Klassificering af SPD'er

En overspændingsbeskyttelsesanordning (SPD) beskytter elektriske systemer og udstyr mod overspændingshændelser ved at begrænse transiente spændinger og aflede overspændingsstrømme.

De vigtige tekniske egenskaber ved SPD:

• Maksimal kontinuerlig driftsspænding (Uc)

• Lynimpulsstrøm (Iimp)

• Nominel afladningsstrøm (I)

• Spændingsbeskyttelsesniveau (op)

• Kortslutningsmodstandsevne (Isccr)

• Mulighed for friløbsafbrydelse ved Uc (Ifi)

• Transient overspænding (TOV)

Disse parametre bestemmer SPD'ens ydeevne under forskellige fejlforhold og skal tilpasses omhyggeligt til systemets spænding, installationspunkt og forventede overspændingsmiljø.

SPD-kategorier eller -typer

SPD'er klassificeres generelt baseret på interne arbejdsprincipper og standardtestmetoder.

Efter komponentadfærd

De to hovedtyper af SPD'er er:

• Spændingsbegrænsende komponenter

• Spændingsomskiftende komponenter

De fleste moderne SPD'er inkorporerer begge komponenttyper for at kombinere fordelene ved hver og reducere deres respektive svagheder.

Spændingsbegrænsende komponenter omfatter:

• Metaloxidvaristorer (MOV'er)

• Transient Voltage Suppression (TVS) dioder

Spændingsomskiftende komponenter inkluderer:

• Gasudladningsrør (GDT'er)

• Gnisthuller

Disse komponenter adskiller sig i responshastighed, energihåndteringskapacitet og ældningsegenskaber.

SPD-klassificering efter standarder

I henhold til ANSI/IEEE C62.41, IEC 61643-11 og VDE-klassificering er der tre standard SPD-typer baseret på deres testede bølgeform og anvendelsesniveau.

Type 1 SPD

• Testet med impulsudladningsstrøm Iimp (typisk 10/350 µs)

• Også testet med 8/20 µs strømimpulser

• Designet til installation ved serviceindgangen

• Beskytter mod direkte lynstrøm og højenergispændinger

Type 2 SPD

• Testet med nominel afladningsstrøm i (8/20 µs)

• Eventuelt testet med maksimal afladningsstrøm Imax (8/20 µs)

• Bemærk: Imax anbefales ikke som grundlag for SPD-valg

• For SPD'er med spændingskoblingskomponenter, også testet med 1,2/50 µs spændingsimpulser.

• Installeret ved underfordelingstavler eller udstyrsindgange

• Beskytter mod koblingsstød og indirekte lyn

Type 3 SPD

• Testet med en kombinationsbølgegenerator:

  • Åben kredsløbsspænding Uoc (1,2/50 µs)

  • Kortslutningsstrøm Icw (8/20 µs)

  • Nominel udgangsimpedans: 2 Ω

• Installeret nær følsomt terminaludstyr for fin beskyttelse

SPD-applikationer i kraftsystemer

SPD'er bruges i en lang række AC- og DC-systemer, der hver især har specifikke design- og valgkrav.

1. Vekselstrømssystemapplikationer

I AC-distributionssystemer bruges SPD'er hovedsageligt til at beskytte udstyr og strømnetværk mod forbigående overspændinger forårsaget af lynnedslag, forsyningsskift og fejlrydningshændelser.

• Type 1 SPD'er: Installeret ved hovedfordelingstavler for at håndtere højenergioverspændinger

• Type 2 SPD'er: Installeret nedstrøms for lokal beskyttelse

SPD'er for AC skal matche systemets nominelle spænding og Uc, samtidig med at de tilbyder tilstrækkelig kortslutningsmodstandsevne (Isccr).

Typiske interne komponenter omfatter:

• MOV'er til hurtig respons og spændingsspænding

• GDT'er til højenergihåndtering og isolering fra lækage

Kombinationen af ​​begge sikrer hurtig undertrykkelse og lang levetid.

2. Anvendelser af jævnstrømsanlæg

DC-systemer som:

• Telecom basestationer

• Industrielle styreskabe

• Batteriopbevaring

• EV opladning

• Solar DC busser

...kræver SPD'er designet specifikt til kontinuerlig jævnspænding, som mangler nulgennemgang og kan opretholde lysbuer.

DC SPD'er:

• Brug typisk højspændings MOV'er

• Skal håndtere høj steady-state jævnspænding uden overophedning

• Installeret ved DC-paneler, inverterindgange eller batteribanker

• Hjælp med at undgå systemnedetid på grund af overspændinger eller skiftestøj

3. Applikationer til solcelleanlæg (PV).

PV-systemer involverer høje DC-spændinger (op til 1500 VDC), store array-overflader og hyppig udsættelse for lynnedslag på grund af tag- eller feltmontering.

PV-specifikke SPD'er skal overholde:

• IEC 61643-31

• EN 50539-11

De er indsat på:

• DC side: Mellem PV-panelet og inverteren

• Inverter input: Til intern DC-busbeskyttelse

• AC side: Mellem inverteren og netgrænsefladen

Kravene omfatter:

• Høj MCOV (Uc)

• Lavt beskyttelsesniveau (op)

• Lang bølgelevetid

• Vejr- og UV-bestandighed (til udendørs DC-bokse)

Velplacerede PV SPD'er reducerer omkostningerne til udskiftning af udstyr og forbedrer systemets pålidelighed og ROI.

Forstå Iimp vs. Imax i SPD-vurderinger

Impulsudladningsstrøm (Iimp)

• Karakteristisk for Type 1 SPD

• Simulerer et direkte lynnedslag

• Testet med 10/350 µs bølgeform

• Repræsenterer SPD's kapacitet til at håndtere en enkelt ekstrem stigning

• Velegnet til at bygge indgangssteder eller lynafledere nedstrøms

Maksimal afladningsstrøm (Imax)

• Karakteristisk for Type 2 SPD

• Simulerer flere lavenergistød fra omskiftning eller indirekte lyn

• Testet med 8/20 µs bølgeform

• Afspejler langvarig overspændingsudholdenhed

• Velegnet til fordelingstavler og beskyttelse på udstyrsniveau

Sammenfattende:

• Iimp = Maksimal udholdenhed for sjældne begivenheder med høj energi

• Imax = Gentagen udholdenhed for hyppige lavenergi-transienter
  Begge er afgørende for at opbygge en SPD-beskyttelsesstrategi på flere niveauer.

Konklusion

Overspændingsbeskyttelsesanordninger er afgørende for moderne strømsystemer, der sikrer udstyrssikkerhed og strømkontinuitet. Deres klassificering i Type 1, 2 og 3, sammen med forståelsen af ​​tekniske parametre som Uc, Up, Iimp og Imax, er afgørende for korrekt udvælgelse og implementering.

Uanset om det beskytter AC-systemer, DC-automatisering eller solcelle-PV, hjælper valg af den rigtige SPD med passende klassificeringer med at reducere skader, sænke drifts- og vedligeholdelsesomkostninger og forlænge systemets levetid.

En velkonstrueret SPD-plan er en lille investering, der beskytter din store infrastruktur mod uoprettelig skade.