กระแสฟ้าผ่าและการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน

กระแสฟ้าผ่าและการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน

แรงดันไฟฟ้าเกินของแหล่งกำเนิดในชั้นบรรยากาศ
คำจำกัดความแรงดันไฟฟ้าเกิน

แรงดันไฟฟ้าเกิน (ในระบบ) แรงดันไฟฟ้าใด ๆ ระหว่างตัวนำเฟสหนึ่งกับดินหรือระหว่างตัวนำเฟสที่มีค่าสูงสุดเกินค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สอดคล้องกันสำหรับคำจำกัดความของอุปกรณ์จาก International Electrotechnical Vocabulary (IEV 604-03-09)

แรงดันไฟฟ้าเกินประเภทต่างๆ

แรงดันไฟฟ้าเกินคือพัลส์หรือคลื่นแรงดันไฟฟ้าซึ่งซ้อนทับบนแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของเครือข่าย (ดูรูปที่ J1)

แรงดันไฟฟ้าเกินประเภทนี้มีลักษณะ (ดูรูปที่ J2):

• เวลาเพิ่มขึ้น tf (เป็นμs);
• การไล่ระดับสี S (เป็น kV / μs)

แรงดันไฟฟ้าเกินจะรบกวนอุปกรณ์และก่อให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ยิ่งไปกว่านั้นระยะเวลาของแรงดันไฟฟ้าเกิน (T) ทำให้พลังงานสูงสุดในวงจรไฟฟ้าซึ่งอาจทำลายอุปกรณ์ได้
มะเดื่อ J2 - คุณสมบัติหลักของแรงดันไฟฟ้าเกิน

แรงดันไฟฟ้าเกินสี่ประเภทสามารถรบกวนการติดตั้งและโหลดไฟฟ้า:

• การสลับไฟกระชาก: แรงดันไฟฟ้าเกินความถี่สูงหรือการรบกวนการระเบิด (ดูรูปที่ J1) ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสถานะคงที่ในเครือข่ายไฟฟ้า (ระหว่างการทำงานของสวิตช์เกียร์)
• แรงดันไฟฟ้าเกินความถี่ไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าเกินที่มีความถี่เดียวกับเครือข่าย (50, 60 หรือ 400 Hz) ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสถานะอย่างถาวรในเครือข่าย (หลังจากเกิดข้อผิดพลาด: ความผิดพลาดของฉนวนการแตกของตัวนำที่เป็นกลาง ฯลฯ )
• แรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากการปล่อยไฟฟ้าสถิต: แรงดันไฟฟ้าเกินที่สั้นมาก (ไม่กี่นาโนวินาที) ของความถี่ที่สูงมากซึ่งเกิดจากการปล่อยประจุไฟฟ้าสะสม (ตัวอย่างเช่นคนที่เดินบนพรมที่มีพื้นฉนวนจะถูกประจุไฟฟ้าด้วยแรงดันไฟฟ้าหลายกิโลโวลต์)
• แรงดันไฟฟ้าเกินของแหล่งกำเนิดในชั้นบรรยากาศ

ลักษณะแรงดันไฟฟ้าเกินของแหล่งกำเนิดบรรยากาศ

จังหวะฟ้าผ่าในสองสามรูป: ไฟกะพริบทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าพัลซิ่งจำนวนมาก (ดูรูป J4)

• หลายพันแอมแปร์ (และหลายพันโวลต์)
• ความถี่สูง (ประมาณ 1 เมกะเฮิรตซ์)
• ของระยะเวลาสั้น ๆ (จากไมโครวินาทีถึงมิลลิวินาที)

ระหว่างปี 2000 ถึง 5000 พายุกำลังก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วโลก พายุเหล่านี้มาพร้อมกับจังหวะฟ้าผ่าซึ่งแสดงถึงอันตรายร้ายแรงสำหรับบุคคลและอุปกรณ์ ฟ้าแลบกระทบพื้นเฉลี่ย 30 ถึง 100 จังหวะต่อวินาทีกล่าวคือฟ้าผ่า 3 พันล้านครั้งในแต่ละปี

ตารางในรูปที่ J3 แสดงค่าฟ้าผ่าพร้อมความน่าจะเป็นที่เกี่ยวข้อง ดังจะเห็นได้ว่า 50% ของฟ้าผ่ามีกระแสไฟฟ้าเกิน 35 kA และ 5% กระแสเกิน 100 kA พลังงานที่ถ่ายทอดโดยจังหวะฟ้าผ่าจึงสูงมาก

มะเดื่อ J3 - ตัวอย่างค่าการปล่อยฟ้าผ่าที่กำหนดโดยมาตรฐาน IEC 62305-1 (2010 - ตารางที่ก. 3)

มะเดื่อ J4 - ตัวอย่างกระแสฟ้าผ่า

ฟ้าผ่ายังทำให้เกิดไฟไหม้จำนวนมากโดยส่วนใหญ่อยู่ในพื้นที่เกษตรกรรม (ทำลายบ้านเรือนหรือทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งาน) อาคารสูงมักจะเกิดฟ้าผ่าได้ง่าย

ผลกระทบต่อการติดตั้งระบบไฟฟ้า

ฟ้าผ่าทำให้ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เสียหายโดยเฉพาะอย่างยิ่งหม้อแปลงมิเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งในที่อยู่อาศัยและโรงงานอุตสาหกรรม

ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดจากฟ้าผ่านั้นสูงมาก แต่เป็นการยากมากที่จะประเมินผลของ:

• การรบกวนที่เกิดกับคอมพิวเตอร์และเครือข่ายโทรคมนาคม
• ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นในการรันโปรแกรมลอจิกคอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้และระบบควบคุม

นอกจากนี้ต้นทุนของการสูญเสียจากการดำเนินงานอาจสูงกว่ามูลค่าของอุปกรณ์ที่ถูกทำลายไปมาก

จังหวะฟ้าผ่าส่งผลกระทบ

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าความถี่สูงที่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินในรายการที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งหมดโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสายไฟฟ้าและอุปกรณ์

ฟ้าผ่าอาจส่งผลกระทบต่อระบบไฟฟ้า (และ / หรืออิเล็กทรอนิกส์) ของอาคารได้สองวิธี:

• จากผลกระทบโดยตรงของฟ้าผ่าที่อาคาร (ดูรูปที่ J5 a);
• โดยผลกระทบทางอ้อมของฟ้าผ่าบนอาคาร:
• จังหวะฟ้าผ่าสามารถตกลงบนสายไฟฟ้าเหนือศีรษะที่จ่ายไฟให้อาคารได้ (ดูรูปที่ J5 ข) กระแสเกินและแรงดันไฟฟ้าเกินสามารถแพร่กระจายได้หลายกิโลเมตรจากจุดกระทบ
• จังหวะฟ้าผ่าสามารถตกลงใกล้สายไฟฟ้าได้ (ดูรูปที่ J5 c) มันคือการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของกระแสฟ้าผ่าที่ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าสูงและแรงดันไฟฟ้าเกินบนเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟฟ้า ในสองกรณีหลังกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายจะถูกส่งผ่านเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ

จังหวะฟ้าผ่าสามารถตกลงมาใกล้อาคารได้ (ดูรูปที่ J5 d) ศักยภาพของโลกรอบ ๆ จุดกระทบเพิ่มขึ้นอย่างอันตราย

มะเดื่อ J5 - ผลกระทบฟ้าผ่าประเภทต่างๆ

ในทุกกรณีผลที่ตามมาสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้าและโหลดอาจเป็นเรื่องที่น่าทึ่ง

มะเดื่อ J6 - ผลกระทบของจังหวะฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าลงบนอาคารที่ไม่มีการป้องกัน	ฟ้าผ่าใกล้เส้นเหนือศีรษะ	ฟ้าผ่าใกล้อาคารแห่งหนึ่ง
กระแสฟ้าผ่าไหลมายังโลกผ่านโครงสร้างที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของอาคารที่มีผลทำลายล้างมาก: ผลกระทบด้านความร้อน: ความร้อนสูงเกินไปของวัสดุทำให้เกิดไฟไหม้ ผลกระทบทางกล: การเปลี่ยนรูปของโครงสร้าง เปลวไฟความร้อน: ปรากฏการณ์ที่เป็นอันตรายอย่างยิ่งเมื่อมีวัสดุไวไฟหรือระเบิดได้ (ไฮโดรคาร์บอนฝุ่น ฯลฯ )	กระแสฟ้าผ่าสร้างแรงดันไฟฟ้าเกินผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในระบบจำหน่าย แรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้แพร่กระจายไปตามสายไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในอาคาร	จังหวะฟ้าผ่าสร้างแรงดันไฟฟ้าเกินประเภทเดียวกับที่อธิบายไว้ตรงกันข้าม นอกจากนี้กระแสฟ้าผ่ากลับขึ้นจากพื้นโลกไปยังการติดตั้งระบบไฟฟ้าจึงทำให้อุปกรณ์พังได้
อาคารและสิ่งติดตั้งภายในอาคารโดยทั่วไปถูกทำลาย	การติดตั้งระบบไฟฟ้าภายในอาคารโดยทั่วไปถูกทำลาย

โหมดต่างๆของการขยายพันธุ์

โหมดทั่วไป

แรงดันไฟฟ้าเกินในโหมดทั่วไปปรากฏขึ้นระหว่างตัวนำไฟฟ้าและสายดิน: เฟสสู่ดินหรือเป็นกลางสู่พื้นดิน (ดูรูปที่ J7) เป็นอันตรายโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องใช้ที่มีกรอบเชื่อมต่อกับพื้นโลกเนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการพังทลายของอิเล็กทริก

มะเดื่อ J7 - โหมดทั่วไป

โหมด Differential

แรงดันไฟฟ้าเกินในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลปรากฏขึ้นระหว่างตัวนำที่มีชีวิต:

เฟสต่อเฟสหรือเฟสต่อเป็นกลาง (ดูรูปที่ J8) เป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฮาร์ดแวร์ที่ละเอียดอ่อนเช่นระบบคอมพิวเตอร์เป็นต้น

มะเดื่อ J8 - โหมดดิฟเฟอเรนเชียล

ลักษณะของคลื่นฟ้าผ่า

การวิเคราะห์ปรากฏการณ์ช่วยให้สามารถกำหนดประเภทของกระแสฟ้าผ่าและคลื่นแรงดันไฟฟ้าได้

• คลื่นกระแส 2 ประเภทได้รับการพิจารณาตามมาตรฐาน IEC:
• คลื่น 10/350: เพื่อกำหนดลักษณะของคลื่นปัจจุบันจากจังหวะฟ้าผ่าโดยตรง (ดูรูปที่ J9);

มะเดื่อ J9 - คลื่นปัจจุบัน 10/350

• คลื่น 8/20: เพื่อกำหนดลักษณะของคลื่นปัจจุบันจากจังหวะฟ้าผ่าทางอ้อม (ดูรูปที่ J10)

