Ülepingekaitseseade (SPD) on iga elektriseadme üks olulisemaid, kuid sageli tähelepanuta jäetud komponente. Olenemata sellest, kas kaitsete koduseid nutiseadmeid või tehase tööstusjuhtimissüsteemi, võib SPD funktsiooni, tööpõhimõtte ja vajaliku tüübi mõistmine määrata, kas seade suudab stabiilselt töötada või põhjustab see tuhandete dollarite suurust seadmete kahju.
See juhend hõlmab kõiki põhipunkte: mis on ülepingekaitseseade, tehniline põhimõte, peamised erinevused 1., 2. ja 3. tüüpi ülepingekaitse vahel ning kuidas valida oma rakenduse jaoks õige ülepingekaitse skeem.
Mis on ülepingekaitseseade (SPD)?
Ülepingekaitseseade on elektriline ohutuskomponent , mis on loodud seadmete, liinide ja süsteemide kaitsmiseks mööduvate ülepingete eest – sündmuste eest, mida tavaliselt nimetatakse pingehüpeteks või pingepiikideks . Ülepingehüppe korral tuvastab SPD ülepinge ja suunab selle ohutult maandussüsteemi enne, kui see jõuab ühendatud seadmesse ja seda kahjustab.
Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC) andmetel on mööduv ülepinge üks peamisi elektroonika- ja elektriseadmete enneaegse rikke põhjuseid kogu maailmas, mistõttu on ülepingekaitseseade iga kaasaegse elektriseadme puhul asendamatu investeering.
Miks on vaja ülepingekaitseseadet?
Pingeimpulsi sagedus on palju suurem, kui enamik inimesi tajub. Selle allikad jagunevad kahte kategooriasse: välised ja sisemised.
Välised allikad :
- Pikselöök (otselöök või lähedalasuv välgulöök)
- Võrgu lüliti kasuliku võrgu lülitamine
- Elektrikatkestused ja taastamisüritused.
Sisemised allikad :
- Suure mootori ja HVAC-süsteemi käivitamise ja seiskamise töörežiim HVAC
- Muutuva sagedusega ajamid (VFD)
- Keevitusseadmed ja tööstuslikud koormused
Isegi väikese amplituudiga mikroimpulsid – piisavalt väikesed, et käivitada kaitselüliti – kuhjuvad aja jooksul, vähendades märkamatult pooljuhtide, kondensaatorite ja trükkplaatide jõudlust. Lõpuks viib see seadmete eluea enneaegse lõpuni ja sageli ei ole võimalik leida selget rikke põhjust.
Mõistlikult valitud ülepingekaitseseade võib pakkuda nähtamatut, kuid olulist kaitsetõket kõigi ülaltoodud ohtude vastu.
Kuidas ülepingekaitseseade töötab?
Ülepingekaitseseadme põhimehhanism on pinge fikseerimine . Ülepingekaitselüliti jälgib pidevalt liinipinget. Kui pinge ületab etteantud ohutusläve, käivitub seade kohe ja liigne energia suunatakse maandusjuhtmesse, et hoida see ühendatud koormusest eemal.
Metalloksiidvaristori (MOV) roll
Ülepingekaitseseadmetes on kõige sagedamini kasutatav tehnoloogia metalloksiidvaristor (MOV). Selle tööprotsess on järgmine:
Normaalne töö : Pinge hoitakse ohutus vahemikus. MOV on suure impedantsiga olekus ega häiri normaalset voolu.
Tuvastatud ülepinge : mööduvad ülepingejuhtumid (näiteks välgulöökidest tingitud pingetõusud).
Kinnitus aktiveerib : MOV-i impedants langeb järsult, pakkudes madala impedantsiga tühjendusrada maandusotsa jaoks liigvoolu jaoks.
Energia kõrvalekalle : Liigne pinge juhitakse ohutult maanduselektroodi maanduselektroodi, möödudes ühendusseadmest.
Normaalne töö jätkub : Pärast pingetõuke hajumist taastab MOV suure takistusega ooteseisundi.
Muud SPD-s kasutatavad tehnoloogiad hõlmavad järgmist :
| SPD tehnoloogiate tabel | |
|---|---|
| Tehnoloogia | Parim kasutuskohver |
| Metalloksiidvaristor (MOV) | Üldotstarbeline, kulutõhus |
| Gaaslahendustoru (GDT) | Kõrgepinge, suure energiaga impulsid |
| Ränilaviini diood (SAD) | Täpne ja kiire reageerimisega elektroonika |
| Türistori ülepingekaitseseade (TSPD) | Telekommunikatsiooni- ja andmesideliinid |
Paljud tänapäevased SPD-d kasutavad ülaltoodud tehnoloogiate hübriidkombinatsiooni, et samaaegselt optimeerida reageerimiskiirust ja energia töötlemise võimalusi.
