Johdatus SPD:hen ja sen rooliin

Sähköautossa järjestelmät, SPD:t asennetaan yleensä väliottokokoonpanoon (rinnakkaisena) jännitteisten johtimien ja maan välillä. SPD:n toimintaperiaate voi olla samanlainen kuin katkaisija.

Normaalikäytössä (n ylijännite): SPD on samanlainen kuin katkaisija.

Kun on ylijännite: SPD aktivoituu ja purkaa salamavirran maata. Sitä voidaan verrata katkaisijan sulkemiseen, joka sulkee oikosulje sähköverkko maahan tasapotentiaalin kautta maadoitusjärjestelmä ja paljaat johtavat osat hyvin lyhyen hetken ajan, rajoitettu ylijännitteen kestoon.

Käyttäjälle, SPD:n toiminta on täysin läpinäkyvää, koska se kestää vain pienen osan sekunti.

Kun ylijännite on purkautunut, SPD palautuu automaattisesti normaaliksi tila (katkaisija auki).

1. Suojausperiaatteet

1.1 Suojaustilat

On kaksi salaman ylijännitetilat: Yhteinen tila ja Vikavirtatila.

Salama ylijännitteet esiintyvät pääosin yhteistilassa ja yleensä niiden alkupisteessä sähköinen asennus. Vikavirtatilassa esiintyy yleensä ylijännitteitä TT-tilassa ja vaikuttavat pääasiassa herkkiin laitteisiin (elektroniset laitteet, tietokoneet jne.).

Yhteismuotosuojaus vaiheen/nollan ja maan välillä

Vaihe/neutraali suojaus TT-maadoitusjärjestelmässä on perusteltua, kun nolla on jakajapuoli on kytketty liitäntään, jonka arvo on pieni (muutama ohmi, kun taas asennuksen maadoituselektrodi on useita kymmeniä ohmeja).

Jäännösvirta tilasuojaus vaiheen ja nollan välillä

Nykyinen palautus piiri on tällöin todennäköisesti asennuksen nollan kautta eikä sen kautta maata.

Jäännös virtamoodin jännite U vaiheen ja nollan välillä voi nousta arvoon asti yhtä suuri kuin SPD:n kunkin elementin jäännösjännitteiden summa, ts. kaksinkertainen suojaustaso yhteistilassa.

Vaihe/neutraali suojaus TT-maadoitusjärjestelmässä

Samankaltainen ilmiö voi esiintyä TN-S-maadoitusjärjestelmässä, jos sekä N- että PE-johtimet ovat erilliset tai eivät ole kunnolla tasapotentiaalisia. Virta on silloin todennäköisesti Seuraa nollajohdinta sen paluussa suojajohtimen sijaan ja sidosjärjestelmä.

Teoreettinen optimaalinen suojausmalli, joka koskee kaikkia maadoitusjärjestelmiä määritelty, vaikka itse asiassa SPD:t yhdistävät lähes aina yhteisen tilan suojauksen ja vikavirtasuojaus (paitsi IT- tai TN-C-mallit).

Se on välttämätöntä Tarkista, että käytetyt SPD:t ovat yhteensopivia maadoitusjärjestelmän kanssa.

1.2 Kaskadisuojaus

Aivan kuin ylivirtasuojaus on tarjottava laitteilla, joilla on asianmukaiset arvot asennuksen jokainen taso (alkuperä, toissijainen, pääte) on koordinoitu toisiaan, suojaus transientteja ylijännitteitä vastaan ​​perustuu samanlaiseen lähestymistapaa käyttämällä useiden SPD:iden "peräkkäistä" yhdistelmää.

Kaksi tai kolme SPD-tasot ovat yleensä tarpeen energian absorboimiseksi ja rajoittamiseksi suurtaajuisista värähtelyilmiöistä johtuvat kytkennän aiheuttamat ylijännitteet.

Alla oleva esimerkki perustuu hypoteesiin, jossa vain 80 % energiasta ohjataan maahan (80 %: empiirinen arvo riippuu SPD:n tyypistä ja sähköstä asennus, mutta aina alle 100 %).

Periaate peräkkäistä suojausta käytetään myös pienivirtasovelluksissa (puhelin, tietoliikenne- ja tietoverkot), jotka yhdistävät kaksi ensimmäistä suojaustasoa yhdessä laitteessa, joka yleensä sijaitsee asennuksen alussa.