มะเดื่อ J10 - คลื่นปัจจุบัน 8/20

คลื่นกระแสฟ้าผ่าทั้งสองประเภทนี้ใช้เพื่อกำหนดการทดสอบ SPD (มาตรฐาน IEC 61643-11) และความต้านทานของอุปกรณ์ต่อกระแสฟ้าผ่า

ค่าสูงสุดของคลื่นปัจจุบันเป็นลักษณะของความรุนแรงของจังหวะฟ้าผ่า

แรงดันไฟฟ้าเกินที่สร้างขึ้นโดยจังหวะฟ้าผ่านั้นมีลักษณะเป็นคลื่นแรงดันไฟฟ้า 1.2 / 50 (ดูรูปที่ J11)

คลื่นแรงดันไฟฟ้าประเภทนี้ใช้เพื่อตรวจสอบว่าอุปกรณ์ทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินของแหล่งกำเนิดบรรยากาศ (แรงดันอิมพัลส์ตาม IEC 61000-4-5)

มะเดื่อ J11 - คลื่นแรงดันไฟฟ้า 1.2 / 50

หลักการป้องกันฟ้าผ่า
กฎทั่วไปของการป้องกันฟ้าผ่า

ขั้นตอนการป้องกันความเสี่ยงจากฟ้าผ่า
ระบบป้องกันอาคารจากผลกระทบของฟ้าผ่าต้องรวมถึง:

• การป้องกันโครงสร้างจากฟ้าผ่าโดยตรง
• การป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าจากฟ้าผ่าโดยตรงและโดยอ้อม

หลักการพื้นฐานสำหรับการป้องกันการติดตั้งจากความเสี่ยงจากฟ้าผ่าคือการป้องกันไม่ให้พลังงานรบกวนไปถึงอุปกรณ์ที่มีความอ่อนไหว เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้จำเป็นต้อง:

• จับกระแสฟ้าผ่าและส่งสัญญาณลงสู่พื้นดินโดยใช้เส้นทางที่ตรงที่สุด (หลีกเลี่ยงบริเวณใกล้เคียงกับอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน)
• ดำเนินการเชื่อมต่อที่เท่าเทียมกันของการติดตั้ง การเชื่อมแบบ Equipotential นี้ดำเนินการโดยตัวนำพันธะเสริมด้วยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) หรือช่องว่างของประกายไฟ (เช่นช่องว่างจุดประกายของเสาอากาศ)
• ลดผลกระทบที่เกิดขึ้นและทางอ้อมโดยการติดตั้ง SPD และ / หรือตัวกรอง ระบบป้องกันสองระบบใช้เพื่อกำจัดหรือ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเกิน ได้แก่ ระบบป้องกันอาคาร (สำหรับภายนอกอาคาร) และระบบป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้า (สำหรับภายในอาคาร)

ระบบป้องกันอาคาร

บทบาทของระบบป้องกันอาคารคือการป้องกันฟ้าผ่าโดยตรง
ระบบประกอบด้วย:

• อุปกรณ์จับภาพ: ระบบป้องกันฟ้าผ่า
• ตัวนำลงที่ออกแบบมาเพื่อถ่ายทอดกระแสฟ้าผ่ามายังโลก
• “ ตีนกา” ดินเชื่อมติดกัน
• การเชื่อมโยงระหว่างกรอบโลหะทั้งหมด (พันธะที่เท่าเทียมกัน) และสายดิน

เมื่อกระแสฟ้าผ่าไหลในตัวนำหากความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างมันกับเฟรมที่เชื่อมต่อกับโลกที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงอาจทำให้เกิดไฟแฟลชทำลายล้างได้

ระบบป้องกันฟ้าผ่า 3 ประเภท
ใช้การป้องกันอาคารสามประเภท:

สายล่อฟ้า (แท่งธรรมดาหรือพร้อมระบบกระตุ้น)

สายล่อฟ้าคือปลายจับโลหะที่วางอยู่ด้านบนสุดของอาคาร ถูกต่อลงดินด้วยตัวนำหนึ่งตัวหรือมากกว่า (มักเป็นแถบทองแดง) (ดูรูปที่ J12)

มะเดื่อ J12 - สายล่อฟ้า (แท่งธรรมดาหรือระบบทริกเกอร์)

สายล่อฟ้ากับสายตึง

สายไฟเหล่านี้ถูกขึงไว้เหนือโครงสร้างเพื่อป้องกัน ใช้เพื่อป้องกันโครงสร้างพิเศษ: พื้นที่ปล่อยจรวดการใช้งานทางทหารและการป้องกันสายเหนือศีรษะแรงดันสูง (ดูรูปที่ J13)

มะเดื่อ J13 - สายไฟตึง

สายล่อฟ้าที่มีกรงตาข่าย (Faraday cage)

การป้องกันนี้เกี่ยวข้องกับการวางตัวนำ / เทปลงจำนวนมากอย่างสมมาตรรอบอาคาร (ดูภาพประกอบ J14)

ระบบป้องกันฟ้าผ่าประเภทนี้ใช้สำหรับอาคารที่มีการเปิดรับแสงสูงซึ่งมีการติดตั้งที่มีความอ่อนไหวมากเช่นห้องคอมพิวเตอร์

มะเดื่อ J14 - กรงตาข่าย (Faraday cage)

ผลของการป้องกันอาคารสำหรับอุปกรณ์ติดตั้งระบบไฟฟ้า

50% ของกระแสฟ้าผ่าที่ปล่อยโดยระบบป้องกันอาคารกลับเข้าไปในเครือข่ายสายดินของการติดตั้งระบบไฟฟ้า (ดูรูปที่ J15): ความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มขึ้นของเฟรมบ่อยครั้งมากเกินกว่าฉนวนที่ทนต่อความสามารถของตัวนำในเครือข่ายต่างๆ ( LV โทรคมนาคมสายวิดีโอ ฯลฯ )

ยิ่งไปกว่านั้นการไหลของกระแสผ่านตัวนำลงทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินที่เหนี่ยวนำในการติดตั้งระบบไฟฟ้า

เป็นผลให้ระบบป้องกันอาคารไม่ได้ป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าดังนั้นจึงจำเป็นต้องจัดให้มีระบบป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้า

มะเดื่อ J15 - กระแสไฟฟ้าย้อนกลับโดยตรง

ระบบป้องกันฟ้าผ่า - ระบบป้องกันการติดตั้งไฟฟ้า

วัตถุประสงค์หลักของระบบป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าคือการ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเกินให้เป็นค่าที่ยอมรับได้สำหรับอุปกรณ์

ระบบป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าประกอบด้วย:

• SPD อย่างน้อยหนึ่งรายการขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าอาคาร
• พันธะที่เท่าเทียมกัน: ตาข่ายโลหะของชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่สัมผัส

การดำเนินงาน

ขั้นตอนในการป้องกันระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ของอาคารมีดังนี้

ค้นหาข้อมูล

• ระบุโหลดที่ละเอียดอ่อนทั้งหมดและตำแหน่งของมันในอาคาร
• ระบุระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์และจุดเข้าสู่อาคารตามลำดับ
• ตรวจสอบว่ามีระบบป้องกันฟ้าผ่าอยู่ในอาคารหรือในบริเวณใกล้เคียงหรือไม่
• ทำความคุ้นเคยกับข้อบังคับที่เกี่ยวข้องกับที่ตั้งของอาคาร
• ประเมินความเสี่ยงของการเกิดฟ้าผ่าตามที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ประเภทของแหล่งจ่ายไฟความหนาแน่นของฟ้าผ่า ฯลฯ

การใช้งานโซลูชัน

• ติดตั้งตัวนำเชื่อมบนเฟรมด้วยตาข่าย
• ติดตั้ง SPD ในแผงสวิตช์ขาเข้า LV
• ติดตั้ง SPD เพิ่มเติมในบอร์ดการกระจายย่อยแต่ละชุดที่อยู่ใกล้กับอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน (ดูภาพประกอบ J16)

มะเดื่อ J16 - ตัวอย่างการป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD)

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ใช้สำหรับเครือข่ายจ่ายไฟฟ้าเครือข่ายโทรศัพท์การสื่อสารและบัสควบคุมอัตโนมัติ

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เป็นส่วนประกอบของระบบป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้า

อุปกรณ์นี้เชื่อมต่อแบบขนานบนวงจรจ่ายไฟของโหลดที่ต้องป้องกัน (ดูภาพประกอบ J17) นอกจากนี้ยังสามารถใช้ได้กับทุกระดับของเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ

นี่คือประเภทของการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินที่ใช้บ่อยที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด

มะเดื่อ J17 - หลักการของระบบป้องกันควบคู่กัน

SPD ที่เชื่อมต่อแบบขนานมีอิมพีแดนซ์สูง เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวปรากฏขึ้นในระบบความต้านทานของอุปกรณ์จะลดลงดังนั้นกระแสไฟกระชากจึงถูกขับเคลื่อนผ่าน SPD โดยข้ามอุปกรณ์ที่มีความอ่อนไหว

หลัก

SPD ได้รับการออกแบบมาเพื่อ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวของแหล่งกำเนิดบรรยากาศและเปลี่ยนคลื่นกระแสไปยังพื้นโลกเพื่อ จำกัด แอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าเกินนี้ให้อยู่ในค่าที่ไม่เป็นอันตรายสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้าและสวิตช์ไฟฟ้าและเกียร์ควบคุม

SPD กำจัดแรงดันไฟฟ้าเกิน

• ในโหมดทั่วไประหว่างเฟสและเป็นกลางหรือโลก
• ในโหมดดิฟเฟอเรนเชียลระหว่างเฟสและเป็นกลาง

ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าเกินเกินเกณฑ์การทำงาน SPD

• นำพลังงานสู่โลกในโหมดทั่วไป
• กระจายพลังงานไปยังตัวนำไฟฟ้าอื่น ๆ ในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล

SPD ทั้งสามประเภท

พิมพ์ 1 SPD
ขอแนะนำให้ใช้ Type 1 SPD ในกรณีเฉพาะของภาคบริการและอาคารอุตสาหกรรมที่ได้รับการปกป้องโดยระบบป้องกันฟ้าผ่าหรือกรงตาข่าย
ป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าจากฟ้าผ่าโดยตรง สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าย้อนกลับจากฟ้าผ่าที่แพร่กระจายจากตัวนำโลกไปยังตัวนำเครือข่าย
SPD ประเภท 1 มีลักษณะเป็นคลื่นกระแส 10/350

พิมพ์ 2 SPD
Type 2 SPD เป็นระบบป้องกันหลักสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงต่ำทั้งหมด ติดตั้งในแผงสวิตช์ไฟฟ้าแต่ละตัวเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของแรงดันไฟฟ้าเกินในการติดตั้งระบบไฟฟ้าและป้องกันโหลด
Type 2 SPD มีลักษณะเป็นคลื่นกระแส 8/20

