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

2.4 Peranti Perlindungan Surge (SPD)

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.

Prinsip

SPD dirancang untuk menghadkan voltan voltan asal atmosfera sementara 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, ia 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

2.4.1 Ciri-ciri SPD

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

• Ciri-ciri umum

- ATAU_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.

- ATAU_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 I_n. Tahap perlindungan voltan yang dipilih mestilah di bawah keupayaan tahan voltan yang berlebihan (lihat bahagian 3.2). Sekiranya berlaku kilat, voltan di terminal SPD pada amnya tetap kurang daripada U_p.

- Saya_n: Arus pelepasan nominal

Ini adalah nilai puncak arus gelombang 8/20 μs yang mampu dikeluarkan oleh SPD sebanyak 15 kali.

• Taip 1 SPD

- Saya_imp: Dorongan pada masa ini

Ini adalah nilai puncak arus gelombang 10/350 μs yang mampu dikeluarkan oleh SPD sebanyak 5 kali.

- Saya_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

- Saya_maks: Arus pelepasan maksimum

Ini adalah nilai puncak arus gelombang 8/20 μs yang mampu dikeluarkan oleh SPD sekali.

• Taip 3 SPD

- ATAU_oc: Voltan litar terbuka yang digunakan semasa ujian kelas III (Jenis 3).

2.4.2 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 pada penyambung RJ11, RJ45,… atau disatukan ke dalam beban.

3 Reka bentuk sistem perlindungan pemasangan elektrik

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

• SPD;
• itu sistem perlindungan.

3.1 Peraturan reka bentuk

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;

- taip;

- tahap pendedahan untuk menentukan arus pelepasan maksimum SPD I_maks.

• Peranti perlindungan litar pintas

- arus pelepasan maksimum I_maks;

- arus litar pintas I_sc pada titik pemasangan.

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

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

• bilangan tiang di SPD;
• tahap perlindungan voltan U_p;
• voltan operasi U_c.

Sub-bahagian J3 ini menerangkan dengan lebih terperinci kriteria pemilihan sistem perlindungan mengikut ciri-ciri pemasangan, peralatan yang akan dilindungi dan lingkungan.

3.2 Elemen sistem perlindungan

SPD mesti selalu dipasang di tempat asal pemasangan elektrik.

3.2.1 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 hujung masuk. Apabila muatan terletak lebih dari 30 meter dari alat perlindungan hujung masuk, perlu memberikan perlindungan halus tambahan sedekat mungkin dengan beban sensitif. Fenomena pantulan gelombang meningkat dari 10 meter (lihat bab 6.5)
• 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.

3.4 Pemilihan SPD Jenis 1

3.4.1 Arus impuls I_imp

• Apabila tidak ada peraturan nasional atau peraturan khusus untuk jenis bangunan yang akan dilindungi, Dorongan arus I_imp hendaklah sekurang-kurangnya 12.5 kA (gelombang 10/350 μs) setiap cawangan mengikut IEC 60364-5-534.

• Di mana peraturan ada: standard 62305-2 menentukan 4 tahap: I, II, III dan IV, Jadual dalam Gambar J31 menunjukkan tahap I yang berbeza_imp dalam kes peraturan.

3.4.2 Autoextinguish mengikuti I semasa_fi

Ciri ini hanya berlaku untuk SPD dengan teknologi celah percikan. Pemadaman automatik mengikut arus I_fi mesti lebih besar daripada prospek arus litar pintas I_sc pada titik pemasangan.

3.5 Pemilihan SPD Jenis 2

3.5.1 Arus pelepasan maksimum I_maks

Arus pelepasan maksimum Imax ditentukan mengikut tahap pendedahan yang dianggarkan berbanding dengan lokasi bangunan.

Nilai arus pelepasan maksimum (I_maks) ditentukan oleh analisis risiko (lihat jadual dalam Rajah J32).

3.6 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.