Kipinävälipohjainen komponentit, jotka on suunniteltu purkamaan suurin osa energiasta maahan, yhdistetään varistorit tai diodit, jotka rajoittavat jännitteet yhteensopiville tasoille suojattavia laitteita.

Terminaali suoja yhdistetään yleensä tähän alkuperäsuojaan. Terminaali suojaus on lähellä laitetta, ja se tarjotaan läheisyys-SPD:illä.

1.2.1 Useiden yhtenäisten asiakirjojen yhdistelmä

Rajoittaakseen ylijännitteitä niin paljon kuin mahdollista, SPD on aina asennettava lähelle suojattavat laitteet 3.

Kuitenkin tämä suojaus suojaa vain laitteita, jotka on kytketty siihen suoraan, mutta yläpuolella kaikki, sen alhainen energiakapasiteetti ei salli kaiken energian purkamista.

Tätä varten SPD on tarpeen asennuksen alussa 1.

Samoin SPD 1 ei voi suojata koko asennusta, koska se sallii tietyn määrän ylittää jäännösenergia ja että salama on korkeataajuinen ilmiö.

Riippuen asennuksen laajuus ja riskityypit (altistuminen ja herkkyys laitteet, palvelun jatkuvuuden kriittisyys), piirisuojaus 2 on tarvitaan 1 ja 3 lisäksi.

Caskadoitu suojaus

Huomaa, että SPD:n ensimmäinen taso (1) on asennettava mahdollisimman pitkälle ylävirtaan asennusta, jotta voidaan vähentää mahdollisimman paljon sen aiheuttamia vaikutuksia salama sähkömagneettisella kytkennällä.

1.3 SPD:n sijainti

Tehokkaaksi suojaus SPD:illä, saattaa olla tarpeen yhdistää useita SPD:itä:

1. Main SPD ➀

2. Piiri SPD ➁

3. Läheisyys SPD ➂

Lisätiedot suojaus saattaa olla tarpeen mittakaavasta (rivien pituudesta) ja suojattavan laitteen herkkyys (tietokone, elektroniikka jne.). Jos useita SPD:itä on asennettu, on sovellettava erittäin tarkkoja koordinointisääntöjä.

 

Alkuperä asennus	Jakelu taso	Sovellus taso
The suojaus asennuksen alussa (ensisijainen suojaus) shuntit eniten tapahtuman energiasta (yleinen sähköjärjestelmän kuljettama ylijännite) potentiaalintasaukseen järjestelmään ja maahan.	Piiri suoja (toissijainen suoja) täydentää alkuperäsuojaa koordinointia ja rajoittaa vikavirtatilan ylijännitteitä, jotka aiheutuvat asennuksen konfigurointi.	Läheisyys suojaus (päätesuojaus) suorittaa loppuhuipun rajoittamisen ylijännitteet, jotka ovat laitteille vaarallisimpia.

On tärkeää Muista, että koko asennuksen ja laitteiden suojaus on täysin tehokas vain, jos:

1. Useita tasoja SPD:t asennetaan (porrastettu) laitteiden suojauksen varmistamiseksi jonkin verran etäisyyttä asennuksen alkuperästä: vaaditaan laitteille sijaitsee vähintään 30 metrin päässä (IEC 61643-12) tai vaaditaan, jos suojaustaso on ylöspäin tärkeimmän SPD:n on korkeampi kuin laiteluokka (IEC 60364-4-443 ja 62305-4)

2. Kaikki verkot ovat suojattuja:

2.1. Tehoa päärakennuksen ja myös kaikki sivurakennukset, ulkoiset verkot pysäköintialueiden valaistusjärjestelmät jne.

2.2. Viestintä verkot: saapuvat linjat ja linjat eri rakennusten välillä

1.4 Suojatut pituudet

Se on olennaista että tehokkaan ylijännitesuojajärjestelmän suunnittelussa otetaan huomioon suojattavia vastaanottimia syöttävien johtojen pituudesta (katso taulukko alla).

Itse asiassa edellä a Tietyn pituuden, vastaanottimeen syötetty jännite voi a resonanssiilmiö, ylittää huomattavasti odotetun rajajännitteen. The Tämän ilmiön laajuus liittyy suoraan sen ominaisuuksiin asennus (johtimet ja liitosjärjestelmät) ja virran arvolla valaistuksen purkauksen aiheuttama.

