Pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD) ir viena no kritiskākajām, bet bieži vien neievērotajām jebkuras elektriskās ierīces sastāvdaļām. Neatkarīgi no tā, vai aizsargājat mājas viedierīces vai rūpnīcas rūpniecisko vadības sistēmu, SPD funkcijas, darbības principa un nepieciešamā veida izpratne var noteikt, vai iekārta var turpināt darboties stabili vai radīt tūkstošiem dolāru lielus iekārtu zaudējumus.
Šajā rokasgrāmatā ir aplūkoti visi galvenie punkti: kas ir pārsprieguma aizsardzības ierīce, tehniskais princips, galvenās atšķirības starp 1., 2. un 3. tipa SPD un kā izvēlēties pareizo pārsprieguma aizsardzības shēmu jūsu lietojuma scenārijam.
Kas ir pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD)?
Pārsprieguma aizsardzības ierīce ir elektriskās drošības sastāvdaļa, kas paredzēta iekārtu, līniju un sistēmu aizsardzībai no īslaicīgiem pārspriegumiem – notikumiem, ko parasti dēvē par sprieguma lēcieniem vai sprieguma kāpieniem . Kad rodas pārspriegums, SPD nosaka pārmērīgu spriegumu un droši to ievada zemējuma sistēmā, pirms tas sasniedz un sabojā pievienoto ierīci.
Saskaņā ar Starptautiskās elektrotehniskās komisijas (IEC) datiem , pārejošs pārspriegums ir viens no galvenajiem elektronisko un elektrisko iekārtu priekšlaicīgas atteices cēloņiem visā pasaulē, kas padara pārsprieguma aizsardzības ierīci par neaizstājamu ieguldījumu jebkurā mūsdienīgā elektroierīcē.
Kāpēc nepieciešama pārsprieguma aizsardzības ierīce?
Sprieguma pārsprieguma biežums ir daudz lielāks, nekā vairums cilvēku spēj aptvert. Tā avoti ir iedalīti divās kategorijās: ārējie un iekšējie.
Ārējie avoti :
- Zibens spēriens (tiešs spēriens vai tuvumā esošs zibens spēriens)
- Tīkla slēdža komunālo pakalpojumu tīkla komutācija
- Elektroenerģijas padeves pārtraukumi un atjaunošanas pasākumi.
Iekšējie avoti :
- Liela motora un HVAC sistēmas iedarbināšanas un apturēšanas darbība HVAC
- Mainīgas frekvences diskdziņi (VFD)
- Metināšanas iekārtas un rūpnieciskās kravas
Pat mazas amplitūdas mikropārspriegumi – pietiekami mazi, lai iedarbinātu ķēdes pārtraucēju – laika gaitā uzkrājas, nemanāmi samazinot pusvadītāju, kondensatoru un shēmu plašu veiktspēju. Galu galā tas noved pie iekārtu kalpošanas laika priekšlaicīgas beigām, un bieži vien nav iespējams atrast skaidru kļūmes cēloni.
Saprātīgi izvēlēta pārsprieguma aizsardzības ierīce var nodrošināt neredzamu, bet būtisku aizsargbarjeru visiem iepriekš minētajiem draudiem.
Kā darbojas pārsprieguma aizsardzības ierīce?
Pārsprieguma aizsardzības ierīces galvenais darbības mehānisms ir sprieguma ierobežošana . Pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD) nepārtraukti uzrauga līnijas spriegumu. Tiklīdz spriegums pārsniedz iepriekš iestatīto drošības slieksni, ierīce nekavējoties ieslēdzas, un liekā enerģija tiek novirzīta uz zemējuma vadītāju, lai to noturētu prom no pievienotās slodzes.
Metāla oksīda varistora (MOV) loma
Visbiežāk pārsprieguma aizsardzības ierīcē izmantotā tehnoloģija ir metāla oksīda varistors (MOV). Tā darbības process ir šāds:
Normāla darbība : spriegums tiek uzturēts drošā diapazonā. MOV atrodas augstas pretestības stāvoklī un netraucē normālu strāvas plūsmu.
