SPD'ye giriş ve rolü

Bir elektrikte sistemlerde, SPD'ler genellikle dağıtma konfigürasyonunda (paralel olarak) kurulur canlı iletkenler ve toprak arasında. SPD'nin çalışma prensibi devre kesiciye benzer.

Normal kullanımda (hayır aşırı gerilim): SPD açık devre kesiciye benzer.

bir şey olduğunda aşırı gerilim: SPD aktif hale gelir ve yıldırım akımını toprak. Bu durum bir devre kesicinin kapanmasına benzetilebilir. Eşpotansiyel aracılığıyla elektrik ağını toprakla kısa devre yapın topraklama sistemi ve açıktaki iletken parçalar çok kısa bir süre için aşırı gerilimin süresiyle sınırlıdır.

Kullanıcı için, SPD'nin çalışması, yalnızca çok küçük bir süre dayandığından tamamen şeffaftır. bir saniye.

Ne zaman aşırı gerilim boşaltıldığında SPD otomatik olarak normale döner durumu (devre kesici açık).

1. Koruma ilkeleri

1.1 Koruma Modları

İki tane yıldırım aşırı gerilim modları: Ortak mod ve Kaçak akım modu.

Yıldırım aşırı gerilimler esas olarak ortak modda ve genellikle kaynağında ortaya çıkar. elektrik tesisatı. Kaçak akım modunda aşırı gerilimler genellikle ortaya çıkar TT modundadır ve esas olarak hassas ekipmanı etkiler (elektronik ekipman, bilgisayarlar vb.).

Faz/nötr ve toprak arasında ortak mod koruması

Faz/nötr TT topraklama sistemindeki koruma, nötr üzerindeki distribütör tarafı düşük değerli bir bağlantıya bağlanır (birkaç ohm, oysa kurulumun topraklama elektrodu birkaç on ohmdur).

Artık akım faz ve nötr arasında mod koruması

Geçerli dönüş devrenin bu durumda nötr yerine kurulum nötr olması muhtemeldir. toprak.

Artık faz ve nötr arasındaki akım modu voltajı U, bir değere kadar artabilir SPD'nin her bir elemanının artık gerilimlerinin toplamına eşittir, yani; ortak modda koruma düzeyini iki katına çıkarın.

Faz/nötr TT topraklama sisteminde koruma

Benzer TN-S topraklama sisteminde hem N hem de PE iletkenleri kullanıldığında olay meydana gelebilir ayrıdır veya uygun şekilde eş potansiyele sahip değildir. O zaman akım muhtemelen dönüşte koruyucu iletken yerine nötr iletkeni takip edin ve bağlama sistemi.

Teorik Tüm topraklama sistemleri için geçerli olan optimum koruma modeli, tanımlanmış olsa da aslında SPD'ler neredeyse her zaman ortak mod korumasını birleştirir ve kaçak akım modu koruması (IT veya TN-C modelleri hariç).

Bu çok önemlidir Kullanılan SPD'lerin topraklama sistemiyle uyumlu olup olmadığını kontrol edin.

1.2 Kademeli Koruma

Tıpkı Aşırı akım koruması, uygun derecelendirmelere sahip cihazlar tarafından sağlanmalıdır. kurulumun her seviyesi (başlangıç, ikincil, terminal) ile koordine edilir Geçici aşırı gerilimlere karşı koruma benzer bir temele dayanmaktadır. Birkaç SPD'nin "kademeli" kombinasyonunu kullanan yaklaşım.

İki veya üç Enerjiyi absorbe etmek ve sınırlamak için genellikle SPD seviyeleri gereklidir. Yüksek frekanslı salınım fenomeni nedeniyle bağlantının neden olduğu aşırı gerilimler.

Aşağıdaki örnek enerjinin yalnızca %80'inin dünyaya yönlendirildiği hipotezine dayanmaktadır. (%80: ampirik değer SPD tipine ve elektriksel kurulum, ancak her zaman%100'den az).

Prensibi Kademeli koruma aynı zamanda düşük akım uygulamaları için de kullanılır (telefon, iletişim ve veri ağları), ilk iki koruma düzeyini birleştirir genellikle kurulumun başlangıç ​​noktasında bulunan tek bir cihazda.

Kıvılcım aralığına dayalı Enerjinin çoğunu toprağa boşaltmak için tasarlanmış bileşenler, Voltajları uyumlu seviyelere sınırlayan varistörler veya diyotlar Korunması gereken ekipmanlar.

terminal koruma genellikle bu köken korumasıyla birleştirilir. Durak koruma, yakınlık SPD'leri kullanılarak sağlanan ekipmana yakındır.

