Ülepingekaitseseadmete valik

01 Ülepingekaitseseadmete määratlus ja klassifikatsioon

1. Ülepingekaitseseadme määratlus
Surge Protective Device (SPD) on mittelineaarne kaitseseade, mida kasutatakse pinge all olevates elektrisüsteemides, et piirata mööduvaid liigpingeid ja suunata liigvoolusid. See on ette nähtud elektri- või elektroonikasüsteemide kaitsmiseks äikese, lülitusliigpinge ja sisselülitusvoolu põhjustatud kahjustuste eest.

2. Ülepingekaitseseadmete klassifikatsioon
SPD-sid saab klassifitseerida nende mittelineaarsete komponentide omaduste põhjal-või nende spetsiifiliste rakendusnõuete järgi erinevates süsteemides.

2.1 Klassifikatsioon komponentide mittelineaarsete karakteristikute alusel
(1) Pinge lülitustüüp SPD:
Näitab tavatingimustes kõrget impedantsi ja lülitub pinge tõusul madalale. Levinud komponendid on sädemevahed, gaaslahendustorud, räni{1}}juhitavad alaldid (SCR) või triacid. Tuntud ka kui "Crowbar Type" SPD, sellel on katkendlikud pinge- ja vooluomadused.

(2) Pinge piirav tüüp SPD:
Sellel on tavatingimustes kõrge impedants, kusjuures impedants väheneb pidevalt, kui liigvool ja pinge suurenevad. Levinud komponentide hulka kuuluvad metalloksiidvaristorid (MOV) ja summutusdioodid. Tuntud ka kui "kinnitustüüp" SPD, sellel on pidevad pinge- ja vooluomadused.

(3) Kombinatsiooni tüüp SPD:
Koosneb nii pinge lülitus- kui ka pinget piiravatest komponentidest. Selle omadused võivad sõltuvalt rakendatavast pingest avalduda pinge lülitustüübina, pinge piirava tüübina või mõlema kombinatsioonina.

2.2 Klassifikatsioon erinevate süsteemide rakendusnõuete alusel
Vastavalt nende otstarbele võib SPD-d liigitada järgmistesse kategooriatesse: toitesüsteemi SPD-d, signaalisüsteemi SPD-d ja antenni toitesüsteemi SPD-d.

 

02 Ülepingekaitseseadmete valimise põhiparameetrid

1. SPD testikategooria valik
SPD testikategooriad jagunevad kolme tüüpi: klass I, klass II ja klass III. Üldiselt kasutatakse peamistes jaotuskappides I või II klassi SPD-sid; II või III klassi SPD-d sobivad alam-jaotuspaneelide ja allavoolu rakenduste jaoks. Spetsifikatsioonid kirjeldavad seda järgmiselt:

(1) Hoonesse sisenevate vahelduvvoolu toiteliinide puhul tuleks tsoonide (nt LPZ0A või LPZ0B ja LPZ1) piirile (nt peajaotuskapp) esmase kaitsena paigaldada I või II klassi testitud SPD.
(2) Järgnevatele kaitsevööndi piiridele, nagu haruahelate jaotuskilbid või elektroonikaseadmete ruumide elektrijaotuskilbid, võib sekundaarse kaitsena paigaldada II või III klassi testitud SPD-d.
(3) Eriti kriitiliste elektrooniliste teabeseadmete toiteportide jaoks võib peenkaitseks paigaldada II või III klassi testitud SPD-d. Alalisvoolu toiteallikat kasutavatele teabeseadmetele tuleks vastavalt nende tööpingenõuetele paigaldada sobivad alalisvooluliini SPD-d.

2. Maksimaalse pideva tööpinge valimine
(1) Maksimaalne pidev tööpinge (Uc) on maksimaalne RMS-pinge (või alalispinge), mida saab SPD-le pidevalt rakendada. See väärtus on SPD künnis; kui tööpinge ületab selle väärtuse, aktiveerub SPD ja lekkevool suureneb eksponentsiaalselt.

(2) Uc valik sõltub süsteemi maanduse tüübist, süsteemi pingest ja toitekvaliteedist. Uc väärtus peab olema suurem kui tavaline tööpinge. Näiteks 380/220 V TN-süsteemis ei ületa positiivne pinge hälve tavaliselt 7%. Kuid praktikas ületab Hiina pinge positiivne hälve sageli seda väärtust. Arvestades 10% hälvet ja täiendavat 5% vananemistegurite puhul, peaks Uc olema suurem kui 1,15 Uo või sellega võrdne.

(3) Kohtades, kus toitesüsteemi pinge hälve ületab 10% või kus harmoonilised mõjud põhjustavad normaalse tööpinge amplituudi tõusu, tuleks SPD Uc väärtust vastavalt konkreetsetele tingimustele suurendada. Samal ajal tuleb arvestada ülepingekaitsetaseme (Up) ja kaitstud seadmete koordineerimisega. Üksikasju vaadake allolevalt jooniselt, kus Uo tähistab faasipinget ja U tähistab liini pinget.

