Вовед во СПД и неговата улога

Во електричен системи, SPD обично се инсталираат во конфигурација за допирање (паралелно) помеѓу живите спроводници и земјата. Принципот на работа на СПД може да биде слична на онаа на прекинувачот.

Во нормална употреба (бр пренапон): SPD е сличен на отворен прекинувач.

Кога постои пренапон: SPD станува активен и ја испушта струјата на гром до земјата. Тоа може да се спореди со затворање на прекинувач кој би краток спој на електричната мрежа со земјата преку еквипотенцијалот систем за заземјување и изложените проводни делови за многу краток момент, ограничен на времетраењето на пренапонот.

За корисникот, на функционирањето на СПД е целосно транспарентно бидејќи трае само мал дел од секунда.

Кога пренапонот е испразнет, ​​SPD автоматски се враќа во нормала состојба (отворен прекинувач).

1. Заштитни принципи

1.1 Режими на заштита

Постојат два Модови на пренапон на гром: Заеднички режим и режим на преостаната струја.

Молња пренапоните се појавуваат главно во заеднички режим и обично на потеклото на електрична инсталација. Обично се појавуваат пренапони во режим на преостаната струја во TT режим и главно влијае на чувствителна опрема (електронска опрема, компјутери итн.).

Заштита од заеднички режим помеѓу фаза/неутрална и земја

Фаза/неутрална заштитата во системот за заземјување ТТ е оправдана кога неутралното на страната на дистрибутерот е поврзана со врска со мала вредност (неколку оми додека заземјувачката електрода на инсталацијата е неколку десетици оми).

Преостаната струја режим заштита помеѓу фаза и неутрален

Тековното враќање колото тогаш најверојатно ќе биде преку неутрална инсталација наместо преку земјата.

Остатокот напонот на тековниот режим U, помеѓу фаза и неутрален, може да се зголеми до одредена вредност еднаков на збирот на преостанатите напони на секој елемент на SPD, т.е. го удвои нивото на заштита во заедничкиот режим.

Фаза/неутрална заштита во TT систем за заземјување

Слично феномен може да се појави во систем за заземјување TN-S ако и N и PE проводниците се одвоени или не се соодветно изедначени. Струјата тогаш најверојатно ќе следете го неутралниот проводник при неговото враќање наместо заштитниот проводник и системот за поврзување.

Теоретски оптимален модел на заштита, кој се однесува на сите системи за заземјување, може да биде дефинирано, иако всушност SPD-овите скоро секогаш комбинираат заштита од заеднички режим и заштита на режимот на преостаната струја (освен моделите IT или TN-C).

Тоа е од суштинско значење за проверете дали употребените SPD се компатибилни со системот за заземјување.

1.2 Каскадна заштита

Само како Заштита од прекумерна струја мора да биде обезбедена од уреди со оценки соодветни на секое ниво на инсталацијата (потекло, секундарно, терминал) координирано со едни со други, заштитата од минливи пренапони се заснова на слично пристап користејќи „каскадна“ комбинација од неколку СПД.

Две или три нивоата на SPD се генерално неопходни за апсорпција на енергијата и ограничување пренапони предизвикани со спојување поради феномени на високофреквентни осцилации.

Примерот подолу се заснова на хипотезата во која само 80% од енергијата се пренасочува кон земјата (80%: емпириска вредност зависи од типот на SPD и електричното инсталација, но секогаш помалку од 100%).

Принципот на каскадната заштита се користи и за апликации со мала струја (телефонија, комуникациски и податочни мрежи), комбинирајќи ги првите две нивоа на заштита во еден уред кој обично се наоѓа на почетокот на инсталацијата.

Врз основа на јазот на искра компонентите дизајнирани да испуштаат најголем дел од енергијата на земјата се комбинирани со варистори или диоди кои ги ограничуваат напоните на нивоа компатибилни со опремата што треба да се заштити.

Терминал заштитата генерално се комбинира со оваа заштита на потеклото. Терминалот заштитата е блиску до опремата, обезбедена со користење на SPD за близина.

1.2.1 Комбинација на неколку СПД

Со цел да се ограничи пренапони колку што е можно, SPD секогаш мора да се инсталира блиску до опрема што треба да се заштити 3.

Сепак, ова заштитата ја штити само опремата што е директно поврзана со неа, но погоре сè, неговиот мал енергетски капацитет не дозволува да се испушти целата енергија.

За да го направите ова, СПД е неопходен на почетокот на инсталацијата 1.

Исто така, СПД 1 не може да ја заштити целата инсталација поради фактот што дозволува износ на преостаната енергија да помине и дека молњата е феномен со висока фреквенција.

