Valg av overspenningsbeskyttelsesenheter

01 Definisjon og klassifisering av overspenningsbeskyttelsesenheter

1.Definisjon av overspenningsbeskyttelsesenhet
En surge Protective Device (SPD) er en ikke-lineær beskyttelsesenhet som brukes i strømførende elektriske systemer for å begrense forbigående overspenninger og avlede overspenningsstrømmer. Den er designet for å beskytte elektriske eller elektroniske systemer mot skader forårsaket av lynnedslag, vekslende overspenninger og innkoblingsstrømmer.

2. Klassifisering av overspenningsbeskyttelsesenheter
SPD-er kan klassifiseres basert på egenskapene til deres ikke-lineære komponenter eller i henhold til deres spesifikke applikasjonskrav i forskjellige systemer.

2.1 Klassifisering basert på ikke-lineære komponentegenskaper
(1) Spenningskoblingstype SPD:
Utviser høy impedans under normale forhold og bytter til lav impedans ved forekomst av en spenningsstøt. Vanlige komponenter inkluderer gnistgap, gassutladningsrør, silisium-kontrollerte likerettere (SCR) eller triacs. Også kjent som en "Crowbar Type" SPD, har den diskontinuerlige spennings- og strømkarakteristikk.

(2) Spenningsbegrensende type SPD:
Viser høy impedans under normale forhold, med impedansen som avtar kontinuerlig etter hvert som overspenningsstrømmen og spenningen øker. Vanlige komponenter inkluderer metalloksidvaristorer (MOV) og undertrykkelsesdioder. Også kjent som en "Clamping Type" SPD, viser den kontinuerlige spennings- og strømkarakteristikk.

(3) Kombinasjonstype SPD:
Sammensatt av både spenningssvitsje- og spenningsbegrensende komponenter. Dens egenskaper kan manifestere seg som spenningskoblingstype, spenningsbegrensende type eller en kombinasjon av begge, avhengig av den påførte spenningen.

2.2 Klassifisering basert på applikasjonskrav i ulike systemer
I henhold til deres formål kan SPD-er kategoriseres i: Power System SPD-er, Signal System SPD-er og Antenne Feeder System SPD-er.

 

02 Nøkkelparametre for valg av overspenningsbeskyttelsesenheter

1.Valg av SPD-testkategori
SPD-testkategorier er klassifisert i tre typer: Klasse I, Klasse II og Klasse III. Generelt brukes SPD-er i klasse I eller klasse II i hovedfordelingsskap; Klasse II eller Klasse III SPD-er er egnet for under-distribusjonspaneler og nedstrømsapplikasjoner. Spesifikasjoner beskriver dette som følger:

(1) For AC-strømforsyningsledninger som kommer inn i en bygning, ved grensen mellom soner som LPZ0A eller LPZ0B og LPZ1 (f.eks. hovedfordelingsskapet), bør en klasse I eller klasse II testet SPD installeres som primær beskyttelse.
(2) Ved etterfølgende beskyttelsessonegrenser, som fordelingstavler i grenkretser eller kraftfordelingsskap i elektronisk utstyrsrom, kan klasse II eller klasse III testede SPDer installeres som sekundær beskyttelse.
(3) For strømporter for spesielt kritisk elektronisk informasjonsutstyr kan klasse II- eller klasse III-testede SPD-er installeres for god beskyttelse. For informasjonsutstyr som bruker likestrømforsyning, bør passende DC-strømlednings-SPDer installeres basert på deres driftsspenningskrav.

2.Valg av maksimal kontinuerlig driftsspenning
(1) Den maksimale kontinuerlige driftsspenningen (Uc) er den maksimale RMS-spenningen (eller likespenningen) som kontinuerlig kan påføres en SPD. Denne verdien fungerer som en terskel for SPD; når driftsspenningen overstiger denne verdien, aktiveres SPD, og ​​lekkasjestrømmen øker eksponentielt.

(2) Valget av Uc avhenger av systemets jordingstype, systemspenning og strømkvalitet. Uc-verdien må være større enn normal driftsspenning. For eksempel, i et TN-system med 380/220V, vil det positive spenningsavviket vanligvis ikke overstige 7 %. Men i praksis overstiger Kinas positive spenningsavvik ofte denne verdien. Tatt i betraktning et 10 % avvik og ytterligere 5 % for aldringsfaktorer, bør Uc være større enn eller lik 1,15Uo.

(3)På steder der strømforsyningssystemets spenningsavvik overstiger 10 % eller der harmoniske effekter forårsaker en økning i normal driftsspenningsamplitude, bør Uc-verdien til SPD økes på passende måte basert på spesifikke forhold. Samtidig skal koordineringen mellom overspenningsvernnivået (Up) og det beskyttede utstyret vurderes. Vennligst se figuren nedenfor for detaljer, der Uo representerer fasespenningen og U representerer linjespenningen.

