang arus 10/350 µs.

Taip 2 SPD
Jenis 2 SPD adalah sistem perlindungan utama untuk semua pemasangan elektrik voltan rendah. Dipasang di setiap papan suis elektrik, ia mencegah penyebaran voltan berlebihan pada pemasangan elektrik dan melindungi beban.
Jenis 2 SPD dicirikan oleh gelombang arus 8/20 µs.

Taip 3 SPD
SPD ini mempunyai kapasiti pelepasan yang rendah. Oleh itu, mereka mesti dipasang sebagai tambahan kepada SPD Jenis 2 dan di sekitar beban sensitif.
Jenis 3 SPD dicirikan oleh gabungan gelombang voltan (1.2 / 50 μs) dan gelombang semasa (8/20 μs).

Definisi normatif SPD

Rajah J18 - definisi standard SPD

Catatan 1: Terdapat T1 + T2 SPD (atau Jenis 1 + 2 SPD) yang menggabungkan perlindungan beban daripada kilat langsung dan tidak langsung.

Catatan 2: beberapa SP2 T3 juga dapat dinyatakan sebagai TXNUMX

Ciri-ciri SPD

Piawaian antarabangsa IEC 61643-11 Edisi 1.0 (03/2011) mentakrifkan ciri dan ujian untuk SPD yang disambungkan ke sistem pengagihan voltan rendah (lihat Gamb. J19).

Dengan warna hijau, julat operasi SPD yang dijamin.
Rajah J19 - Ciri masa / semasa SPD dengan varistor

Ciri-ciri umum

• U_C: Voltan operasi berterusan maksimum. Ini adalah voltan AC atau DC di mana SPD menjadi aktif. Nilai ini dipilih mengikut voltan undian dan susunan pembumian sistem.
• U_P: Tahap perlindungan voltan (di I_n). Ini adalah voltan maksimum merentasi terminal SPD semasa ia aktif. Voltan ini dicapai apabila arus yang mengalir di SPD sama dengan In. Tahap perlindungan voltan yang dipilih mestilah di bawah keupayaan tahan voltan yang berlebihan. Sekiranya berlaku kilat, voltan di terminal SPD pada amnya tetap kurang daripada U_P.
• Dalam: Arus pelepasan nominal. Ini adalah nilai puncak arus gelombang 8/20 µs bahawa SPD mampu melepaskan minimum 19 kali.

Mengapa In penting?
Sesuai dengan arus pelepasan nominal yang dapat ditahan oleh SPD sekurang-kurangnya 19 kali: nilai In yang lebih tinggi bermaksud jangka hayat yang lebih lama untuk SPD, jadi sangat disarankan untuk memilih nilai yang lebih tinggi daripada nilai minimum yang dikenakan 5 kA.

Taip 1 SPD

• I_imp: Arus impuls. Ini adalah nilai puncak arus gelombang 10/350 µs yang mampu dilakukan SPD untuk melepaskan sekurang-kurangnya sekali.

Mengapa saya_imp penting?
Piawai IEC 62305 memerlukan nilai arus impuls maksimum 25 kA per tiang untuk sistem tiga fasa. Ini bermakna bahawa untuk rangkaian 3P + N SPD harus dapat menahan arus impuls maksimum 100kA yang berasal dari ikatan bumi.

• I_fi: Autoextinguish mengikuti semasa. Berlaku hanya untuk teknologi jurang percikan api. Ini adalah arus (50 Hz) yang SPD mampu mengganggu dengan sendirinya setelah flashover. Arus ini mesti selalu lebih besar daripada kemungkinan arus litar pintas pada saat pemasangan.

Taip 2 SPD

• Imax: Arus pelepasan maksimum. Ini adalah nilai puncak arus gelombang 8/20 µs yang mampu dikeluarkan oleh SPD sekali.

Mengapa Imax penting?
Sekiranya anda membandingkan 2 SPD dengan In yang sama, tetapi dengan Imax yang berbeza: SPD dengan nilai Imax yang lebih tinggi mempunyai "margin keselamatan" yang lebih tinggi dan dapat menahan arus lonjakan yang lebih tinggi tanpa rosak.

Taip 3 SPD

• U_OC: Voltan litar terbuka yang digunakan semasa ujian kelas III (Jenis 3).

aplikasi utama

• SPD Voltan Rendah. Peranti yang sangat berbeza, dari sudut pandangan teknologi dan penggunaan, ditentukan oleh istilah ini. SPD voltan rendah adalah modular untuk dipasang dengan mudah di dalam papan suis LV. Terdapat juga SPD yang dapat disesuaikan dengan soket kuasa, tetapi peranti ini mempunyai kapasiti pelepasan yang rendah.

• SPD untuk rangkaian komunikasi. Peranti ini melindungi rangkaian telefon, rangkaian beralih dan rangkaian kawalan automatik (bus) daripada tegangan berlebihan yang datang dari luar (kilat) dan yang dalaman ke rangkaian bekalan kuasa (peralatan pencemaran, operasi alat ganti, dll.). SPD semacam itu juga dipasang di penyambung RJ11, RJ45,… atau disatukan ke dalam beban.

Nota

1. Urutan ujian mengikut standard IEC 61643-11 untuk SPD berdasarkan MOV (varistor). Sebanyak 19 dorongan di I_n:

• Satu dorongan positif
• Satu dorongan negatif
• 15 impuls disegerakkan pada setiap 30 ° pada voltan 50 Hz
• Satu dorongan positif
• Satu dorongan negatif

2. untuk SPD jenis 1, selepas 15 impuls di I_n (lihat nota sebelumnya):

• Satu dorongan pada 0.1 x I_imp
• Satu dorongan pada 0.25 x I_imp
• Satu dorongan pada 0.5 x I_imp
• Satu dorongan pada 0.75 x I_imp
• Satu dorongan pada saya_imp

Reka bentuk sistem perlindungan pemasangan elektrik
Peraturan reka bentuk sistem perlindungan pemasangan elektrik

Untuk melindungi pemasangan elektrik di bangunan, peraturan mudah berlaku untuk pilihan

• SPD;
• sistem perlindungannya.