1. tüüpi vs. 2. tüüpi vs. 3. tüüpi SPD: Mis vahe neil on?
Standardi IEC 61643-11 kohaselt jaotatakse ülepingekaitseseadmed paigalduskoha ja kavandatud ning töödeldava ülepinge tüübi järgi erinevatesse tüüpidesse. Kõige olulisem erinevus on 1., 2. ja 3. tüüpi ülepingekaitseseadmed.
| 1., 2. ja 3. tüüpi SPD võrdlustabel | |||
|---|---|---|---|
| tunnusjoon | Tippige 1 SPD | Tippige 2 SPD | Tippige 3 SPD |
| Paigalduspunkt | Peamine teenindussissepääs | Jaotus/alampaneel | Kasutuskoht |
| Testlainekuju | 10 / 350μs | 8 / 20μs | Kombineeritud laine (1.2/50 μs – 8/20 μs |
| Maksimaalne impulssvool | Kuni 100 kA+ | Tavaliselt 20–40 kA | 1–10 kA |
| Peamine oht käsitletud | Otsene välgulöök | Lülituspinged, jääkvälk | Jääk-mööduv pinge |
| Kas LPS-i jaoks vajalik? | Jah (IEC 62305) | Ei ole kohustuslik | Ei |
Mis on 1. tüüpi ülepingekaitseseade?
1. tüüpi ülepingekaitseseade (SPD) on püsivalt ühendatud, juhtmega seade, mis on paigaldatud peamise teenindussissepääsu liinipoolele (enne peakaitselülitit), et kaitsta suure energiaga väliste ülepingete, näiteks otseste välgulöökide eest.
1. tüüpi ülepingekaitseseadme peamised omadused :
- See paigaldatakse avaliku elektrivõrgu ja peavoolu vahele. jaotuskilp.
- Talub äärmiselt suurt impulssvoolu impulssvoolu (tavaliselt kuni 100 kA).
- Standardi IEC 62305 kohaselt peavad piksekaitsesüsteemiga (LPS) hooned olema varustatud 1. tüüpi piksekaitseseadmega.
- Moodustab esimese ja tugevaima ülepingekaitse rea.
- Kaitske alluvaid seadmeid ja ehitage sisemine juhtmestik.
Mis on 2. tüüpi ülepingekaitseseade?
2. tüüpi ülepingekaitseseade (SPD) on sageli modulaarne komponent, mis paigaldatakse peamiste elektriliste teeninduspaneelide või alampaneelide koormusküljele, et kaitsta tundlikku elektroonikat lülitustoimingutest (nt mootorite/seadmete tsükliline sisse- ja väljalülitamine) või jääk-välistest ülepingetest tingitud sisemiste ülepingete eest.
2. tüüpi ülepingekaitseseadme peamised omadused :
- Paigaldage peajaotuspaneelile või alajaotuspaneelile.
- Tegelege jääkpinge ja sisemise siirdepingega.
- See on elamu- ja ärihoonetes kõige laialdasemalt kasutatav SPD-tüüp.
- 1. tüüpi SPD puudumisel kasutatakse seda sageli ainsa kaitsekihina.
Mis on 3. tüüpi ülepingekaitseseade?
3. tüüpi ülepingekaitseseade on ülepingekaitsesüsteemi viimane kaitseliin. See paigaldatakse kasutuskohta, st otse kaitset vajavate tundlike seadmete, näiteks arvutitööjaamade, serverikappide, kodumasinate, meditsiiniseadmete või täppisinstrumentide lähedusse.
Selle põhiülesanne on kõrvaldada väike mööduv pinge pärast ülesvoolu tüüpi 1 ja tüüpi seadmete nõrgenemist ning juhtida pinget, mis lõpuks jõuab seadme porti, seadmele talutavas ohutus vahemikus.
3. tüüpi ülepingekaitseseadme peamised omadused :
- Paigaldage pistikupesa klemmile, kaitstava seadme kõrvale.
- Nimivoolutugevus on tavaliselt madal, jäädes vahemikku 1 kuni 10 kA.
- Seda tuleb kasutada koos ülesvoolu asuva 1. või 2. tüüpi SPD-ga ja seda ei saa kasutada ainsa iseseisva kaitsemeetmena.
