Введение в СПД и его роль

В электрическом В системах УЗИП обычно устанавливаются в ответвительной конфигурации (параллельно). между токоведущими проводниками и землей. Принцип работы СПД может быть похожим на автоматический выключатель.

При обычном использовании (нет перенапряжение): УЗИП аналогично разомкнутому выключателю.

Когда есть перенапряжение: УЗИП становится активным и отводит ток молнии в земля. Это можно сравнить с включением выключателя, который закоротить электрическую сеть с землей через эквипотенциал систему заземления и открытые проводящие части на очень короткое время, ограничено длительностью перенапряжения.

Для пользователя работа SPD полностью прозрачна, поскольку длится лишь небольшую часть Второй.

Когда перенапряжение снято, УЗИП автоматически возвращается в нормальное состояние. состояние (выключатель разомкнут).

1. Принципы защиты

1.1 Режимы защиты

Есть два Режимы грозового перенапряжения: общий режим и режим остаточного тока.

Молния перенапряжения возникают в основном в синфазном режиме и обычно в месте возникновения электрическая инсталяция. Обычно появляются перенапряжения в режиме дифференциального тока. в режиме ТТ и в основном воздействуют на чувствительное оборудование (электронное оборудование, компьютеры и др.).

Синфазная защита между фазой/нейтралью и землей

Фаза/нейтраль защита в системе заземления ТТ оправдана, когда нейтраль на Сторона распределителя связана с соединением с низким значением (несколько Ом, тогда как заземлитель установки – несколько десятков Ом).

Остаточный ток режим защиты между фазой и нейтралью

Текущая доходность тогда цепь, скорее всего, будет проходить через нейтраль установки, а не через земля.

Остаток Напряжение токового режима U, между фазой и нейтралью, может увеличиться до значения равен сумме остаточных напряжений каждого элемента УЗИП, т.е. удвоенный уровень защиты в обычном режиме.

Фаза/нейтраль защита в системе заземления ТТ

Похожий Это явление может возникнуть в системе заземления TN-S, если оба проводника N и PE разделены или не эквипотенциальны. Тогда ток, скорее всего, на обратном пути следуйте за нейтральным проводником, а не за защитным проводником и система крепления.

Теоретический оптимальная модель защиты, применимая ко всем системам заземления, может быть определены, хотя на самом деле УЗИП почти всегда сочетают в себе защиту общего режима и защита от тока утечки (кроме моделей IT или TN-C).

Очень важно убедитесь, что используемые УЗИП совместимы с системой заземления.

1.2 Каскадная защита

Как только Защита от сверхтоков должна обеспечиваться устройствами с номиналами, соответствующими каждый уровень установки (исходный, вторичный, конечный), согласованный с друг друга, защита от переходных перенапряжений основана на аналогичном подход с использованием «каскадной» комбинации нескольких SPD.

Два или три уровни УЗИП обычно необходимы для поглощения энергии и ограничения перенапряжения, вызванные связью из-за явления высокочастотных колебаний.

Пример ниже основан на гипотезе, согласно которой только 80% энергии отводится на Землю (80 %: эмпирическое значение, зависящее от типа УЗИП и электрических характеристик). установки, но всегда меньше 100%).

Принцип каскадная защита также используется для слаботочных приложений (телефония, сети связи и передачи данных), объединяющие первые два уровня защиты в одном устройстве, которое обычно находится в начале установки.

На основе искрового разрядника компоненты, предназначенные для отвода большей части энергии на землю, объединены с варисторы или диоды, ограничивающие напряжение до уровней, совместимых с оборудование, которое необходимо защитить.

Терминал защита обычно сочетается с этой защитой происхождения. Терминал защита находится вблизи оборудования, обеспечивается с помощью бесконтактных УЗИП.

1.2.1 Комбинация нескольких УЗИП

Чтобы ограничить максимально возможное перенапряжение, УЗИП всегда следует устанавливать рядом с оборудование, подлежащее защите 3.

Однако это Защита защищает только оборудование, которое напрямую к нему подключено, но выше В общем, его малая энергоёмкость не позволяет разрядить всю энергию.

Для этого СПД необходим в начале установки 1.

Аналогично, СПД 1 не может защитить всю установку, поскольку она позволяет величину остаточной энергии и что молния является высокочастотным явлением.

В зависимости от масштаб установки и типы рисков (воздействие и чувствительность оборудования, критичность непрерывности работы), защита цепи 2 необходимо в дополнение к 1 и 3.

