Typer af industrielle overspændingsbeskyttelsesanordninger og graderede beskyttelsesstrategier
31/10/2025
Denne artikel vil systematisk introducere typerne, klassificeringsmetoderne og hvordan man opbygger et effektivt gradueret beskyttelsessystem til industrielle overspændingsbeskyttere (SPD).
Klassificering efter teknisk princip og udledningskapacitet
Dette er kerneklassificeringsmetoden for SPD, som direkte bestemmer deres anvendelsesscenarier og beskyttelsesniveauer, og er normalt baseret på internationale standarder såsom IEC 61643.
Type 1 (Type 1/T1): Energiudledning
Teknisk princip: Type 1 overspændingsbeskyttelsesanordninger bruger typisk et gnistgab som sin kernekomponent. Dens vigtigste egenskab er dens høje overspændingsstrømafladningsevne.
Udledningsevne: I stand til at modstå og udløse direkte lynnedslag eller delvis lynstrøm (simulerer en 10/350µs bølgeform); teststrømme kan typisk nå titusvis af kiloampere.
Ansøgningsscenarier: Primært installeret ved indgangen til bygningens hovedfordelingsskab (MDB) som en primær beskyttelsesanordning til at frigive lynstrøm fra eksterne ledninger (f.eks. elledninger).
Type 2 (Type 2/T2): Spændingsbegrænser
Teknisk princip: Kernekomponenten er en varistor (MOV). Under normal spænding udviser MOV høj modstand; når der opstår en overspænding, falder dens modstand kraftigt, idet den omgår strømmen og klemmer spændingen til et sikkert niveau.
Udledningskapacitet: Type 2 overspændingsbeskyttelsesanordninger Anvendes til at aflade inducerede lynnedslag og operationelle overspændinger (simulerer 8/20µs bølgeform), med en afladningskapacitet, der typisk spænder fra flere tusinde til titusindvis af ampere.
Anvendelsesscenarier: Installeret nedstrøms for hovedfordelingsskabet i fordelingsskabet (fordelingspanel, SDB) eller før kontrolskabet for vigtigt udstyr, der tjener som sekundær beskyttelse for at give beskyttelse til det meste elektrisk udstyr.
Type 3 (Type 3/T3): Avanceret beskyttelse
Teknisk princip: Anvender typisk finere MOV'er, gasudladningsrør eller TVS-dioder, hvilket resulterer i ekstrem hurtig respons og lavere restspænding (beskyttelsesniveau).
Afladningskapacitet: Afladningskapaciteten er relativt lille, primært brugt til yderligere at undertrykke resterende overspændingsspænding.
Ansøgningsscenarier: Type 3 overspændingsbeskyttelsesanordninger installeret meget tæt på det beskyttede udstyr, såsom i udstyrets stikdåse eller stikkort, for fin beskyttelse. Det skal normalt bruges sammen med en Type 2 SPD og kan ikke installeres alene.
Kombineret Spd (Type 1+2): Integreret løsning
Teknisk princip: Denne enhed integrerer en type 1 gnistgab og en type 2 varistor, hvilket giver fordelene ved høj afladningsevne og lavt beskyttelsesniveau.
Ansøgningsscenarier: Kombineret SPD (Type 1+2) overspændingsbeskyttelsesenheder velegnet til applikationer med begrænset plads eller som kræver forenklet design. Den kan installeres direkte i hovedfordelingsskabet ved bygningens indgang, hvilket giver en kombineret første- og anden-niveau beskyttelse.
Udvidet klassificering af industrielle overspændingsbeskyttelsesanordninger
Ud over kerneteknologityper kan industrielle SPD'er også klassificeres efter andre dimensioner.
Klassificering efter strømkildetype
AC strømforsyning SPD: Bruges til at beskytte AC strømforsyningssystemer, såsom 380V/220V industrielle elnet.
DC-strømforsyning SPD: Bruges til at beskytte DC-strømforsyningssystemer, såsom fotovoltaiske strømgenereringssystemer, DC-motordrev og kommunikationsbasestations strømforsyninger.
AC Power SPD VS DC Power SPD
Feature
AC Power SPD
DC Power SPD
Primær ansøgning
Vigtigste elektriske paneler, underpaneler, grenkredsløb i boliger, kontorer og industrielle faciliteter.
