Forskellige typer overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD)

1. Introduktion

Strømstød er tavse dræbere i moderne elektriske systemer. Fra boligelektronik til industriel automation og solcelleanlæg, selv en enkelt transient overspænding kan forårsage nedetid, dyre reparationer eller udstyrsfejl. Løsningen? Overspændingsbeskyttelsesenheder (SPD'er).

I denne vejledning opdeler vi de forskellige typer overspændingsbeskyttelsesenheder, forklarer, hvordan de fungerer, og sammenligner deres applikationer. Til sidst ved du præcis, hvilke SPD-typer der passer til dit system - uanset om det er et hjem, et datacenter eller en PV-installation.

2. Hvad er overspændingsbeskyttelsesanordninger?

A Overspændingsbeskyttelsesenhed (SPD) er en sikkerhedskomponent installeret i et elektrisk system for at begrænse forbigående overspændinger forårsaget af lynnedslag, koblingshændelser eller forsyningsforstyrrelser. Det virker ved at omdirigere overspændingsenergien sikkert til jorden og beskytter tilsluttet udstyr.

Tænk på en SPD som en trykudløsningsventil: den forhindrer ikke stigningen i at ske, men den kanaliserer den overskydende energi væk fra følsom elektronik.

3. Hvordan virker overspændingsbeskyttelse?

SPD'er er afhængige af komponenter såsom Metal Oxide Varistors (MOV'er), Gas Discharge Tubes (GDT'er) og gnistgab. Når spændingen overstiger en sikker tærskelværdi (Uc), skifter SPD'en til ledningstilstand og klemmer overspændingen til en lavere restspænding (Op).

Nøgleparametre at forstå:

• Uc (maksimal kontinuerlig driftsspænding): den normale spænding SPD'en kan klare.

• Op (spændingsbeskyttelsesniveau): klemspænding, som downstream-enheder vil “se”.”

• Ind / Imax (nominel og maksimal afladningsstrøm): hvor meget overspændingsstrøm enheden kan absorbere.

• Iimp (impulsstrøm): specifik for Type 1, der repræsenterer lynnedslagsbølgeformer.

4. Typer af overspændingsbeskyttelsesanordninger

At forstå SPD-typer er nøglen til at designe lagdelt overspændingsbeskyttelse. Internationale standarder som f.eks IEC 61643-11 (AC), IEC 61643-31 (DC/PV), og UL 1449 (Nordamerika) definere forskellige klasser baseret på testbølgeformer, energikapacitet og installationsplacering.

Nedenfor opdeler vi de forskellige typer af overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD'er), du vil støde på, med deres tekniske roller og applikationsvejledning.

4.1 Type 1 SPD'er (IEC 61643-11, klasse I, 10/350 µs)

• Definition: Designet til at aflade delvis lynstrøm. Testet med 10/350 µs impulsbølgeformen (Iimp), der repræsenterer et direkte lynnedslag.

• Installationspunkt: Serviceindgang, typisk opstrøms for hovedfordelingstavlen. Anvendes ofte i bygninger udstyret med et eksternt lynbeskyttelsessystem (LPS).

• Nøgleparametre:

  • Iimp (Impulsstrøm): nominel lynstrømkapacitet.

  • Uc (Maximum Continuous Driftsspænding): sikrer ingen skade under normal drift.

  • Op (spændingsbeskyttelsesniveau): restspænding set af nedstrømskredsløb.

• Anvendt teknologi: Gnistgab, kraftige MOV'er eller hybriddesign.

• Brugstilfælde:

  • Industrielle faciliteter, teletårne, hospitaler.

  • Høje bygninger i områder med høj lyntæthed.

• Eksempel: En fabrik med lynafledere på taget vil kræve Type 1 SPD'er ved hovedforsyningen.

4.2 Type 2 SPD'er (IEC 61643-11, klasse II, 8/20 µs)

• Definition: Håndterer koblingsstød og indirekte lyneffekter. Testet med 8/20 µs strømbølgeform (In, Imax).

• Installationspunkt: Hoved- eller underfordelingstavler inde i anlægget.

• Nøgleparametre:

  • I (nominel udledningsstrøm): udholdenhed under flere overspændinger.

  • Imax (Maximum Discharge Current): maksimal overspændingskapacitet.

  • Op: skal koordinere med både opstrøms Type 1 og nedstrøms Type 3.

• Anvendt teknologi: MOV-baserede moduler, ofte stikbar for nem udskiftning.