Untuk sistem pengagihan kuasa, ciri utama yang digunakan untuk menentukan sistem perlindungan kilat dan memilih SPD untuk melindungi pemasangan elektrik di bangunan adalah:

• SPD
• kuantiti SPD
• jenis
• tahap pendedahan untuk menentukan arus pelepasan maksimum SPD Imax.
• Peranti perlindungan litar pintas
• arus pelepasan maksimum Imax;
• arus litar pintas Isc pada titik pemasangan.

Gambarajah logik dalam Rajah J20 di bawah menggambarkan peraturan reka bentuk ini.

Rajah J20 - Gambarajah logik untuk pemilihan sistem perlindungan

Ciri-ciri lain untuk pemilihan SPD ditentukan sebelumnya untuk pemasangan elektrik.

• bilangan tiang di SPD;
• tahap perlindungan voltan U_P;
• U_C: Voltan operasi berterusan maksimum.

Bahagian ini Reka bentuk sistem perlindungan pemasangan elektrik menerangkan secara lebih terperinci kriteria pemilihan sistem perlindungan mengikut ciri-ciri pemasangan, peralatan yang akan dilindungi dan lingkungan.

Elemen sistem perlindungan

SPD mesti sentiasa dipasang di tempat asal pemasangan elektrik.

Lokasi dan jenis SPD

Jenis SPD yang akan dipasang pada asal pemasangan bergantung pada sama ada sistem perlindungan kilat ada atau tidak. Jika bangunan dilengkapi dengan sistem perlindungan kilat (sesuai IEC 62305), SPD Tipe 1 harus dipasang.

Untuk SPD yang dipasang pada akhir pemasangan yang masuk, piawaian pemasangan IEC 60364 menetapkan nilai minimum untuk 2 ciri berikut:

• Arus pelepasan nominal I_n = 5 kA (8/20) µs;
• Tahap perlindungan voltan U_P(pada saya_n) <2.5 kV.

Bilangan SPD tambahan yang akan dipasang ditentukan oleh:

• saiz laman web dan kesukaran memasang konduktor ikatan. Di laman web yang besar, adalah mustahak untuk memasang SPD di hujung masuk setiap kandang subdistribusi.
• jarak yang memisahkan beban sensitif untuk dilindungi dari alat perlindungan akhir yang masuk. Apabila muatan terletak lebih dari 10 meter dari alat perlindungan hujung masuk, perlu memberikan perlindungan halus tambahan sedekat mungkin dengan beban sensitif. Fenomena pantulan gelombang meningkat dari 10 meter lihat Penyebaran gelombang kilat
• risiko pendedahan. Dalam kes laman web yang sangat terdedah, SPD hujung masuk tidak dapat memastikan aliran arus kilat yang tinggi dan tahap perlindungan voltan yang cukup rendah. Khususnya, SPD Jenis 1 umumnya disertai dengan SPD Jenis 2.

Jadual dalam Rajah J21 di bawah menunjukkan kuantiti dan jenis SPD yang akan disusun berdasarkan dua faktor yang ditentukan di atas.

Rajah J21 - 4 kes pelaksanaan SPD

Tahap perlindungan yang diedarkan

Beberapa tahap perlindungan SPD membolehkan tenaga disalurkan di antara beberapa SPD, seperti yang ditunjukkan pada Gambar J22 di mana tiga jenis SPD disediakan untuk:

• Jenis 1: apabila bangunan dilengkapi dengan sistem perlindungan kilat dan terletak di hujung pemasangan yang masuk, ia menyerap sejumlah besar tenaga;
• Jenis 2: menyerap lebihan voltan yang tinggal;
• Jenis 3: memberikan perlindungan "halus" jika perlu untuk peralatan yang paling sensitif yang terletak sangat dekat dengan muatan.

Catatan: SPD Jenis 1 dan 2 dapat digabungkan dalam satu SPD
Rajah J22 - Senibina perlindungan yang baik

Ciri khas SPD mengikut ciri pemasangan
Uc voltan operasi berterusan maksimum

Bergantung pada susunan pembumian sistem, voltan operasi berterusan maksimum U_C SPD mestilah sama atau lebih besar daripada nilai yang ditunjukkan dalam jadual dalam Rajah J23.

Rajah J23 - Nilai minimum U yang ditetapkan_C untuk SPD bergantung pada susunan pembumian sistem (berdasarkan Jadual 534.2 dari standard IEC 60364-5-53)

N / A: tidak berkenaan
U: voltan talian ke talian sistem voltan rendah
a. nilai-nilai ini berkaitan dengan keadaan kesalahan yang paling teruk, oleh itu toleransi 10% tidak diambil kira.

Nilai UC yang paling umum dipilih mengikut susunan pembumian sistem.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Tahap perlindungan voltan U_P (pada saya_n)

Piawaian IEC 60364-4-44 membantu dengan pilihan tahap perlindungan sehingga SPD berfungsi dengan beban yang akan dilindungi. Jadual Rajah J24 menunjukkan keupayaan menahan impuls setiap jenis peralatan.

Rajah J24 - Voltan impuls pengenal peralatan yang diperlukan Uw (jadual 443.2 dari IEC 60364-4-44)

a. Menurut IEC 60038: 2009.
b. Voltan impuls berkadar ini digunakan antara konduktor langsung dan PE.
c. Di Kanada dan Amerika Syarikat, untuk voltan ke bumi lebih tinggi daripada 300 V, voltan impuls pengadaran yang sepadan dengan voltan tertinggi seterusnya di lajur ini berlaku.
d. Untuk operasi sistem IT pada 220-240 V, baris 230/400 harus digunakan, kerana voltan ke bumi pada kesalahan bumi pada satu talian.

