Valg af overspændingsbeskyttelsesanordninger

01 Definition og klassificering af overspændingsbeskyttelsesanordninger

1.Definition af overspændingsbeskyttelsesanordning
En Surge Protective Device (SPD) er en ikke-lineær beskyttelsesenhed, der bruges i strømførende elektriske systemer til at begrænse forbigående overspændinger og aflede overspændingsstrømme. Den er designet til at beskytte elektriske eller elektroniske systemer mod skader forårsaget af lynnedslag, skiftende overspændinger og indkoblingsstrømme.

2. Klassificering af overspændingsbeskyttelsesanordninger
SPD'er kan klassificeres baseret på egenskaberne af deres ikke-lineære komponenter eller i henhold til deres specifikke applikationskrav i forskellige systemer.

2.1 Klassificering baseret på ikke-lineære komponentkarakteristika
(1) Spændingsomskifter type SPD:
Udviser høj impedans under normale forhold og skifter til lav impedans ved forekomsten af ​​en spændingsstigning. Fælles komponenter omfatter gnistgab, gasudladningsrør, silicium-kontrollerede ensrettere (SCR'er) eller triacs. Også kendt som en "Crowbar Type" SPD, den har diskontinuerlige spændings- og strømkarakteristika.

(2) Spændingsbegrænsende type SPD:
Udviser høj impedans under normale forhold, hvor impedansen falder kontinuerligt, når overspændingsstrømmen og spændingen stiger. Fælles komponenter omfatter metaloxidvaristorer (MOV'er) og undertrykkelsesdioder. Også kendt som en "Clamping Type" SPD, den udviser kontinuerlige spændings- og strømkarakteristika.

(3) Kombinationstype SPD:
Sammensat af både spændingsskiftende og spændingsbegrænsende komponenter. Dens karakteristika kan manifestere sig som spændingskoblingstype, spændingsbegrænsende type eller en kombination af begge, afhængigt af den påførte spænding.

2.2 Klassificering baseret på applikationskrav i forskellige 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 Nøgleparametre til valg af overspændingsbeskyttelsesanordninger

1.Valg af SPD-testkategori
SPD-testkategorier er klassificeret i tre typer: Klasse I, Klasse II og Klasse III. Generelt bruges klasse I eller klasse II SPD'er i hovedfordelingsskabe; Klasse II eller Klasse III SPD'er er velegnede til under-distributionspaneler og downstream-applikationer. Specifikationerne beskriver dette som følger:

(1) For AC-strømforsyningsledninger, der kommer ind i en bygning, ved grænsen mellem zoner som LPZ0A eller LPZ0B og LPZ1 (f.eks. hovedfordelingsskabet), bør en klasse I eller klasse II testet SPD installeres som den primære beskyttelse.
(2) Ved efterfølgende beskyttelseszonegrænser, såsom fordelingstavler i forgreningskredsløb eller strømfordelingsskabe i elektronisk udstyrsrum, kan klasse II eller klasse III testede SPD'er installeres som sekundær beskyttelse.
(3) For særligt kritiske elektroniske informationsudstyrs strømporte kan klasse II- eller klasse III-testede SPD'er installeres for fin beskyttelse. For informationsudstyr, der anvender jævnstrømsforsyning, bør passende DC-strømlednings-SPD'er installeres baseret på deres driftsspændingskrav.

2.Valg af maksimal kontinuerlig driftsspænding
(1) Den maksimale kontinuerlige driftsspænding (Uc) er den maksimale RMS-spænding (eller DC-spænding), der kontinuerligt kan påføres en SPD. Denne værdi tjener som en tærskel for SPD'en; når driftsspændingen overstiger denne værdi, aktiveres SPD, og ​​lækstrømmen stiger eksponentielt.

(2) Valget af Uc afhænger af systemets jordingstype, systemspænding og strømkvalitet. Uc-værdien skal være større end den normale driftsspænding. For eksempel i et TN-system med 380/220V overstiger den positive spændingsafvigelse typisk ikke 7 %. Men i praksis overstiger Kinas positive spændingsafvigelse ofte denne værdi. I betragtning af en 10% afvigelse og yderligere 5% for ældningsfaktorer, bør Uc være større end eller lig med 1,15Uo.

(3)På steder, hvor strømforsyningssystemets spændingsafvigelse overstiger 10 %, eller hvor harmoniske effekter forårsager en stigning i den normale driftsspændingsamplitude, bør Uc-værdien af ​​SPD øges passende baseret på specifikke forhold. Samtidig skal koordineringen mellem overspændingsbeskyttelsesniveauet (Up) og det beskyttede udstyr overvejes. Se venligst figuren nedenfor for detaljer, hvor Uo repræsenterer fasespændingen og U repræsenterer linjespændingen.