Во зависност од обемот на инсталацијата и видовите на ризик (изложеност и чувствителност на опрема, критичност на континуитет на услугата), заштита на колото 2 е неопходно во прилог на 1 и 3.

Каскадна заштита

Забележете дека на првото ниво на SPD (1) мора да биде инсталирано што е можно подалеку погоре од инсталација со цел да се намалат што е можно повеќе предизвиканите ефекти на молња со електромагнетна спојка.

1.3 Локација на СПД

За ефективни заштита со користење на SPD, може да биде неопходно да се комбинираат неколку SPD:

1. Главна СПД ➀

2. Коло SPD ➁

3. Близина СПД ➂

Дополнителни заштитата може да биде неопходна во зависност од скалата (должини на линии) и чувствителност на опремата што треба да се заштити (компјутерска, електронска, итн.). Ако се инсталирани неколку SPD, мора да се применат многу прецизни правила за координација.

 

Потекло на инсталација	Дистрибуција ниво	Апликација ниво
На заштита на потеклото на инсталацијата (примарна заштита) шантови најмногу на енергијата на инцидентот (заеднички режимски пренапон што го носи електроенергетскиот систем) до еквипотенцијалното поврзување систем и на земјата.	Коло заштита (секундарна заштита) ја надополнува заштитата на потеклото од координација и ги ограничува пренапоните на режимот на преостаната струја кои произлегуваат од конфигурација на инсталацијата.	Близина заштита (терминална заштита) врши финално пик ограничување на на пренапони, кои се најопасни за опремата.

Важно е да се имајте на ум дека заштитата на целокупната инсталација и опрема е целосно ефикасен само ако:

1. Повеќе нивоа на SPD се инсталирани (каскадни) за да се обезбеди заштита на опремата што се наоѓа одредено растојание од потеклото на инсталацијата: потребно за опрема се наоѓа на 30 m или повеќе оддалеченост (IEC 61643-12) или е потребно ако нивото на заштита е нагоре на главната SPD е повисока од категоријата на опрема (IEC 60364-4-443 и 62305-4)

2. Сите мрежи се заштитени:

2.1. Моќ мрежи кои ја снабдуваат главната зграда и сите споредни згради, надворешни системи за осветлување на паркинзи и сл.

2.2. Комуникација мрежи: влезни линии и линии помеѓу различни згради

1.4 Заштитени должини

Тоа е од суштинско значење дека дизајнот на ефективен систем за заштита од напонски пренапони го зема предвид од должината на линиите што ги снабдуваат ресиверите што треба да се заштитат (види табела подолу).

Всушност, над а одредена должина, напонот што се применува на ресиверот може, со помош на a резонантниот феномен, значително го надминува очекуваниот ограничувачки напон. На степенот на оваа појава е директно поврзан со карактеристиките на инсталација (проводници и системи за поврзување) и со вредноста на струјата предизвикано од празнењето на осветлувањето.

СПД е точно жичен кога:

1. Заштитените опремата е еквипотенцијално врзана за истата земја на која е СПД поврзани

2. СПД и нејзините поврзаните резервна заштита се поврзани:

2.1. До мрежа (жици под напон) и до главната заштитна шипка (PE/PEN) на плочата со должина на проводникот што е можно пократка и помала од 0,5 m.

2.2. Со проводници чии пресеци се соодветни за барањата на SPD (види табела подолу).

Табела 1 – Максимум должина на линијата помеѓу SPDe и уредот што треба да се заштити

Позиција на СПД		На почетокот на инсталацијата		Не е на потекло на инсталацијата
Диригент пресек		жици (домашни)	големи кабли (индустрија)	жици (домашни)	големи кабли (индустрија)
Состав на системот за поврзување	НА проводник	< 10 м	10 м	< 10 m*	20 м*
	мрежести/еквипотенцијални	10 м	20 м	20 м*	30 m*

* Заштита се препорачува на местото на употреба доколку растојанието е поголемо

1.4.1 Ефект на двоен напон

Над одредено должина d, колото заштитено со SPD ќе почне да резонира кога индуктивноста и капацитетот се еднакви:

Lω = -1 / Cω

Колото тогаш импедансата се намалува на нејзиниот отпор. И покрај делот што го апсорбира СПД, преостанатата молскавична струја I на колото сè уште е базирана на импулси. Нејзините зголемување, поради резонанца, ќе резултира со значително зголемување на Ud, Uc и Урм напони.

Под овие услови, напонот што се применува на ресиверот може да се удвои.

Ефект на двојно Напон

Каде:

•C – капацитет што го претставува товарот

•Ld – индуктивност на линијата за напојување

•Lrm – индуктивност на системот за поврзување

Инсталацијата на СПД не смеат негативно да влијаат на континуитетот на услугата, што би било спротивно на посакуваната цел. Тие мора да се инсталираат, особено на потекло на домашни или слични инсталации (ТТ системи за заземјување), во во врска со уред со одложена резидуална струја од типот S.