Rajah J25 - Kelengkapan kategori voltan berlebihan

	Peralatan dari kategori voltan berlebihan Saya hanya sesuai digunakan dalam pemasangan tetap bangunan di mana alat pelindung digunakan di luar peralatan - untuk menghadkan voltan sementara ke tahap yang ditentukan. Contoh peralatan tersebut ialah peralatan yang mengandungi litar elektronik seperti komputer, peralatan dengan program elektronik, dll.
	Peralatan voltan lebih tinggi kategori II sesuai untuk sambungan ke pemasangan elektrik tetap, menyediakan tahap ketersediaan normal yang biasanya diperlukan untuk peralatan yang menggunakan arus. Contoh peralatan tersebut adalah peralatan rumah tangga dan muatan yang serupa.
	Peralatan kategori voltan tinggi III digunakan untuk pemasangan tetap di hilir, dan termasuk papan pengedaran utama, menyediakan tahap ketersediaan yang tinggi. Contoh peralatan tersebut ialah papan agihan, pemutus litar, sistem pendawaian termasuk kabel, bar bas, kotak simpang, suis, soket-outlet) dalam pemasangan tetap, dan peralatan untuk kegunaan industri dan beberapa peralatan lain, misalnya motor pegun dengan sambungan tetap ke pemasangan tetap.
	Peralatan dengan voltan lebihan kategori IV sesuai untuk digunakan di, atau berdekatan dengan tempat asal pemasangan, misalnya di hulu papan edaran utama. Contoh peralatan tersebut adalah meter elektrik, alat perlindungan arus lebih utama, dan unit kawalan riak.

U "dipasang"_P prestasi harus dibandingkan dengan keupayaan menahan dorongan beban.

SPD mempunyai tahap perlindungan voltan U_P yang bersifat intrinsik, iaitu ditakrifkan dan diuji secara bebas dari pemasangannya. Dalam praktiknya, untuk pilihan U_P prestasi SPD, margin keselamatan mesti diambil untuk membolehkan tegangan berlebihan yang wujud dalam pemasangan SPD (lihat Gambar J26 dan Sambungan Peranti Perlindungan Surge).

Rajah J26 - Memasang U_P

Tahap perlindungan voltan "terpasang" U_P secara amnya digunakan untuk melindungi peralatan sensitif pada pemasangan elektrik 230/400 V adalah 2.5 kV (voltan kategori II, lihat Gambar J27).

Catatan:
Sekiranya tahap perlindungan voltan yang ditetapkan tidak dapat dicapai oleh SPD akhir masuk atau jika item peralatan sensitif jauh (lihat Elemen sistem perlindungan # Lokasi dan jenis SPD Lokasi dan jenis SPD, SPD terkoordinasi tambahan mesti dipasang untuk mencapai tahap perlindungan yang diperlukan.

Bilangan tiang

• Bergantung pada susunan pembumian sistem, perlu menyediakan arsitektur SPD yang memastikan perlindungan dalam mod biasa (CM) dan mod pembezaan (DM).

Rajah J27 - Keperluan perlindungan mengikut susunan pembumian sistem

a. Perlindungan antara fasa dan neutral dapat dimasukkan ke dalam SPD yang diletakkan di tempat asal pemasangan atau dijauhkan dekat dengan peralatan yang akan dilindungi
b. Sekiranya neutral diedarkan

Catatan:

Voltan mod biasa
Satu bentuk perlindungan asas adalah memasang SPD dalam mod yang sama antara fasa dan konduktor PE (atau PEN), apa sahaja jenis susunan pembumian sistem yang digunakan.

Voltan mod pembezaan
Dalam sistem TT dan TN-S, pembumian netral menghasilkan asimetri kerana impedansi bumi yang menyebabkan kemunculan voltan mod pembezaan, walaupun tegangan berlebihan yang disebabkan oleh kilat kilat adalah mod biasa.

2P, 3P dan 4P SPD
(lihat Gamb. J28)
Ini disesuaikan dengan sistem IT, TN-C, TN-CS.
Mereka memberikan perlindungan hanya terhadap voltan mod biasa

Rajah J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPD

1P + N, 3P + N SPD
(lihat Gamb. J29)
Ini disesuaikan dengan sistem TT dan TN-S.
Mereka memberikan perlindungan terhadap voltan mod biasa dan mod pembezaan

Rajah J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Pemilihan SPD Jenis 1
Impuls semasa Iimp

• Sekiranya tidak ada peraturan nasional atau peraturan khusus untuk jenis bangunan yang harus dilindungi: arus impuls Iimp sekurang-kurangnya 12.5 kA (gelombang 10/350 µs) per cabang sesuai dengan IEC 60364-5-534.
• Di mana peraturan ada: standard IEC 62305-2 menentukan 4 tahap: I, II, III dan IV

Jadual dalam Rajah J31 menunjukkan tahap I yang berbeza_imp dalam kes peraturan.

Rajah J30 - Contoh asas I seimbang_imp pengedaran semasa dalam sistem 3 fasa

Rajah J31 - Jadual I_imp nilai mengikut tahap perlindungan voltan bangunan (berdasarkan IEC / EN 62305-2)

Autoextinguish mengikuti arus I_fi

Ciri ini hanya berlaku untuk SPD dengan teknologi celah percikan. The autoextinguish mengikuti semasa I_fi mesti sentiasa lebih besar daripada prospek arus litar pintas I_sc pada titik pemasangan.

Pemilihan SPD Jenis 2
Arus pelepasan maksimum Imax

Arus pelepasan maksimum Imax ditentukan mengikut tahap pendedahan yang dianggarkan berbanding dengan lokasi bangunan.
Nilai arus pelepasan maksimum (Imax) ditentukan oleh analisis risiko (lihat jadual dalam Rajah J32).

Rajah J32 - Arus pelepasan maksimum Imax yang disyorkan mengikut tahap pendedahan

Pemilihan Peranti Perlindungan Litar Pendek luaran (SCPD)

Peranti perlindungan (litar termal dan pintas) mesti dikoordinasikan dengan SPD untuk memastikan operasi yang boleh dipercayai, iaitu
memastikan kesinambungan perkhidmatan:

• menahan gelombang arus kilat
• tidak menghasilkan voltan baki yang berlebihan.

memastikan perlindungan yang berkesan terhadap semua jenis arus berlebihan:

• beban berlebihan berikutan pelarian termal varistor;
• litar pintas dengan intensiti rendah (impedant);
• litar pintas dengan intensiti tinggi.

Risiko yang harus dielakkan di akhir hayat SPD
Kerana penuaan

Sekiranya akhir hidup semula jadi kerana penuaan, perlindungan adalah jenis termal. SPD dengan varistor mesti mempunyai pemutus dalaman yang melumpuhkan SPD.
Catatan: Hujung hayat melalui pelarian terma tidak berkaitan dengan SPD dengan tiub pelepasan gas atau jurang percikan yang dikemas.