Solcellepaneler, batteriopbevaringssystemer, EV-ladestationer, telekommunikation, biler, marine og offentlig transport.
Systemspænding
Følger standard AC-spændinger (f.eks. 120V, 230V, 400V, 480V).
Meget variabel (f.eks. 12V, 24V, 48V for batterier; 600V til 1500V for solcellestrenge).
Aktuel adfærd
Vekselstrøm. Spændingen krydser nul 100 eller 120 gange i sekundet. Dette hjælper slukke en elektrisk lysbue.
Jævnstrøm. Spændingen er konstant og krydser ikke nul. Dette gør buer meget mere vedvarende og farlige.
Nøgledesignudfordring
Håndtering af transiente overspændinger. Nulkrydsningen af AC hjælper naturligvis med at afbryde følgestrømmen.
Bueundertrykkelse. Den primære udfordring er sikkert at slukke for “følgestrømmen” fra DC-kilden efter en overspændingshændelse, uden at SPD'en går i brand.
Intern teknologi og komponenter
Bruger primært Metaloxidvaristorer (MOV'er) og nogle gange gasudledningsrør (GDT'er). Design er relativt ligetil.
Bruger mere robust MOV'er med specielle lysbuedæmpende kamre/fyldstoffer. Større afhængighed af GDT'er specielt designet til DC, som sikkert kan håndtere den kontinuerlige DC-spænding uden at lække.
Spændingsklassificering (Uc)
Klassificeret til kontinuerlig drift ved standard AC RMS-spændinger (f.eks. 275V, 320V, 440V).
Klassificeret til kontinuerlig drift ved den specifikke DC-systemspænding (f.eks. 1000V DC, 1500V DC).
Frakobling & Sikkerhed
Indeholder ofte termiske afbrydere for sikkert at svigte en MOV, der er blevet forringet af mange overspændinger.
Kritisk og mere robust. Kræver avancerede fejlmekanismer for fysisk at afbryde SPD'en fra DC-kilden på en fejlsikker måde, da en vedvarende jævnstrømsbue er en stor brandfare.
Certificeringsstandarder
UL 1449 (Nordamerika), IEC 61643-11 (international).
UL 1449 (til specifikke DC-applikationer), IEC 61643-11, UL 497B og specifikke standarder for PV-systemer som IEC 62548.
Klassificering efter signaltype
Industrielle miljøer indeholder ikke kun elledninger, men også talrige signal- og kontrolledninger. Signal SPD'er er specielt designet til at beskytte disse lavspændingsledninger, såsom:
● Netværk/Ethernet SPD
● RS-232/485/422 seriel port SPD
● Analog/Digital I/O SPD
● Koaksialkabel SPD (bruges til videoovervågning, antenner osv.)
Klassificering efter monteringsstruktur
Plug-in overspændingsbeskyttelsesudstyr
Det ligner en adapter og sættes direkte i en stikkontakt. Det bruges hovedsageligt til at beskytte en enkelt enhed og tilhører Type 3.
Modulære overspændingsbeskyttelsesanordninger
Det modulære standarddesign gør det muligt at montere den på en DIN-skinne i et fordelerskab, ligesom en afbryder. Dette er den mest almindelige form i industrielle applikationer, hvilket letter installation, udskiftning og tilstandsovervågning (via fjernsignalkontakter). Type 1 og Type 2 er for det meste af denne type.
Overspændingsbeskyttelsesanordninger af bokstype
SPD-moduler, sikringer eller afbrydere er integreret i et enkelt beskyttende kabinet, som almindeligvis bruges i udendørs- eller feltudstyrsbokse.
Hvordan bygger man et niveaudelt (trinnet) beskyttelsessystem?
En enkelt SPD kan ikke give perfekt beskyttelse, så en trindelt (eller trinvis) beskyttelsesstrategi er påkrævet.
Princippet om lagdelt beskyttelse
Kernekonceptet for graderet beskyttelse er “trin-for-trin afladning og lag-for-lag fastspænding.”
Niveau 1 (Type 1/Type 1+2): Ved den indgående hovedledning absorberer og aflader den langt størstedelen af den massive overspændingsenergi, hvilket begrænser overspændinger på flere kilovolt til et lavere niveau (f.eks. 1500-2500V).