Kuhu tuleks ülepingekaitse paigaldada?
Põhjaliku ülepingekaitse saavutamiseks soovitab Tomzni meeskond koordineeritud mitmetasandilist kaitsestrateegiat:
- 1. tase – sissepääsuava teenindussissepääs1. tüüpi SPD püüab kinni suured välised impulsid enne, kui need hoonesse sisenevad.
- 2. tase – jaotuspaneel2. tüüpi SPD summutab jääkpinget ja sisemist siirdepinget.
- 3. tase – Power Point of UseTüüp 3 SPD (pistikühendusega ülepingekaitse või pistikupesa ülepingekaitse) pakub viimast kaitseliini tundlikes lõppseadmetes, nagu arvutid, telerid ja meditsiiniseadmed.
- Iga kaitsetase vähendab omakorda pingetõusu energiatSeda strateegiat nimetatakse mõnikord kaskaadseks liigpingekaitseks. Olenemata nimiväärtusest, ei saa üks seade pakkuda täielikku kaitset.
Kuidas valida sobiv ülepingekaitseseade?
SPD valimisel või ostmisel keskenduge järgmistele parameetritele:
- SPD tüüp: Määrake vastavalt paigaldusasendile, kas on vaja 1. tüüpi, 2. tüüpi või 1 + 2 kombineeritud seadet.
- Pingekaitse reiting (üles/VPR): SPD-klemmi maksimaalne pinge liigpinge ajal. Mida madalam väärtus, seda parem. 230 V süsteemi puhul on ideaalne väärtus Up ≤ 1.5 kV.
- Nimivoolu tühjendusvool (In)SPD talub voolutaset korduvalt ilma jõudlust vähendamata.
- Maksimaalne pidev tööpinge (Uc)Peab olema võrdne või suurem kui süsteemi toitepinge.
- Standardne vastavusKontrollige alati, kas seade on läbinud piirkonnas kehtiva standardi sertifikaadi.
Kuidas paigaldada ülepingekaitseseadet ohutult?
Ülepingekaitseseadmete nõuetekohane paigaldamine on sama oluline kui õige toote valimine. Valesti paigaldatud ülepingekaitse ei pruugi mitte ainult teie seadmeid kaitsta, vaid kujutab endast ka turvariski. Ohutu ja tõhusa paigaldamise tagamiseks järgige järgmisi samme.
Sulgege peamine toiteallikas
Enne mis tahes toimingut tuleb peakaitselüliti lahti ühendada, et veenduda jaotuskilbi täielikus väljalülitamises. Ärge paigaldage ülekoormuse kaitselülitit (SPD) pingestatud elektrisüsteemile. Pärast pinge puudumise kinnitamist kontaktivaba pliiatsiga jätkake järeltoiminguid.
Kandke vajalikke isikukaitsevahendeid (IKV)
Paigaldamise ajal tuleb kanda isolatsioonikindaid ja kaitseprille. Isegi pärast peakaitselüliti sisselülitamist võib mõnes komponendis olla jääkpinge. Põhiliste ohutusmeetmete rakendamine aitab tõhusalt vähendada elektrilöögi või kaarleegi ohtu.
Valige õige paigalduskoht
Paigaldage SPD võimalikult peajaotuskilbi või kaitstava seadme lähedale. Mida lühem on SPD ja jaotuskilbi vaheline juhe, seda väiksem on liini impedants ja seda parem on seadme kaitsetõhusus.
Ühendage liin õigesti
Järgige rangelt tootja esitatud ühendusskeemi ja kasutage SPD-juhtme õigeks ühendamiseks vastavate klemmidega spetsifikatsioonidele vastavat juhet: faasjuhe (L), neutraaljuhe (N) ja maandusjuhe. Juhe peaks olema võimalikult lühike ja sirge ning soovitatav on mitte ületada 0.5 meetrit, et vähendada pingelangust liigpinge korral. Vältige juhtme järske painutusi või kerimisi.
Parandage seadmed ja sulgege jaotuskilp
Pärast kõigi juhtmete paigaldamist paigaldatakse SPD-kest kindlalt jaotuskilbile või kinnituspinnale. Kontrollige, kas kõik klemmid on pingutatud, sulgege jaotuskilbi katteplaat pärast selle õigsuses veendumist ja seejärel taastage toide.