Kerana kesalahan

Punca akhir hayat akibat kerosakan litar pintas adalah:

• Kapasiti pelepasan maksimum melebihi. Kesalahan ini mengakibatkan litar pintas yang kuat.
• Kesalahan kerana sistem pengedaran (pertukaran neutral / fasa, pemutusan neutral).
• Kemerosotan varistor secara beransur-ansur.
  Kedua-dua kesalahan terakhir menghasilkan litar pintas impedant.
  Pemasangan mesti dilindungi dari kerosakan akibat kerosakan jenis ini: pemisah dalaman (termal) yang ditentukan di atas tidak mempunyai masa untuk memanaskan badan, oleh itu untuk beroperasi.
  Peranti khas yang dipanggil "Peranti Perlindungan Litar Pendek luaran (SCPD luaran)", yang mampu menghilangkan litar pintas, harus dipasang. Ia boleh dilaksanakan dengan pemutus litar atau alat fius.

Ciri-ciri SCPD luaran

SCPD luaran harus diselaraskan dengan SPD. Ia dirancang untuk memenuhi dua kekangan berikut:

Arus kilat tahan

Arus kilat tahan adalah ciri penting Peranti Perlindungan Litar Pendek luaran SPD.
SCPD luaran tidak boleh mengalami 15 arus impuls berturut-turut di In.

Arus litar pintas tahan

• Kapasiti pecah ditentukan oleh peraturan pemasangan (standard IEC 60364):
  SCPD luaran harus mempunyai kapasiti putus sama atau lebih besar daripada prospek arus litar pintas Isc pada titik pemasangan (sesuai dengan standard IEC 60364).
• Perlindungan pemasangan daripada litar pintas
  Khususnya, litar pintas impedant membuang banyak tenaga dan harus dihapuskan dengan cepat untuk mengelakkan kerosakan pada pemasangan dan SPD.
  Perkaitan yang betul antara SPD dan SCPD luarannya mesti diberikan oleh pengeluar.

Mod pemasangan untuk SCPD luaran
Peranti "dalam siri"

SCPD digambarkan sebagai "dalam seri" (lihat Gambar J33) ketika perlindungan dilakukan oleh perangkat perlindungan umum jaringan yang akan dilindungi (misalnya, pemutus litar sambungan di hulu pemasangan).

Rajah J33 - SCPD "dalam siri"

Peranti "selari"

SCPD digambarkan sebagai "selari" (lihat Gambar J34) ketika perlindungan dilakukan secara khusus oleh perangkat perlindungan yang terkait dengan SPD.

• SCPD luaran disebut "pemutus litar pemutus" jika fungsinya dilakukan oleh pemutus litar.
• Pemutus litar terputus mungkin atau tidak dapat disatukan ke dalam SPD.

Rajah J34 - SCPD "selari"

Catatan:
Dalam kes SPD dengan tiub pelepasan gas atau jurang percikan terbungkus, SCPD membenarkan arus dipotong segera setelah digunakan.

Jaminan perlindungan

SCPD luaran harus dikoordinasikan dengan SPD dan diuji dan dijamin oleh pengeluar SPD sesuai dengan cadangan standard IEC 61643-11. Ia juga harus dipasang sesuai dengan cadangan pengeluar. Sebagai contoh, lihat jadual koordinasi SCPD + SPD Elektrik.

Apabila peranti ini disatukan, pematuhan dengan standard produk IEC 61643-11 secara semula jadi memastikan perlindungan.

Rajah J35 - SPD dengan SCPD luaran, tidak bersepadu (iC60N + iPRD 40r) dan bersepadu (iQuick PRD 40r)

Ringkasan ciri SCPD luaran

Analisis terperinci mengenai ciri diberikan dalam bahagian Ciri terperinci SCPD luaran.
Jadual dalam Gambar J36 menunjukkan, sebagai contoh, ringkasan ciri mengikut pelbagai jenis SCPD luaran.

Rajah J36 - Ciri-ciri perlindungan akhir hayat SPD Jenis 2 mengikut SCPD luaran

Mod pemasangan untuk SCPD luaran	Secara bersiri	Selari
		Perlindungan fius berkaitan	Perlindungan pemutus litar berkaitan	Perlindungan pemutus litar bersepadu
Perlindungan lonjakan peralatan	=	=	=	=
	SPD melindungi peralatan dengan memuaskan apa sahaja jenis SCPD luaran yang berkaitan
Perlindungan pemasangan pada akhir hayat	-	=	+	+ +
	Jaminan perlindungan tidak mungkin	Jaminan pengeluar		Jaminan penuh
		Perlindungan dari litar pintas impedans tidak terjamin dengan baik	Perlindungan dari litar pintas dijamin dengan sempurna
Kesinambungan perkhidmatan di akhir hayat	- -	+	+	+
	Pemasangan lengkap dimatikan	Hanya litar SPD yang ditutup
Pemeliharaan di akhir hayat	- -	=	+	+
	Penutupan pemasangan diperlukan	Perubahan sekering	Menetapkan semula segera

Jadual koordinasi SPD dan peranti perlindungan

Jadual dalam Rajah J37 di bawah menunjukkan koordinasi pemutus litar pemutus (SCPD luaran) untuk SPD Jenis 1 dan 2 jenama XXX Electric untuk semua tahap arus litar pintas.

Koordinasi antara SPD dan pemutus litarnya yang terputus, yang ditunjukkan dan dijamin oleh Electric, memastikan perlindungan yang boleh dipercayai (gelombang kilat menahan, perlindungan bertingkat arus litar pintas impedans, dll.)

Rajah J37 - Contoh jadual koordinasi antara SPD dan pemutus litar pemutusannya. Sentiasa merujuk kepada jadual terkini yang disediakan oleh pengeluar.

Penyelarasan dengan peranti perlindungan hulu

Penyelarasan dengan peranti perlindungan arus lebih
Dalam pemasangan elektrik, SCPD luaran adalah alat yang serupa dengan alat perlindungan: ini memungkinkan untuk menerapkan teknik selektivitas dan lata untuk pengoptimuman teknikal dan ekonomi dari rancangan perlindungan.