Каскадная защита

Обратите внимание, что первый уровень УЗИП (1) должен быть установлен как можно выше по потоку от установку, чтобы максимально снизить наведенные эффекты молния за счет электромагнитной связи.

1.3 Расположение УЗИП

Для эффективного защита с помощью УЗИП, может возникнуть необходимость объединения нескольких УЗИП:

1. Главный УЗИП ➀

2. Цепь УЗИП ➁

3. Датчик приближения ➂

Дополнительный защита может потребоваться в зависимости от масштаба (длины линий) и чувствительность защищаемого оборудования (вычислительного, электронного и т. д.). Если установлено несколько УЗИП, необходимо применять очень точные правила координации.

 

Происхождение монтаж	Распределение уровень	Приложение уровень
защита в начале установки (первичная защита) шунтирует большинство падающей энергии (общ. режим перенапряжения, переносимого энергосистемой) к эквипотенциальному соединению систему и на землю.	Схема защита (вторичная защита) дополняет защиту происхождения путем координации и ограничивает перенапряжения режима дифференциального тока, возникающие из-за конфигурация установки.	Близость защита (защита клемм) выполняет окончательное пиковое ограничение перенапряжения, которые наиболее опасны для оборудования.

Это важно Имейте в виду, что защита всей установки и оборудования полностью эффективен только в том случае, если:

1. Несколько уровней УЗИП устанавливаются (каскадно) для обеспечения защиты оборудования, расположенного на некотором расстоянии от начала установки: требуется для оборудования расположен на расстоянии 30 м или более (IEC 61643-12) или требуется, если уровень защиты Up основного УЗИП выше категории оборудования (МЭК 60364-4-443 и 62305-4)

2. Все сети защищены:

2.1. Власть сети, питающие главный корпус, а также все второстепенные здания, внешние системы освещения автостоянок и т.д.

2.2. Коммуникация сети: входящие линии и линии между разными зданиями

1.4 Защищенные длины

Это важно что при проектировании эффективной системы защиты от скачков напряжения учитывается длины линий, питающих защищаемые приемники (см. таблицу ниже).

Фактически, выше определенной длины, напряжение, подаваемое на приемник, может с помощью явление резонанса, значительно превышающее ожидаемое предельное напряжение. Масштабы этого явления напрямую связаны с особенностями установки (проводники и системы соединения) и со значением тока вызванное грозовым разрядом.

СПД - это правильно. проводной, когда:

1. Защищенный оборудование эквипотенциально подключено к той же земле, к которой подключен УЗИП. связанный

2. СДПГ и ее соответствующая резервная защита подключена:

2.1. К сети (провода под напряжением) и к основной защитной планке (PE/PEN) платы с длина проводников должна быть как можно короче и менее 0,5 м.

2.2. С проводники, поперечное сечение которых соответствует требованиям УЗИП (см. Таблица ниже).

Таблица 1 – Максимум длина линии между SPDe и защищаемым устройством

Позиция СПД		В начале установки		Не в начале установки
Дирижер поперечное сечение		проводка (одомашненный)	большие кабели (промышленность)	проводка (одомашненный)	большие кабели (промышленность)
Состав системы скрепления	НА дирижер	< 10 м	10 м	< 10 м*	20 м*
	сетчатый/эквипотенциальный	10 м	20 м	20 м*	30 м*

* Защита рекомендуется в месте использования, если расстояние больше

1.4.1 Эффект двойного напряжения

Выше определенного длины d, цепь, защищенная УЗИП, начнет резонировать, когда индуктивность и емкость равны:

Lω = -1/Cω

Схема сопротивление затем уменьшается до его сопротивления. Несмотря на часть, поглощенную СДПГ, остаточный ток молнии I в цепи по-прежнему носит импульсный характер. Его увеличение за счет резонанса приведет к значительному увеличению Ud, Uc и Urm напряжения.

В рамках этих В таких условиях напряжение, подаваемое на приемник, может удвоиться.

Эффект двойного Напряжение

Где:

•C – мощность, представляющая нагрузку

•Ld – индуктивность линии электропитания.

•Lrm – индуктивность системы связи

Установка SPD не должны отрицательно влиять на непрерывность обслуживания, что было бы вопреки желаемой цели. Они должны быть установлены, в частности, на происхождения бытовых или аналогичных установок (систем заземления ТТ), в в сочетании с устройством защитного отключения с задержкой типа S.