SPD on oikein langallinen kun:

1. Suojattu laite on potentiaalisesti liitetty samaan maahan, johon SPD on yhdistetty

2. SPD ja sen siihen liittyvä varmuuskopiosuojaus on kytketty:

2.1. Kohteeseen verkkoon (jännitteiset johdot) ja kortin pääsuojatankoon (PE/PEN). johdinpituudet mahdollisimman lyhyet ja alle 0,5 m.

2.2. Kanssa johtimet, joiden poikkileikkaukset vastaavat SPD-vaatimuksia (katso pöytä alla).

Taulukko 1 – Maksimi SPDe:n ja suojattavan laitteen välinen linjan pituus

SPD:n asema		Asennuksen alussa		Ei asennuksen alussa
Kapellimestari poikkileikkaus		johdotus (kotimainen)	isot kaapelit (ala)	johdotus (kotimainen)	isot kaapelit (ala)
Sävellys liimausjärjestelmästä	PÄÄLLÄ kapellimestari	< 10 m	10 m	< 10 m*	20 m*
	verkko/ekvipotentiaali	10 m	20 m	20 m*	30 m*

* Suojaus suositellaan käyttökohdassa, jos etäisyys on suurempi

1.4.1 Kaksoisjännitteen vaikutus

Tietyn yläpuolella pituus d, SPD:n suojaama piiri alkaa resonoida, kun induktanssi ja kapasitanssi ovat yhtä suuret:

Lω = -1/Cω

Piiri impedanssi pienennetään sitten sen resistanssiin. Huolimatta SPD:n osuudesta, piirin jäännössalamavirta I on edelleen impulssipohjainen. Sen resonanssista johtuva lisäys johtaa Ud, Uc:n merkittäviin nousuihin ja Urm-jännitteet.

Näiden alla olosuhteissa vastaanottimeen syötetty jännite voi kaksinkertaistua.

Kaksinkertaisuuden vaikutus Jännite

Missä:

•C – kuormaa kuvaava kapasiteetti

•Ld – syöttölinjan induktanssi

•Lrm – sidosjärjestelmän induktanssi

Asennus SPD ei saa vaikuttaa haitallisesti palvelun jatkuvuuteen, mikä olisi vastoin haluttua tavoitetta. Ne on asennettava erityisesti osoitteeseen kotitalouksien tai vastaavien asennusten alkuperä (TT-maadoitusjärjestelmät), in yhdessä S-tyypin viivästetyn vikavirtasuojan kanssa.

Varoitus! Jos siellä ovat merkittäviä salamaniskuja (> 5 kA), toissijainen vikavirta laitteet voivat silti laueta.

2. SPD:iden asentaminen

2.1 SPD:iden liittäminen

2.1.1 Kiinnitysjärjestelmä tai maadoitusliitäntä

Standardointielimet käytä yleistermiä "maadoituslaite" osoittamaan molempia liimauksen käsitettä järjestelmä ja maadoituselektrodi, tekemättä eroa niiden välillä kaksi. Toisin kuin saatu lausunto, näiden välillä ei ole suoraa korrelaatiota maadoituselektrodin arvo, toimitetaan alhaisella taajuudella turvallisuuden varmistamiseksi ja yhtenäisasiakirjojen tarjoaman suojan tehokkuus.

Kuten alla osoitetaan, tämän tyyppinen suojaus voidaan muodostaa myös ilman maadoitusta elektrodi.

Impedanssi SPD:n ohittaman virran purkauspiiri voidaan jakaa kaksi osaa.

Ensimmäinen, maadoituselektrodi, muodostuu johtimista, jotka ovat yleensä johtoja, ja maan vastus. Sen olennaisesti induktiivinen luonne tarkoittaa, että sen tehokkuus laskee taajuuden myötä johdotusvarotoimenpiteistä huolimatta (pituusrajoitus, 0,5 m sääntö). Tämän impedanssin toinen osa on pienempi näkyvä, mutta välttämätön korkealla taajuudella, koska se itse asiassa koostuu hajakapasiteetti asennuksen ja maan välillä.

Tietenkin kunkin komponentin suhteelliset arvot vaihtelevat tyypin ja asennuksen mittakaava, SPD:n sijainti (pää- tai lähityyppi) ja maadoituselektrodikaavion mukaan (maadoitusjärjestelmä).