Penyelarasan dengan peranti arus baki
Sekiranya SPD dipasang di hilir peranti pelindung kebocoran bumi, yang terakhir mestilah jenis "si" atau selektif dengan kekebalan terhadap arus nadi sekurang-kurangnya 3 kA (gelombang arus 8/20 μs)

Pemasangan Peranti Perlindungan Surge
Sambungan Peranti Perlindungan Surge

Sambungan SPD ke beban harus sesingkat mungkin untuk mengurangkan nilai tahap perlindungan voltan (dipasang ke atas) pada terminal peralatan yang dilindungi.

Panjang keseluruhan sambungan SPD ke rangkaian dan blok terminal bumi tidak boleh melebihi 50 cm.

Salah satu ciri penting untuk melindungi peralatan adalah tahap perlindungan voltan maksimum (dipasang Atas) yang dapat ditahan oleh peralatan di terminalnya. Oleh itu, SPD harus dipilih dengan tingkat perlindungan voltan Up yang disesuaikan dengan perlindungan peralatan (lihat Gambar J38). Panjang keseluruhan konduktor sambungan adalah

L = L1 + L2 + L3.

Untuk arus frekuensi tinggi, impedans per unit panjang sambungan ini kira-kira 1 µH / m.

Oleh itu, menerapkan undang-undang Lenz untuk hubungan ini: ΔU = L di / dt

Gelombang arus 8/20 µs yang dinormalisasi, dengan amplitud arus 8 kA, dengan demikian menimbulkan kenaikan voltan 1000 V per meter kabel.

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

Rajah J38 - Sambungan SPD L <50 cm

Akibatnya voltan merentasi terminal peralatan, peralatan U, adalah:
Peralatan U = Naik + U1 + U2
Sekiranya L1 + L2 + L3 = 50 cm, dan gelombang 8/20 µs dengan amplitud 8 kA, voltan merentasi terminal peralatan akan Naik + 500 V.

Sambungan dalam kandang plastik

Gambar J39 di bawah menunjukkan cara menyambungkan SPD dalam kandang plastik.

Rajah J39 - Contoh sambungan dalam kandang plastik

Sambungan dalam kandang logam

Dalam kes pemasangan alat suis dalam kandang logam, sebaiknya sambungkan SPD secara langsung ke kandang logam, dengan penutup digunakan sebagai konduktor pelindung (lihat Gambar J40).
Susunan ini mematuhi standard IEC 61439-2 dan pengeluar Assembly mesti memastikan bahawa ciri-ciri kandang memungkinkan penggunaan ini.

Rajah J40 - Contoh sambungan dalam kandang logam

Keratan rentas konduktor

Keratan rentas minimum konduktor yang disyorkan mengambil kira:

• Perkhidmatan biasa yang akan diberikan: Aliran gelombang arus kilat di bawah penurunan voltan maksimum (peraturan 50 cm).
  Catatan: Tidak seperti aplikasi pada 50 Hz, fenomena kilat adalah frekuensi tinggi, peningkatan keratan rentas konduktor tidak banyak mengurangkan impedans frekuensi tinggi.
• Konduktor tahan terhadap arus litar pintas: Konduktor mesti menahan arus litar pintas semasa masa pemotongan sistem perlindungan maksimum.
  IEC 60364 mengesyorkan pada pemasangan yang masuk bahagian akhir minimum:
• 4 mm2 (Cu) untuk sambungan SPD Jenis 2;
• 16 mm2 (Cu) untuk sambungan SPD Jenis 1 (kehadiran sistem perlindungan kilat).

Contoh pemasangan SPD yang baik dan buruk

Rajah J41 - Contoh pemasangan SPD yang baik dan buruk

Reka bentuk pemasangan peralatan harus dilakukan sesuai dengan peraturan pemasangan: panjang kabel hendaklah kurang dari 50 cm.

Peraturan pemasangan kabel Surge Protection Device
Peraturan 1

Peraturan pertama yang harus dipatuhi adalah bahawa panjang sambungan SPD antara rangkaian (melalui SCPD luaran) dan blok terminal pembumian tidak boleh melebihi 50 cm.
Rajah J42 menunjukkan dua kemungkinan penyambungan SPD.
Rajah J42 - SPD dengan SCPD luaran yang terpisah atau bersepadu

Peraturan 2

Konduktor pengumpan keluar yang dilindungi:

• hendaklah disambungkan ke terminal SCPD luaran atau SPD;
• harus dipisahkan secara fizikal dari konduktor masuk yang tercemar.

Mereka terletak di sebelah kanan terminal SPD dan SCPD (lihat Gambar J43).

Rajah J43 - Sambungan pengumpan keluar yang dilindungi berada di sebelah kanan terminal SPD

Peraturan 3

Konduktor fasa pengumpan masuk, neutral, dan pelindung (PE) harus berjalan satu sama lain untuk mengurangkan permukaan gelung (lihat Gambar J44).

Peraturan 4

Konduktor SPD yang masuk harus jauh dari konduktor keluar yang dilindungi untuk mengelakkan mencemarkannya dengan gandingan (lihat Gambar J44).

Peraturan 5

Kabel harus disematkan pada bahagian logam dari penutup (jika ada) untuk meminimumkan permukaan gelung bingkai dan dengan itu mendapat manfaat daripada kesan pelindung terhadap gangguan EM.

Dalam semua kes, mesti diperiksa bahawa bingkai papan suis dan penutupnya dibumikan melalui sambungan yang sangat pendek.

Akhirnya, jika kabel terlindung digunakan, panjang yang besar harus dielakkan, kerana ia mengurangkan kecekapan pelindung (lihat Gamb. J44).