3.6.1 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, neutral

terputus).

- 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.

3.6.2 Ciri-ciri SCPD luaran (Peranti Perlindungan Litar Pendek)

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 I_n.

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.

3.6.3 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).

• 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.

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

Catatan: Peranti arus sisa jenis S sesuai dengan piawaian IEC 61008 atau IEC 61009-1 mematuhi syarat ini.

3.7.1 Penyelarasan dengan alat 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 diskriminasi dan lata untuk pengoptimuman teknikal dan ekonomi 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)

4 Pemasangan SPD

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.

Sambungan 4.1

Salah satu ciri penting untuk perlindungan peralatan adalah tahap perlindungan voltan maksimum (dipasang U_p) bahawa peralatan dapat bertahan di terminalnya. Oleh itu, SPD harus dipilih dengan tahap perlindungan voltan U_p disesuaikan dengan perlindungan peralatan (lihat Gamb. 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.

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

Akibatnya voltan merentasi terminal peralatan, dipasang Up, adalah:

dipasang U_p =U_p + U1 + U2

Sekiranya L1 + L2 + L3 = 50 cm, dan gelombang 8/20 μs dengan amplitud 8 kA, voltan merentasi terminal peralatan akan menjadi U_p + 500 V.

4.1.1 Sambungan dalam kandang plastik

Gambar J39a di bawah menunjukkan cara menyambungkan SPD di kandang plastik.

4.1.2 Sambungan di 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 J39b).

Susunan ini mematuhi standard IEC 61439-2 dan pengeluar PERSATUAN mesti memastikan bahawa ciri-ciri kandang memungkinkan penggunaan ini.

4.1.3 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).

4.2 Peraturan pemasangan kabel

• 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 J40 menunjukkan dua kemungkinan penyambungan SPD.

• Peraturan 2: Konduktor pengumpan keluar yang dilindungi:

- hendaklah disambungkan ke terminal SCPD luaran atau SPD;

- hendaklah dipisahkan secara fizikal dari konduktor masuk yang tercemar.

Mereka terletak di sebelah kanan terminal SPD dan SCPD (lihat Gambar J41).

• Peraturan 3: Konduktor fasa pengumpan masuk, neutral dan perlindungan (PE) harus berjalan satu di sebelah yang lain untuk mengurangkan permukaan gelung (lihat Gambar J42).
• Peraturan 4: Konduktor SPD yang masuk harus jauh dari konduktor keluar yang dilindungi untuk mengelakkan mencemarkannya dengan gandingan (lihat Gambar J42).
• Peraturan 5: Kabel harus disematkan pada bahagian logam dari kandang (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 Gambar J42).

Permohonan 5

5.1 Contoh pemasangan

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_p <1.5 kV) terletak lebih dari 30 m dari alat perlindungan yang masuk, penahan lonjakan perlindungan halus mesti dipasang sedekat mungkin dengan muatan.
• Untuk memastikan kesinambungan 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 voltan atmosfera:

- pasang lonjakan lonjakan di papan suis utama

- pasang penahan lonjakan perlindungan halus di setiap papan suis (1 dan 2) yang membekalkan alat sensitif yang terletak lebih dari 30 m dari penahan lonjakan masuk

- pasang penangkap lonjakan pada rangkaian telekomunikasi untuk melindungi peranti yang dibekalkan, misalnya, penggera kebakaran, modem, telefon, faks.

Cadangan pemasangan kabel

- Memastikan kelengkapan terminal bangunan bumi.

- Kurangkan kawasan kabel bekalan kuasa yang bergelung.

Cadangan pemasangan

• Pasang penahan lonjakan, Imax = 40 kA (8/20 μs) dan pemutus litar pemutusan iC60 yang diberi nilai pada 20 A.
• Pasang penahan lonjakan pelindung halus, Imax = 8 kA (8/20 μs) dan pemutus litar pemutusan iC60 yang berkaitan dengan nilai 20.