Konstatēts pārspriegums : pārejoši pārsprieguma notikumi (piemēram, zibens spērienu izraisīti sprieguma lēcieni).
Saspiešanas aktivizēšana : MOV impedance strauji samazinās, nodrošinot zemas impedances izlādes ceļu uz zemes galu pārsprieguma strāvai.
Enerģijas novirzīšana : Pārmērīgais spriegums tiek droši ievadīts zemējuma elektroda zemējuma elektrodā, apejot savienojošo ierīci.
Normāla darbība atsākas : Pēc pārsprieguma izkliedes MOV atjauno augstas pretestības gaidīšanas stāvokli.
Citas SPD izmantotās tehnoloģijas ietver :
| SPD tehnoloģiju tabula | |
|---|---|
| Tehnoloģija | Labākais lietošanas gadījums |
| Metāla oksīda varistors (MOV) | Universāls, rentabls |
| Gāzes izlādes caurule (GDT) | Augstsprieguma, augstas enerģijas pārspriegumi |
| Silīcija lavīnas diode (SAD) | Precīza, ātras reaģēšanas elektronika |
| Tiristora pārsprieguma aizsardzības ierīce (TSPD) | Telekomunikāciju un datu līnijas |
Daudzi mūsdienu SPD izmanto iepriekš minēto tehnoloģiju hibrīda kombināciju, lai vienlaikus optimizētu reakcijas ātrumu un enerģijas apstrādes iespējas.
1. tipa, 2. tipa un 3. tipa SPD: Kāda ir atšķirība?
Saskaņā ar standartu IEC 61643-11 pārsprieguma aizsardzības ierīces tiek iedalītas dažādos veidos atkarībā no uzstādīšanas vietas un projektētā un apstrādājamā pārsprieguma veida. Vissvarīgākā atšķirība ir 1., 2. un 3. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces.
| 1., 2. un 3. tipa SPD salīdzināšanas tabula | |||
|---|---|---|---|
| iezīme | Ierakstiet 1 SPD | Ierakstiet 2 SPD | Ierakstiet 3 SPD |
| Uzstādīšanas punkts | Galvenā apkalpošanas ieeja | Sadalījums/apakšpanelis | Lietošanas vieta |
| Testa viļņu forma | 10 / 350μs | 8 / 20μs | Kombinētais vilnis (1.2/50 μs–8/20 μs |
| Maksimālā impulsa strāva | Līdz 100 kA+ | Parasti 20–40 kA | 1–10 kA |
| Primārais drauds ir novērsts | Tiešs zibens spēriens | Pārslēgšanās pārspriegumi, atlikušais zibens | Atlikušais pārejas spriegums |
| Vai tas ir nepieciešams LPS? | Jā (IEC 62305) | Nav obligāti | Nē |
Kas ir 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce?
1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD) ir pastāvīgi pievienota, ar vadu savienota ierīce, kas uzstādīta galvenās apkalpošanas ieejas līnijas pusē (pirms galvenā slēdža), lai aizsargātu pret augstas enerģijas ārējiem pārspriegumiem, piemēram, tiešiem zibens spērieniem.
1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces galvenās iezīmes :
- Tas ir uzstādīts starp publisko elektrotīklu un galveno sadales dēlis.
- Var izturēt ārkārtīgi lielu impulsa strāvas impulsa strāvu (parasti novērtēta līdz 100 kA).
- Saskaņā ar IEC 62305 standartu ēkām, kurās ir uzstādīta zibensaizsardzības sistēma (ZAS), jābūt aprīkotām ar 1. tipa zibensdrošības ierīci (SPD).
- Veido pirmo un spēcīgāko pārsprieguma aizsardzības līniju.
- Aizsargāt pakārtotās iekārtas un izbūvēt iekšējo elektroinstalāciju.
Kas ir 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce?