Rajah J44 - Contoh peningkatan EMC dengan pengurangan permukaan gelung dan impedans biasa dalam kandang elektrik

Contoh aplikasi perlindungan lonjakan

Contoh aplikasi SPD di Pasaraya

Rajah J46 - Rangkaian telekomunikasi

Penyelesaian dan gambarajah skematik

• Panduan pemilihan arrester lonjakan telah memungkinkan untuk menentukan nilai tepat arrester lonjakan pada akhir pemasangan dan nilai pemutus litar pemutusan yang berkaitan.
• Sebagai alat sensitif (U_imp <1.5 kV) terletak lebih dari 10m dari alat perlindungan masuk, alat penahan lonjakan perlindungan halus mesti dipasang sedekat mungkin dengan muatan.
• Untuk memastikan kelangsungan perkhidmatan yang lebih baik untuk kawasan bilik sejuk: pemutus litar arus baki jenis "si" akan digunakan untuk mengelakkan gangguan yang disebabkan oleh kenaikan potensi bumi ketika gelombang kilat melewati.
• Untuk perlindungan daripada tegangan atmosfera: 1, pasang penahan lonjakan di papan suis utama. 2, pasang arrester lonjakan perlindungan halus di setiap papan suis (1 dan 2) yang membekalkan peranti sensitif yang terletak lebih dari 10m dari arrester lonjakan masuk. 3, pasang penangkap lonjakan pada rangkaian telekomunikasi untuk melindungi peranti yang dibekalkan, misalnya, penggera kebakaran, modem, telefon, faks.

Cadangan pemasangan kabel

• Pastikan kelengkapan penamatan bumi dari bangunan.
• Kurangkan kawasan kabel bekalan kuasa yang bergelung.

Cadangan pemasangan

• Pasang penahan lonjakan, I_maks = 40 kA (8/20 µs), dan pemutus litar pemutusan iC60 dinilai pada 40 A.
• Pasang penahan lonjakan perlindungan yang baik, I_maks = 8 kA (8/20 µs) dan pemutus litar pemutusan iC60 yang berkaitan dinilai pada 10 A

Rajah J46 - Rangkaian telekomunikasi

SPD untuk aplikasi fotovoltaik

Tegangan berlebihan boleh berlaku pada pemasangan elektrik kerana pelbagai sebab. Ia mungkin disebabkan oleh:

• Rangkaian pengedaran akibat kilat atau kerja yang dilakukan.
• Pukulan kilat (berdekatan atau di bangunan dan pemasangan PV, atau pada konduktor kilat).
• Variasi di medan elektrik kerana kilat.

Seperti semua struktur luaran, pemasangan PV terdedah kepada risiko kilat yang berbeza-beza dari kawasan ke kawasan. Sistem dan alat pencegahan dan penangkapan harus ada.

Perlindungan dengan ikatan equipotential

Pelindung pertama yang perlu diletakan adalah medium (konduktor) yang memastikan ikatan equipotential antara semua bahagian konduktif pemasangan PV.

Matlamatnya adalah untuk mengikat semua konduktor yang dibumikan dan bahagian logam dan seterusnya mewujudkan potensi yang sama di semua titik dalam sistem yang dipasang.

Perlindungan oleh alat perlindungan lonjakan (SPD)

SPD sangat penting untuk melindungi peralatan elektrik sensitif seperti AC / DC Inverter, alat pemantauan dan modul PV, tetapi juga peralatan sensitif lain yang dikuasakan oleh rangkaian pengedaran elektrik 230 VAC. Kaedah penilaian risiko berikut berdasarkan penilaian panjang kritikal Lcrit dan perbandingannya dengan L panjang kumulatif garis dc.
Perlindungan SPD diperlukan sekiranya L ≥ Lcrit.
Lcrit bergantung pada jenis pemasangan PV dan dikira seperti jadual berikut (Rajah J47) yang dinyatakan:

Rajah J47 - Pilihan SPD DC

L ialah jumlah:

• jumlah jarak antara penyongsang dan kotak persimpangan, dengan mengambil kira bahawa panjang kabel yang terletak di saluran yang sama hanya dikira sekali, dan
• jumlah jarak antara kotak persimpangan dan titik sambungan modul fotovoltaik yang membentuk tali, dengan mengambil kira bahawa panjang kabel yang terletak di saluran yang sama dikira sekali sahaja.

Ng adalah ketumpatan kilat arka (bilangan serangan / km2 / tahun).

Rajah J48 - Pemilihan SPD

Perlindungan SPD
Lokasi	Modul PV atau kotak Array		Bahagian DC penyongsang	Bahagian AC penyongsang		Papan utama
	LDC			LAC		Rod kilat
Kriteria	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Ya	Tidak
Jenis SPD	Tidak perlu	"SPD 1" Jenis 2 [a]	"SPD 2" Jenis 2 [a]	Tidak perlu	"SPD 3" Jenis 2 [a]	"SPD 4" Jenis 1 [a]	"SPD 4" Taip 2 jika Ng> 2.5 & garis atas

[a]. 1 2 3 4 Jarak pemisahan Jenis 1 mengikut EN 62305 tidak diperhatikan.

Memasang SPD

Bilangan dan lokasi SPD di sisi DC bergantung pada panjang kabel antara panel solar dan penyongsang. SPD harus dipasang di sekitar penyongsang jika panjangnya kurang dari 10 meter. Sekiranya jaraknya lebih dari 10 meter, SPD kedua diperlukan dan harus diletakkan di dalam kotak yang berdekatan dengan panel suria, yang pertama terletak di kawasan penyongsang.

Untuk menjadi cekap, kabel sambungan SPD ke rangkaian L + / L- dan antara blok terminal bumi SPD dan bar bas tanah mestilah sesingkat mungkin - kurang dari 2.5 meter (d1 + d2 <50 cm).

Penjanaan tenaga fotovoltaik yang selamat dan boleh dipercayai

Bergantung pada jarak antara bahagian "penjana" dan bahagian "penukaran", mungkin perlu memasang dua penahan lonjakan atau lebih, untuk memastikan perlindungan masing-masing dari dua bahagian tersebut.

Rajah J49 - Lokasi SPD

Suplemen teknikal perlindungan lonjakan

Piawaian perlindungan kilat

Bahagian standard IEC 62305 1 hingga 4 (NF EN 62305 bahagian 1 hingga 4) menyusun semula dan mengemas kini penerbitan standard IEC 61024 (siri), IEC 61312 (siri), dan IEC 61663 (siri) mengenai sistem perlindungan kilat.

Bahagian 1 - Prinsip umum

Bahagian ini memaparkan maklumat umum mengenai kilat dan ciri-cirinya serta data umum dan memperkenalkan dokumen lain.

Bahagian 2 - Pengurusan risiko

Bahagian ini memaparkan analisis yang memungkinkan untuk menghitung risiko struktur dan menentukan pelbagai senario perlindungan untuk membolehkan pengoptimuman teknikal dan ekonomi.