 

Ülepingekaitseseadmete maksimaalse pideva tööpinge miinimumväärtused sõltuvalt süsteemi omadustest

SPD ühendus	TN-S-süsteem	TN-C süsteem	TT süsteem	Neutraalse tuletatud IT-süsteemiga	Ilma neutraalse tuletatud IT-süsteemita
L - N	Suurem või võrdne 1,15 Uo	N/A	Suurem või võrdne 1,15 Uo	Suurem või võrdne 1,15 Uo	N/A
L - PE	Suurem või võrdne 1,15 Uo	N/A	Suurem või võrdne 1,15 Uo	Suurem või võrdne √3 Uo	Suurem või võrdne U-ga
L - PEN	N/A	Suurem või võrdne 1,15 Uo	N/A	N/A	N/A
N - PE	N/A	N/A	N/A	Suurem või võrdne 1,15 Uo	Suurem või võrdne 1,15 Uo
L - L	Suurem või võrdne 1,15 U	Suurem või võrdne 1,15 U	Suurem või võrdne 1,15 U	Suurem või võrdne 1,15 U	Suurem või võrdne 1,15 U

Alalisvoolusüsteemides on SPD maksimaalne pidev tööpinge (Uc) ligikaudu 1,5 korda suurem kaitstud süsteemi nimipingest (empiirilise väärtusena).

 

3. Impulssvoolu ja maksimaalse tühjendusvoolu valik

Impulssvoolu (Iimp) kasutatakse tavaliselt SPD I klassi klassifikatsiooni koormustesti parameetrina, kusjuures selle lainekuju on tavaliselt 10/350 μs.

Maksimaalset tühjendusvoolu (Imax) kasutatakse SPD II klassi klassifikatsioonikatses. Konkreetne valik sõltub kokkupuute asukohast ja sellele võib viidata allolevas tabelis.

Tabel 5.4.3-3 Elektriliini liigpingekaitseseadmete impulssvoolu ja nimilahendusvoolu parameetrite soovitatavad väärtused

Piksekaitse tase	Peajaotuskapp		Alam-jaotuskapp	Seadmeruumi jaotuskapp ja pordid, mis vajavad erilist kaitset
	LPZ0 kuni LPZ1		LPZ1 kuni LPZ2	Hilisemad kaitsevööndi piirid
	10/350 μs (I klassi test)	8/20 μs (II klassi test)	8/20 μs (II klassi test)	8/20 μs (II klassi test)	Komposiitlaine (1,2/50 μs ja 8/20 μs) (III klassi test)
	Iimp (kA)	In (kA)	In (kA)	In (kA)	Uoc (kV) / Isc (kA)
A	Suurem või võrdne 20	Suurem või võrdne 80	Suurem või võrdne 40	Suurem või võrdne 5-ga	Suurem või võrdne 10/ Suurem või võrdne 5
B	Suurem kui 15 või sellega võrdne	Suurem või võrdne 60	Suurem või võrdne 30	Suurem või võrdne 5-ga	Suurem või võrdne 10/ Suurem või võrdne 5
C	Suurem või võrdne 12,5	Suurem või võrdne 50	Suurem või võrdne 20	Suurem kui 3 või sellega võrdne	Suurem või võrdne 6/ Suurem või võrdne 3
D	Suurem või võrdne 12,5	Suurem või võrdne 50	Suurem kui 10 või sellega võrdne	Suurem kui 3 või sellega võrdne	Suurem või võrdne 6/ Suurem või võrdne 3

 

4, Pinge kaitsetaseme valik

Pingekaitsetase (üles) on SPD jõudlusparameeter, mis piirab selle klemmide vahelist pinget. Pinge-lülitustüüpi SPD-de puhul viitab see maksimaalsele sädeme{2}}ülepingele kindlaksmääratud tõusukiirusel; pinge-piiravate SPD-de puhul viitab see maksimaalsele jääkpingele määratud voolulainekujul.

SPD pingekaitsetaseme (Up) ja selle ühendusjuhtmete indutseeritud pinge summa peab olema väiksem kui süsteemi ja seadme isolatsiooni nimiimpulsitaluvuspinge (Uw) (Uw väärtuste jaoks vaadake allolevat joonist) ja eelistatavalt ei tohiks ületada 80% kaitstud seadme vastupidavuspinge tasemest.