 

Minimumværdier for maksimal kontinuerlig driftsspænding for overspændingsbeskyttende enheder afhængigt af systemkarakteristika

SPD-forbindelse	TN-S-system	TN-C-system	TT system	Med neutralt afledt IT-system	Uden neutralt afledt IT-system
L - N	Større end eller lig med 1,15 Uo	N/A	Større end eller lig med 1,15 Uo	Større end eller lig med 1,15 Uo	N/A
L - PE	Større end eller lig med 1,15 Uo	N/A	Større end eller lig med 1,15 Uo	Større end eller lig med √3 Uo	Større end eller lig med U
L - PEN	N/A	Større end eller lig med 1,15 Uo	N/A	N/A	N/A
N - PE	N/A	N/A	N/A	Større end eller lig med 1,15 Uo	Større end eller lig med 1,15 Uo
L - L	Større end eller lig med 1,15 U	Større end eller lig med 1,15 U	Større end eller lig med 1,15 U	Større end eller lig med 1,15 U	Større end eller lig med 1,15 U

I DC-systemer er den maksimale kontinuerlige driftsspænding (Uc) for en SPD ca. 1,5 gange den nominelle spænding for det beskyttede system (som en empirisk værdi).

 

3. Valg af impulsstrøm og maksimal udladningsstrøm

Impulsstrømmen (Iimp) bruges typisk som en parameter for klasse I-klassifikationshandlingsbelastningstesten af ​​en SPD, hvor dens bølgeform normalt er 10/350 μs.

Den maksimale afladningsstrøm (Imax) bruges til klasse II-klassificeringstesten af ​​en SPD. Det specifikke valg afhænger af eksponeringsstedet og kan refereres til i tabellen nedenfor.

Tabel 5.4.3-3 Anbefalede værdier for impulsstrøm og nominelle udladningsstrømparametre for overspændingsbeskyttelsesanordninger

Lynbeskyttelsesniveau	Hovedfordelingsskab		Under-distributionsskab	Udstyrsrumsfordelingsskab og porte, der kræver særlig beskyttelse
	LPZ0 til LPZ1		LPZ1 til LPZ2	Efterfølgende beskyttelseszonegrænser
	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 end eller lig med 20	Større end eller lig med 80	Større end eller lig med 40	Større end eller lig med 5	Større end eller lig med 10/ Større end eller lig med 5
B	Større end eller lig med 15	Større end eller lig med 60	Større end eller lig med 30	Større end eller lig med 5	Større end eller lig med 10/ Større end eller lig med 5
C	Større end eller lig med 12,5	Større end eller lig med 50	Større end eller lig med 20	Større end eller lig med 3	Større end eller lig med 6/ Større end eller lig med 3
D	Større end eller lig med 12,5	Større end eller lig med 50	Større end eller lig med 10	Større end eller lig med 3	Større end eller lig med 6/ Større end eller lig med 3

 

4, Valg af spændingsbeskyttelsesniveau

Spændingsbeskyttelsesniveauet (op) er en ydeevneparameter for en SPD, der begrænser spændingen mellem dens terminaler. For spændings-switching type SPD'er refererer det til den maksimale gnist-over spænding under en specificeret stigningshastighed; for spændings-begrænsende type SPD'er henviser det til den maksimale restspænding under en specificeret strømbølgeform.

Summen af ​​spændingsbeskyttelsesniveauet (Op) af SPD'en og den inducerede spænding over dens tilslutningsledninger skal være mindre end den nominelle impulsmodstandsspænding (Uw) for systemet og udstyrsisoleringen (se figuren nedenfor for Uw-værdier) og bør helst ikke overstige 80% af det beskyttede udstyrs modståelsesspændingsniveau.

Tabel 5.4.3-1 Nominelle impulsmodstandsspændingsværdier (Uw) for forskelligt udstyr i et 220V/380V trefaset distributionssystem

Udstyr Placering	Strømforsyning indgående terminal	Afgreningsdistributionskredsløbsudstyr	Brugsudstyr	Elektronisk informationsudstyr, der kræver beskyttelse
Impulsmodstandsspændingskategori	IV	III	II	I
Uw (kV)	6	4	2.5	1.5

 

5. Overordnede principper for udvælgelse af overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD).

(1) Holistisk princip.
Betragt lynbeskyttelsen for hele det elektromekaniske system i sikkerhedsingeniørprojektet som et samlet beskyttelsesobjekt. Det er vigtigt at tage fat på lynbeskyttelsen af ​​hvert delsystem og samtidig sikre effektiv koordinering mellem de forskellige lavspændingsundersystemer og mellem dem og strømforsynings- og distributionsundersystemerne. Systemkonfigurationen skal være systematisk, økonomisk rimelig, sikker, pålidelig og indeholde passende redundans.