Внимание! Ако таму се значителни удари од гром (> 5 kA), секундарната резидуална струја уредите сè уште може да се откажат.

2. Инсталирање SPD-и

2.1 Поврзување на SPD

2.1.1 Систем за врзување или заземјување

Стандардни тела користете го генеричкиот термин „уред за заземјување“ за да го означите и концептот на поврзување систем и оној на заземјувачката електрода, не прави разлика помеѓу два. Спротивно на добиеното мислење, не постои директна корелација помеѓу вредноста на електродата за заземјување, обезбедена на ниска фреквенција за да се обезбеди сигурност на луѓето и ефективноста на заштитата што ја обезбедуваат СПД.

Како што е прикажано подолу, овој тип на заштита може да се воспостави и во отсуство на заземјување електрода.

Импедансата на колото за празнење на струјата што ја шунтира SPD може да се разложи на два дела.

Првиот, на електрода за заземјување, се формира со проводници, кои обично се жици, и од отпорот на земјата. Нејзината суштински индуктивна природа значи дека нејзиниот ефективноста се намалува со фреквенцијата, и покрај мерките на претпазливост за поврзување (ограничување на должина, правило 0,5 m). Вториот дел од оваа импеданса е помал видливи но суштински на висока фреквенција бидејќи всушност се состои од заскитан капацитет помеѓу инсталацијата и земјата.

Секако дека релативните вредности на секоја од овие компоненти се разликуваат во зависност од видот и скалата на инсталацијата, локацијата на SPD (главен или близок тип) и според шемата на електродата за заземјување (систем за заземјување).

Сепак има е докажано дека уделот на заштитникот на пренапони на напонот во струјата на празнење може да достигне 50 до 90% на еквипотенцијалниот систем додека износот директно испразнет од електродата за заземјување е околу 10 до 50%. Системот за поврзување е од суштинско значење за одржување на низок референтен напон, кој е повеќе или помалку ист низ целата инсталација.

СПД треба да бидат поврзани со овој систем за поврзување за максимална ефикасност.

Минимумот препорачаниот пресек за приклучните проводници ги зема предвид максималната вредност на струјата на празнење и карактеристиките на крајот на животот уред за заштита.

Тоа е нереално да се зголеми овој пресек за да се компензира должината на поврзувањето што не го прави тоа почитувајте го правилото 0,5 m. Всушност, при висока фреквенција, импедансата на проводниците е директно поврзан со нивната должина.

Во електрични разводни табли и панели со големи димензии, можеби е добра идеја да се намали импеданса на врската со користење на изложените метални спроводливи делови на шасија, плочи и куќишта.

Табела 2 – Минимум пресек на проводниците за поврзување СПД

Капацитет на СПД		Пресек (мм2)
Класа II СПД	ССтандард: Imax < 15 kA (x 3-класа II)	6
	ЕЗголемено: Imax < 40 kA (x 3-класа II)	10
	ХВисоко: Imax < 70 kA (x 3-класа II)	16
Класа Јас СПД		16

Употребата на изложени метални проводни делови на куќишта како заштитни спроводници е дозволено со стандардот IEC 60439-1 се додека тоа е потврдено од страна на производителот.

Тоа е секогаш пожелно е да се задржи жичен проводник за поврзување на заштитните проводници до терминалниот блок или колекторот, кој потоа ја удвојува врската направена преку изложените проводни делови на шасијата на куќиштето.

2.1.2 Должина на поврзување

Во пракса тоа е препорача вкупната должина на колото SPD да не надминува 50 cm. Ова барање не е секогаш лесно да се имплементира, но користејќи го достапното Откриените проводни делови во близина може да помогнат.

Вкупна должина на SPD коло

* може да се инсталира на истата DIN шина. Сепак, инсталацијата ќе биде подобро заштитена ако и двете уредите се инсталирани на 2 различни DIN шини (SPD под заштитата)

Бројот на ударите на гром што SPD може да ги апсорбира ќе се намалуваат со вредноста на струја на празнење (од 15 удари за струја со вредност In до еден удар на Imax/Iimp).

Правило 0,5 m Во теорија, кога удира гром, напонот Ut до кој е приемникот подложени е ист како и заштитниот напон Горе на напонскиот бран заштитник (за неговиот In), но во пракса вториот е повисок.

Всушност, на падови на напонот предизвикани од импедансите на спроводниците за поврзување SPD и неговите заштитниот уред се додадени на ова:

Ut = UI1 + Ud + UI2 + Горе + UI3

На пример, на пад на напонот во 1 m проводник поминат преку импулсна струја од 10 kA за 10 μs ќе достигнат 1000 V.