2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD) ir bieži vien modulāra sastāvdaļa, kas uzstādīta galveno elektrisko apkalpošanas paneļu vai apakšpaneļu slodzes pusē, lai aizsargātu jutīgu elektroniku no iekšējiem pārspriegumiem, ko izraisa komutācijas darbības (piemēram, motoru/ierīču cikls) vai atlikušie ārējie pārspriegumi.
2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces galvenās iezīmes :
- Uzstādiet galvenajā sadales panelī vai apakšsadales panelī.
- Novērst atlikušo pārspriegumu un iekšējo pārejas spriegumu.
- Tas ir visplašāk izmantotais SPD veids dzīvojamās un komerciālās ēkās.
- Ja nav 1. tipa SPD, to bieži izmanto kā vienīgo aizsargslāni.
Kas ir 3. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce?
3. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce ir pēdējā aizsardzības līnija pārsprieguma aizsardzības sistēmā. Tā tiek uzstādīta lietošanas vietā, tas ir, tieši blakus jutīgai iekārtai, kurai nepieciešama aizsardzība, piemēram, datoru darbstacijām, serveru skapjiem, sadzīves tehnikai, medicīnas iekārtām vai precīzijas instrumentiem.
Tās galvenais uzdevums ir novērst niecīgo pārejas spriegumu pēc augšupējās 1. un 2. tipa ierīču vājināšanās un kontrolēt spriegumu, kas galu galā sasniedz ierīces portu drošajā diapazonā, ko ierīce var izturēt.
3. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces galvenās iezīmes :
- Uzstādiet pie strāvas kontaktligzdas, blakus aizsargājamajai iekārtai.
- Nominālā izlādes strāva parasti ir zema, sākot no 1 līdz 10 kA.
- Tas jāizmanto kopā ar augšupējo 1. vai 2. tipa SPD, un to nevar izmantot kā vienīgo neatkarīgo aizsardzības pasākumu.
Kur jāuzstāda pārsprieguma aizsardzības ierīce?
Lai panāktu visaptverošu pārsprieguma aizsardzību, Tomzn komanda iesaka koordinētu daudzlīmeņu aizsardzības stratēģiju:
- 1. līmenis – Ieplūdes servisa ieeja1. tipa SPD pārtver lielus ārējos pārspriegumus, pirms tie nonāk ēkā.
- 2. līmenis — sadales panelis2. tipa SPD vājina atlikušo pārspriegumu un iekšējo pārejas spriegumu.
- 3. līmenis — Power Point of Use3. tipa SPD (kontaktdakšas pārsprieguma aizsargs vai kontaktligzdas pārsprieguma aizsargs) nodrošina pēdējo aizsardzības līniju jutīgās termināla iekārtās, piemēram, datoros, televizoros un medicīnas iekārtās.
- Katrs aizsardzības līmenis savukārt samazina pārsprieguma enerģijuŠo stratēģiju dažreiz sauc par kaskādes pārsprieguma aizsardzību. Neatkarīgi no nominālās vērtības, viena ierīce nevar nodrošināt pilnīgu aizsardzību.
Kā izvēlēties atbilstošu pārsprieguma aizsardzības ierīci?
Izvēloties vai iegādājoties SPD, lūdzu, koncentrējieties uz šādiem parametriem:
- SPD tipsAtbilstoši uzstādīšanas pozīcijai nosakiet, vai nepieciešama 1. tipa, 2. tipa vai 1. + 2. tipa kombinētā ierīce.
- Sprieguma aizsardzības vērtējums (Up/VPR)SPD spailes maksimālais spriegums pārsprieguma laikā. Jo zemāka vērtība, jo labāk. 230 V sistēmai ideālā vērtība ir Up ≤ 1.5 kV.
- Nominālā izlādes strāva (In)SPD var atkārtoti izturēt strāvas līmeni, nesamazinot veiktspēju.
- Maksimālais nepārtrauktais darba spriegums (Uc)Jābūt vienādam ar vai lielākam par sistēmas barošanas spriegumu.
- Standarta atbilstībaVienmēr pārbaudiet, vai ierīce ir izturējusi attiecīgo standarta sertifikāciju reģionā.