พิมพ์ 3 SPD
SPD เหล่านี้มีความสามารถในการปล่อยต่ำ ดังนั้นจึงต้องได้รับการติดตั้งโดยบังคับเป็นส่วนเสริมของ Type 2 SPD และในบริเวณใกล้เคียงกับโหลดที่ละเอียดอ่อน
SPD ประเภท 3 มีลักษณะการรวมกันของคลื่นแรงดันไฟฟ้า (1.2 / 50 μs) และคลื่นกระแส (8/20 μs)

นิยามเชิงบรรทัดฐาน SPD

มะเดื่อ J18 - ข้อกำหนดมาตรฐาน SPD

หมายเหตุ 1: มี T1 + T2 SPD (หรือประเภท 1 + 2 SPD) รวมการป้องกันโหลดจากฟ้าผ่าโดยตรงและโดยอ้อม

หมายเหตุ 2: T2 SPD บางตัวสามารถประกาศเป็น T3 ได้

ลักษณะของ SPD

มาตรฐานสากล IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) กำหนดคุณลักษณะและการทดสอบ SPD ที่เชื่อมต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงต่ำ (ดูรูปที่ J19)

เป็นสีเขียวช่วงการทำงานที่รับประกันของ SPD
มะเดื่อ J19 - ลักษณะเวลา / กระแสของ SPD พร้อมวาริสเตอร์

ลักษณะทั่วไป

• U_C: แรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด นี่คือแรงดันไฟฟ้า AC หรือ DC ด้านบนซึ่ง SPD จะทำงาน ค่านี้ถูกเลือกตามแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดและการจัดเรียงสายดินของระบบ
• U_P: ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ที่ I_n). นี่คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ขั้วของ SPD เมื่อมีการใช้งาน แรงดันไฟฟ้านี้ถึงเมื่อกระแสที่ไหลใน SPD เท่ากับ In ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่เลือกจะต้องต่ำกว่าความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินของโหลด ในกรณีที่เกิดฟ้าผ่าแรงดันไฟฟ้าทั่วขั้วของ SPD โดยทั่วไปจะยังคงน้อยกว่า U_P.
• ใน: กระแสไฟตกที่กำหนด นี่คือค่าสูงสุดของรูปคลื่นกระแส 8/20 ที่ SPD สามารถคายประจุได้อย่างน้อย 19 ครั้ง

ทำไม In จึงสำคัญ?
สอดคล้องกับกระแสที่ปล่อยออกมาเล็กน้อยซึ่ง SPD สามารถทนได้อย่างน้อย 19 เท่า: ค่าที่สูงกว่าของ In หมายถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นของ SPD ดังนั้นจึงขอแนะนำอย่างยิ่งให้เลือกค่าที่สูงกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนดไว้ที่ 5 kA

พิมพ์ 1 SPD

• I_{ภูตผีปีศาจ}: กระแสอิมพัลส์ นี่คือค่าสูงสุดของรูปคลื่นกระแส 10/350 ของกระแสที่ SPD สามารถระบายการคายประจุได้อย่างน้อยหนึ่งครั้ง

ทำไมฉัน_{ภูตผีปีศาจ} สำคัญ?
มาตรฐาน IEC 62305 ต้องการค่ากระแสอิมพัลส์สูงสุด 25 kA ต่อเสาสำหรับระบบสามเฟส ซึ่งหมายความว่าสำหรับเครือข่าย 3P + N SPD ควรสามารถทนต่อกระแสอิมพัลส์สูงสุดที่ 100kA ที่มาจากการเชื่อมบนโลก

• I_fi: Autoextinguish ตามปัจจุบัน ใช้ได้กับเทคโนโลยี spark gap เท่านั้น นี่คือกระแส (50 Hz) ที่ SPD สามารถขัดจังหวะได้ด้วยตัวเองหลังจากการวาบไฟ กระแสไฟฟ้านี้จะต้องมากกว่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจร ณ จุดติดตั้งเสมอ

พิมพ์ 2 SPD

• Imax: กระแสจำหน่ายสูงสุด นี่คือค่าสูงสุดของรูปคลื่นกระแส 8/20 ที่ SPD สามารถคายประจุได้ครั้งเดียว

ทำไม Imax จึงสำคัญ?
หากคุณเปรียบเทียบ SPD 2 ตัวที่มี In เดียวกัน แต่ใช้ Imax ต่างกัน: SPD ที่มีค่า Imax สูงกว่าจะมี "ขอบด้านความปลอดภัย" ที่สูงกว่าและสามารถทนต่อกระแสไฟกระชากได้สูงกว่าโดยไม่เสียหาย

พิมพ์ 3 SPD

• U_OC: แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่ใช้ระหว่างการทดสอบคลาส III (ประเภท 3)

การใช้งานหลัก

• SPD แรงดันต่ำ คำนี้กำหนดอุปกรณ์ที่แตกต่างกันมากทั้งจากมุมมองด้านเทคโนโลยีและการใช้งาน SPD แรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นโมดูลที่ติดตั้งได้ง่ายภายในแผงสวิตช์ LV นอกจากนี้ยังมี SPD ที่ปรับให้เข้ากับปลั๊กไฟได้ แต่อุปกรณ์เหล่านี้มีความสามารถในการคายประจุต่ำ

• SPD สำหรับเครือข่ายการสื่อสาร อุปกรณ์เหล่านี้ป้องกันเครือข่ายโทรศัพท์เครือข่ายที่สลับและเครือข่ายควบคุมอัตโนมัติ (บัส) จากแรงดันไฟฟ้าเกินที่มาจากภายนอก (ฟ้าผ่า) และภายในไปยังเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ (อุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดมลพิษการทำงานของสวิตช์ ฯลฯ ) SPD ดังกล่าวยังติดตั้งในตัวเชื่อมต่อ RJ11, RJ45, ... หรือรวมเข้ากับโหลด

หมายเหตุ / รายละเอียดเพิ่มเติม

1. ลำดับการทดสอบตามมาตรฐาน IEC 61643-11 สำหรับ SPD ตาม MOV (วาริสเตอร์) รวม 19 แรงกระตุ้นที่ I_n:

• แรงกระตุ้นเชิงบวกอย่างหนึ่ง
• แรงกระตุ้นเชิงลบอย่างหนึ่ง
• 15 แรงกระตุ้นที่ซิงโครไนซ์ทุก ๆ 30 °กับแรงดันไฟฟ้า 50 Hz
• แรงกระตุ้นเชิงบวกอย่างหนึ่ง
• แรงกระตุ้นเชิงลบอย่างหนึ่ง

2. สำหรับ SPD ประเภท 1 หลังจาก 15 แรงกระตุ้นที่ I_n (ดูบันทึกก่อนหน้า):

• หนึ่งแรงกระตุ้นที่ 0.1 x I_{ภูตผีปีศาจ}
• หนึ่งแรงกระตุ้นที่ 0.25 x I_{ภูตผีปีศาจ}
• หนึ่งแรงกระตุ้นที่ 0.5 x I_{ภูตผีปีศาจ}
• หนึ่งแรงกระตุ้นที่ 0.75 x I_{ภูตผีปีศาจ}
• แรงกระตุ้นอย่างหนึ่งที่ฉัน_{ภูตผีปีศาจ}

การออกแบบระบบป้องกันการติดตั้งไฟฟ้า
กฎการออกแบบของระบบป้องกันการติดตั้งไฟฟ้า

เพื่อป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าในอาคารกฎง่ายๆใช้สำหรับการเลือก

• SPD (s);
• ระบบป้องกัน

สำหรับระบบจำหน่ายไฟฟ้าคุณสมบัติหลักที่ใช้ในการกำหนดระบบป้องกันฟ้าผ่าและเลือก SPD เพื่อป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าในอาคาร ได้แก่ :

• เมจิ
• ปริมาณ SPD
• ชนิด
• ระดับการเปิดรับแสงเพื่อกำหนด Imax สูงสุดของ SPD ในปัจจุบัน
• อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร
• สูงสุดในปัจจุบัน Imax;
• กระแสไฟฟ้าลัดวงจร Isc ณ จุดติดตั้ง

แผนภาพลอจิกในรูป J20 ด้านล่างแสดงกฎการออกแบบนี้

มะเดื่อ J20 - แผนภาพลอจิกสำหรับการเลือกระบบป้องกัน

คุณสมบัติอื่น ๆ สำหรับการเลือก SPD ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้า

• จำนวนเสาใน SPD;
• ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า U_P;
• U_C: แรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด

ส่วนย่อยนี้การออกแบบระบบป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้าอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเกณฑ์ในการเลือกระบบป้องกันตามลักษณะของการติดตั้งอุปกรณ์ที่จะได้รับการป้องกันและสิ่งแวดล้อม

องค์ประกอบของระบบป้องกัน

ต้องติดตั้ง SPD ที่จุดเริ่มต้นของการติดตั้งระบบไฟฟ้าเสมอ

ที่ตั้งและประเภทของ SPD

ประเภทของ SPD ที่จะติดตั้งที่จุดเริ่มต้นของการติดตั้งขึ้นอยู่กับว่ามีระบบป้องกันฟ้าผ่าหรือไม่ หากอาคารมีระบบป้องกันฟ้าผ่า (ตาม IEC 62305) ควรติดตั้ง Type 1 SPD

สำหรับ SPD ที่ติดตั้งเมื่อสิ้นสุดการติดตั้งขาเข้ามาตรฐานการติดตั้ง IEC 60364 จะกำหนดค่าต่ำสุดสำหรับ 2 ลักษณะดังต่อไปนี้:

• กระแสไฟตกที่กำหนด I_n = 5 kA (8/20) µs;
• ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า U_P(ที่ I_n) <2.5 กิโลโวลต์

จำนวน SPD เพิ่มเติมที่จะติดตั้งขึ้นอยู่กับ:

• ขนาดของไซต์และความยากลำบากในการติดตั้งตัวนำพันธะ ในไซต์ขนาดใหญ่จำเป็นต้องติดตั้ง SPD ที่ปลายขาเข้าของกล่องหุ้มการกระจายย่อยแต่ละอัน
• ระยะห่างในการแยกโหลดที่ละเอียดอ่อนที่จะป้องกันจากอุปกรณ์ป้องกันปลายทางขาเข้า เมื่อโหลดอยู่ห่างจากอุปกรณ์ป้องกันขาเข้ามากกว่า 10 เมตรจำเป็นต้องจัดเตรียมการป้องกันเพิ่มเติมให้ใกล้เคียงกับโหลดที่ละเอียดอ่อนมากที่สุด ปรากฏการณ์การสะท้อนของคลื่นเพิ่มขึ้นจาก 10 เมตรโปรดดูการขยายตัวของคลื่นฟ้าผ่า
• ความเสี่ยงของการสัมผัส ในกรณีของสถานที่ที่มีการเปิดรับแสงมาก SPD ขาเข้าไม่สามารถมั่นใจได้ว่ามีทั้งกระแสฟ้าผ่าสูงและระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Type 1 SPD มักมาพร้อมกับ Type 2 SPD