Niveau 2 (Type 2): Ved fordelingspanelet udleder den yderligere overspændinger, der er trængt ind i niveau 1, og klemmer spændingen til et mere sikkert niveau (f.eks. 1000-1500V).
Niveau 3 (Type 3): I den forreste ende af udstyret giver det endelig undertrykkelse af mindre resterende overspændinger, hvilket giver den lavest mulige restspænding (typisk under 1000V), hvilket sikrer den absolutte sikkerhed ved præcisionsudstyrsporte.
En vis linjeafstand (generelt anbefalet at være mere end 10 meter) skal opretholdes mellem hvert niveau af SPD for at udnytte linjeimpedansen til energikoordinering. Hvis afstanden er utilstrækkelig, kræves afkoblingskomponenter (såsom dedikerede afkoblingsspoler eller passende sikringer/afbrydere) for at sikre, at hvert niveau af SPD fungerer i en koordineret rækkefølge.
Eksempel på Spd-konfiguration i typiske industrielle scenarier
Hovedfordelingsrum (MDB): Installer Type 1+2 SPD'er for at beskytte strømtilførslen til hele bygningen.
Produktionslinjestyreskab (SDB): Installer Type 2 SPD'er for at beskytte strømforsyningen til kernekontrolenheder såsom PLC'er og frekvensomformere.
PLC I/O-modul foran: Installer signal-SPD'er på styresignallinjer (f.eks. 24V DC).
Ingeniørarbejdsstation: Brug Type 3 SPD-stikkort på soklerne for at beskytte computeren og programmeringsenheden.
Workshop Network Switch: Installer Ethernet SPD'er på netværksportene.
FAQ
Hvordan vælger man den passende SPD-type baseret på stedets forhold?
Trin 1: Bestem installationsstedet. Vælg T1 eller T1+2 for det indgående hovedskab; T2 til fordelerskabet; og T3 til udstyrets frontend.
Trin 2: Tjek nøgleparametre. Den maksimale kontinuerlige driftsspænding (Uc) skal være større end den højeste spænding, der kan forekomme i det lokale elnet; den nominelle afladningsstrøm (In) og den maksimale afladningsstrøm (Imax) skal opfylde kravene til lynbeskyttelsesniveau (LPL) for installationspunktet; spændingsbeskyttelsesniveauet (Op) skal være lavere end det beskyttede udstyrs modstandsspændingsværdi.
Trin 3: Overvej andre faktorer, såsom strømforsyningssystemet (AC/DC), installationsmetode (modulær/boks-type), statusindikation og krav til fjernsignaleringsfunktioner.
Daglig inspektion og vedligeholdelse af industriel SPD
Regelmæssig visuel inspektion: Kontroller SPD'en for fysiske skader, såsom revner eller brændemærker.
Overhold statusindikatoren: De fleste SPD'er har en farvekodet vinduesindikator (grøn/rød). Grøn indikerer normal drift, og rød indikerer fejl, der kræver øjeblikkelig udskiftning.
Før en vedligeholdelseslog: Notér installationsdatoen, datoen for den første inspektion og efterfølgende inspektionsdetaljer. Selv når de er i normal tilstand, har SPD'er en begrænset levetid; det anbefales at inspicere eller udskifte dem med jævne mellemrum (f.eks. hvert 3.-5. år) eller efter en større overspændingshændelse.
Professionel test: Brug specialiserede instrumenter til at måle varistorens lækstrøm og vurdere for ydeevneforringelse.
Kan overspændingsbeskyttelsesanordninger forhindre strømafbrydere i at udløse?
Den primære funktion af en SPD er at forhindre udstyr i at blive beskadiget af overspænding, ikke at forhindre afbrydere i at udløse.
Konklusion
Ved at forstå de tekniske principper og anvendelsesscenarier for forskellige typer industrielle overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD) (t1, t2, t3), og kombinere dem med omfattende beskyttelse af strøm- og signalledninger, kan vi bygge et effektivt hierarkisk (trin-for-trin) beskyttelsessystem.
#!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=16#!trpen#Optimized by #!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=15#!trpen#Seraphinite accelerator#!trpst#/trp-gettext#!trpen##!trpst#/trp-gettext#!trpen#