Kā droši uzstādīt pārsprieguma aizsardzības ierīci?
Pareiza pārsprieguma aizsardzības ierīču uzstādīšana ir tikpat svarīga kā pareizā produkta izvēle. Nepareizi uzstādīts pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD) var ne tikai neaizsargāt jūsu aprīkojumu, bet arī radīt drošības risku. Lai nodrošinātu drošu un efektīvu uzstādīšanu, lūdzu, ievērojiet tālāk norādītās darbības.
Aizveriet galveno barošanas avotu
Pirms jebkādu darbību veikšanas vispirms atvieno galveno ķēdes pārtraucēju, lai pārliecinātos, ka sadales skapis ir pilnībā izslēgts. Neuzstādiet SPD uz strāvas padeves esošas elektriskās sistēmas. Pēc tam, kad ar bezkontakta irbuli ir apstiprināts, ka nav sprieguma, turpiniet pārbaudes darbību.
Valkājiet nepieciešamos individuālos aizsardzības līdzekļus (IAL)
Uzstādīšanas laikā jāvalkā izolācijas cimdi un aizsargbrilles. Pat pēc galvenā slēdža ieslēgšanas dažās sastāvdaļās joprojām var būt atlikušā strāva. Ievērojot pamata drošības pasākumus, var efektīvi samazināt elektriskās strāvas trieciena vai loka uzliesmojuma risku.
Izvēlieties pareizo uzstādīšanas vietu
Uzstādiet SPD pēc iespējas tuvāk galvenajam sadales panelim vai aizsargājamai iekārtai. Jo īsāks ir vads starp SPD un sadales skapi, jo mazāka ir līnijas pretestība un jo labāka ir iekārtas aizsardzības veiktspēja.
Pareizi pievienojiet līniju
Stingri ievērojiet ražotāja sniegto elektroinstalācijas shēmu un izmantojiet vadu, kas atbilst specifikācijām, lai pareizi pievienotu SPD vadu atbilstošajiem spailēm: fāzes vadu (L), neitrālo vadu (N) un zemējuma vadu. Vadam jābūt pēc iespējas īsākam un taisnākam, un ieteicams nepārsniegt 0.5 metrus, lai samazinātu sprieguma kritumu pārsprieguma gadījumā. Izvairieties no asiem vada līkumiem vai tinumiem.
Salabojiet aprīkojumu un aizveriet sadales skapi
Pēc visu elektroinstalācijas darbu pabeigšanas SPD korpuss ir stingri uzstādīts uz sadales skapja vai montāžas virsmas. Pārbaudiet, vai visi spailes ir pievilktas, aizveriet sadales skapja pārsegu, pārliecinoties, ka tas ir pareizi uzlikts, un pēc tam atjaunojiet strāvas padevi.
Atjaunojiet strāvas padevi un pārbaudiet darbības stāvokli
Aizveriet galveno ķēdes pārtraucēju un pārbaudiet pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD) statusa indikatoru. Lielākā daļa mūsdienu pārsprieguma aizsardzības ierīču ir aprīkotas ar LED indikatora lampiņām vai lodziņa veida statusa displejiem, lai vizuāli noteiktu, vai ierīce darbojas pareizi. Indikatora lampiņa ir zaļa, kas parasti norāda, ka SPD ir normālā darba stāvoklī un var nodrošināt aizsardzību jebkurā laikā.
Ja rodas šaubas, lūdzu, konsultējieties ar sertificētu elektroinženieri
Lai gan dažu SPD uzstādīšana ir samērā vienkārša, pastāv liels risks sadales skapja iekšējā darbībā. Ja neesat pārliecināts par savām elektrotehnikas zināšanām, lūdzu, uzticiet uzstādīšanu kvalificētam sertificētam elektroinženierim. Tas ir īpaši svarīgi 1. tipa SPD, kas uzstādīti galvenajā barošanas avotā. Šādām instalācijām jāatbilst vietējām elektrības specifikācijām, piemēram, NEC (Nacionālajam elektroenerģijas kodeksam) Amerikas Savienotajās Valstīs.