 

Minimumsverdier for maksimal kontinuerlig driftsspenning for overspenningsbeskyttelsesenheter avhengig av systemkarakteristikk

SPD-tilkobling	TN-S-system	TN-C-system	TT System	Med nøytralt avledet IT-system	Uten nøytralt avledet IT-system
L - N	Større enn eller lik 1,15 Uo	N/A	Større enn eller lik 1,15 Uo	Større enn eller lik 1,15 Uo	N/A
L - PE	Større enn eller lik 1,15 Uo	N/A	Større enn eller lik 1,15 Uo	Større enn eller lik √3 Uo	Større enn eller lik U
L - PEN	N/A	Større enn eller lik 1,15 Uo	N/A	N/A	N/A
N - PE	N/A	N/A	N/A	Større enn eller lik 1,15 Uo	Større enn eller lik 1,15 Uo
L - L	Større enn eller lik 1,15 U	Større enn eller lik 1,15 U	Større enn eller lik 1,15 U	Større enn eller lik 1,15 U	Større enn eller lik 1,15 U

I DC-systemer er den maksimale kontinuerlige driftsspenningen (Uc) til en SPD omtrent 1,5 ganger nominell spenning til det beskyttede systemet (som en empirisk verdi).

 

3. Valg av impulsstrøm og maksimal utladningsstrøm

Impulsstrømmen (Iimp) brukes vanligvis som en parameter for klasse I-klassifiseringshandlingsbelastningstesten til en SPD, med bølgeformen vanligvis 10/350 μs.

Maksimal utladningsstrøm (Imax) brukes for klasse II-klassifiseringstesten av en SPD. Det spesifikke valget avhenger av eksponeringsstedet og kan refereres til i tabellen nedenfor.

Tabell 5.4.3-3 Anbefalte verdier for impulsstrøm og nominelle utladningsstrømparametre for overspenningsbeskyttelsesenheter for kraftledninger

Lynbeskyttelsesnivå	Hovedfordelingsskap		Under-distribusjonsskap	Utstyr Romfordelingsskap og porter som krever spesiell beskyttelse
	LPZ0 til LPZ1		LPZ1 til LPZ2	Senere beskyttelsessonegrenser
	10/350μs (Klasse I-test)	8/20μs (Klasse II-test)	8/20μs (Klasse II-test)	8/20μs (Klasse II-test)	Composite Wave (1,2/50μs & 8/20μs) (Klasse III-test)
	Iimp (kA)	I (kA)	I (kA)	I (kA)	Uoc (kV) / Isc (kA)
A	Større enn eller lik 20	Større enn eller lik 80	Større enn eller lik 40	Større enn eller lik 5	Større enn eller lik 10/ Større enn eller lik 5
B	Større enn eller lik 15	Større enn eller lik 60	Større enn eller lik 30	Større enn eller lik 5	Større enn eller lik 10/ Større enn eller lik 5
C	Større enn eller lik 12,5	Større enn eller lik 50	Større enn eller lik 20	Større enn eller lik 3	Større enn eller lik 6/ Større enn eller lik 3
D	Større enn eller lik 12,5	Større enn eller lik 50	Større enn eller lik 10	Større enn eller lik 3	Større enn eller lik 6/ Større enn eller lik 3

 

4, Valg av spenningsbeskyttelsesnivå

Spenningsbeskyttelsesnivået (opp) er en ytelsesparameter for en SPD som begrenser spenningen mellom terminalene. For spennings-switchingstype SPD refererer det til maksimal gnist-over spenning under en spesifisert stigningshastighet; for spenningsbegrensende type SPD-er refererer det til maksimal restspenning under en spesifisert strømbølgeform.

Summen av spenningsbeskyttelsesnivået (opp) til SPD og den induserte spenningen over tilkoblingsledningene må være mindre enn den nominelle impulsmotstandsspenningen (Uw) til systemet og utstyrsisolasjonen (se figuren nedenfor for Uw-verdier) og bør helst ikke overstige 80 % av motstandsspenningsnivået til det beskyttede utstyret.