Taastage toiteallikas ja kontrollige töörežiimi
Sulgege peakaitselüliti ja kontrollige ülepingekaitselüliti olekuindikaatorit. Enamik tänapäevaseid ülepingekaitseid on varustatud LED-indikaatortulede või aknakujuliste olekunäidikutega, et visuaalselt kindlaks teha, kas seade töötab korralikult. Indikaatortuli on roheline, mis näitab tavaliselt, et ülepingekaitselüliti on normaalses töökorras ja suudab igal ajal kaitset pakkuda.
Kahtluse korral konsulteerige palun sertifitseeritud elektriinseneriga
Kuigi mõnede ülepingekaitselülitite paigaldamine on suhteliselt lihtne, on elektrikilbi sisemises töös suur oht. Kui te pole oma elektrialastes teadmistes kindel, usaldage paigaldamine kindlasti kvalifitseeritud sertifitseeritud elektriinsenerile. See on eriti oluline peavooluvõrku paigaldatud 1. tüüpi ülepingekaitselülitite puhul. Sellised paigaldised peavad vastama kohalikele elektrispetsifikatsioonidele, näiteks Ameerika Ühendriikide NEC-ile (National Electrical Code).
Ohutusnõuanded: Enne paigaldamist lugege hoolikalt ülepingekaitse tootja kaasasolevat paigaldusjuhendit ja veenduge, et paigaldusprotsess vastab kõigile kehtivatele kohalikele elektrispetsifikatsioonidele ja standarditele, näiteks IEC 61643-11 või UL 1449.
Lõplik mõte ülepingekaitseseadme kohta
Pingetundlike elektroonikaseadmete, omavahel ühendatud süsteemide ja elektrienergia kvaliteedi kõikumiste ajastul pole ülepingekaitseseadmed enam valikulised. Alates kodumasinate kaitsmisest kuni miljonite dollarite väärtuses tööstusautomaatikasüsteemide valvamiseni võib mõistlik ülepingekaitselülitite valik pakkuda kindlustunnet ja pikaajalist majanduslikku kasu.
Olenemata sellest, kas teie projekt vajab 1. tüüpi ülepingekaitse paigaldamist sissetulevale otsale, 2. tüüpi ülepingekaitse paigaldamist jaotuskilpi või täieliku mitmetasandilise koordineeritud ülepingekaitse strateegia juurutamist, on üks targemaid investeeringuid, mida saate elektriohutuse valdkonnas teha, valida seade, mis läbib sertifikaadi ja millel on õiged nimiparameetrid.
Lisateabe saamiseks lugege palun meie seotud artikleid:
Kaitske oma HVAC-süsteemi vahelduvvoolu ülepingekaitsega
PV ülepingekaitseseade – kõik, mida peaksite teadma
Kas ülepingekaitseseadmed saavad täielikult kaitsta otseste pikselöökide eest?
Ükski SPD ei saa pakkuda 100% kaitset otseste pikselöökide eest. Siiski võib 1. tüüpi ülepingekaitseseade – koos IEC 62305 standardile vastava täieliku piksekaitsesüsteemiga (LPS) – koos õigesti valitud 1. tüüpi ülepingekaitseseadmega oluliselt vähendada seadmete kahjustumise ja tulekahju ohtu.
Kui pikk on SPD kasutusiga?
Iga pingetõus põhjustab seadme sees oleva MOV-komponendi teatud määral kaotust. Enamik kvaliteetseid SPD-sid on varustatud olekuindikaatori või vaatlusaknaga, mis süttib punaselt või lakkab töötamast, kui seade tuleb välja vahetada. Eeldatav kasutusiga on tavaliselt 5–10 aastat, olenevalt pingetõuke sagedusest ja tugevusest.
Kas ülepingekaitseseade ja SPD on sama tüüpi toode?
Mitte päris sama. Pistikühendusega ülepingekaitseseade kuulub III tüüpi ülepingekaitselülitite hulka (tüüp 3 SPD), mis pakub ainult kohalikku pistikupesa kaitset. See ei saa asendada jaotuskilbile paigaldatud juhtmega I või II tüüpi ülepingekaitseseadet. Kõige tugevama kaitseefekti saab saavutada kolmetasandilise üksteise peale asetatud kihilise kaitseskeemi abil.
Kas päikeseenergia ja elektriautode laadimisseadmed vajavad SPD-d?
Jah. Fotogalvaanilised (PV) süsteemid ja elektriautode (EV) laadimisseadmed on eriti tundlikud ülepingekahjustuste suhtes. IEC 61643-32 sätestab spetsiaalselt fotogalvaaniliste süsteemide ülepingekaitse valiku. Taastuvenergiaseadmete ülepingekaitse valimisel konsulteerige kindlasti sertifitseeritud elektriinseneriga.