Drošības padomi: Pirms uzstādīšanas rūpīgi izlasiet SPD ražotāja sniegto uzstādīšanas rokasgrāmatu un pārliecinieties, ka uzstādīšanas process atbilst visām piemērojamajām vietējām elektriskajām specifikācijām un standartiem, piemēram, IEC 61643-11 vai UL 1449.
Noslēguma doma par pārsprieguma aizsardzības ierīci
Spriegumsjutīgu elektronisko ierīču, savstarpēji savienotu sistēmu un elektroenerģijas kvalitātes svārstību laikmetā pārsprieguma aizsardzības ierīces vairs nav izvēles iespēja. Sākot ar sadzīves tehnikas aizsardzību un beidzot ar miljoniem dolāru vērtu rūpniecisko automatizācijas sistēmu aizsardzību, saprātīga pārsprieguma aizsardzības ierīču (SPD) izvēle var sniegt pārliecību un ilgtermiņa ekonomiskus ieguvumus.
Neatkarīgi no tā, vai jūsu projektam ir jāuzstāda 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce ienākošajā galā, 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce sadales skapī vai jāizveido pilnīga daudzlīmeņu koordinēta pārsprieguma aizsardzības stratēģija, viens no gudrākajiem ieguldījumiem, ko varat veikt elektrodrošības jomā, ir izvēlēties ierīci, kas atbilst sertifikācijas prasībām un kurai ir pareizie nominālie parametri.
Lai iegūtu plašāku informāciju, lūdzu, izlasiet mūsu saistītos rakstus:
Aizsargājiet savu HVAC sistēmu ar maiņstrāvas pārsprieguma aizsardzības ierīci
PV pārsprieguma aizsardzības ierīce — viss, kas jums jāzina
Vai pārsprieguma aizsardzības ierīces var pilnībā aizsargāt pret tiešiem zibens spērieniem?
Neviens SPD nevar nodrošināt 100% aizsardzību pret tiešiem zibens spērieniem. Tomēr 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce apvienojumā ar pilnīgu zibens aizsardzības sistēmu (LPS), kas atbilst IEC 62305 standartam, ar pareizi izvēlētu 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīci var ievērojami samazināt iekārtu bojājumu un ugunsgrēka risku.
Cik ilgs ir SPD kalpošanas laiks?
Katrs pārsprieguma gadījums radīs zināmu zudumu MOV komponentam ierīces iekšpusē. Lielākā daļa augstas kvalitātes SPD ir aprīkoti ar statusa indikatora gaismu vai novērošanas logu, kas iedegas sarkanā krāsā vai nedarbojas, kad ierīce ir jānomaina. Paredzētais kalpošanas laiks parasti ir no 5 līdz 10 gadiem atkarībā no pārsprieguma frekvences un stipruma.
Vai pārsprieguma aizsardzības ierīce un SPD ir viena un tā paša veida produkts?
Ne gluži tas pats. Spraudkontakta pārsprieguma aizsardzības ierīce pieder pie III tipa SPD 3. tipa SPD, kas nodrošina tikai lokālu elektrotīkla aizsardzību. Tā nevar aizstāt cieši pieslēgumu pie I vai II tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces, kas uzstādīta sadales skapī. Visizturīgāko aizsardzības efektu var panākt, izmantojot trīs līmeņu virspusēju slāņveida aizsardzības shēmu.
Vai saules enerģijas un elektrotransportlīdzekļu uzlādes ierīcēm ir nepieciešams SPD?
Jā. Fotoelektriskās (FV) sistēmas un elektrotransportlīdzekļu (EV) uzlādes iekārtas ir īpaši jutīgas pret pārsprieguma bojājumiem. IEC 61643-32 īpaši paredz fotoelektrisko sistēmu pārsprieguma aizsardzības slēdžu (SPD) izvēli. Izvēloties pārsprieguma aizsardzību atjaunojamās enerģijas ierīcēm, lūdzu, konsultējieties ar sertificētu elektroinženieri.