ตารางในรูปที่ J21 ด้านล่างแสดงปริมาณและประเภทของ SPD ที่จะตั้งค่าตามปัจจัยสองประการที่กำหนดไว้ข้างต้น

มะเดื่อ J21 - 4 กรณีของการใช้ SPD

ระดับการป้องกันแบบกระจาย

ระดับการป้องกันหลายระดับของ SPD ช่วยให้สามารถกระจายพลังงานระหว่าง SPD ต่างๆได้ดังแสดงในรูปที่ J22 ซึ่ง SPD ทั้งสามประเภทมีไว้สำหรับ:

• ประเภทที่ 1: เมื่ออาคารติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าและอยู่ที่ปลายขาเข้าของการติดตั้งจะดูดซับพลังงานจำนวนมาก
• ประเภทที่ 2: ดูดซับแรงดันไฟฟ้าเกินที่เหลือ
• ประเภทที่ 3: ให้การป้องกันที่ "ดี" หากจำเป็นสำหรับอุปกรณ์ที่บอบบางที่สุดซึ่งอยู่ใกล้กับโหลดมาก

หมายเหตุ: SPD Type 1 และ 2 สามารถรวมกันใน SPD เดียวได้
มะเดื่อ J22 - สถาปัตยกรรมการป้องกันที่ดี

ลักษณะทั่วไปของ SPD ตามลักษณะการติดตั้ง
แรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด Uc

ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงสายดินของระบบแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องสูงสุด U_C ของ SPD ต้องเท่ากับหรือมากกว่าค่าที่แสดงในตารางในรูปที่ J23

มะเดื่อ J23 - ค่าต่ำสุดที่กำหนดไว้ของ U_C สำหรับ SPD ขึ้นอยู่กับการจัดวางสายดินของระบบ (ตามตารางที่ 534.2 ของมาตรฐาน IEC 60364-5-53)

N / A: ใช้ไม่ได้
U: แรงดันไฟฟ้าแบบ line-to-line ของระบบไฟฟ้าแรงต่ำ
ก. ค่าเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเงื่อนไขความผิดพลาดที่เลวร้ายที่สุดดังนั้นจึงไม่นำความอดทน 10% มาพิจารณา

ค่าที่พบบ่อยที่สุดของ UC ที่เลือกตามการต่อสายดินของระบบ
TT, TN: 260, 320, 340, 350 โวลต์
ไอที: 440, 460 V.

ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า U_P (ที่ I_n)

มาตรฐาน IEC 60364-4-44 ช่วยในการเลือกระดับการป้องกันขึ้นสำหรับ SPD ในการทำงานของโหลดที่จะป้องกัน ตารางในรูป J24 ระบุถึงความสามารถในการทนต่อแรงกระตุ้นของอุปกรณ์แต่ละชนิด

มะเดื่อ J24 - แรงดันอิมพัลส์ที่กำหนดของอุปกรณ์ Uw (ตารางที่ 443.2 ของ IEC 60364-4-44)

ก. ตามมาตรฐาน IEC 60038: 2009
ข. แรงดันอิมพัลส์พิกัดนี้ใช้ระหว่างตัวนำไฟฟ้าและ PE
ค. ในแคนาดาและสหรัฐอเมริกาสำหรับแรงดันไฟฟ้าสู่พื้นดินที่สูงกว่า 300 V จะใช้แรงดันอิมพัลส์พิกัดที่สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดถัดไปในคอลัมน์นี้
ง. สำหรับการทำงานของระบบไอทีที่ 220-240 V จะต้องใช้แถว 230/400 เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่อสายดินที่ความผิดพลาดของโลกในหนึ่งบรรทัด

มะเดื่อ J25 - ประเภทอุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าเกิน

	อุปกรณ์ประเภทแรงดันไฟฟ้าเกินฉันเหมาะสำหรับใช้ในการติดตั้งถาวรของอาคารที่มีการใช้วิธีการป้องกันภายนอกอุปกรณ์ - เพื่อ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวให้อยู่ในระดับที่กำหนด ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ วงจรอิเล็กทรอนิกส์เช่นคอมพิวเตอร์เครื่องใช้ที่มีโปรแกรมอิเล็กทรอนิกส์เป็นต้น
	อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าเกินประเภท II เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อกับการติดตั้งระบบไฟฟ้าแบบคงที่โดยให้ระดับความพร้อมใช้งานตามปกติที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้กระแสไฟฟ้า ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ เครื่องใช้ในครัวเรือนและโหลดที่คล้ายกัน
	อุปกรณ์ประเภทแรงดันไฟฟ้าเกิน III ใช้สำหรับการติดตั้งแบบคงที่ปลายน้ำและรวมถึงแผงจ่ายไฟหลักซึ่งให้ความพร้อมใช้งานในระดับสูง ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ แผงจำหน่ายเบรกเกอร์ระบบสายไฟรวมทั้งสายเคเบิลบัสบาร์กล่องรวมสัญญาณสวิตช์เต้ารับเต้ารับ) ในการติดตั้งแบบถาวรและอุปกรณ์สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อื่น ๆ เช่นมอเตอร์นิ่งที่มี a การเชื่อมต่อถาวรกับการติดตั้งคงที่
	อุปกรณ์ประเภทแรงดันไฟฟ้าเกิน IV เหมาะสำหรับใช้ที่หรือในบริเวณใกล้เคียงกับจุดเริ่มต้นของการติดตั้งตัวอย่างเช่นต้นน้ำของบอร์ดจ่ายหลัก ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ มิเตอร์ไฟฟ้าอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินหลักและชุดควบคุมการกระเพื่อม

U "ติดตั้ง"_P ควรเปรียบเทียบประสิทธิภาพกับความสามารถในการทนต่อแรงกระตุ้นของโหลด

SPD มีระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า U_P ที่เป็นเนื้อแท้กล่าวคือกำหนดและทดสอบโดยไม่ขึ้นกับการติดตั้ง ในทางปฏิบัติสำหรับทางเลือกของ U_P ประสิทธิภาพของ SPD ต้องใช้ขอบด้านความปลอดภัยเพื่อให้มีแรงดันไฟฟ้าเกินในการติดตั้ง SPD (ดูรูป J26 และการเชื่อมต่ออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก)

มะเดื่อ J26 - ติดตั้ง U_P

ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่ "ติดตั้ง" U_P โดยทั่วไปใช้เพื่อป้องกันอุปกรณ์ที่บอบบางในการติดตั้งระบบไฟฟ้า 230/400 V คือ 2.5 kV (overvoltage category II ดูรูปที่ J27)

หมายเหตุ
หากไม่สามารถบรรลุระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดโดย SPD ขาเข้าหรือหากอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนอยู่ในระยะไกล (ดูองค์ประกอบของระบบป้องกัน # ตำแหน่งและประเภทของตำแหน่ง SPD และประเภทของ SPD ต้องติดตั้ง SPD ที่ประสานงานเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ ระดับการป้องกันที่จำเป็น

จำนวนขั้ว

• ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงสายดินของระบบจำเป็นต้องจัดเตรียมสถาปัตยกรรม SPD เพื่อให้แน่ใจว่ามีการป้องกันในโหมดทั่วไป (CM) และโหมดดิฟเฟอเรนเชียล (DM)

มะเดื่อ J27 - ความต้องการการป้องกันตามการจัดวางสายดินของระบบ

ก. การป้องกันระหว่างเฟสและเป็นกลางสามารถรวมไว้ใน SPD ที่วางไว้ที่จุดเริ่มต้นของการติดตั้งหรือจะนำไปติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์ที่จะป้องกัน
ข. ถ้าเป็นกลางกระจาย

หมายเหตุ

แรงดันไฟฟ้าเกินโหมดทั่วไป
รูปแบบการป้องกันพื้นฐานคือการติดตั้ง SPD ในโหมดทั่วไประหว่างเฟสและตัวนำ PE (หรือ PEN) ไม่ว่าจะใช้การจัดเรียงสายดินของระบบประเภทใด

แรงดันไฟฟ้าเกินโหมดดิฟเฟอเรนเชียล
ในระบบ TT และ TN-S การต่อสายดินของผลลัพธ์ที่เป็นกลางจะทำให้เกิดความไม่สมมาตรเนื่องจากอิมพีแดนซ์ของโลกซึ่งนำไปสู่การปรากฏของแรงดันไฟฟ้าในโหมดต่างกันแม้ว่าแรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากจังหวะฟ้าผ่าจะเป็นโหมดทั่วไป

2P, 3P และ 4P SPDs
(ดูภาพประกอบ J28)
สิ่งเหล่านี้ปรับให้เข้ากับระบบ IT, TN-C, TN-CS
พวกเขาให้การป้องกันเพียงจากแรงดันไฟฟ้าเกินในโหมดทั่วไป

มะเดื่อ J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPDs

1P + N, 3P + N SPD
(ดูภาพประกอบ J29)
สิ่งเหล่านี้ปรับให้เข้ากับระบบ TT และ TN-S
มีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินในโหมดทั่วไปและโหมดดิฟเฟอเรนเชียล

มะเดื่อ J29 - 1P + N, 3P + N SPDs

การเลือก SPD ประเภท 1
อิมพัลส์ Iimp ปัจจุบัน

• ในกรณีที่ไม่มีข้อบังคับระดับชาติหรือข้อบังคับเฉพาะสำหรับประเภทของอาคารที่จะได้รับการคุ้มครอง: Iimp กระแสอิมพัลส์ต้องมีค่าอย่างน้อย 12.5 kA (คลื่น 10/350) ต่อสาขาตามมาตรฐาน IEC 60364-5-534
• ในกรณีที่มีข้อบังคับ: มาตรฐาน IEC 62305-2 กำหนด 4 ระดับ: I, II, III และ IV

ตารางในรูปที่ J31 แสดงระดับต่างๆของ I_{ภูตผีปีศาจ} ในกรณีการกำกับดูแล

มะเดื่อ J30 - ตัวอย่างพื้นฐานของบาลานซ์ I_{ภูตผีปีศาจ} การกระจายกระแสในระบบ 3 เฟส

มะเดื่อ J31 - ตาราง I_{ภูตผีปีศาจ} ค่าตามระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าของอาคาร (ตามมาตรฐาน IEC / EN 62305-2)

Autoextinguish ตาม I ปัจจุบัน_fi

คุณลักษณะนี้ใช้ได้เฉพาะกับ SPD ที่มีเทคโนโลยี spark gap autoextinguish ตาม I ปัจจุบัน_fi จะต้องมากกว่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดหวัง I เสมอ_sc ที่จุดติดตั้ง