Bahagian 3 - Kerosakan fizikal pada struktur dan bahaya nyawa

Bahagian ini menerangkan perlindungan dari serangan kilat langsung, termasuk sistem pelindung kilat, konduktor bawah, plumbum bumi, peralatan dan seterusnya SPD dengan ikatan equipotential (Jenis 1 SPD).

Bahagian 4 - Sistem elektrik dan elektronik dalam struktur

Bahagian ini menerangkan perlindungan daripada kesan kilat yang disebabkan, termasuk sistem perlindungan oleh SPD (Jenis 2 dan 3), pelindung kabel, peraturan pemasangan SPD, dll.

Siri standard ini dilengkapi dengan:

• siri IEC 61643 standard untuk definisi produk perlindungan lonjakan (lihat Komponen SPD);
• siri piawaian IEC 60364-4 dan -5 untuk aplikasi produk dalam pemasangan elektrik LV (lihat Petunjuk akhir hayat SPD).

Komponen SPD

SPD terdiri daripada (lihat Gambar J50):

1. satu atau lebih komponen tidak linear: bahagian langsung (varistor, tiub pelepasan gas [GDT], dan lain-lain);
2. alat pelindung haba (pemutus dalaman) yang melindunginya daripada pelarian terma pada akhir hayat (SPD dengan varistor);
3. petunjuk yang menunjukkan akhir hayat SPD; Beberapa SPD membenarkan pelaporan indikasi ini dari jauh;
4. SCPD luaran yang memberikan perlindungan terhadap litar pintas (peranti ini dapat disatukan ke dalam SPD).

Rajah J50 - Diagram SPD

Teknologi bahagian langsung

Beberapa teknologi tersedia untuk melaksanakan bahagian langsung. Mereka masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan:

• Diod Zener;
• Tiub pelepasan gas (dikawal atau tidak dikawal);
• Varistor (zistor oksida zink [ZOV]).

Jadual di bawah menunjukkan ciri dan susunan 3 teknologi yang biasa digunakan.

Rajah J51 - Jadual prestasi ringkasan

Komponen	Tube Discharge Gas (GDT)	Jurang percikan yang dikemas	Varistor zink oksida	GDT dan varistor secara bersiri	Jurang percikan dan varistor yang dikemas secara selari
ciri-ciri
Mod operasi	Pertukaran voltan	Pertukaran voltan	Mengehadkan voltan	Tukar voltan dan -mengurangkan secara bersiri	Tukar voltan dan -mengurangkan secara selari
Keluk operasi
Kesesuaian	Rangkaian telekomunikasi Rangkaian LV (dikaitkan dengan varistor)	Rangkaian LV	Rangkaian LV	Rangkaian LV	Rangkaian LV
Jenis SPD	Jenis 2	Jenis 1	Jenis 1 atau Jenis 2	Jenis 1+ Jenis 2	Jenis 1+ Jenis 2

Petunjuk akhir hayat SPD

Petunjuk akhir hayat dikaitkan dengan pemutus dalaman dan SCPD luaran SPD untuk memberitahu pengguna bahawa peralatan tidak lagi dilindungi daripada tegangan asal yang berlebihan.

Petunjuk tempatan

Fungsi ini umumnya diperlukan oleh kod pemasangan. Petunjuk akhir hayat diberikan oleh penunjuk (bercahaya atau mekanikal) kepada pemutus dalaman dan / atau SCPD luaran.

Apabila SCPD luaran dilaksanakan oleh peranti sekering, perlu menyediakan sekering dengan penyerang dan pangkalan yang dilengkapi dengan sistem tersandung untuk memastikan fungsi ini.

Pemutus litar terputus bersepadu

Penunjuk mekanikal dan kedudukan pemegang kawalan membolehkan petunjuk akhir hayat semula jadi.

Petunjuk tempatan dan pelaporan jarak jauh

iQuick PRD SPD dari jenama XXX Electric adalah jenis "siap dawai" dengan pemutus litar terputus bersepadu.

Petunjuk tempatan

iQuick PRD SPD (lihat Gambar J53) dilengkapi dengan petunjuk status mekanikal tempatan:

• penunjuk mekanikal (merah) dan kedudukan pemegang pemutus litar terputus menunjukkan penutupan SPD;
• penunjuk mekanikal (merah) pada setiap kartrij menunjukkan akhir hayat kartrij.

Rajah J53 - SPD iQuick PRD 3P + N jenama XXX Electric

Pelaporan jauh

(lihat Gamb. J54)

iQuick PRD SPD dilengkapi dengan kontak petunjuk yang membolehkan pelaporan jarak jauh mengenai:

• akhir hayat kartrij;
• kartrij yang hilang, dan apabila ia dipasang semula;
• kerosakan pada rangkaian (litar pintas, pemutusan sambungan neutral, fasa / pembalikan neutral);
• pertukaran manual tempatan.

Hasilnya, pemantauan jarak jauh terhadap keadaan operasi SPD yang dipasang memungkinkan untuk memastikan bahawa alat pelindung ini dalam keadaan siap sedia selalu siap beroperasi.

Rajah J54 - Pemasangan lampu penunjuk dengan iDuick PRD SPD

Rajah J55 - Petunjuk jarak jauh status SPD menggunakan Smartlink

Pemeliharaan di akhir hayat

Apabila penunjuk akhir hayat menunjukkan pemadaman, SPD (atau kartrij yang berkenaan) mesti diganti.

Dalam kes SPD iQuick, penyelenggaraan difasilitasi:

• Kartrij pada akhir hayat (akan diganti) mudah dikenali oleh Jabatan Penyelenggaraan.
• Kartrij pada akhir hayatnya dapat diganti dengan keselamatan yang lengkap kerana alat keselamatan melarang penutupan pemutus litar pemutus jika kartrij hilang.