1.2.1 Birkaç SPD'nin kombinasyonu

Sınırlamak için Aşırı gerilimleri mümkün olduğu kadar yüksek tutmak için, bir SPD her zaman cihazın yakınına kurulmalıdır. Korunması gereken ekipmanlar 3.

ama, bu koruma yalnızca kendisine doğrudan bağlı olan ekipmanı korur, ancak bunun üzerinde Ancak düşük enerji kapasitesi, enerjinin tamamının boşaltılmasına izin vermez.

Bunu yapmak için bir SPD kurulumun başlangıcında gereklidir 1.

Aynı şekilde SPD1 bir miktar izin verdiği için tesisatın tamamını koruyamaz Artık enerjinin geçmesi ve yıldırımın yüksek frekanslı bir olay olması.

Bağlı olarak kurulumun ölçeği ve risk türleri (maruz kalma ve hassasiyet) ekipman, hizmet sürekliliğinin kritikliği), devre koruması 2 1 ve 3'e ek olarak gereklidir.

Kademeli koruma

Şunu unutmayın: SPD'nin birinci seviyesi (1), mümkün olduğu kadar yukarı yönde kurulmalıdır. kaynaklı etkileri mümkün olduğu kadar azaltmak için kurulum elektromanyetik bağlantıyla yıldırım.

1.3 SPD'lerin konumu

Etkili olması için SPD'leri kullanarak koruma sağlamak için birkaç SPD'yi birleştirmek gerekli olabilir:

1. Ana SPD ➀

2. Devre SPD'si ➁

3. Yakınlık SPD ➂

Ek olarak ölçeğe (hat uzunlukları) ve Korunacak ekipmanın hassasiyeti (bilgisayar, elektronik vb.). Eğer birden fazla SPD kurulduğunda çok kesin koordinasyon kurallarının uygulanması gerekir.

 

Kökeni kurulum	Dağıtım seviye	Başvuru seviye
kurulumun başlangıcındaki koruma (birincil koruma) çoğu şönt olay enerjisinin (ortak güç sistemi tarafından taşınan mod aşırı gerilimi) eşpotansiyel bağlantıya sistem ve dünyaya.	Devre koruma (ikincil koruma), menşe korumasını şu şekilde tamamlar: kaynaklanan kaçak akım modu aşırı gerilimlerini koordine eder ve sınırlar. kurulumun konfigürasyonu.	Yakınlık koruma (terminal koruması), terminalin son tepe sınırlamasını gerçekleştirir. Ekipman için en tehlikeli olan aşırı gerilimler.

Bu önemli Genel kurulum ve ekipmanın korunmasının gerekli olduğunu unutmayın. yalnızca aşağıdaki durumlarda tamamen etkilidir:

1. Çoklu seviyeler Bulunan ekipmanın korunmasını sağlamak için SPD'ler kurulur (kademeli) kurulumun başlangıç ​​noktasından biraz uzakta: ekipman için gereklidir 30 m veya daha uzakta olmalıdır (IEC 61643-12) veya koruma seviyesi Yukarı ise gereklidir ana SPD'nin ekipman kategorisinden daha yüksektir (IEC 60364-4-443 ve 62305-4)

2. Tüm ağlar korunuyor:

2.1. Güç Ana binayı ve aynı zamanda tüm ikincil binaları besleyen ağlar, dış otoparklar vb. aydınlatma sistemleri

2.2. İletişim ağlar: gelen hatlar ve farklı binalar arasındaki hatlar

1.4 Korunan uzunluklar

Esastır Etkili bir aşırı gerilim koruma sisteminin tasarımında dikkate alınması Korunacak alıcıları besleyen hatların uzunluğunun (tabloya bakınız) altında).

Aslında bir üst Belirli bir uzunlukta, alıcıya uygulanan voltaj bir rezonans fenomeni, beklenen sınırlama voltajını önemli ölçüde aşar. Bu olgunun kapsamı doğrudan kişinin özellikleriyle bağlantılıdır. kurulum (iletkenler ve bağlantı sistemleri) ve akımın değeri ile aydınlatma deşarjından kaynaklanmaktadır.

