Co to jest elektryczny SPD?

Co to jest SPD?

Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) służą do ochrony instalacji elektrycznej, która składa się z rozdzielnicy, okablowania i akcesoriów, przed przepięciami elektrycznymi znanymi jako przepięcia przejściowe.

Są one również używane do ochrony wrażliwego sprzętu elektronicznego podłączonego do instalacji, takiego jak komputery, telewizory, pralki i obwody bezpieczeństwa, takie jak systemy wykrywania pożaru i oświetlenie awaryjne. Sprzęt z wrażliwymi obwodami elektronicznymi może być podatny na uszkodzenia przez przepięcia przejściowe. Skutki przepięcia mogą prowadzić do natychmiastowej awarii lub uszkodzenia sprzętu widocznego dopiero po dłuższym czasie. SPD są zwykle instalowane w rozdzielnicy w celu ochrony instalacji elektrycznej.

Zawsze, gdy w obwodzie elektrycznym lub obwodzie komunikacyjnym następuje nagły wzrost prądu lub napięcia w wyniku zakłóceń zewnętrznych, urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej może przewodzić i zwierać w bardzo krótkim czasie, zapobiegając uszkodzeniu innych urządzeń w obwodzie przez przepięcie.

Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) to opłacalna metoda zapobiegania awariom i zwiększania niezawodności systemu.

Są one zazwyczaj instalowane w panelach rozdzielczych i odgrywają ważną rolę w zapewnieniu płynnego i nieprzerwanego działania urządzeń elektronicznych w szerokim zakresie zastosowań poprzez ograniczenie przepięć przejściowych.

Typy SPD

Klasyfikacja typu SPD odnosi się do testów, które urządzenie musi być w stanie spełnić. Wymagania testowe dla SPD dla systemów zasilania powinny być zgodne z normą EN 61643-11:2012+A11:2018 Niskonapięciowe urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej podłączone do niskonapięciowych systemów dystrybucji energii. Wymagania i metody badań.

Istnieją trzy klasy testów. Wprowadzenie do normy EN 61643-11:2012+A11:2018 informuje, że test klasy I ma na celu symulację częściowych impulsów prądu piorunowego, podczas gdy testy klasy II i klasy III obejmują impulsy o krótszym czasie trwania.

Testy klasy I są przeprowadzane z impulsem prądowym 10/350 µs (klauzula E.5 normy EN 623051:2011). Reprezentuje to standardowy impuls piorunowy.

Dla klasy II testy są przeprowadzane z nominalnym prądem rozładowania In 8/20 µs impulsu napięciowego.

Dla klasy III testy są przeprowadzane z generatorem fali kombinowanej napięcia 1,2/50 µs i prądu 8/20 µs.

SPD może być klasyfikowane zgodnie z więcej niż jedną klasą testową. W takim przypadku testy wymagane dla wszystkich zadeklarowanych klas testowych powinny być zastosowane do urządzenia.

SPD typu 1

SPD typu 1, spełniające test klasy I, są przeznaczone do bezpiecznego odprowadzania wysokich prądów udarowych związanych z bezpośrednimi uderzeniami pioruna do ziemi i ograniczania przepięć przejściowych, aby zapobiec uszkodzeniu okablowania instalacji i podłączonego sprzętu. Chronią również przed zagrożeniami dla życia ludzkiego.

W przypadku, gdy wymagana jest ochrona przed wysokimi prądami udarowymi związanymi z bezpośrednimi uderzeniami pioruna, na przykład gdy budynek posiada strukturalny system ochrony odgromowej (LPS) lub napowietrzną linię energetyczną narażoną na bezpośrednie uderzenie, SPD typu 1 powinny być instalowane jak najbliżej każdego źródła lub punktu wejścia usługi elektrycznej do instalacji elektrycznej.

SPD typu 2

SPD typu 2, spełniające test klasy II, po umieszczeniu w miejscu pochodzenia instalacji elektrycznej, rozwiązują problem ryzyka przepięcia wynikającego z pośredniego uderzenia pioruna, ograniczając przepięcie przejściowe do poziomów bezpiecznych dla podłączonego sprzętu. Takie rozwiązanie jest odpowiednie dla instalacji w miejscach, gdzie bezpośrednie uderzenia pioruna są mało prawdopodobne, na przykład w zabudowanych obszarach miejskich.

Jeśli instalacja nie posiada zainstalowanego LPS i nie wymaga ochrony przed skutkami bezpośredniego uderzenia pioruna, SPD typu 2 należy zainstalować jak najbliżej źródła (źródeł) instalacji elektrycznej.

W instalacjach przemysłowych SPD typu 2 mogą być instalowane w podrozdzielnicach lub w pobliżu chronionego sprzętu, za SPD typu 1 i/lub typu 2 zainstalowanymi w miejscu pochodzenia instalacji.