(2) Integreret forebyggelse.
Brug fuldt ud traditionelle lynbeskyttelsestekniske foranstaltninger såsom "potentialudligning, afskærmning, luftafslutning, omledning, jordforbindelse og beskyttelse." Vælg pålidelige lufttermineringsenheder og Surge Protective Devices (SPD'er) for at implementere en omfattende og pålidelig teknisk løsning.

(3) Rationel udvælgelse.
Baseret på de specifikke geografiske miljøkarakteristika for sikkerhedsingeniørprojektet og lynbeskyttelseszonen, hvor det elektromekaniske udstyr er placeret, skal du vælge passende SPD elektriske ydeevneparametre og produktfunktioner.

 

03 Valg af parametre for hvert niveau af overspændingsbeskyttelsesanordninger

1. SPD1

Hvis den første-overspændingsbeskyttende enhed SPD1 er installeret i hovedstrømfordelingsrummet i en bygning, er tre SPD'er af spændings--switchtype generelt tilstrækkelige til at opfylde systemkravene. Selv under Kinas nuværende strømforsyningssystem, som anvender en TN-S-konfiguration, er den neutrale (N) og den beskyttende jord (PE) forbundet på et enkelt punkt i hovedfordelingsrummet. Derfor er det effektivt at installere tre spændingskoblingstype SPD'er i hovedfordelingsskabet i strømfordelingsrummet. Det er ikke nødvendigt at installere en ekstra SPD mellem N og PE.

Anbefalede valgparametre for SPD1 er som følger:

Maksimal kontinuerlig driftsspænding:Uc=440V

Maksimal afladningsstrøm:Generelt designet og beregnet i henhold til kodekrav eller refereret fra standarder.

Beskyttelsesniveau:Op Mindre end eller lig med 2,5 kV

Svartid:tA Mindre end eller lig med 100ns

2. SPD2

Det andet-niveau overspændingsbeskyttelsesenhed er det mest udbredte produkt. Situationer, hvor elektromagnetiske lynimpulser kan inducere overspændingsstrømme, der overstiger 20kA på elledninger, der trænger ind i LPZ1-zoner, er relativt sjældne. Derfor er den nominelle afladningsstrøm (In) for andet-niveau SPD, som en spændingsbegrænsende type SPD, typisk angivet mellem 20~40kA.

Anbefalede valgparametre for SPD2 er som følger:

Maksimal kontinuerlig driftsspænding:Uc=260~320V

Nominel afgangsstrøm (8/20μs):I=20kA

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

Beskyttelsesniveau:Op Mindre end eller lig med 1,5 kV

Svartid:tA Mindre end eller lig med 25ns

3. SPD3

Den tredje-niveaubeskyttelsesenhed er typisk installeret på forsiden af ​​vigtigt udstyr, der fungerer som såkaldt-fin beskyttelse.

Anbefalede valgparametre for SPD3 er som følger:

Maksimal kontinuerlig driftsspænding:Uc=255V

Nominel afgangsstrøm (8/20μs):

I (L→N)=3kA

I (N→PE)=5kA

Spændingsbeskyttelsesniveau (op):

L→N Mindre end eller lig med 1,25 kV

L→PE Mindre end eller lig med 1,5kV

Svartid:tA Mindre end eller lig med 25ns

04 Installationskrav til overspændingsbeskyttelsesanordninger

De tre grundlæggende krav til installation og brug af SPD'er:

(1)Efter installationen af ​​en SPD, under normale driftsforhold uden overspændinger, bør SPD'en ikke påvirke driften af ​​det elektriske (eller elektroniske) system negativt.

(2)Efter installationen af ​​en SPD skal SPD i tilfælde af overspænding være i stand til at modstå den forventede lynstrøm uden skader, samtidig med at den klemmer overspændingen og afleder overspændingsstrømmen.

(3)Når overspændingsstrømmen er passeret, bør SPD'en straks vende tilbage til en høj-impedanstilstand og afbryde strøm-frekvensfølgestrømmen.

Kontakt os