Bir SPD doğru şekilde şu durumlarda kablolu:

1. Korunan Ekipman, SPD'nin bağlı olduğu aynı toprağa eş potansiyel olarak bağlanmıştır. bağlı

2. SPD ve onun ilgili yedekleme koruması bağlıysa:

2.1. Şuna: ağa (canlı kablolar) ve kartın ana koruyucu çubuğuna (PE/PEN) iletken uzunlukları mümkün olduğu kadar kısa ve 0,5 m'den az.

2.2. İle kesitleri SPD gerekliliklerine uygun olan iletkenler (bkz. aşağıdaki tablo).

Tablo 1 – Maksimum SPDe ile korunacak cihaz arasındaki hat uzunluğu

SPD konumu		Kurulumun başlangıç ​​noktasında		Kurulumun başlangıç ​​noktasında değil
Kondüktör enine kesit		kablolama (yerel)	büyük kablolar (endüstri)	kablolama (yerel)	büyük kablolar (endüstri)
Kompozisyon bağlama sisteminin	AÇIK kondüktör	< 10m	10 m	< 10 m*	20 m*
	örgülü/eşpotansiyel	10 m	20 m	20 m*	30 m*

* Koruma Mesafenin daha fazla olması durumunda kullanım noktasında tavsiye edilir

1.4.1 Çift voltajın etkisi

Belli bir değerin üstünde d uzunluğunda, SPD tarafından korunan devre, endüktans ve kapasitans eşittir:

Lω = -1 / Cω

Devre empedans daha sonra direncine indirgenir. SPD'nin bir kısmı absorbe etmesine rağmen, devredeki artık yıldırım akımı I hala darbeye dayalıdır. Onun rezonans nedeniyle artış Ud, Uc'de önemli artışlara neden olacaktır ve Urm gerilimleri.

Bunların altında koşullar altında alıcıya uygulanan voltaj iki katına çıkabilir.

Çift etkisi Gerilim

Nerede:

•C – yükü temsil eden kapasite

•Ld – güç kaynağı hattı endüktansı

•Lrm – bağlama sistemi endüktansı

Montaj SPD'lerin sayısı hizmetin sürekliliğini olumsuz yönde etkilememelidir; İstenilen amaca aykırı. Özellikle de kurulmaları gerekir. evsel veya benzeri tesisatların menşei (TT topraklama sistemleri), S tipi gecikmeli kaçak akım cihazıyla birlikte.

Dikkat! eğer oradaysa önemli yıldırım çarpmalarında (> 5 kA), ikincil kaçak akım cihazlar yine de tetiklenebilir.

2. SPD'lerin Kurulumu

2.1 SPD'leri bağlama

2.1.1 Bağlama sistemi veya toprak bağlantısı

Standart organları hem bağlama kavramını belirtmek için genel "topraklama cihazı" terimini kullanın sistemi ile topraklama elektrodunun sistemi arasında hiçbir ayrım yapılmaz. iki. Alınan görüşün aksine, arasında doğrudan bir ilişki yoktur. Güvenliği sağlamak için düşük frekansta sağlanan topraklama elektrotunun değeri insanların sayısı ve SPD'lerin sağladığı korumanın etkinliği.

Aşağıda gösterildiği gibi, bu tür bir koruma, topraklamanın yokluğunda bile sağlanabilir elektrot.

empedansı SPD tarafından yönlendirilen akımın deşarj devresi şu şekilde ayrılabilir: iki parça.

İlki, topraklama elektrodu, genellikle teller olan iletkenlerden ve zeminin direnci. Esas olarak endüktif doğası, onun Kablolama önlemlerine rağmen frekans arttıkça verimlilik azalır (uzunluk sınırlaması, 0,5 m kuralı). Bu empedansın ikinci kısmı daha azdır görünür ancak yüksek frekansta gereklidir çünkü aslında aşağıdakilerden oluşur: kurulum ve toprak arasında kaçak kapasite.

elbette Bu bileşenlerin her birinin göreceli değerleri türüne ve türüne göre değişir. kurulumun ölçeği, SPD'nin konumu (ana veya yakınlık tipi) ve topraklama elektrot şemasına göre (topraklama sistemi).

Ancak var gerilim dalgalanma koruyucusunun deşarj akımındaki payının olduğu kanıtlanmıştır eşpotansiyel sistemde %50 ila 90'a ulaşabilirken, miktar doğrudan topraklama elektrodu tarafından boşaltılan miktar %10 ila 50 civarındadır. Bağlama sistemi aşağı yukarı aynı olan düşük bir referans voltajını korumak için gereklidir tüm kurulum boyunca.