Осторожность! Если здесь значительные удары молнии (> 5 кА), вторичный дифференциальный ток устройства все равно могут сработать.

2. Установка SPD

2.1 Подключение УЗИП

2.1.1 Система соединения или заземление

Органы по стандартизации используйте общий термин «заземляющее устройство» для обозначения концепции соединения системы и системы заземляющего электрода, не делая различия между два. Вопреки распространенному мнению, прямой корреляции между значение заземляющего электрода, предусмотренного на низкой частоте для обеспечения безопасности людей, а также эффективность защиты, обеспечиваемой УЗИП.

Как показано ниже, данный вид защиты может быть установлен даже при отсутствии заземления электрод.

Импеданс цепь разряда тока, шунтируемого УЗИП, можно разбить на две части.

Первое, заземляющий электрод состоит из проводников, обычно проволок, и сопротивление земли. Его по существу индуктивный характер означает, что его эффективность снижается с увеличением частоты, несмотря на меры предосторожности при подключении (ограничение длины, правило 0,5 м). Вторая часть этого сопротивления меньше видимый, но существенный на высокой частоте, поскольку на самом деле он состоит из паразитная мощность между установкой и землей.

Конечно Относительные значения каждого из этих компонентов варьируются в зависимости от типа и масштаб установки, расположение УЗИП (основного или промежуточного типа) и по схеме заземлителя (системы заземления).

Однако оно имеет доказано, что доля тока разряда, приходящаяся на устройство защиты от перенапряжения, может достигать от 50 до 90% в эквипотенциальной системе, тогда как непосредственно сумма Разряд заземляющего электрода составляет от 10 до 50%. Система скрепления – это важно поддерживать низкое опорное напряжение, которое более или менее одинаково по всей установке.

УЗИП должны быть подключен к этой системе соединения для максимальной эффективности.

Минимум рекомендуемое сечение соединительных проводов учитывает максимальное значение тока разряда и характеристики окончания срока службы устройство защиты.

Это нереально увеличить это поперечное сечение, чтобы компенсировать длину соединений, которая не соблюдать правило 0,5 м. Фактически, на высокой частоте импеданс проводников напрямую зависит от их длины.

В электротехнике распределительных щитах и ​​панелях большого размера, может быть хорошей идеей уменьшить полное сопротивление линии связи с использованием открытых металлических проводящих частей шасси, пластины и корпуса.

Таблица 2 – Минимум поперечное сечение соединительных проводников УЗИП

емкость УЗИП		Сечение (мм2)
Сорт II СПД	ССтандарт: Imax < 15 кА (x 3-класс II)	6
	ЭПовышенное: Imax < 40 кА (x 3-класс II)	10
	ЧАСВысокий: Imax < 70 кА (x 3-класс II)	16
Сорт я СПД		16

Использование открытые металлические проводящие части корпусов в качестве защитных проводников. разрешено стандартом IEC 60439-1, если это сертифицировано производитель.

Это всегда желательно сохранить жилу для подключения защитных проводников к клеммной колодке или коллектору, что затем дублирует соединение, выполненное через открытые проводящие части корпуса корпуса.

2.1.2 Длина соединения

На практике это рекомендуется, чтобы общая длина цепи УЗИП не превышала 50 см. Это требование не всегда легко реализовать, но используя имеющиеся Открытые проводящие части поблизости могут помочь.

Общая длина Схема УЗИП

*можно установить на той же DIN-рейке. Однако установка будет лучше защищена, если оба устройства устанавливаются на 2 разные DIN-рейки (УЗП под защитой)

Количество удары молнии, которые может поглотить УЗИП, будут уменьшаться со значением ток разряда (от 15 ударов для тока величиной In до одного удара при Imax/Iimp).

Правило 0,5 м In По теории, при ударе молнии напряжение Ut, на которое рассчитан приемник подвергается такому же защитному напряжению, как и напряжение защиты от скачка напряжения. протектор (для своего В), но на практике последний выше.

Фактически, провалы напряжения, вызванные импедансами соединительных проводников УЗИП и его К этому добавляются устройства защиты:

Ут = УИ1 + Уд + UI2 + Вверх + UI3

Например, падение напряжения на 1 м проводника, по которому проходит импульсный ток силой 10 кА, для 10 мкс достигнет 1000 В.