Kuitenkin on on todistettu, että jännitepiikkisuojan osuus purkausvirrasta voi saavuttaa 50-90 % potentiaalintasausjärjestelmässä, kun taas määrä suoraan maadoituselektrodin purkauma on noin 10 - 50 %. Kiinnitysjärjestelmä on välttämätön alhaisen vertailujännitteen ylläpitämiseksi, joka on suurin piirtein sama koko asennuksen ajan.

SPD:t pitäisi olla kytketty tähän liimausjärjestelmään maksimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi.

Minimi liitäntäjohtimien suositeltu poikkileikkaus ottaa huomioon suurin purkausvirran arvo ja käyttöiän päättymisen ominaisuudet suojalaite.

Se on epärealistista suurentaa tätä poikkileikkausta kompensoidaksesi liitospituudet, jotka eivät liity noudattaa 0,5 m sääntöä. Itse asiassa korkealla taajuudella impedanssi johtimet on kytketty suoraan niiden pituuteen.

Sähköalalla kytkintauluja ja suurikokoisia paneeleja, voi olla hyvä idea vähentää linkin impedanssi käyttämällä paljaita metallia johtavia osia alusta, levyt ja kotelot.

Taulukko 2 – Minimi SPD-liitäntäjohtimien poikkileikkaus

SPD:n kapasiteetti		Poikkileikkaus (mm2)
Luokka II SPD	SVakio: Imax < 15 kA (x 3-luokka II)	6
	ELisätty: Imax < 40 kA (x 3-luokka II)	10
	HSuuri: Imax < 70 kA (x 3-luokka II)	16
Luokka Olen SPD		16

Käyttö koteloiden paljaat metallia johtavat osat suojajohtimina standardin IEC 60439-1 sallima, kunhan se on sertifioinut valmistaja.

Se on aina on suositeltavaa säilyttää johdin suojajohtimien liittämistä varten riviliittimeen tai kollektoriin, joka sitten kaksinkertaistaa kautta muodostetun linkin kotelon rungon paljaat johtavat osat.

2.1.2 Kytkennän pituus

Käytännössä on suositellaan, että SPD-piirin kokonaispituus ei ylitä 50 cm. Tätä vaatimusta ei ole aina helppo toteuttaa, mutta käyttää käytettävissä olevia mahdollisuuksia lähellä olevat johtavat osat voivat auttaa.

Kokonaispituus SPD piiri

* voidaan asentaa samalla DIN-kiskolla. Asennus on kuitenkin paremmin suojattu, jos molemmat laitteet asennetaan 2 eri DIN-kiskoon (SPD suojan alle)

Lukumäärä Salamaniskut, jotka SPD voi absorboida, vähenevät arvon kanssa purkausvirta (15 iskusta virran arvolla In yhteen lyöntiin Imax/Iimp).

0,5 m sääntö sisään teoriassa salaman iskeessä jännite Ut, johon vastaanotin on on sama kuin jännitepiikin suojajännite Up suojelija (sen In), mutta käytännössä jälkimmäinen on korkeampi.

Itse asiassa, SPD-liitäntäjohtimien ja sen impedanssien aiheuttamat jännitehäviöt suojalaite lisätään tähän:

Ut = UI1 + Ud + UI2 + ylös + UI3

Esimerkiksi, jännitehäviö 1 m:ssä johtimessa, jonka yli kulkee 10 kA:n impulssivirta 10 μs saavuttaa 1000 V.

Δu = L × di / dt

•     di – Virran vaihtelu 10 000 A

•     dt – Aikavaihtelu 10 μs

•     L – 1 m johtimen induktanssi = 1 μs

•     Arvo Δu lisätään jännitteeseen Up

Kokonaispituus Lt:n on siksi oltava mahdollisimman lyhyt. Käytännössä sitä suositellaan 0,5 m ei ylitetä. Vaikeuksissa voi olla hyödyllistä käyttää leveää, litteää johtimet (eristetyt punokset, joustavat eristetyt tangot).

0,5 m SPD yhteyssääntö

Maan linkki ylijännitesuojan johdin ei saa olla vihreä/keltainen PE-johtimen määritelmän merkityksestä.

Yleinen käytäntö on niin, että tätä merkintää kuitenkin käytetään usein.

Jotain johdotusta konfiguraatiot voivat luoda kytkimiä ylä- ja alavirran välille SPD:n johtimia, jotka todennäköisesti aiheuttavat salaman aallon leviämisen koko asennuksen ajan.