• Brugstilfælde:

  • Beboelsesboliger, kontorbygninger, detailbutikker.

  • Standardbeskyttelse i områder med moderat overspændingsrisiko.

• Eksempel: Et lille kontor uden ekstern LPS vil typisk bruge Type 2 SPD'er i hovedkortet.

Ønsker du en detaljeret opdeling? Læs hele vores guide: Hvad er en type 2 overspændingsbeskyttelsesenhed?

4.3 Type 3 SPD'er (IEC 61643-11, klasse III, combo wave)

• Definition: Fin beskyttelse af terminaludstyr. Testet med kombinationsbølge (1,2/50 µs spænding + 8/20 µs strøm).

• Installationspunkt: Så tæt som muligt på den beskyttede enhed (stikkontakt, enhedsindgang).

• Nøgleparametre:

  • Op: meget lavt spændeniveau for at beskytte følsomme belastninger.

  • Skal bruges i koordination med opstrøms Type 2.

• Anvendt teknologi: MOV'er kombineret med filtre for ekstra dæmpning.

• Brugstilfælde:

  • Computere, LED-drivere, medicinsk elektronik og kontrolsystemer.

• Eksempel: En hospitals-MR-maskine kræver Type 3 SPD i nærheden af ​​enheden, der arbejder sammen med opstrøms Type 2.

Lær mere i vores dedikerede artikel: Hvad er en type 3 overspændingsbeskytter?

4.4 T1+T2 kombinations-SPD'er

• Definition: En enkelt SPD-enhed testet for både klasse I (10/350 µs) og klasse II (8/20 µs) bølgeformer.

• Fordel: Beskytter mod direkte lynnedslag samt koblingsspændinger i én enhed.

• Installationspunkt: Serviceindgang, når plads eller budget begrænser flere enheder.

• Brugstilfælde:

  • Mellemstore erhvervs- eller boligbyggerier har brug for kompakte løsninger.

  • Steder, hvor koordinering mellem separate Type 1 og Type 2 er vanskelig.

• Eksempel: Et indkøbscenters hovedtavle kan installere en T1+T2 SPD for at forenkle beskyttelsen.

4,5 T2+T3 kombinations-SPD'er

• Definition: Hybride enheder er testet for klasse II og klasse III ydeevne.

• Fordel: Giver både distributionsniveau og terminalbeskyttelse.

• Installationspunkt: Underpaneler tæt på følsomme belastninger, især hvis kabelføringer overstiger 10 m.

• Brugstilfælde:

  • Datacentre, serverrum, industrielle styreskabe.

• Eksempel: En fabriksautomationslinje med lange kabelføringer til PLC'er kan bruge en T2+T3 SPD nær PLC-panelerne.

4.6 Type 4 SPD'er (UL 1449, kun Nordamerika)

• Definition (UL 1449): Komponentsamlinger, der ikke er beregnet som selvstændige enheder, men integreret i OEM-udstyr.

• Underkategorier:

  • Type 4 Component Assemblys (CA): færdigpakkede SPD-dele til producenter.

  • Type 5-komponenter: rå MOV'er eller GDT'er.

• Installationspunkt: Indvendige apparater, strømforsyninger eller specialbyggede paneler.

• Brugstilfælde:

  • OEM'er, der designer overspændingsbeskyttet udstyr.

  • Specialiseret industriudstyr på det nordamerikanske marked.

• Eksempel: En UPS-producent integrerer Type 4 SPD-enheder i sine produkter.

4,7 PV/DC SPD'er (IEC 61643-31, op til 1500 VDC)

• Definition: Overspændingsbeskyttelsesanordninger designet til fotovoltaiske og jævnstrømskredsløb.

• Teststandarder: IEC 61643-31 specificerer krav til DC-applikationer.

• Installationspunkt: PV-array-kombinationsbokse, invertere og DC-fordelingstavler.

• Nøgleparametre:

  • Ucpv: nominel kontinuerlig PV-spænding (600 V, 1000 V, 1500 V).

  • In / Imax: overspændingsstrømhåndtering på DC-siden.

  • Responstid: skal være hurtig nok til halvlederbaserede invertere.

• Brugstilfælde:

  • Solarfarme i brugsskala, solcelleanlæg på taget, batteriopbevaringsfaciliteter.

• Eksempel: En 1500 VDC solcellegård skal bruge T1+T2 PV SPD'er ved kombinationsbokse og inverterindgange.