Tabell 5.4.3-1 Nominelle impulsmotstandsspenningsverdier (Uw) for forskjellig utstyr i et 220V/380V trefaset distribusjonssystem

Utstyr plassering	Strømforsyning Innkommende terminal	Grendistribusjonskretsutstyr	Bruksutstyr	Elektronisk informasjonsutstyr som krever beskyttelse
Impulsmotstandsspenningskategori	IV	III	II	I
Uw (kV)	6	4	2.5	1.5

 

5. Overordnede prinsipper for valg av overspenningsbeskyttelsesutstyr (SPD).

(1) Holistisk prinsipp.
Betrakt lynbeskyttelsen for hele det elektromekaniske systemet til sikkerhetsprosjekteringsprosjektet som et enhetlig beskyttelsesobjekt. Det er viktig å ta tak i lynbeskyttelsen til hvert delsystem, samtidig som man sikrer effektiv koordinering mellom de ulike lavspentundersystemene og mellom dem og strømforsynings- og distribusjonsundersystemene. Systemkonfigurasjonen bør være systematisk, økonomisk rimelig, sikker, pålitelig og inkludere passende redundans.

(2) Integrert forebygging.
Utnytt tradisjonelle lynbeskyttelsestekniske tiltak fullt ut som "potensialutjevning, skjerming, luftavslutning, avledning, jording og beskyttelse." Velg pålitelige lufttermineringsenheter og overspenningsbeskyttelsesenheter (SPDs) for å implementere en omfattende og pålitelig teknisk løsning.

(3) Rasjonelt utvalg.
Basert på de spesifikke geografiske miljøkarakteristikkene til sikkerhetsprosjekteringsprosjektet og lynbeskyttelsessonen der det elektromekaniske utstyret er plassert, velg passende SPD elektriske ytelsesparametere og produktfunksjoner.

 

03 Valgparametere for hvert nivå av overspenningsbeskyttelsesenheter

1. SPD1

Hvis den første-overspenningsvernenheten SPD1 er installert i hovedstrømfordelingsrommet i en bygning, er tre spennings-switchingstype SPD-er vanligvis tilstrekkelig for å oppfylle systemkravene. Selv under Kinas nåværende strømforsyningssystem, som tar i bruk en TN-S-konfigurasjon, er den nøytrale (N) og den beskyttende jorden (PE) bundet sammen på ett enkelt punkt i hovedfordelingsrommet. Derfor er det effektivt å installere tre SPD-er for spenningssvitsjingstype- i hovedfordelingsskapet i strømfordelingsrommet. Det er ikke nødvendig å installere en ekstra SPD mellom N og PE.

Anbefalte utvalgsparametere for SPD1 er som følger:

Maksimal kontinuerlig driftsspenning:Uc=440V

Maksimal utladningsstrøm:Generelt utformet og beregnet i henhold til kodekrav eller referert fra standarder.

Beskyttelsesnivå:Opp Mindre enn eller lik 2,5kV

Responstid:tA Mindre enn eller lik 100ns

2. SPD2

Den andre-nivået overspenningsvern er det mest brukte produktet. Situasjoner der lynelektromagnetiske pulser kan indusere overspenningsstrømmer over 20kA på kraftledninger som trenger inn i LPZ1-soner, er relativt sjeldne. Derfor er den nominelle utladningsstrømmen (In) for andre-nivå SPD, som en spennings-begrensende type SPD, typisk spesifisert mellom 20~40kA.

Anbefalte utvalgsparametere for SPD2 er som følger:

Maksimal kontinuerlig driftsspenning:Uc=260~320V

Nominell utladningsstrøm (8/20μs):I=20kA

Maksimal utladningsstrøm (8/20μs):Imax=40kA

Beskyttelsesnivå:Opp Mindre enn eller lik 1,5kV

Responstid:tA Mindre enn eller lik 25ns

3. SPD3

Den tredje-nivåbeskyttelsesenheten for overspenning er vanligvis installert på forsiden av viktig utstyr, og fungerer som såkalt-finbeskyttelse.

Anbefalte utvalgsparametere for SPD3 er som følger:

Maksimal kontinuerlig driftsspenning:Uc=255V

Nominell utladningsstrøm (8/20μs):

I (L→N)=3kA

I (N→PE)=5kA

Spenningsbeskyttelsesnivå (opp):

L→N Mindre enn eller lik 1,25kV

L→PE Mindre enn eller lik 1,5kV

Responstid:tA Mindre enn eller lik 25ns

04 Installasjonskrav for overspenningsbeskyttelsesenheter

De tre grunnleggende kravene for installasjon og bruk av SPD-er:

(1)Etter installasjonen av en SPD, under normale driftsforhold uten overspenninger, bør SPD ikke påvirke driften av det elektriske (eller elektroniske) systemet negativt.

(2)Etter installasjon av en SPD, i tilfelle overspenning, skal SPD være i stand til å motstå den forventede lynstrømmen uten skade, samtidig som den klemmer overspenningen og avleder overspenningsstrømmen.

(3)Etter at overspenningsstrømmen har passert, bør SPD umiddelbart gå tilbake til en høy-impedanstilstand og avbryte strøm-frekvensfølgestrømmen.

Kontakt oss