Δu = L × di / dt

•     ди – Тековна варијација 10.000 А

•     dt – Временска варијација 10 μs

•     Л – индуктивност од 1 m спроводник = 1 μs

•     Вредност Δu да се додаде на напонот Горе

Вкупната должина Затоа треба да биде што е можно пократко. Во пракса се препорачува тоа 0,5 m не се надминува. Во случај на тешкотија, може да биде корисно да се користи широк, рамно проводници (изолирани плетенки, флексибилни изолирани шипки).

0,5 m SPD правило за поврзување

Земјината врска проводникот на заштитникот за пренапон на напон не треба да биде зелен/жолт во смисла на дефиницијата за PE проводник.

Вообичаена практика е така што оваа ознака сепак често се користи.

Некои жици конфигурациите можат да создадат спојки помеѓу возводно и низводно проводници на СПД, кои најверојатно ќе предизвикаат ширење на громовиот бран во текот на инсталацијата.

SPD жици конфигурација #1

Возводно и низводните проводници поврзани на приклучокот за заштита од напон со а заеднички пат.

SPD жици конфигурација 1

SPD жици конфигурација #2

Влез и излез проводници физички добро одвоени и поврзани на истиот терминал.

SPD жици конфигурација 2

SPD жици конфигурација #3

Поврзување проводниците премногу долги, излезните проводници физички одвоени.

SPD жици конфигурација 3

SPD жици конфигурација #4

Поврзување проводници што е можно пократки со повратен проводник од приклучокот за заземјување блиску до проводниците под напон.

SPD жици конфигурација 4

2.2 Заштита на крајот на животот на СПД

СПД е а уред чиј крај на векот бара особено внимание. Неговите компоненти стареат секој пат кога ќе има удар на гром.

На крајот од животот внатрешен уред во SPD го исклучува од напојувањето. Индикатор (вклучен заштитникот) и опционален аларм за повратни информации (додаток за повратни информации за статусот вграден) го означува овој статус, кој бара замена на модулот засегнати.

Доколку СПД надмине неговите ограничувачки капацитети, може да се уништи со самиот краток спој. А Затоа мора да се инсталира уред за заштита од краток спој и преоптоварување серии возводно од СПД (ова најчесто се нарекува гранка на СПД).

Слика X - Принципи на инсталација SPD со поврзана заштита

Спротивно одредено добиено мислење, секогаш мора да биде заштитен заштитник од напонски пренапони против можни струи на краток спој и преоптоварување. И ова важи за сите заштитници од напонски пренапони, и класа II и класа I, без оглед на типот на компоненти или технологии кои се користат.

Оваа заштита мора да бидат обезбедени во согласност со вообичаените правила за дискриминација.

2.3 Координирање на СПД

Уредување на неколку СПД во каскада бара тие да бидат координирани така што секој од нив го апсорбира енергија на оптимален начин и го ограничува ширењето на ударот од гром преку инсталацијата што е можно повеќе.

Координацијата на СПД е сложен концепт кој мора да биде предмет на специфични студии и тестови. Минимални растојанија помеѓу SPD или вметнување пригушници за одвојување не се препорачуваат од производителите.

Примарни и секундарните SPD мора да се координираат така што вкупната енергија што треба да се троши (Е1 + Е2) се дели меѓу нив според нивниот капацитет на празнење. На препорачаното растојание d1 овозможува одвојување на заштитниците од пренапон на напон и на тој начин спречува премногу енергија да помине директно во секундарниот SPD со ризик да се уништи.

Ова е ситуација која всушност зависи од карактеристиките на секој од СПД.

Слика X - Координирање на СПД

Две идентични заштитници за пренапони на напон. На пример Up: 2 ​​kV и Imax: 70 kA) може да биде инсталиран без да биде неопходно растојанието d1: енергијата ќе се дели повеќе или помалку подеднакво меѓу двете СПД. Но, два различни СПД (на пример Горе: 2 kV/Imax: 70 kA и нагоре: 1,2 kV/Imax: 15 kA) треба да бидат оддалечени најмалку 8 m од избегнувајте преголема побарувачка на вториот заштитник за напонски пренапони.

Ако не е наведено, земете d1 мин (во метри) како 1% од разликата помеѓу Up1 и Up2 (во волти). На пример:

До 1 = 2,0 kV (2000 г V) и Up2 = 1,2 kV (1200 V)

⇒ d1 = 8 m мин. (2000 – 1200 = 800 >> 1% од 800 = 8 m)

Друг пример, ако:

Up1 = 1,4 kV и Up2 = 1,2 kV ⇒ d1 = 2 m мин