Ταξινόμηση ΕΕΠ

Μια συσκευή προστασίας από υπερτάσεις (SPD) προστατεύει τα ηλεκτρικά συστήματα και τον εξοπλισμό από υπερτάσεις περιορίζοντας τις μεταβατικές τάσεις και εκτρέποντας τα ρεύματα υπέρτασης.

Τα σημαντικά τεχνικά χαρακτηριστικά του SPD:

• Μέγιστη συνεχής τάση λειτουργίας (Uc)

• Ρεύμα αστραπής παλμού (Iimp)

• Ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης (I)

• Επίπεδο προστασίας τάσης (Πάνω)

• Δυνατότητα αντοχής σε βραχυκύκλωμα (Isccr)

• Δυνατότητα διακοπής ελεύθερου τροχού στο Uc (Ifi)

• Παροδική υπέρταση (TOV)

Αυτές οι παράμετροι καθορίζουν την απόδοση του SPD υπό διαφορετικές συνθήκες σφάλματος και πρέπει να ταιριάζουν προσεκτικά με την τάση του συστήματος, το σημείο εγκατάστασης και το περιβάλλον της αναμενόμενης υπέρτασης.

Κατηγορίες ή Τύποι SPD

Τα SPD ταξινομούνται γενικά με βάση τις εσωτερικές αρχές λειτουργίας και τις τυπικές μεθόδους δοκιμών.

Κατά Συμπεριφορά Στοιχείων

Οι δύο κύριοι τύποι SPD είναι:

• Εξαρτήματα περιορισμού τάσης

• Εξαρτήματα μεταγωγής τάσης

Τα περισσότερα σύγχρονα SPD ενσωματώνουν και τους δύο τύπους συστατικών για να συνδυάσουν τα πλεονεκτήματα του καθενός και να μειώσουν τις αντίστοιχες αδυναμίες τους.

Τα εξαρτήματα περιορισμού τάσης περιλαμβάνουν:

• Βαρίστορ οξειδίου μετάλλου (MOV)

• Δίοδοι μεταβατικής καταστολής τάσης (TVS).

Τα εξαρτήματα μεταγωγής τάσης περιλαμβάνουν:

• Σωλήνες εκκένωσης αερίου (GDT)

• Κενά σπινθήρων

Αυτά τα εξαρτήματα διαφέρουν ως προς την ταχύτητα απόκρισης, την ικανότητα χειρισμού ενέργειας και τα χαρακτηριστικά γήρανσης.

Ταξινόμηση SPD βάσει προτύπων

Σύμφωνα με το ANSI/IEEE C62.41, το IEC 61643-11 και την ταξινόμηση VDE, υπάρχουν τρεις τυπικοί τύποι SPD με βάση τη δοκιμασμένη κυματομορφή και το επίπεδο εφαρμογής τους.

Τύπος 1 SPD

• Δοκιμασμένο με παλμικό ρεύμα εκφόρτισης Iimp (συνήθως 10/350 µs)

• Δοκιμάστηκε επίσης με παλμούς ρεύματος 8/20 µs

• Σχεδιασμένο για εγκατάσταση στην είσοδο της υπηρεσίας

• Προστατεύει από άμεσο κεραυνικό ρεύμα και υπερτάσεις υψηλής ενέργειας

Τύπος 2 SPD

• Δοκιμασμένο με ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης σε (8/20 µs)

• Προαιρετικά ελεγμένο με μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης Imax (8/20 µs)

• Σημείωση: Το Imax δεν συνιστάται ως βάση για την επιλογή SPD

• Για SPD με εξαρτήματα μεταγωγής τάσης, δοκιμασμένα επίσης με παλμούς τάσης 1,2/50 µs.

• Εγκαθίσταται σε πίνακες υποδιανομής ή εισόδους εξοπλισμού

• Προστατεύει από υπερτάσεις και έμμεσους κεραυνούς

Τύπος 3 SPD

• Δοκιμασμένο με μια γεννήτρια κυμάτων συνδυασμού:

  • Τάση ανοιχτού κυκλώματος Uoc (1,2/50 µs)

  • Ρεύμα βραχυκυκλώματος Icw (8/20 µs)

  • Ονομαστική σύνθετη αντίσταση εξόδου: 2 Ω

• Εγκατεστημένο κοντά σε ευαίσθητο τερματικό εξοπλισμό για λεπτή προστασία

Εφαρμογές SPD σε Συστήματα Ηλεκτρισμού

Τα SPD χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα συστημάτων AC και DC, καθένα από τα οποία έχει συγκεκριμένες απαιτήσεις σχεδιασμού και επιλογής.

1. Εφαρμογές AC Power System

Στα συστήματα διανομής εναλλασσόμενου ρεύματος, τα SPD χρησιμοποιούνται κυρίως για την προστασία του εξοπλισμού και των δικτύων τροφοδοσίας από παροδικές υπερτάσεις που προκαλούνται από κεραυνούς, μεταγωγή βοηθητικού προγράμματος και συμβάντα εκκαθάρισης σφαλμάτων.

• SPD τύπου 1: Τοποθετείται στους κύριους πίνακες διανομής για να χειρίζεται υπερτάσεις υψηλής ενέργειας

• SPD τύπου 2: Εγκατεστημένο κατάντη για τοπική προστασία

Τα SPD για εναλλασσόμενο ρεύμα πρέπει να ταιριάζουν με την ονομαστική τάση και το Uc του συστήματος, ενώ προσφέρουν επαρκή ικανότητα αντοχής σε βραχυκύκλωμα (Isccr).