Δu = L × di/dt

•     ди – Изменение тока 10 000 А

•     дт – Изменение времени 10 мкс

•     Л – индуктивность 1 м проводника = 1 мкс

• Ценить Δu добавляется к напряжению Up

Общая длина Поэтому оно должно быть как можно короче. На практике рекомендуется 0,5 м не превышается. В случае затруднений может быть полезно использовать широкие, плоские проводники (изолированные оплетки, гибкие изолированные стержни).

0,5 м СПД правило подключения

Земная связь Провод устройства защиты от перенапряжения не должен быть зелено-желтым в смысл определения PE-проводника.

Распространенной практикой является так что эта маркировка, однако, используется часто.

Немного проводки конфигурации могут создавать связи между восходящим и нисходящим потоком проводники УЗИП, которые могут вызвать распространение волны молнии на протяжении всей установки.

проводка УЗИП конфигурация №1

добыча и выходные провода, подключенные к клемме устройства защиты от перенапряжения с помощью общий путь.

проводка УЗИП конфигурация 1

проводка УЗИП конфигурация №2

Ввод и вывод проводники физически хорошо разделены и подключены к одной клемме.

проводка УЗИП конфигурация 2

проводка УЗИП конфигурация №3

Связь проводники слишком длинные, выходные проводники физически разделены.

проводка УЗИП конфигурация 3

проводка УЗИП конфигурация №4

Связь провода как можно короче с обратным проводом от клеммы заземления близко к токоведущим проводникам.

проводка УЗИП конфигурация 4

2.2 Защита УЗИП в конце срока службы

СПД – это устройство, окончание срока службы которого требует особого внимания. Его компоненты стареют каждый раз, когда ударяет молния.

В конце жизни внутреннее устройство УЗИП отключает его от источника питания. Индикатор (на устройство защиты) и дополнительную сигнальную обратную связь (аксессуар обратной связи о состоянии). установлен) указывают на это состояние, требующее замены модуля. обеспокоенный.

Если SPD превышает его ограничивающие возможности, он может быть разрушен путем короткого замыкания. А Поэтому устройство защиты от короткого замыкания и перегрузки должно быть установлено в ряд перед СПД (обычно это называется ветвью СПД).

Рисунок X – Принципы установки УЗИП с соответствующей защитой

Вопреки Согласно определенному мнению, устройство защиты от перенапряжения всегда должно быть защищено. от возможных токов короткого замыкания и перегрузки. И это касается всех устройства защиты от перенапряжения как класса II, так и класса I, независимо от типа используемых компонентов или технологий.

Эта защита должны предоставляться в соответствии с обычными правилами дискриминации.

2.3 Координация SPD

Организация нескольких SPD в каскаде требует, чтобы они были скоординированы так, чтобы каждый из них поглощал энергию оптимальным образом и ограничивает распространение удара молнии через установку, насколько это возможно.

Координация СПД – это сложное понятие, которое должно стать предметом конкретных исследований. и тесты. Минимальные расстояния между УЗИП или установка развязывающих дросселей не рекомендуются производителями.

Первичный и вторичные УЗИП должны быть скоординированы так, чтобы общая рассеиваемая энергия (E1+E2) распределяется между ними в соответствии с их разрядной емкостью. рекомендуемое расстояние d1 позволяет отсоединить устройства защиты от перенапряжения и таким образом предотвращает попадание слишком большого количества энергии непосредственно во вторичный УЗИП. с риском его уничтожения.

Это ситуация, которая на самом деле зависит от характеристик каждого из УЗИП.

Рисунок X – Координация СПД

Два одинаковых устройства защиты от скачков напряжения. Например, Up: 2 ​​кВ и Imax: 70 кА). устанавливается без необходимости соблюдения расстояния d1: энергия будет распределяться более или менее одинаково между двумя SPD. Но два разных УЗИП (например Up: 2 ​​кВ/Imax: 70 кА и Up: 1,2 кВ/Imax: 15 кА) должны находиться на расстоянии не менее 8 м друг от друга, чтобы избегайте слишком высоких требований ко второму устройству защиты от перенапряжения.

Если не указано, примите d1 мин (в метрах) как 1% разницы между Up1 и Up2 (в метрах). вольт). Например:

Up1 = 2,0 кВ (2000 г.) В) и Up2 = 1,2 кВ (1200 В)

⇒ d1 = 8 м мин. (2000 – 1200 = 800 >> 1% от 800 = 8 м)

Другой пример, если:

Up1 = 1,4 кВ и Up2 = 1,2 кВ ⇒ d1 = 2 м мин.