SPD typu 3

Wrażliwy sprzęt w instalacji może skorzystać z ochrony zapewnianej przez SPD typu 3, oprócz tej zapewnianej przez SPD typu 1 i/lub typu 2.

Należy zauważyć, że SPD typu 3 powinny być instalowane tylko w instalacjach, w których obecne są SPD typu 1 i/lub 2 przed ich zamierzoną pozycją.

Mogą być instalowane w podrozdzielnicach (zazwyczaj SPD typu 2+3), w pobliżu lub wewnątrz urządzeń uznanych za podatne na uszkodzenia przez przepięcia lub w stałych gniazdach wtykowych lub przedłużaczach gniazd wtykowych.

SPD typu 3 mogą również chronić sprzęt przed przejściami łączeniowymi pochodzącymi z pomieszczeń.

Połączone SPD (np. typ 1+2, typ 1+2+3, typ 2+3)

SPD może być klasyfikowane zgodnie z więcej niż jedną klasą testową (na przykład test klasy I (Tl) i test klasy II (T2)). W takim przypadku należy przeprowadzić testy wymagane dla wszystkich zadeklarowanych klas testowych.

SPD typu 1+2 są instalowane blisko miejsca poboru, na przykład w pierwszej rozdzielnicy, w budynkach, które są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, posiadających system ochrony odgromowej i/lub są zasilane linią napowietrzną.

Co to są przepięcia przejściowe?

Przepięcia przejściowe są definiowane jako krótkotrwałe skoki napięcia, które występują z powodu nagłego uwolnienia energii wcześniej zmagazynowanej lub indukowanej w inny sposób. Przepięcia przejściowe mogą być naturalne lub sztuczne.

W systemach dystrybucji energii elektrycznej napięcia przejściowe występują z powodu nagłego wzrostu amplitudy napięcia lub prądu w obwodzie. Jest to również znane jako piki lub przepięcia.

Te wahania napięcia mogą być spowodowane uderzeniami pioruna, operacjami łączeniowymi lub działaniem dużych silników z powodu wysokiego prądu rozruchowego lub innego sprzętu.

Przejście spowodowane uderzeniem pioruna: Jednym z typowych rodzajów jest przejście piorunowe, które występuje, gdy piorun uderza w pobliżu linii elektrycznych lub sprzętu. Może to spowodować nagły skok napięcia, który może uszkodzić sprzęt i spowodować przerwy w dostawie prądu.

Przejście spowodowane operacją łączeniową: Innym rodzajem napięcia przejściowego jest tak zwane przejście łączeniowe, które występuje, gdy duże obciążenie elektryczne jest włączane lub wyłączane. Może to spowodować nagły wzrost napięcia, który może uszkodzić pobliski sprzęt.

Dlatego w systemach elektrycznych wymagane jest urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej, aby zmniejszyć skutki napięcia przejściowego, przekierowują one nadmiar napięcia z dala od podłączonego systemu.

Dlaczego potrzebujemy urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej?

Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) są niezbędne do ochrony sprzętu elektronicznego przed szkodliwymi skutkami przepięć przejściowych, które mogą powodować uszkodzenia, przestoje systemu i utratę danych.

W wielu przypadkach koszt wymiany lub naprawy sprzętu może być znaczny, szczególnie w zastosowaniach o krytycznym znaczeniu, takich jak szpitale, centra danych i zakłady przemysłowe.

Wyłączniki i bezpieczniki nie są przeznaczone do obsługi tych zdarzeń o dużej energii, co sprawia, że dodatkowa ochrona przeciwprzepięciowa jest konieczna.

Podczas gdy SPD są specjalnie zaprojektowane do odprowadzania przepięć przejściowych z dala od sprzętu, chroniąc go przed uszkodzeniem i przedłużając jego żywotność.

Podsumowując, SPD są niezbędne w nowoczesnym środowisku technologicznym.

Jak działa urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej?

Podstawową zasadą działania SPD jest zapewnienie niskiej impedancji ścieżki do ziemi dla nadmiaru napięcia. Kiedy występują skoki napięcia lub przepięcia, SPD działają poprzez odprowadzanie nadmiaru napięcia i prądu do ziemi.

W ten sposób wielkość napięcia wejściowego jest obniżana do bezpiecznego poziomu, który nie uszkadza podłączonego urządzenia.

Aby działać, urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej musi zawierać co najmniej jeden nieliniowy element (warystor lub iskiernik), który w różnych warunkach przechodzi między stanem wysokiej i niskiej impedancji.

Ich funkcją jest odprowadzanie prądu rozładowania lub impulsu i ograniczanie przepięcia w urządzeniach odbiorczych.

Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej działają w trzech poniższych sytuacjach.

A. Warunki normalne (brak przepięcia)

W przypadku braku przepięć, SPD nie ma wpływu na system i działa jako obwód otwarty, pozostaje w stanie wysokiej impedancji.

B. Podczas przepięć

W przypadku skoków i przepięć napięcia, SPD przechodzi w stan przewodzenia, a jego impedancja maleje. W ten sposób chroni system, odprowadzając prąd impulsowy do ziemi.

C. Powrót do normalnej pracy

Po rozładowaniu przepięcia, SPD powraca do normalnego stanu wysokiej impedancji.

Jak wybrać idealne urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej?

Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) są niezbędnymi elementami sieci elektrycznych. Jednak wybór odpowiedniego SPD dla Twojego systemu może być trudnym problemem.

Maksymalne ciągłe napięcie robocze (UC):

Napięcie znamionowe SPD powinno być zgodne z napięciem systemu elektrycznego, aby zapewnić odpowiednią ochronę systemu. Niższe napięcie znamionowe uszkodzi urządzenie, a wyższe nie odprowadzi prawidłowo przejścia.

Czas reakcji:

Jest to czas, w którym SPD reaguje na przejścia. Im szybciej SPD reaguje, tym lepsza ochrona przez SPD. Zazwyczaj SPD oparte na diodach Zenera mają najszybszy czas reakcji. Typy gazowe mają stosunkowo powolny czas reakcji, a typy bezpieczników i MOV mają najwolniejszy czas reakcji.

Nominalny prąd rozładowania (In):

SPD powinno być testowane przy przebiegu 8/20μs, a typowa wartość dla domowych SPD o miniaturowych rozmiarach wynosi 20kA.

Maksymalny prąd rozładowania impulsu (Iimp):

Urządzenie musi być w stanie obsłużyć maksymalny prąd udarowy, który jest oczekiwany w sieci dystrybucyjnej, aby zapewnić, że nie ulegnie awarii podczas zdarzenia przejściowego, a urządzenie powinno być testowane z przebiegiem 10/350μs.

Napięcie zaciskania:

Jest to napięcie progowe i powyżej tego poziomu napięcia, SPD zaczyna zaciskać wszelkie przejścia napięciowe, które wykrywa w linii zasilającej.

Producent i certyfikaty:

Wybór SPD od znanego producenta, który posiada certyfikat z niezależnego ośrodka testowego, takiego jak UL lub IEC, jest kluczowy. Certyfikat gwarantuje, że produkt został zbadany i spełnia wszystkie wymagania dotyczące wydajności i bezpieczeństwa.

Zrozumienie tych wytycznych dotyczących doboru rozmiaru pozwoli Ci wybrać najlepsze urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej dla Twoich potrzeb i zagwarantować skuteczną ochronę przeciwprzepięciową.

Zasady instalacji, których należy przestrzegać

Pomimo tego, jak łatwo jest zainstalować ochronnik przeciwprzepięciowy w systemie dystrybucji energii, kluczowe jest przestrzeganie odpowiednich procedur, aby zapewnić bezpieczeństwo i zmniejszyć potencjalne zagrożenia.

Wykonaj następujące kroki podczas instalacji SPD w systemie dystrybucji:

- Wyłącz zasilanie: Upewnij się, że wyłączyłeś zasilanie przed rozpoczęciem jakichkolwiek napraw elektrycznych i włącz izolator odciążający, aby uniknąć niepożądanych zdarzeń.

- Lokalizacja instalacji: Wybierz odpowiednią lokalizację dla SPD. Dla najlepszej ochrony, SPD powinno być idealnie zlokalizowane jak najbliżej głównego wyłącznika. Schemat urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej od producenta powinien być skonsultowany w celu uzyskania szczegółowych informacji na temat wymagań dotyczących lokalizacji.

- Zamontuj SPD: Zainstaluj SPD w żądanym miejscu na szynie DIN. Sprawdź, czy śruby mocujące są mocno osadzone.

- Podłączenie do uziemienia: Zgodnie z zaleceniami producenta, uziemiaj SPD. Zazwyczaj wymaga to połączenia przewodu uziemiającego z SPD z szyną uziemiającą.

- Przetestuj SPD: Ponowne uruchomienie urządzenia po zainstalowaniu SPD pozwoli Ci sprawdzić, czy wszystko działa tak, jak powinno. Szczegółowe informacje na temat konkretnych technik testowania można znaleźć w instrukcji instalacji urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej lub w instrukcjach projektanta.

Tylko elektrycy z licencją lub inni technicy z niezbędnym wykształceniem i przeszkoleniem powinni instalować SPD.

Aby utrzymać ciągłe bezpieczeństwo, SPD powinno również przechodzić rutynowe testy i konserwację.