Τα τυπικά εσωτερικά εξαρτήματα περιλαμβάνουν:

• MOV για γρήγορη απόκριση και σύσφιξη τάσης

• GDT για χειρισμό υψηλής ενέργειας και απομόνωση από διαρροές

Ο συνδυασμός και των δύο εξασφαλίζει γρήγορη καταστολή και μακροζωία.

2. Εφαρμογές συστημάτων ισχύος DC

Συστήματα DC όπως:

• Σταθμοί βάσης τηλεπικοινωνιών

• Βιομηχανικά ντουλάπια ελέγχου

• Αποθήκευση μπαταρίας

• Φόρτιση EV

• Solar DC λεωφορεία

…απαιτούνται SPD που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για συνεχή άμεση τάση, η οποία δεν έχει μηδενική διέλευση και μπορεί να διατηρήσει τόξα.

DC SPD:

• Συνήθως χρησιμοποιείτε MOV υψηλής τάσης

• Πρέπει να χειρίζεται υψηλή τάση συνεχούς ρεύματος σταθερής κατάστασης χωρίς υπερθέρμανση

• Εγκαθίσταται σε πάνελ DC, εισόδους μετατροπέα ή συστοιχίες μπαταριών

• Βοηθήστε στην αποφυγή διακοπής λειτουργίας του συστήματος λόγω υπερτάσεων ή θορύβου εναλλαγής

3. Εφαρμογές Φωτοβολταϊκών Συστημάτων (ΦΒ).

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα περιλαμβάνουν υψηλές τάσεις συνεχούς ρεύματος (έως 1500 VDC), μεγάλες επιφάνειες συστοιχιών και συχνή έκθεση σε υπερτάσεις κεραυνών λόγω τοποθέτησης στην ταράτσα ή στο πεδίο.

Τα ειδικά Φ/Β SPD πρέπει να συμμορφώνονται με:

• IEC 61643-31

• EN 50539-11

Έχουν αναπτυχθεί σε:

• πλευρά DC: Μεταξύ της Φ/Β γεννήτριας και του μετατροπέα

• Είσοδος μετατροπέα: Για εσωτερική προστασία διαύλου DC

• πλευρά AC: Μεταξύ του μετατροπέα και της διεπαφής δικτύου

Οι απαιτήσεις περιλαμβάνουν:

• Υψηλό MCOV (Uc)

• Χαμηλό επίπεδο προστασίας (Πάνω)

• Μεγάλη διάρκεια ζωής

• Αντοχή στις καιρικές συνθήκες και στην υπεριώδη ακτινοβολία (για κουτιά DC εξωτερικού χώρου)

Τα σωστά τοποθετημένα PV SPD μειώνουν το κόστος αντικατάστασης εξοπλισμού και βελτιώνουν την αξιοπιστία του συστήματος και την απόδοση επένδυσης (ROI).

Κατανόηση του Iimp έναντι του Imax στις αξιολογήσεις SPD

Ρεύμα εκκένωσης παλμού (Iimp)

• Χαρακτηριστικό του SPD τύπου 1

• Προσομοιώνει απευθείας κεραυνό

• Δοκιμασμένο με κυματομορφή 10/350 μs

• Αντιπροσωπεύει την ικανότητα του SPD να χειρίζεται ένα μόνο ακραίο κύμα

• Κατάλληλο για σημεία εισόδου κτιρίων ή αλεξικέραυνα κατάντη

Μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης (Imax)

• Χαρακτηριστικό του SPD τύπου 2

• Προσομοιώνει πολλαπλές υπερτάσεις χαμηλότερης ενέργειας από εναλλαγή ή έμμεσο κεραυνό

• Δοκιμασμένο με κυματομορφή 8/20 µs

• Αντικατοπτρίζει τη μακροπρόθεσμη αντοχή στο κύμα

• Κατάλληλο για πίνακες διανομής και προστασία σε επίπεδο εξοπλισμού

Συνοπτικά:

• Iimp = Μέγιστη αντοχή για σπάνια γεγονότα υψηλής ενέργειας

• Imax = Επαναλαμβανόμενη αντοχή για συχνές μεταβατικές συνθήκες χαμηλότερης ενέργειας
  Και τα δύο είναι απαραίτητα για τη δημιουργία μιας στρατηγικής προστασίας SPD πολλαπλών επιπέδων.

Σύναψη

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις είναι απαραίτητες για τα σύγχρονα συστήματα ισχύος, διασφαλίζοντας την ασφάλεια του εξοπλισμού και τη συνέχεια της ισχύος. Η ταξινόμησή τους σε Τύπο 1, 2 και 3, μαζί με την κατανόηση τεχνικών παραμέτρων όπως Uc, Up, Iimp και Imax, είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή επιλογή και εφαρμογή.

Είτε προστατεύετε συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, αυτοματισμούς συνεχούς ρεύματος ή ηλιακά φωτοβολταϊκά, η επιλογή του σωστού SPD με τις κατάλληλες αξιολογήσεις συμβάλλει στη μείωση των ζημιών, στη μείωση του κόστους O&M και στην παράταση της διάρκειας ζωής του συστήματος.

Ένα καλά σχεδιασμένο σχέδιο SPD είναι μια μικρή επένδυση που προστατεύει την υποδομή μεγάλης κλίμακας από μη αναστρέψιμες ζημιές.