SPD johdotus kokoonpano #1

Ylävirtaan ja alavirran johtimet, jotka on kytketty jännitesuojan liittimeen a yhteinen polku.

SPD johdotus kokoonpano 1

SPD johdotus kokoonpano #2

Tulo ja lähtö johtimet on fyysisesti hyvin erotettu ja kytketty samaan liittimeen.

SPD johdotus kokoonpano 2

SPD johdotus kokoonpano #3

Yhteys johtimet liian pitkät, lähtöjohtimet fyysisesti erotettuina.

SPD johdotus kokoonpano 3

SPD johdotus kokoonpano #4

Yhteys mahdollisimman lyhyitä johtimia maadoitusliittimen paluujohtimella lähelle live-johtimia.

SPD johdotus kokoonpano 4

2.2 SPD:n käyttöiän päättymissuoja

SPD on a laite, jonka käyttöiän loppuminen vaatii erityistä huomiota. Sen komponentit vanhenevat joka kerta kun salama iskee.

Elämän lopussa SPD:n sisäinen laite katkaisee sen virtalähteestä. Merkkivalo (päällä suojus) ja valinnainen hälytyspalaute (tilapalautteen lisävaruste). asennettu) osoittavat tämän tilan, joka vaatii moduulin vaihtamisen huolestunut.

Jos SPD ylittää sen rajoituskapasiteettia, se voi tuhoutua itse oikosulun seurauksena. A oikosulku- ja ylikuormitussuoja on siksi asennettava sarja SPD:tä ylävirtaan (tätä kutsutaan yleisesti SPD-haaroksi).

Kuva X - Asennusperiaatteet SPD:t niihin liittyvällä suojauksella

Vastoin tietyn vastaanotetun lausunnon mukaan ylijännitesuoja on aina suojattava mahdollisia oikosulku- ja ylikuormitusvirtoja vastaan. Ja tämä koskee kaikkia ylijännitesuojat, sekä luokka II että luokka I, tyypeistä riippumatta käytetyistä komponenteista tai teknologioista.

Tämä suoja on tarjottava tavallisten syrjintää koskevien sääntöjen mukaisesti.

2.3 Yhtenäisten ohjelma-asiakirjojen koordinointi

Järjestää useita SPD:itä kaskadissa edellyttää niiden koordinointia niin, että jokainen niistä imee energiaa optimaalisella tavalla ja rajoittaa salaman iskun leviämistä asennuksen läpi niin paljon kuin mahdollista.

Koordinointi Yhtenäisten asiakirja-aineistojen käsittely on monimutkainen käsite, jonka on oltava erityisten tutkimusten kohteena ja testejä. Vähimmäisetäisyydet SPD:iden tai irrotuskuristimien välillä valmistajat eivät suosittele niitä.

Ensisijainen ja toissijaiset SPD:t on koordinoitava niin, että kokonaisenergia hajoaa (E1 + E2) jaetaan niiden kesken purkauskapasiteetin mukaan. The suositeltu etäisyys d1 mahdollistaa jännitesuojan irrotuksen ja siten estää liikaa energiaa siirtymästä suoraan toissijaiseen SPD:hen vaaralla tuhota se.

Tämä on joka itse asiassa riippuu kunkin yhtenäisen ohjelma-asiakirjan ominaisuuksista.

Kuva X - SPD:n koordinointi

Kaksi identtistä ylijännitesuojat. Esimerkiksi Up: 2 ​​kV ja Imax: 70 kA) voivat olla asennettu ilman etäisyyttä d1: energia jaetaan enemmän tai vähemmän tasaisesti kahden yhtenäisen ohjelma-asiakirjan välillä. Mutta kaksi erilaista SPD:tä (esim Ylös: 2 kV/Imax: 70 kA ja ylös: 1,2 kV/Imax: 15 kA) on oltava vähintään 8 metrin päässä toisistaan vältä liiallisen vaatimuksen asettamisesta toiselle jännitteen ylijännitesuojalle.

Jos ei ole ilmoitettu, ota d1 min (metreinä) 1 %:ksi Up1:n ja Up2:n (in volttia). Esimerkiksi:

Up1 = 2,0 kV (2000 V) ja Up2 = 1,2 kV (1200 V)

⇒ d1 = 8 m min. (2000 – 1200 = 800 >> 1 % 800:sta = 8 m)

Toinen esimerkki, jos:

Up1 = 1,4 kV ja Ylös2 = 1,2 kV ⇒ d1 = 2 m min