SPD’ler şöyle olmalı Maksimum verimlilik için bu bağlama sistemine bağlanın.

En az miktar Bağlantı iletkenleri için önerilen kesit alanı dikkate alınır. maksimum deşarj akımı değeri ve kullanım ömrü sonu özellikleri koruma cihazı.

Bu gerçekçi değil olmayan bağlantı uzunluklarını telafi etmek için bu kesiti artırmak 0,5 m kuralına uyun. Aslında yüksek frekansta empedansı iletkenler doğrudan uzunluklarına bağlıdır.

Elektrikte santraller ve büyük boyutlu paneller için, maliyetleri azaltmak iyi bir fikir olabilir. açıktaki metal iletken kısımlarını kullanarak bağlantının empedansını şasi, plakalar ve muhafazalar.

Tablo 2 – Asgari SPD bağlantı iletkenlerinin kesiti

SPD kapasitesi		Kesit (mm2)
Sınıf II SPD	SStandart: Imax < 15 kA (x 3-sınıf II)	6
	eArtırılmış: Imax < 40 kA (x 3-sınıf II)	10
	HYüksek: Imax < 70 kA (x 3-sınıf II)	16
Sınıf SPD'm		16

Kullanımı koruyucu iletkenler olarak muhafazaların açıkta kalan metal iletken parçaları tarafından onaylandığı sürece IEC 60439-1 standardı tarafından izin verilmektedir. üretici firma.

Herzaman koruyucu iletkenleri bağlamak için bir tel iletkenin tutulması tercih edilir aracılığıyla yapılan bağlantıyı ikiye katlayan terminal bloğuna veya toplayıcıya Muhafaza kasasının açıkta kalan iletken parçaları.

2.1.2 Bağlantı uzunluğu

Pratikte öyle SPD devresinin toplam uzunluğunun 50 cm'yi geçmemesi önerilir. Bu gereksinimin uygulanması her zaman kolay değildir, ancak mevcut olanakların kullanılması Yakındaki açıkta kalan iletken parçalar yardımcı olabilir.

Toplam uzunluk SPD devresi

* kurulabilir aynı DIN rayında. Ancak her ikisi de sağlanırsa kurulum daha iyi korunacaktır. cihazlar 2 farklı DIN rayına monte edilir (koruma altında SPD)

Sayısı SPD'nin absorbe edebileceği yıldırım çarpmaları, SPD'nin değeriyle birlikte azalacaktır. deşarj akımı (In değerindeki bir akım için 15 vuruştan tek bir vuruşa kadar) Imax/Iimp'te).

0,5 m kuralı In Teoriye göre, yıldırım düştüğünde alıcının bulunduğu Ut voltajı maruz kalan gerilim dalgalanmasının koruma gerilimi ile aynıdır koruyucu (İçi için), ancak pratikte ikincisi daha yüksektir.

Aslında, SPD bağlantı iletkenlerinin empedanslarından kaynaklanan voltaj düşüşleri ve bunların buna koruma cihazı eklenir:

Ut = UI1 + Ud + UI2 + Yukarı + UI3

Örneğin, 10 kA darbe akımının üzerinden geçtiği 1 m iletkendeki voltaj düşüşü 10 μs 1000 V'a ulaşacaktır.

Δu = L × di / dt

•     di – Akım değişimi 10.000 A

•     dt – Zaman değişimi 10 μs

•     L – 1 m iletkenin endüktansı = 1 μs

• Değer Δu Yukarı gerilime eklenecek

Toplam uzunluk Bu nedenle mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır. Pratikte şu tavsiye edilir: 0,5 m aşılmaz. Zorluk durumunda geniş, düz kullanmak yararlı olabilir. iletkenler (yalıtımlı örgüler, esnek yalıtımlı çubuklar).

0,5 m SPD bağlantı kuralı

Toprak bağlantısı gerilim dalgalanma koruyucusunun iletkeni yeşil/sarı olmamalıdır. PE iletkeninin tanımının anlamı.

Yaygın uygulama öyle ki bu işaretleme sıklıkla kullanılmaktadır.

Bazı kablolama konfigürasyonlar yukarı ve aşağı akış arasında bağlantılar oluşturabilir Yıldırım dalgasının yayılmasına neden olması muhtemel SPD iletkenleri Kurulum boyunca.

SPD kablolaması konfigürasyon #1

Yukarı akış ve gerilim dalgalanma koruyucusu terminaline bağlı alt iletkenler ortak yol.