Ciri terperinci SCPD luaran

Gelombang semasa bertahan

Gelombang semasa menahan ujian pada SCPD luaran menunjukkan seperti berikut:

• Untuk penarafan dan teknologi tertentu (NH atau fius silinder), keupayaan menahan gelombang semasa lebih baik dengan fius jenis aM (perlindungan motor) daripada dengan fius jenis gG (penggunaan umum).
• Untuk penilaian tertentu, keupayaan menahan gelombang semasa lebih baik dengan pemutus litar berbanding dengan peranti fius. Rajah J56 di bawah menunjukkan hasil ujian tahan gelombang voltan:
• untuk melindungi SPD yang ditentukan untuk Imax = 20 kA, SCPD luaran yang akan dipilih adalah MCB 16 A atau Fuse aM 63 A, Catatan: dalam kes ini, Fuse gG 63 A tidak sesuai.
• untuk melindungi SPD yang ditentukan untuk Imax = 40 kA, SCPD luaran yang akan dipilih adalah MCB 40 A atau Fuse aM 125 A,

Rajah J56 - Perbandingan keupayaan tahan gelombang voltan SCPD untuk I_maks = 20 kA dan saya_maks = 40 kA

Dipasang tahap perlindungan voltan

Secara umum:

• Penurunan voltan di terminal pemutus litar lebih tinggi daripada yang melintang di terminal peranti fius. Ini kerana impedans komponen pemutus litar (alat termal dan termal magnetik) lebih tinggi daripada fius.

Walau bagaimanapun:

• Perbezaan antara penurunan voltan tetap sedikit untuk gelombang semasa tidak melebihi 10 kA (95% kes);
• Tahap perlindungan voltan Up yang dipasang juga mengambil kira impedans kabel. Ini dapat tinggi dalam hal teknologi sekering (alat perlindungan dari jarak jauh dari SPD) dan rendah untuk teknologi pemutus litar (pemutus litar dekat, dan bahkan disatukan ke dalam SPD).

Catatan: Tahap perlindungan voltan Up yang dipasang adalah jumlah penurunan voltan:

• dalam SPD;
• di SCPD luaran;
• dalam pemasangan kabel

Perlindungan dari litar pintas impedans

Litar pintas impedansi membuang banyak tenaga dan harus dihapuskan dengan cepat untuk mengelakkan kerosakan pada pemasangan dan SPD.

Rajah J57 membandingkan masa tindak balas dan batasan tenaga sistem perlindungan dengan sekering 63 A aM dan pemutus litar 25 A.

Kedua-dua sistem perlindungan ini mempunyai keupayaan tahan gelombang arus 8/20 µs yang sama (masing-masing 27 kA dan 30 kA).

Rajah J57 - Perbandingan kurva had / arus dan had tenaga untuk pemutus litar dan sekering yang mempunyai keupayaan tahan gelombang arus 8/20 µs yang sama

Penyebaran gelombang kilat

Rangkaian elektrik adalah frekuensi rendah dan, sebagai akibatnya, penyebaran gelombang voltan seketika berbanding dengan frekuensi fenomena: pada mana-mana titik konduktor, voltan sesaat adalah sama.

Gelombang kilat adalah fenomena frekuensi tinggi (beberapa ratus kHz hingga MHz):

• Gelombang kilat disebarkan di sepanjang konduktor pada kelajuan tertentu berbanding dengan frekuensi fenomena tersebut. Akibatnya, pada waktu tertentu, voltan tidak mempunyai nilai yang sama pada semua titik pada media (lihat Gambar J58).

Rajah J58 - Penyebaran gelombang kilat pada konduktor

• Perubahan medium menimbulkan fenomena penyebaran dan / atau pantulan gelombang bergantung kepada:

1. perbezaan impedans antara kedua media;
2. kekerapan gelombang progresif (kecuraman masa kenaikan sekiranya berlaku denyutan nadi);
3. panjang medium.

Dalam kes pantulan total, khususnya, nilai voltan mungkin berlipat ganda.

Contoh: kes perlindungan oleh SPD

Pemodelan fenomena yang berlaku pada gelombang kilat dan ujian di makmal menunjukkan bahawa beban yang dikuasakan oleh kabel 30 m yang dilindungi hulu oleh SPD pada voltan Naik, kerana fenomena pantulan, voltan maksimum 2 x U_P (lihat Gamb. J59). Gelombang voltan ini tidak bertenaga.

Rajah J59 - Pantulan gelombang kilat pada penamatan kabel

Tindakan pembetulan

Dari tiga faktor (perbezaan impedans, frekuensi, jarak), satu-satunya yang benar-benar dapat dikendalikan adalah panjang kabel antara SPD dan beban yang harus dilindungi. Semakin besar panjang ini, semakin besar pantulannya.

Secara amnya, untuk bahagian depan tegangan yang dihadapi dalam bangunan, fenomena pantulan adalah signifikan dari 10 m dan dapat menggandakan voltan dari 30 m (lihat Gambar J60).

Anda perlu memasang SPD kedua dalam perlindungan halus jika panjang kabel melebihi 10 m antara SPD hujung masuk dan peralatan yang harus dilindungi.

Rajah J60 - Voltan maksimum pada hujung kabel mengikut panjangnya ke hadapan voltan insiden = 4kV / kita

Contoh arus kilat dalam sistem TT

Mod biasa SPD antara fasa dan PE atau fasa dan PEN dipasang apa sahaja jenis susunan pembumian sistem (lihat Gambar J61).

Perintang pembumian neutral R1 yang digunakan untuk tiang mempunyai rintangan yang lebih rendah daripada perintang pembumian R2 yang digunakan untuk pemasangan.

Arus kilat akan mengalir melalui litar ABCD ke bumi melalui jalan termudah. Ia akan melalui varistors V1 dan V2 secara bersiri, menyebabkan voltan pembezaan sama dengan dua kali voltan Naik SPD (U_P1 + U_P2) muncul di terminal A dan C di pintu masuk pemasangan dalam kes yang melampau.

Gamb. J61 - Perlindungan biasa sahaja

Untuk melindungi beban antara Ph dan N dengan berkesan, voltan mod pembezaan (antara A dan C) mesti dikurangkan.

Oleh itu, senibina SPD lain digunakan (lihat Gambar J62)

Arus kilat mengalir melalui litar ABH yang mempunyai impedans lebih rendah daripada litar ABCD, kerana impedans komponen yang digunakan antara B dan H adalah nol (jurang percikan yang diisi gas). Dalam kes ini, voltan pembezaan sama dengan voltan baki SPD (U_P2).

Rajah J62 - Perlindungan biasa dan berbeza