Tabel 5.4.3-1 nimiimpulsitaluvuse pinge (Uw) väärtused erinevate seadmete jaoks 220V/380V kolmefaasilises jaotussüsteemis

Seadmete asukoht	Toiteallika sissetulev terminal	Filiaalide jaotusahela seadmed	Kasutusseadmed	Kaitset vajavad elektroonilised teabeseadmed
Impulsitaluvuse pinge kategooria	IV	III	II	I
Uw (kV)	6	4	2.5	1.5

 

5. Ülepingekaitseseadme (SPD) valimise üldpõhimõtted

(1) Terviklik põhimõte.
Kaaluge turvatehnilise projekti kogu elektromehaanilise süsteemi piksekaitset kui ühtset kaitseobjekti. Oluline on käsitleda iga alamsüsteemi piksekaitset, tagades samal ajal tõhusa koordineerimise erinevate madalpinge alamsüsteemide vahel ning nende ja toiteallika ja jaotuse alamsüsteemide vahel. Süsteemi konfiguratsioon peaks olema süstemaatiline, majanduslikult mõistlik, ohutu, usaldusväärne ja sisaldama asjakohast koondamist.

(2) Integreeritud ennetus.
Kasutage täielikult traditsioonilisi piksekaitse tehnilisi meetmeid, nagu "potentsiaali võrdsustamine, varjestus, õhulõpp, ümbersuunamine, maandus ja kaitse". Valige usaldusväärsed õhulõppseadmed ja ülepingekaitseseadmed (SPD-d), et rakendada kõikehõlmavat ja töökindlat tehnilist lahendust.

(3) Ratsionaalne valik.
Võttes arvesse turvatehnilise projekti spetsiifilisi geograafilise keskkonna omadusi ja piksekaitsevööndit, kus elektromehaanilised seadmed asuvad, valige sobivad SPD elektrilised jõudlusparameetrid ja toote funktsioonid.

 

03 Ülepingekaitseseadmete iga taseme valikuparameetrid

1. SPD1

Kui esimese-taseme liigpingekaitseseade SPD1 on paigaldatud hoone peamisse toitejaotusruumi, piisab süsteeminõuete täitmiseks üldiselt kolmest pinge{2}}lülitustüüpi SPD-st. Isegi Hiina praeguse toitesüsteemi korral, mis kasutab TN-S konfiguratsiooni, on neutraalne (N) ja kaitsemaa (PE) ühendatud peamise jaotusruumi ühes punktis. Seetõttu on efektiivne kolme pinge{6}}lülitustüüpi SPD paigaldamine elektrijaotusruumi peajaotuskappi. N ja PE vahele ei ole vaja täiendavat SPD-d paigaldada.

SPD1 soovitatavad valikuparameetrid on järgmised:

Maksimaalne pidev tööpinge:Uc=440V

Maksimaalne tühjendusvool:Üldiselt projekteeritud ja arvutatud vastavalt koodinõuetele või viidatud standarditele.

Kaitsetase:Üles Vähem kui 2,5 kV või sellega võrdne

Reageerimisaeg:tA Vähem kui 100 ns või sellega võrdne

2. SPD2

Teise{0}}taseme voolupingekaitseseade on kõige laialdasemalt kasutatav toode. Olukorrad, kus välgu elektromagnetilised impulsid võivad LPZ1 tsoonidesse tungivatel elektriliinidel esile kutsuda üle 20 kA liigvoolu, on suhteliselt haruldased. Seetõttu on teise -taseme SPD kui pinge{6}}piirava tüüpi SPD nimilahendusvool (In) tavaliselt määratud vahemikus 20–40 kA.

Soovitatavad SPD2 valikuparameetrid on järgmised:

Maksimaalne pidev tööpinge:Uc=260~320 V

Nominaalne tühjendusvool (8/20 μs):= 20kA

Maksimaalne tühjendusvool (8/20 μs):Maksimaalne=40kA

Kaitsetase:Üles Vähem kui 1,5 kV või sellega võrdne

Reageerimisaeg:tA Väiksem või võrdne 25 ns

3. SPD3

Kolmanda-taseme liigpingekaitseseade paigaldatakse tavaliselt oluliste seadmete esiossa, toimides nn-peenkaitsena.

SPD3 soovitatavad valikuparameetrid on järgmised:

Maksimaalne pidev tööpinge:Uc=255V

Nominaalne tühjendusvool (8/20 μs):

In (L→N)=3kA

In (N→PE)=5kA

Pinge kaitsetase (üles):

L→N Väiksem või võrdne 1,25 kV

L→PE Vähem kui 1,5 kV või sellega võrdne

Reageerimisaeg:tA Väiksem või võrdne 25 ns

04 Ülepingekaitseseadmete paigaldusnõuded

SPD-de paigaldamise ja kasutamise kolm põhinõuet:

(1)Pärast SPD paigaldamist ei tohiks SPD tavalistes töötingimustes ilma liigpingeteta elektrilise (või elektroonilise) süsteemi tööd negatiivselt mõjutada.

(2)Pärast SPD paigaldamist peaks liigpinge korral SPD suutma eeldatavale välguvoolule ilma kahjustusteta vastu pidada, samal ajal ka liigpinget kinnitama ja liigvoolu kõrvale suunama.

(3)Kui liigvool on möödas, peaks SPD viivitamatult naasma kõrge{0}}takistuse olekusse ja katkestama toite-sagedusjärgu voolu.

Võtke meiega ühendust