SPD kablolaması konfigürasyon 1

SPD kablolaması konfigürasyon #2

Giriş ve çıkış iletkenler fiziksel olarak iyi ayrılmış ve aynı terminale bağlanmıştır.

SPD kablolaması konfigürasyon 2

SPD kablolaması konfigürasyon #3

Bağlantı iletkenler çok uzun, çıkış iletkenleri fiziksel olarak ayrılmış.

SPD kablolaması yapılandırma 3

SPD kablolaması konfigürasyon #4

Bağlantı toprak terminalinden dönüş iletkeni ile mümkün olduğu kadar kısa iletkenler Canlı iletkenlere yakın.

SPD kablolaması konfigürasyon 4

2.2 SPD'lerin kullanım ömrü sonu koruması

SPD bir Kullanım ömrünün sonuna gelinmesi özel dikkat gerektiren cihaz. Bileşenlerinin yaşı her seferinde bir yıldırım düşüyor.

Yaşamın sonunda SPD'deki dahili bir cihaz onu beslemeden ayırır. Bir gösterge (açık koruyucu) ve isteğe bağlı bir alarm geri bildirimi (durum geri bildirim aksesuarı) takılı) modülün değiştirilmesini gerektiren bu durumu belirtir endişeli.

SPD aşarsa sınırlama kapasiteleri kısa devre yaptırılarak yok edilebilir. A bu nedenle kısa devre ve aşırı yük koruma cihazı kurulmalıdır. SPD'nin yukarı akışındaki seri (bu genellikle SPD şubesi olarak anılır).

Şekil X – Kurulum ilkeleri İlgili korumaya sahip SPD'ler

aksine Belirli bir görüşe göre, gerilim dalgalanma koruyucusu her zaman korunmalıdır olası kısa devre ve aşırı yük akımlarına karşı. Ve bu herkes için geçerli türlerine bakılmaksızın hem sınıf II hem de sınıf I gerilim dalgalanma koruyucuları Kullanılan bileşenler veya teknolojiler.

Bu koruma olağan ayrımcılık kurallarına uygun olarak sağlanmalıdır.

2.3 SPD'lerin Koordinasyonu

Birkaç SPD'nin düzenlenmesi kademeli olarak her birinin absorbe edebilmesi için bunların koordine edilmesini gerektirir. Enerjiyi optimum şekilde dağıtır ve yıldırım çarpmasının yayılmasını sınırlar Kurulum yoluyla mümkün olduğunca.

Koordinasyon SPD'ler spesifik çalışmaların konusunu oluşturması gereken karmaşık bir kavramdır. ve testler. SPD'ler arasındaki minimum mesafeler veya dekuplaj bobinlerinin eklenmesi üreticiler tarafından tavsiye edilmez.

Birincil ve ikincil SPD'ler toplam enerjinin dağıtılacağı şekilde koordine edilmelidir (E1 + E2) deşarj kapasitelerine göre aralarında paylaştırılır. Önerilen mesafe d1, gerilim dalgalanma koruyucularının ayrılmasına olanak sağlar ve böylece çok fazla enerjinin doğrudan ikincil SPD'ye geçmesini önler onu yok etme riskiyle birlikte.

Bu bir aslında SPD'lerin her birinin özelliklerine bağlı olan bir durum.

Şekil X – SPD'leri koordine etmek

İki özdeş voltaj dalgalanma koruyucuları. Örneğin Yukarı: 2 kV ve Imax: 70 kA) d1 mesafesi gerekmeden kurulur: enerji paylaşılacaktır iki SPD arasında aşağı yukarı eşit. Ancak iki farklı SPD (örneğin Yukarı: 2 kV/Imaks: 70 kA ve Yukarı: 1,2 kV/Imaks: 15 kA) ile arasında en az 8 m mesafe olmalıdır ikinci voltaj dalgalanma koruyucusuna çok fazla talep gelmesini önleyin.

Belirtilmemişse, d1 dk'yı (metre cinsinden) Up1 ve Up2 (inç cinsinden) arasındaki farkın %1'i olarak alın. volt). Örneğin:

Yukarı1 = 2,0 kV (2000 V) ve Up2 = 1,2 kV (1200 V)

⇒ d1 = 8 m dk. (2000 – 1200 = 800 >> 800'ün %1'i = 8m)

Başka bir örnek, eğer:

Up1 = 1,4 kV ve Up2 = 1,2 kV ⇒ d1 = 2 m dk.