การเลือก SPD ประเภท 2
สูงสุดในปัจจุบัน Imax

Imax สูงสุดในปัจจุบันถูกกำหนดตามระดับแสงโดยประมาณที่สัมพันธ์กับตำแหน่งของอาคาร
ค่าของกระแสไฟฟ้าสูงสุด (Imax) ถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ความเสี่ยง (ดูตารางในรูปที่ J32)

มะเดื่อ J32 - Imax ปล่อยกระแสสูงสุดที่แนะนำตามระดับการรับแสง

การเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรภายนอก (SCPD)

อุปกรณ์ป้องกัน (ความร้อนและไฟฟ้าลัดวงจร) จะต้องประสานงานกับ SPD เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้กล่าวคือ
ให้บริการอย่างต่อเนื่อง:

• ทนต่อคลื่นกระแสฟ้าผ่า
• ไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าตกค้างมากเกินไป

รับประกันประสิทธิภาพในการป้องกันกระแสเกินทุกประเภท:

• โอเวอร์โหลดหลังจากการระบายความร้อนของวาริสเตอร์
• ลัดวงจรที่มีความเข้มต่ำ (อิมพีแดนซ์);
• ลัดวงจรที่มีความเข้มสูง

ความเสี่ยงที่ต้องหลีกเลี่ยงเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานของ SPDs
เนื่องจากความชรา

ในกรณีของการสิ้นสุดอายุการใช้งานตามธรรมชาติเนื่องจากอายุการใช้งานการป้องกันเป็นประเภทระบายความร้อน SPD ที่มีวาริสเตอร์ต้องมีตัวตัดการเชื่อมต่อภายในซึ่งจะปิดใช้งาน SPD
หมายเหตุ: การสิ้นสุดอายุการใช้งานเนื่องจากการระบายความร้อนไม่เกี่ยวข้องกับ SPD กับท่อปล่อยก๊าซหรือช่องว่างประกายไฟที่ห่อหุ้ม

เนื่องจากความผิด

สาเหตุของการสิ้นสุดอายุการใช้งานเนื่องจากความผิดปกติของไฟฟ้าลัดวงจรคือ:

• เกินกำลังการผลิตสูงสุด ความผิดนี้ส่งผลให้เกิดการลัดวงจรอย่างรุนแรง
• ข้อผิดพลาดเนื่องจากระบบจำหน่าย (การสลับแบบเป็นกลาง / เฟสการตัดการเชื่อมต่อที่เป็นกลาง)
• การเสื่อมสภาพของวาริสเตอร์ทีละน้อย
  ความผิดพลาดสองประการหลังส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร
  การติดตั้งจะต้องได้รับการปกป้องจากความเสียหายที่เกิดจากความผิดปกติประเภทนี้: ตัวตัดการเชื่อมต่อภายใน (ความร้อน) ที่ระบุไว้ข้างต้นไม่มีเวลาในการอุ่นเครื่องจึงใช้งานได้
  ควรติดตั้งอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า“ อุปกรณ์ป้องกันการลัดวงจรภายนอก (ภายนอก SCPD)” ที่สามารถกำจัดไฟฟ้าลัดวงจรได้ สามารถใช้งานได้โดยอุปกรณ์ตัดวงจรหรือฟิวส์

ลักษณะของ SCPD ภายนอก

ควรประสาน SCPD ภายนอกกับ SPD ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองข้อ จำกัด สองประการต่อไปนี้:

ทนต่อกระแสฟ้าผ่า

การทนต่อกระแสฟ้าผ่าเป็นลักษณะสำคัญของอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรภายนอกของ SPD
SCPD ภายนอกจะต้องไม่เดินทางตามกระแสอิมพัลส์ 15 ครั้งต่อเนื่องที่ In

กระแสไฟฟ้าลัดวงจรทนได้

• ความสามารถในการแตกหักถูกกำหนดโดยกฎการติดตั้ง (มาตรฐาน IEC 60364):
  SCPD ภายนอกควรมีความสามารถในการแตกหักเท่ากับหรือมากกว่า Isc ของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดหวัง ณ จุดติดตั้ง (ตามมาตรฐาน IEC 60364)
• การป้องกันการติดตั้งจากการลัดวงจร
  โดยเฉพาะอย่างยิ่งไฟฟ้าลัดวงจรที่ไม่เกิดขึ้นจะกระจายพลังงานจำนวนมากและควรกำจัดโดยเร็วเพื่อป้องกันความเสียหายต่อการติดตั้งและ SPD
  ความสัมพันธ์ที่ถูกต้องระหว่าง SPD และ SCPD ภายนอกจะต้องได้รับจากผู้ผลิต

โหมดการติดตั้งสำหรับ SCPD ภายนอก
อุปกรณ์“ ในซีรีส์”

SCPD ถูกอธิบายว่าเป็น“ อนุกรม” (ดูรูปที่ J33) เมื่อทำการป้องกันโดยอุปกรณ์ป้องกันทั่วไปของเครือข่ายที่จะป้องกัน (ตัวอย่างเช่นเบรกเกอร์การเชื่อมต่อที่ต้นน้ำของการติดตั้ง)

มะเดื่อ J33 - SCPD“ ในอนุกรม”

อุปกรณ์ "แบบขนาน"

SCPD ถูกอธิบายว่า“ ขนานกัน” (ดูรูปที่ J34) เมื่อทำการป้องกันโดยเฉพาะโดยอุปกรณ์ป้องกันที่เกี่ยวข้องกับ SPD

• SCPD ภายนอกเรียกว่า "การตัดการเชื่อมต่อเซอร์กิตเบรกเกอร์" หากฟังก์ชันนั้นทำงานโดยเซอร์กิตเบรกเกอร์
• เบรกเกอร์ที่ตัดการเชื่อมต่ออาจรวมเข้ากับ SPD หรือไม่ก็ได้

มะเดื่อ J34 - SCPD“ ขนาน”

หมายเหตุ
ในกรณีของ SPD ที่มีท่อปล่อยก๊าซหรือช่องว่างของประกายไฟที่ห่อหุ้ม SCPD จะอนุญาตให้ตัดกระแสไฟฟ้าทันทีหลังใช้งาน

รับประกันความคุ้มครอง

SCPD ภายนอกควรได้รับการประสานงานกับ SPD และผ่านการทดสอบและรับรองโดยผู้ผลิต SPD ตามคำแนะนำของมาตรฐาน IEC 61643-11 นอกจากนี้ควรติดตั้งตามคำแนะนำของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่นดูตารางการประสานงาน Electric SCPD + SPD

เมื่อรวมอุปกรณ์นี้เข้าด้วยกันให้เป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์ IEC 61643-11 อย่างเป็นธรรมชาติช่วยให้มั่นใจในการป้องกัน

มะเดื่อ J35 - SPD กับ SCPD ภายนอกแบบไม่รวม (iC60N + iPRD 40r) และแบบบูรณาการ (iQuick PRD 40r)

สรุปลักษณะของ SCPD ภายนอก

การวิเคราะห์ลักษณะโดยละเอียดมีให้ในส่วนลักษณะโดยละเอียดของ SCPD ภายนอก
ตารางในรูปที่ J36 แสดงตัวอย่างการสรุปลักษณะตามประเภทต่างๆของ SCPD ภายนอก

มะเดื่อ J36 - ลักษณะของการป้องกันการสิ้นสุดชีวิตของ SPD ประเภท 2 ตาม SCPD ภายนอก

โหมดการติดตั้งสำหรับ SCPD ภายนอก	ในซีรีส์	ในแบบคู่ขนาน
		เกี่ยวข้องกับการป้องกันฟิวส์	ที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันเบรกเกอร์	การป้องกันเบรกเกอร์ในตัว
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก	=	=	=	=
	SPD ปกป้องอุปกรณ์อย่างน่าพอใจไม่ว่าจะเป็น SCPD ภายนอกที่เกี่ยวข้อง
การป้องกันการติดตั้งเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน	-	=	+	+ +
	ไม่สามารถรับประกันการป้องกันได้	การรับประกันของผู้ผลิต		รับประกันเต็ม
		การป้องกันจากการลัดวงจรของอิมพีแดนซ์ไม่ได้รับการรับรองอย่างดี	ป้องกันการลัดวงจรได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ความต่อเนื่องของการบริการเมื่อสิ้นสุดชีวิต	- -	+	+	+
	การติดตั้งที่สมบูรณ์ถูกปิดลง	เฉพาะวงจร SPD เท่านั้นที่ปิดลง
การบำรุงรักษาเมื่อสิ้นอายุการใช้งาน	- -	=	+	+
	จำเป็นต้องปิดการติดตั้ง	เปลี่ยนฟิวส์	รีเซ็ตทันที

ตารางการประสานงาน SPD และอุปกรณ์ป้องกัน

ตารางในรูป J37 ด้านล่างแสดงการประสานกันของการปลดเบรกเกอร์วงจร (SCPD ภายนอก) สำหรับ SPD ประเภท 1 และ 2 ของแบรนด์ XXX Electric สำหรับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรทุกระดับ

การประสานงานระหว่าง SPD และเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อที่ระบุและรับประกันโดย Electric ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการป้องกันที่เชื่อถือได้ (ทนต่อคลื่นฟ้าผ่าการป้องกันกระแสลัดวงจรของอิมพีแดนซ์ ฯลฯ )

มะเดื่อ J37 - ตัวอย่างตารางการประสานงานระหว่าง SPD และเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อ อ้างอิงตารางล่าสุดที่ผู้ผลิตให้มาเสมอ

การประสานงานกับอุปกรณ์ป้องกันต้นน้ำ

การประสานงานกับอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน
ในการติดตั้งระบบไฟฟ้า SCPD ภายนอกเป็นอุปกรณ์ที่เหมือนกับอุปกรณ์ป้องกันซึ่งทำให้สามารถใช้การคัดเลือกและเทคนิคการเรียงซ้อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเทคนิคและเศรษฐกิจของแผนป้องกันได้

การประสานงานกับอุปกรณ์กระแสไฟตกค้าง
หากติดตั้ง SPD ไว้ที่ปลายน้ำของอุปกรณ์ป้องกันการรั่วไหลของโลกอุปกรณ์หลังควรเป็นประเภท "si" หรือแบบเลือกที่มีภูมิคุ้มกันต่อกระแสชีพจรอย่างน้อย 3 kA (คลื่นกระแส 8/20 μs)

การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
การเชื่อมต่ออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

การเชื่อมต่อ SPD กับโหลดควรสั้นที่สุดเพื่อลดค่าของระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ติดตั้งขึ้น) ที่ขั้วของอุปกรณ์ที่มีการป้องกัน

ความยาวรวมของการเชื่อมต่อ SPD กับเครือข่ายและแผงขั้วต่อสายดินไม่ควรเกิน 50 ซม.

คุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งสำหรับการป้องกันอุปกรณ์คือระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (ติดตั้งขึ้น) ที่อุปกรณ์สามารถทนได้ที่ขั้วต่อ ดังนั้นควรเลือก SPD ที่มีระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าขึ้นซึ่งปรับให้เข้ากับการป้องกันอุปกรณ์ (ดูภาพประกอบ J38) ความยาวรวมของตัวนำเชื่อมต่อคือ

L = L1 + L2 + L3

สำหรับกระแสความถี่สูงความต้านทานต่อหน่วยความยาวของการเชื่อมต่อนี้จะอยู่ที่ประมาณ 1 µH / m

ดังนั้นการใช้กฎหมายของ Lenz กับการเชื่อมต่อนี้: ΔU = L di / dt

คลื่นกระแส 8/20 ปกติที่มีแอมพลิจูดกระแส 8 kA จะสร้างแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 1000 V ต่อเมตรของสายเคเบิล

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

มะเดื่อ J38 - การเชื่อมต่อของ SPD L <50 ซม

เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าข้ามขั้วอุปกรณ์อุปกรณ์ U คือ:
อุปกรณ์ U = ขึ้น + U1 + U2
ถ้า L1 + L2 + L3 = 50 ซม. และคลื่นคือ 8/20 µs ที่มีแอมพลิจูด 8 kA แรงดันไฟฟ้าทั่วขั้วอุปกรณ์จะสูงขึ้น + 500 V

การเชื่อมต่อในกล่องพลาสติก

รูป J39 ด้านล่างแสดงวิธีการเชื่อมต่อ SPD ในกล่องพลาสติก

มะเดื่อ J39 - ตัวอย่างการเชื่อมต่อในกล่องพลาสติก

การเชื่อมต่อในกล่องหุ้มโลหะ

ในกรณีของชุดสวิตช์เกียร์ในกล่องหุ้มโลหะอาจเป็นการดีที่จะเชื่อมต่อ SPD เข้ากับกล่องหุ้มโลหะโดยตรงโดยใช้กล่องหุ้มเป็นตัวนำป้องกัน (ดูภาพประกอบ J40)
การจัดวางนี้เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 61439-2 และผู้ผลิตชุดประกอบต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าลักษณะของกล่องหุ้มทำให้ใช้งานได้

มะเดื่อ J40 - ตัวอย่างการเชื่อมต่อในโครงโลหะ

ส่วนตัดขวางของตัวนำ

ส่วนตัดขวางของตัวนำขั้นต่ำที่แนะนำจะคำนึงถึง:

• บริการปกติที่จะให้: การไหลของคลื่นกระแสฟ้าผ่าภายใต้แรงดันไฟฟ้าสูงสุด (กฎ 50 ซม.)
  หมายเหตุ: ไม่เหมือนกับการใช้งานที่ 50 Hz ปรากฏการณ์ของฟ้าผ่าที่มีความถี่สูงการเพิ่มขึ้นของส่วนตัดขวางของตัวนำไม่ได้ช่วยลดความต้านทานความถี่สูงได้มากนัก
• ตัวนำทนต่อกระแสลัดวงจร: ตัวนำต้องต้านทานกระแสไฟฟ้าลัดวงจรในช่วงเวลาตัดระบบป้องกันสูงสุด
  IEC 60364 แนะนำเมื่อสิ้นสุดการติดตั้งขาเข้าขั้นต่ำของ:
• 4 mm2 (Cu) สำหรับการเชื่อมต่อ Type 2 SPD;
• 16 mm2 (Cu) สำหรับการเชื่อมต่อ Type 1 SPD (มีระบบป้องกันฟ้าผ่า)

ตัวอย่างการติดตั้ง SPD ที่ดีและไม่ดี

มะเดื่อ J41 - ตัวอย่างการติดตั้ง SPD ที่ดีและไม่ดี

การออกแบบการติดตั้งอุปกรณ์ควรทำตามกฎการติดตั้ง: ความยาวสายเคเบิลต้องน้อยกว่า 50 ซม.

กฎการเดินสายของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
กฎ 1

กฎข้อแรกที่ต้องปฏิบัติตามคือความยาวของการเชื่อมต่อ SPD ระหว่างเครือข่าย (ผ่าน SCPD ภายนอก) และขั้วต่อสายดินไม่ควรเกิน 50 ซม.
รูป J42 แสดงความเป็นไปได้สองประการสำหรับการเชื่อมต่อ SPD
มะเดื่อ J42 - SPD กับ SCPD ภายนอกที่แยกหรือรวม

กฎ 2

ตัวนำของตัวป้อนขาออกที่มีการป้องกัน:

• ควรเชื่อมต่อกับขั้วของ SCPD ภายนอกหรือ SPD
• ควรแยกทางกายภาพจากตัวนำขาเข้าที่เป็นมลพิษ

พวกมันตั้งอยู่ทางด้านขวาของขั้วของ SPD และ SCPD (ดูรูป J43)

มะเดื่อ J43 - การเชื่อมต่อของตัวป้อนขาออกที่มีการป้องกันอยู่ทางด้านขวาของขั้ว SPD

กฎ 3

เฟสตัวป้อนขาเข้าตัวนำที่เป็นกลางและป้องกัน (PE) ควรวิ่งไปข้าง ๆ กันเพื่อลดพื้นผิวของลูป (ดูภาพประกอบ J44)

กฎ 4

ตัวนำขาเข้าของ SPD ควรอยู่ห่างไกลจากตัวนำขาออกที่มีการป้องกันเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อมลพิษโดยการต่อพ่วง (ดูรูปที่ J44)

กฎ 5

ควรยึดสายเคเบิลไว้กับส่วนที่เป็นโลหะของตัวเครื่อง (ถ้ามี) เพื่อลดพื้นผิวของวงเฟรมให้น้อยที่สุดและด้วยเหตุนี้จึงได้รับประโยชน์จากผลการป้องกันการรบกวนของ EM

ในทุกกรณีต้องตรวจสอบว่าเฟรมของแผงสวิตช์และเปลือกหุ้มถูกต่อลงดินผ่านการเชื่อมต่อที่สั้นมาก

สุดท้ายหากใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้มควรหลีกเลี่ยงความยาวขนาดใหญ่เนื่องจากจะลดประสิทธิภาพของการป้องกัน (ดูภาพประกอบ J44)

มะเดื่อ J44 - ตัวอย่างการปรับปรุง EMC โดยการลดพื้นผิวลูปและอิมพีแดนซ์ทั่วไปในตู้ไฟฟ้า

ตัวอย่างการใช้งานระบบป้องกันไฟกระชาก

ตัวอย่างแอปพลิเคชัน SPD ใน Supermarket

มะเดื่อ J46 - เครือข่ายโทรคมนาคม

แนวทางแก้ไขและแผนผัง

• คู่มือการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากช่วยให้สามารถกำหนดค่าที่แม่นยำของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่จุดสิ้นสุดขาเข้าของการติดตั้งและของเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้อง
• ในฐานะอุปกรณ์ที่มีความอ่อนไหว (U_{ภูตผีปีศาจ} <1.5 kV) อยู่ห่างจากอุปกรณ์ป้องกันขาเข้ามากกว่า 10 เมตรต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบละเอียดให้ใกล้กับโหลดมากที่สุด
• เพื่อให้การบริการมีความต่อเนื่องดีขึ้นสำหรับพื้นที่ห้องเย็น: เบรกเกอร์กระแสไฟตกค้างชนิด "si" จะถูกใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการสะดุดที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของศักย์ไฟฟ้าของโลกเมื่อคลื่นฟ้าผ่าผ่าน
• สำหรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินในชั้นบรรยากาศ: 1 ให้ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากในแผงสวิตช์หลัก 2 ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ดีในแต่ละแผงสวิตช์ (1 และ 2) ที่จัดหาอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนซึ่งอยู่ห่างจากอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่เข้ามามากกว่า 10 เมตร 3 ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากบนเครือข่ายโทรคมนาคมเพื่อป้องกันอุปกรณ์ที่ให้มาเช่นสัญญาณเตือนไฟไหม้โมเด็มโทรศัพท์แฟกซ์

คำแนะนำการเดินสาย

• ตรวจสอบความเท่าเทียมกันของการสิ้นสุดของพื้นดินของอาคาร
• ลดพื้นที่สายไฟที่ต่อพ่วง

คำแนะนำในการติดตั้ง

• ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก I_{แม็กซ์} = 40 kA (8/20 µs) และเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อ iC60 ที่พิกัด 40 A
• ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ดี I_{แม็กซ์} = 8 kA (8/20 µs) และเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อ iC60 ที่เกี่ยวข้องที่พิกัด 10 A

มะเดื่อ J46 - เครือข่ายโทรคมนาคม

SPD สำหรับการใช้งานโซลาร์เซลล์

แรงดันไฟฟ้าเกินอาจเกิดขึ้นในการติดตั้งระบบไฟฟ้าด้วยสาเหตุหลายประการ อาจเกิดจาก:

• เครือข่ายการกระจายอันเป็นผลมาจากฟ้าผ่าหรืองานใด ๆ ที่ดำเนินการ
• ฟ้าผ่า (บริเวณใกล้เคียงหรือบนอาคารและสถานที่ติดตั้ง PV หรือตัวนำฟ้าผ่า)
• การเปลี่ยนแปลงในสนามไฟฟ้าเนื่องจากฟ้าผ่า

เช่นเดียวกับโครงสร้างกลางแจ้งทั้งหมดการติดตั้ง PV มีความเสี่ยงต่อการเกิดฟ้าผ่าซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละภูมิภาค ควรมีระบบและอุปกรณ์ป้องกันและจับกุม

การป้องกันโดยพันธะที่เท่าเทียมกัน

การป้องกันอย่างแรกที่ต้องนำมาใช้คือตัวกลาง (ตัวนำ) ที่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเชื่อมต่อที่เท่าเทียมกันระหว่างชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งหมดของการติดตั้ง PV

จุดมุ่งหมายคือการยึดตัวนำและชิ้นส่วนโลหะที่ต่อสายดินทั้งหมดและสร้างศักยภาพที่เท่าเทียมกันในทุกจุดในระบบที่ติดตั้ง

การป้องกันโดยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDs)

SPD มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ละเอียดอ่อนเช่น AC / DC Inverter อุปกรณ์ตรวจสอบและโมดูล PV แต่ยังรวมถึงอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนอื่น ๆ ที่ขับเคลื่อนโดยเครือข่ายการกระจายไฟฟ้า 230 VAC วิธีการประเมินความเสี่ยงต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับการประเมินความยาววิกฤต Lcrit และการเปรียบเทียบกับ L ความยาวสะสมของเส้น dc
จำเป็นต้องมีการป้องกัน SPD หาก L ≥ Lcrit
Lcrit ขึ้นอยู่กับประเภทของการติดตั้ง PV และคำนวณตามตารางต่อไปนี้ (รูปที่ J47) กำหนดไว้:

มะเดื่อ J47 - ทางเลือก SPD DC

L คือผลรวมของ:

• ผลรวมของระยะทางระหว่างอินเวอร์เตอร์และกล่องแยกโดยคำนึงถึงความยาวของสายเคเบิลที่อยู่ในท่อร้อยสายเดียวกันจะนับเพียงครั้งเดียวและ
• ผลรวมของระยะทางระหว่างกล่องเชื่อมต่อและจุดเชื่อมต่อของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่สร้างสายอักขระโดยคำนึงถึงความยาวของสายเคเบิลที่อยู่ในท่อร้อยสายเดียวกันจะนับเพียงครั้งเดียว

Ng คือความหนาแน่นของฟ้าผ่า (จำนวนครั้ง / กม. ​​2 / ปี)

มะเดื่อ J48 - การเลือก SPD

การป้องกัน SPD
แผนที่	โมดูล PV หรือกล่องอาร์เรย์		ด้านอินเวอร์เตอร์ DC	ด้านอินเวอร์เตอร์ AC		กระดานหลัก
	LDC			LAC		สายล่อฟ้า
เกณฑ์	<10 ม	> 10 ม		<10 ม	> 10 ม	ใช่	ไม่
ประเภทของ SPD	ไม่จำเป็นต้อง	“ SPD 1” แบบที่ 2 [a]	“ SPD 2” แบบที่ 2 [a]	ไม่จำเป็นต้อง	“ SPD 3” แบบที่ 2 [a]	“ SPD 4” แบบที่ 1 [a]	“ SPD 4” พิมพ์ 2 ถ้า Ng> 2.5 & เส้นเหนือศีรษะ

[a]. 1 2 3 4 ประเภท 1 ระยะห่างตาม EN 62305 ไม่เป็นไปตาม

การติดตั้ง SPD

จำนวนและตำแหน่งของ SPD ที่ด้าน DC ขึ้นอยู่กับความยาวของสายเคเบิลระหว่างแผงโซลาร์เซลล์และอินเวอร์เตอร์ ควรติดตั้ง SPD ในบริเวณใกล้เคียงกับอินเวอร์เตอร์หากความยาวน้อยกว่า 10 เมตร หากสูงกว่า 10 เมตรจำเป็นต้องมี SPD ที่สองและควรอยู่ในกล่องใกล้กับแผงโซลาร์เซลล์อันแรกจะอยู่ในพื้นที่อินเวอร์เตอร์

เพื่อให้มีประสิทธิภาพสายเชื่อมต่อ SPD กับเครือข่าย L + / L- และระหว่างแผงขั้วต่อสายดินของ SPD กับบัสบาร์พื้นดินต้องสั้นที่สุด - น้อยกว่า 2.5 เมตร (d1 + d2 <50 ซม.)

การสร้างพลังงานโซลาร์เซลล์ที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้

ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างส่วน "เครื่องกำเนิดไฟฟ้า" และส่วน "การแปลง" อาจจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสองตัวขึ้นไปเพื่อให้แน่ใจว่ามีการป้องกันทั้งสองส่วน

มะเดื่อ J49 - ตำแหน่ง SPD

ข้อมูลเสริมด้านเทคนิคการป้องกันไฟกระชาก

มาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่า

ชิ้นส่วนมาตรฐาน IEC 62305 1 ถึง 4 (NF EN 62305 ส่วนที่ 1 ถึง 4) จัดระเบียบและอัปเดตสิ่งพิมพ์มาตรฐาน IEC 61024 (series), IEC 61312 (series) และ IEC 61663 (series) บนระบบป้องกันฟ้าผ่า

ส่วนที่ 1 - หลักการทั่วไป

ส่วนนี้จะนำเสนอข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับสายฟ้าและลักษณะและข้อมูลทั่วไปและแนะนำเอกสารอื่น ๆ

ส่วนที่ 2 - การบริหารความเสี่ยง

ส่วนนี้จะนำเสนอการวิเคราะห์ที่ทำให้สามารถคำนวณความเสี่ยงสำหรับโครงสร้างและกำหนดสถานการณ์การป้องกันต่างๆเพื่อให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพทางเทคนิคและเศรษฐกิจได้

ส่วนที่ 3 - ความเสียหายทางกายภาพต่อโครงสร้างและอันตรายต่อชีวิต

ส่วนนี้อธิบายถึงการป้องกันจากฟ้าผ่าโดยตรงรวมถึงระบบป้องกันฟ้าผ่าตัวนำลงสายดินความเท่าเทียมกันและด้วยเหตุนี้ SPD ที่มีการเชื่อมแบบ Equipotential bonding (Type 1 SPD)

ส่วนที่ 4 - ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ภายในโครงสร้าง

ส่วนนี้อธิบายถึงการป้องกันจากผลกระทบที่เกิดจากฟ้าผ่ารวมถึงระบบป้องกันโดย SPD (ประเภทที่ 2 และ 3) การป้องกันสายเคเบิลกฎสำหรับการติดตั้ง SPD เป็นต้น

มาตรฐานชุดนี้เสริมด้วย:

• ชุดมาตรฐาน IEC 61643 สำหรับคำจำกัดความของผลิตภัณฑ์ป้องกันไฟกระชาก (ดูส่วนประกอบของ SPD)
• ชุดมาตรฐาน IEC 60364-4 และ -5 สำหรับการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์ในการติดตั้งระบบไฟฟ้า LV (ดูข้อบ่งชี้การสิ้นสุดอายุการใช้งานของ SPD)

ส่วนประกอบของ SPD

SPD ส่วนใหญ่ประกอบด้วย (ดูรูปที่ J50):

1. ส่วนประกอบที่ไม่เชิงเส้นอย่างน้อยหนึ่งชิ้น: ส่วนที่มีชีวิต (วาริสเตอร์, ท่อระบายก๊าซ [GDT] ฯลฯ );
2. อุปกรณ์ป้องกันความร้อน (ตัวตัดการเชื่อมต่อภายใน) ซึ่งป้องกันไม่ให้เกิดความร้อนเมื่อหมดอายุการใช้งาน (SPD พร้อมวาริสเตอร์)
3. ตัวบ่งชี้ที่ระบุการสิ้นสุดอายุการใช้งานของ SPD SPD บางตัวอนุญาตให้มีการรายงานจากระยะไกลของสิ่งบ่งชี้นี้
4. SCPD ภายนอกซึ่งให้การป้องกันการลัดวงจร (อุปกรณ์นี้สามารถรวมเข้ากับ SPD ได้)

มะเดื่อ J50 - แผนภาพของ SPD

เทคโนโลยีของส่วนถ่ายทอดสด

มีเทคโนโลยีหลายอย่างเพื่อใช้ในส่วนที่ใช้งานจริง แต่ละข้อมีข้อดีและข้อเสีย:

• ซีเนอร์ไดโอด;
• ท่อระบายก๊าซ (ควบคุมหรือไม่ควบคุม);
• วาริสเตอร์ (วาริสเตอร์สังกะสีออกไซด์ [ZOV])

ตารางด้านล่างแสดงลักษณะและการจัดเรียงของ 3 เทคโนโลยีที่ใช้กันทั่วไป

มะเดื่อ J51 - ตารางประสิทธิภาพโดยสรุป

ตัวแทน	ท่อระบายแก๊ส (GDT)	ช่องว่างประกายไฟที่ห่อหุ้ม	วาริสเตอร์สังกะสีออกไซด์	GDT และวาริสเตอร์ในอนุกรม	ช่องว่างของประกายไฟที่ห่อหุ้มและวาริสเตอร์แบบขนาน
ลักษณะ
โหมดการทำงาน	การสลับแรงดันไฟฟ้า	การสลับแรงดันไฟฟ้า	การ จำกัด แรงดันไฟฟ้า	การสลับแรงดันและการ จำกัด ในอนุกรม	การสลับแรงดันไฟฟ้าและการ จำกัด แบบขนาน
เส้นโค้งปฏิบัติการ
การใช้งาน	เครือข่ายโทรคมนาคม เครือข่าย LV (เกี่ยวข้องกับวาริสเตอร์)	เครือข่าย LV	เครือข่าย LV	เครือข่าย LV	เครือข่าย LV
ประเภท SPD	พิมพ์ฮิต	พิมพ์ฮิต	ประเภท 1 หรือประเภท 2	แบบที่ 1+ แบบที่ 2	แบบที่ 1+ แบบที่ 2

การบ่งชี้การสิ้นสุดอายุของ SPD

ตัวบ่งชี้การหมดอายุจะเชื่อมโยงกับตัวตัดการเชื่อมต่อภายในและ SCPD ภายนอกของ SPD เพื่อแจ้งให้ผู้ใช้ทราบว่าอุปกรณ์ไม่ได้รับการป้องกันจากแรงดันไฟฟ้าเกินของแหล่งกำเนิดในชั้นบรรยากาศอีกต่อไป

บ่งชี้ในท้องถิ่น

โดยทั่วไปรหัสการติดตั้งจำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันนี้ ตัวบ่งชี้การสิ้นสุดอายุการใช้งานได้รับจากตัวบ่งชี้ (ส่องสว่างหรือเชิงกล) ให้กับตัวตัดการเชื่อมต่อภายในและ / หรือ SCPD ภายนอก

เมื่อ SCPD ภายนอกถูกใช้งานโดยอุปกรณ์ฟิวส์จำเป็นต้องจัดเตรียมฟิวส์กับกองหน้าและฐานที่ติดตั้งระบบสะดุดเพื่อให้แน่ใจว่าฟังก์ชันนี้

เบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อในตัว

ตัวบ่งชี้เชิงกลและตำแหน่งของที่จับควบคุมช่วยให้บ่งชี้การหมดอายุตามธรรมชาติ

การบ่งชี้ในพื้นที่และการรายงานระยะไกล

iQuick PRD SPD ของแบรนด์ XXX Electric เป็นประเภท“ พร้อมต่อสาย” ที่มีเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อในตัว

บ่งชี้ในท้องถิ่น

iQuick PRD SPD (ดูรูปที่ J53) ติดตั้งไฟแสดงสถานะกลไกในพื้นที่:

• ตัวบ่งชี้เชิงกล (สีแดง) และตำแหน่งของที่จับเบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อแสดงถึงการปิด SPD
• ไฟแสดงสถานะกลไก (สีแดง) บนตลับหมึกแต่ละตัวแสดงถึงการหมดอายุของตลับหมึก

มะเดื่อ J53 - iQuick PRD 3P + N SPD ของแบรนด์ XXX Electric

การรายงานระยะไกล

(ดูภาพประกอบ J54)

iQuick PRD SPD มาพร้อมกับตัวบ่งชี้ที่ติดต่อซึ่งช่วยให้สามารถรายงานจากระยะไกลของ:

• ตลับหมึกหมดอายุการใช้งาน
• ตลับหมึกที่หายไปและเมื่อใส่กลับเข้าที่
• ข้อผิดพลาดในเครือข่าย (ลัดวงจร, การตัดการเชื่อมต่อของเป็นกลาง, การกลับเฟส / เป็นกลาง)
• การสลับด้วยตนเองในท้องถิ่น

ด้วยเหตุนี้การตรวจสอบสภาพการทำงานของ SPD ที่ติดตั้งจากระยะไกลทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ป้องกันเหล่านี้อยู่ในสถานะสแตนด์บายพร้อมทำงานอยู่เสมอ

มะเดื่อ J54 - การติดตั้งไฟแสดงสถานะด้วย iQuick PRD SPD

มะเดื่อ J55 - การแสดงสถานะ SPD จากระยะไกลโดยใช้ Smartlink

การบำรุงรักษาเมื่อสิ้นอายุการใช้งาน

เมื่อไฟแสดงสถานะการสิ้นสุดอายุการใช้งานระบุว่าปิดเครื่องจะต้องเปลี่ยน SPD (หรือตลับหมึกที่มีปัญหา)

ในกรณีของ iQuick PRD SPD การบำรุงรักษาจะอำนวยความสะดวก:

• ตลับหมึกเมื่อหมดอายุการใช้งาน (ที่จะเปลี่ยน) สามารถระบุได้ง่ายโดยฝ่ายบำรุงรักษา
• ตลับหมึกที่หมดอายุการใช้งานสามารถเปลี่ยนได้อย่างปลอดภัยเนื่องจากอุปกรณ์นิรภัยห้ามไม่ให้ปิดตัวตัดการเชื่อมต่อหากไม่มีตลับหมึก

ลักษณะโดยละเอียดของ SCPD ภายนอก

ทนต่อคลื่นปัจจุบัน

คลื่นปัจจุบันทนทานต่อการทดสอบ SCPD ภายนอกแสดงดังนี้:

• สำหรับการจัดอันดับและเทคโนโลยีที่กำหนด (NH หรือฟิวส์ทรงกระบอก) ความสามารถในการทนต่อคลื่นกระแสจะดีกว่าเมื่อใช้ฟิวส์ชนิด aM (การป้องกันมอเตอร์) มากกว่าฟิวส์ชนิด gG (การใช้งานทั่วไป)
• สำหรับการจัดอันดับที่กำหนดคลื่นปัจจุบันสามารถทนต่อความสามารถได้ดีกว่าเมื่อใช้เบรกเกอร์มากกว่าอุปกรณ์ฟิวส์ รูป J56 ด้านล่างแสดงผลการทดสอบการทนต่อคลื่นแรงดันไฟฟ้า:
• เพื่อป้องกัน SPD ที่กำหนดไว้สำหรับ Imax = 20 kA นั้น SCPD ภายนอกที่จะเลือกคือ MCB 16 A หรือ Fuse aM 63 A หมายเหตุ: ในกรณีนี้ Fuse gG 63 A ไม่เหมาะสม
• เพื่อป้องกัน SPD ที่กำหนดไว้สำหรับ Imax = 40 kA SCPD ภายนอกที่จะเลือกคือ MCB 40 A หรือ Fuse aM 125 A

มะเดื่อ J56 - การเปรียบเทียบคลื่นแรงดันไฟฟ้าของ SCPD ที่ทนต่อความสามารถของ I_{แม็กซ์} = 20 kA และ I_{แม็กซ์} = 40 กิโลแคลอรี

ติดตั้งระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า

โดยทั่วไป:

• แรงดันตกคร่อมขั้วของเบรกเกอร์จะสูงกว่าที่ขั้วของอุปกรณ์ฟิวส์ เนื่องจากอิมพีแดนซ์ของส่วนประกอบเบรกเกอร์ (อุปกรณ์ตัดความร้อนและแม่เหล็ก) สูงกว่าฟิวส์

อย่างไรก็ตาม:

• ความแตกต่างระหว่างแรงดันตกยังคงเล็กน้อยสำหรับคลื่นกระแสไม่เกิน 10 kA (95% ของเคส)
• ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่ติดตั้งจะคำนึงถึงความต้านทานของสายเคเบิลด้วย อาจมีค่าสูงในกรณีของเทคโนโลยีฟิวส์ (รีโมทอุปกรณ์ป้องกันจาก SPD) และต่ำในกรณีของเทคโนโลยีเบรกเกอร์ (เซอร์กิตเบรกเกอร์อยู่ใกล้ ๆ และรวมเข้ากับ SPD ด้วย)

หมายเหตุ: ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่ติดตั้งไว้คือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง:

• ใน SPD;
• ใน SCPD ภายนอก
• ในสายเคเบิลของอุปกรณ์

การป้องกันจากการลัดวงจรของอิมพีแดนซ์

ไฟฟ้าลัดวงจรอิมพีแดนซ์จะกระจายพลังงานจำนวนมากและควรกำจัดอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันความเสียหายต่อการติดตั้งและ SPD

รูป J57 เปรียบเทียบเวลาตอบสนองและข้อ จำกัด ด้านพลังงานของระบบป้องกันโดยฟิวส์ 63 A aM และเบรกเกอร์ 25 A

ระบบป้องกันทั้งสองนี้มีความสามารถในการทนต่อคลื่นกระแส 8/20 เท่ากัน (27 kA และ 30 kA ตามลำดับ)

มะเดื่อ J57 - การเปรียบเทียบเส้นโค้งข้อ จำกัด ของเวลา / กระแสและพลังงานสำหรับเบรกเกอร์และฟิวส์ที่มีความสามารถในการทนต่อคลื่นกระแส 8/20 เท่ากัน

การแพร่กระจายของคลื่นฟ้าผ่า

เครือข่ายไฟฟ้ามีความถี่ต่ำและด้วยเหตุนี้การแพร่กระจายของคลื่นแรงดันจะสัมพันธ์กับความถี่ของปรากฏการณ์ทันทีที่จุดใด ๆ ของตัวนำแรงดันไฟฟ้าทันทีจะเท่ากัน

คลื่นฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ความถี่สูง (หลายร้อย kHz ถึง MHz):

• คลื่นฟ้าผ่าจะแพร่กระจายไปตามตัวนำด้วยความเร็วที่แน่นอนเมื่อเทียบกับความถี่ของปรากฏการณ์ เป็นผลให้ในช่วงเวลาใดก็ตามแรงดันไฟฟ้าจะไม่มีค่าเท่ากันทุกจุดบนตัวกลาง (ดูรูปที่ J58)

มะเดื่อ J58 - การแพร่กระจายของคลื่นฟ้าผ่าในตัวนำ

• การเปลี่ยนแปลงของตัวกลางทำให้เกิดปรากฏการณ์การแพร่กระจายและ / หรือการสะท้อนของคลื่นขึ้นอยู่กับ:

1. ความแตกต่างของอิมพีแดนซ์ระหว่างสองสื่อ
2. ความถี่ของคลื่นโปรเกรสซีฟ (ความชันของเวลาที่เพิ่มขึ้นในกรณีของพัลส์);
3. ความยาวของสื่อ

ในกรณีของการสะท้อนทั้งหมดโดยเฉพาะค่าแรงดันไฟฟ้าอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

ตัวอย่าง: กรณีของการป้องกันโดย SPD

การสร้างแบบจำลองของปรากฏการณ์ที่ใช้กับคลื่นฟ้าผ่าและการทดสอบในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าโหลดที่ขับเคลื่อนด้วยสายเคเบิลยาว 30 ม. ที่ป้องกันต้นน้ำด้วย SPD ที่แรงดันไฟฟ้าขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์การสะท้อนแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 2 x U_P (ดูภาพประกอบ J59) คลื่นแรงดันไฟฟ้านี้ไม่กระปรี้กระเปร่า

มะเดื่อ J59 - การสะท้อนของคลื่นฟ้าผ่าที่จุดสิ้นสุดของสายเคเบิล

การดำเนินการแก้ไข

ในสามปัจจัย (ความแตกต่างของความต้านทานความถี่ระยะทาง) สิ่งเดียวที่สามารถควบคุมได้จริงคือความยาวของสายเคเบิลระหว่าง SPD และโหลดที่จะป้องกัน ยิ่งความยาวมากเท่าไหร่การสะท้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

โดยทั่วไปสำหรับด้านหน้าของแรงดันไฟฟ้าเกินที่เผชิญในอาคารปรากฏการณ์การสะท้อนจะมีความสำคัญตั้งแต่ 10 ม. และสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่าจาก 30 ม. (ดูรูปที่ J60)

จำเป็นต้องติดตั้ง SPD ตัวที่สองเพื่อป้องกันอย่างดีหากความยาวสายเกิน 10 ม. ระหว่าง SPD ขาเข้าและอุปกรณ์ที่จะป้องกัน

มะเดื่อ J60 - แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ส่วนปลายของสายเคเบิลตามความยาวถึงด้านหน้าของแรงดันไฟฟ้าตก = 4kV / us

ตัวอย่างกระแสฟ้าผ่าในระบบ TT

โหมดทั่วไป SPD ระหว่างเฟสและ PE หรือเฟสและ PEN ได้รับการติดตั้งไม่ว่าจะเป็นการจัดเรียงสายดินของระบบประเภทใดก็ตาม (ดูภาพประกอบ J61)

ตัวต้านทานสายดินที่เป็นกลาง R1 ที่ใช้สำหรับเสามีความต้านทานต่ำกว่าตัวต้านทานสายดิน R2 ที่ใช้สำหรับการติดตั้ง

กระแสฟ้าผ่าจะไหลผ่านวงจร ABCD ไปยังดินผ่านเส้นทางที่ง่ายที่สุด มันจะผ่านวาริสเตอร์ V1 และ V2 เป็นอนุกรมทำให้เกิดแรงดันแตกต่างเท่ากับสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าขึ้นของ SPD (U_P1 + คุณ_P2) ปรากฏที่ขั้วของ A และ C ที่ทางเข้าการติดตั้งในกรณีที่รุนแรง

มะเดื่อ J61 - การป้องกันทั่วไปเท่านั้น

เพื่อป้องกันโหลดระหว่าง Ph และ N อย่างมีประสิทธิภาพต้องลดแรงดันไฟฟ้าของโหมดดิฟเฟอเรนเชียล (ระหว่าง A และ C)

ดังนั้นจึงใช้สถาปัตยกรรม SPD อื่น (ดูรูปที่ J62)

กระแสฟ้าผ่าไหลผ่านวงจร ABH ซึ่งมีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่าวงจร ABCD เนื่องจากอิมพีแดนซ์ของส่วนประกอบที่ใช้ระหว่าง B และ H เป็นโมฆะ (ช่องว่างของประกายไฟที่เติมก๊าซ) ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าส่วนต่างจะเท่ากับแรงดันตกค้างของ SPD (U_P2)

มะเดื่อ J62 - การป้องกันทั่วไปและส่วนต่าง