Pro-tip til læsere: Brug altid en koordineret SPD-system. Type 1 ved indgangen, Type 2 ved underpaneler og Type 3 tæt på kritiske belastninger. Til PV skal du tilføje Type 2 eller T1+T2 DC SPD'er som specificeret af IEC 61643-31.

5. Type 1 vs Type 2 vs Type 3 SPD-enheder

Hvis du vil have et dybere dyk, så tjek vores dedikerede blog om dette emne her:
Forskellen mellem Type 1, Type 2 og Type 3 SPD'er

Her er en hurtig sammenligning, der hjælper dig med at vælge den rigtige SPD-type:

Oversigt

• Type 1 SPD'er håndtere højenergi, direkte lynnedslag (10/350 µs).

• Type 2 SPD'er afbøde koblingsstød og indirekte stød (8/20 µs).

• Type 3 SPD'er beskyt følsomt udstyr på den sidste kilometer (kombinationsbølgeform).

6. Sådan installeres og koordineres overspændingsbeskyttelsesenheder (SPD)

Korrekt installation er lige så kritisk som at vælge de rigtige typer overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD). Forkert ledningsføring eller dårlig koordinering kan kompromittere beskyttelsesniveauerne, selvom SPD'en selv opfylder IEC- eller UL-standarderne. Baseret på IEC 61643-11, IEC 61643-31, UL 1449 og vores virksomheds tekniske retningslinjer er her de vigtigste bedste praksisser:

1. Korteste forbindelsesregel

• Hold alle SPD-tilslutningsledninger så korte og lige som muligt, ideelt set ≤ 0,5 m (som anbefalet i vores tekniske manual).

• Lange ledninger introducerer induktiv spændingsstigning, hvilket øger restspændingen (Op) set af det beskyttede udstyr.

2. Korrekt lederstørrelse

• Brug ledere dimensioneret efter SPD-typen:

  • Type 1 SPD: minimum 16 mm² kobber (højenergi lynstrøm, Iimp).

  • Type 2 SPD: minimum 6 mm² kobber.

  • Type 3 SPD: følg producentens data, typisk mindre tværsnit på grund af lavere strøm.

• Brug altid kobberledere med lav impedans og undgå skarpe bøjninger.

3. Potentialudligning

• Alle SPD'er skal tilsluttes den samme hovedjordingsstang eller potentialudligningssystem.

• Bonding sikrer, at overspændingsenergi aflades sikkert til jorden, hvilket undgår farlige potentialeforskelle mellem kredsløb.

4. SPD-koordinering

• Spændingsbeskyttelsesniveau (op) hierarki: Opstrøms SPD'er (type 1) bør altid have en højere opstrøms SPD'er end nedstrøms SPD'er (type 2/3).

• Afstandsregel: Hvis kablet mellem SPD'er og beskyttede belastninger er længere end 10 m, skal du installere en ekstra nedstrøms SPD (f.eks. Type 3) for bedre beskyttelse.

• Parallel koordinering: For flertrinsbeskyttelse (Type 1 + Type 2 + Type 3) skal du sikre korrekt energifordeling, så ingen enkelt enhed bliver overbelastet.

5. Back-up beskyttelse (OCPD)

• Brug altid dedikerede sikringer eller afbrydere til at beskytte selve SPD'en.

• Vores manual specificerer reservesikringer afhængigt af SPD-model og Imax/Iimp.

• UL 1449 kræver også korrekt overstrømsbeskyttelse for at forhindre SPD-overophedning eller fejl under ekstreme begivenheder.

Pro tip: Kontroller altid overholdelse af IEC 61643-11 (AC SPD'er), IEC 61643-31 (PV/DC SPD'er), eller UL 1449 (Nordamerika) afhængigt af din region. Korrekt installation og koordinering maksimerer SPD's levetid og sikrer sikkerheden af ​​hele det elektriske system.

7. Konklusion

Typer af overspændingsbeskyttelsesanordninger er ikke udskiftelige - hver spiller en unik rolle i at forsvare elektriske systemer.

• Type 1 skærme mod direkte lynnedslag.

• Type 2 er arbejdshesten for fordelingstavler.

• Type 3 beskytter din mest følsomme elektronik.

• Kombinationer og PV/DC SPD'er dække specialiserede og vedvarende applikationer.

Ved at forstå SPD-typer, deres standarder og installationsregler kan du designe et lagdelt forsvar, der sikrer sikkerhed, minimerer nedetid og beskytter investeringer.