Co powoduje awarię urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej (SPD)?

Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) są zaprojektowane tak, aby zapewniać niezawodną ochronę przed przepięciami przejściowymi, ale pewne czynniki mogą prowadzić do ich awarii. Poniżej przedstawiono niektóre z podstawowych przyczyn awarii SPD:

Nadmierne przepięcia:

Jedną z głównych przyczyn awarii SPD jest przepięcie, przepięcie może wystąpić z powodu uderzeń pioruna, przepięć lub innych zakłóceń elektrycznych. Upewnij się, że instalujesz odpowiedni typ SPD po odpowiednich obliczeniach projektowych zgodnie z lokalizacją.

Czynniki starzenia się:

Ze względu na warunki środowiskowe, w tym temperaturę i wilgotność, SPD mają ograniczoną trwałość i mogą ulegać pogorszeniu z upływem czasu. Ponadto SPD mogą zostać uszkodzone przez częste skoki napięcia.

Awaria komponentów:

SPD zawierają kilka komponentów, takich jak warystory tlenkowe metali (MOV), które mogą ulec awarii z powodu wad produkcyjnych lub czynników środowiskowych.

Niewłaściwe uziemienie:

Aby SPD działało prawidłowo, konieczne jest uziemienie. SPD może ulec awarii lub potencjalnie stać się zagrożeniem dla bezpieczeństwa, jeśli jest nieprawidłowo uziemione.

Ile kosztują urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej?

Koszt urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej może się różnić w zależności od elementów wymienionych w podsekcji powyżej, takich jak rodzaj urządzenia, pożądany poziom ochrony i zastosowanie.

Przedział cenowy dla SPD AC zwykle mieści się w przedziale od 10 do 150 USD za sztukę. Na cenę wpływa typ, marka i cechy danego urządzenia.

Krytyczne jest uwzględnienie niezbędnej ilości parametrów ochrony podczas wyboru SPD. Najwyższy poziom ochrony zapewnia SPD typu 1, jednak może on kosztować więcej niż SPD typu 2.

Mogą wystąpić dodatkowe koszty instalacji, inne niż cena samego przedmiotu. Aby zagwarantować, że urządzenie jest prawidłowo umieszczone i dostosowane do maksymalnego bezpieczeństwa, kluczowe jest upewnienie się, że instalacja jest przeprowadzana przez certyfikowanego elektryka.

Pomimo faktu, że początkowo mogą wydawać się dodatkową inwestycją, cena naprawy lub wymiany uszkodzonego sprzętu może być znacznie wyższa niż cena konfiguracji SPD.

Zastosowania urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej

Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) znajdują szerokie zastosowanie w szerokim zakresie obszarów przemysłowych, komercyjnych i domowych. Chronią one sprzęt elektryczny i elektroniczny przed przepięciami i przejściami, które mogą uszkodzić lub pogorszyć ich działanie.

Niskonapięciowe SPD dla przemysłu, handlu, budynków mieszkalnych:

W ustawieniach przemysłowych, niskonapięciowe SPD są powszechnie używane do ochrony wrażliwego sprzętu, takiego jak systemy komputerowe, PLC i inne urządzenia elektroniczne przed przepięciami i przejściami. Te SPD są również używane do ochrony silników i innych ciężkich maszyn przed przepięciami i skokami napięcia. Obszary komercyjne, takie jak centra handlowe, również polegają na niskonapięciowych SPD, aby chronić krytyczny sprzęt przed zakłóceniami elektrycznymi. SPD są instalowane w budynkach mieszkalnych w celu ochrony urządzeń elektronicznych, takich jak komputery, telewizory i sprzęt AGD przed przepięciami.

SPD do zastosowań związanych z ładowaniem pojazdów elektrycznych:

Na wschodzącym rynku zastosowań związanych z ładowaniem pojazdów elektrycznych (EV), SPD odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i niezawodności systemów ładowania EV. Te SPD chronią stację ładowania przed skokami napięcia i przepięciami, które mogą uszkodzić sprzęt i stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa użytkowników. Na wschodzącym rynku zastosowań związanych z ładowaniem pojazdów elektrycznych (EV), SPD odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i niezawodności systemów ładowania EV. Te SPD chronią stację ładowania przed skokami napięcia i przepięciami, które mogą uszkodzić sprzęt i stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa użytkowników.

SPD do zastosowań fotowoltaicznych:

Zastosowania fotowoltaiczne wymagają również SPD do ochrony przed uderzeniami pioruna i innymi zakłóceniami elektrycznymi, które mogą uszkodzić lub pogorszyć działanie paneli słonecznych i innych elementów w systemie. SPD są instalowane między panelami słonecznymi i falownikami oraz między falownikami a siecią.