Tyypin 2 ylijännitesuojan asentaminen (vaiheittainen opas kaavioineen)

Johdanto

Virtapiikit ovat yksi yleisimmistä sähkölaitteiden vikojen syistä. Vaikka salamaniskut aiheuttavat joitakin ylijännitepiikkejä, suurin osa niistä johtuu kytkentätoiminnoista, moottoreista tai itse verkon häiriöistä. Siellä tyypin 2 ylijännitesuoja tulee käyttöön.

Tyypin 2 SPD:t (Surge Protective Devices) asennetaan pääjakokeskukseen tai UPS-järjestelmien ylävirtaan. Heidän tehtävänsä on hillitä ohimeneviä ylijännitteitä ja ohjata ylijännitevirrat turvallisesti maahan pitäen herkät laitteesi turvassa.

Tässä oppaassa kerromme vaihe vaiheelta, kuinka tyypin 2 ylijännitesuoja asennetaan. Opit tarvitsemasi työkalut, turvatarkastukset, kytkentäkaaviot ja testausmenetelmät. Ja menemme syvemmälle kuin useimmat aloittelijablogit – viittaamme IEC 61643 -standardeihin, johdotuksen parhaisiin käytäntöihin ja käytännön suunnitteluvinkkeihin, jotka säästävät sinut kalliilta virheiltä.

Mikä on tyypin 2 ylijännitesuoja?

A Tyyppi 2 SPD on suunniteltu käsittelemään epäsuorien salamaniskujen ja kytkentätoimintojen aiheuttamia ylijännitevirtoja.

• Minne se menee: Asennetaan pääjakokeskukseen (kuluttajayksikköön) tai UPS-järjestelmien tulopuolelle.

• Miltä se suojaa: Indusoituneilta salamapiikeiltä, ​​kytkentätransienteilta, verkkohäiriöiltä.

• Kuinka se toimii: Puristamalla ylijännite (Up) ja ohjaamalla energiaa maahan (PE).

IEC 61643:n määrittelemät keskeiset parametrit:

• Uc (Max Continuous Operating Voltage): Suurin RMS-jännite, jota SPD voi käsitellä jatkuvasti.

• Up (Voltage Protection Level): Puristustaso, joka pysyy suojatulla puolella.

• In (nimellinen purkausvirta): Ylijännitevirta, joka SPD kestää toistuvasti (8/20 μs aaltomuoto).

• Imax (maksimipurkausvirta): Suurin yksittäinen aalto, jonka SPD voi kestää.

Esimerkiksi yrityksemme SLP40-275/3S+1 Type 2 SPD on arvosteltu:

• Uc = 275 V AC

• In = 20 kA

• Imax = 40 kA

• Ylös ≤ 1,5 kV

Tämä tekee siitä ihanteellisen asuin-, liike- ja teollisuusjakelukeskuksiin sekä UPS-suojaukseen.

Turvallisuusohjeet ennen asennusta

SPD:n asentaminen tarkoittaa työskentelyä jännitteisen jakelupaneelin sisällä. Turvallisuudesta ei voi neuvotella.

1. Katkaise virta kokonaan pääkatkaisijasta.

2. Tarkista testerillä, että kaikki johtimet ovat jännitteettömät.

3. Käytä lukitusta/tunnistetta (LOTO): Käytä lukituslaitteita ja -tunnisteita estääksesi vahingossa tapahtuvan uudelleenvirtauksen.

4. Käytä henkilönsuojaimia: Eristettyjä käsineitä, suojalaseja, turvajalkineita.

5. Tarkista maadoitusjärjestelmä: Varmista, että PE-tanko on liimattu kunnolla ja että vastus täyttää standardit (≤10 Ω useimmilla lainkäyttöalueilla).

Tärkeää: Paikalliset määräykset (IEC 60364, BS 7671, NEC tai kansallinen koodi) saattavat edellyttää valtuutetun sähköasentajan suorittamaa asennusta. Noudata aina paikallisia standardeja.

Tarvittavat työkalut ja materiaalit

• Tyypin 2 SPD-moduuli (esim. SLP40-275/3S+1)

• DIN-kiskoon asennustila paneelin sisällä

• Kuparijohdin: ≥6 mm² tyypin 2 SPD:ille (IEC-suositus)

• Oikea momenttiruuvimeisseli tai eristetty jakoavain

• Varasuojauslaite: MCB/sulake tai valitse SPD sisäänrakennetulla varasulakkeella (esim. BR-30FU-sarja)

• Eristystesteri ja yleismittari

• Maadoitushihna

Vaiheittainen asennusopas Tyyppi 2 SPD

Vaihe 1 – Suunnittele ja valitse asennuspaikka

• Jossa: Tyypin 2 SPD on asennettava pääjakokeskukseen tai UPS-järjestelmän tulopuolelle. Tämän sijainnin ansiosta se voi siepata kytkentäpiikit ja indusoidut salamatransientit ennen kuin ne saavuttavat herkän kuorman.

• Miksi: SPD:n asentaminen liian kauas myötävirtaan lisää laitteiden havaitsemaa jäännösjännitejännitettä (Up).

• Paras käytäntö:

  • Pidä johtimen kokonaispituus (vaihe → SPD → maa) ≤ 0,5 m.

  • Sijoita SPD-moduulit mahdollisimman lähelle kiskoja (L, N, PE).

  • Jos ylävirran tyypin 1 ja tämän tyypin 2 SPD:n välinen etäisyys on <10 m, lisää irrotusinduktori (per IEC 60364) energian asianmukaisen koordinoinnin varmistamiseksi.

Vaihe 2 – Valmistele jakelutaulu ja DIN-kisko

• Varmista, että jakotaulu on täysin jännitteetön. Tarkista yleismittarilla tai jännitetunnistimella kaikki tulevat vaiheet ja nolla.

• Tarkista, että DIN-kisko on tiukasti kiinnitetty, puhdas ja ruostumaton.

• Jätä SPD:n ympärille riittävästi tilaa ilmanvaihtoa ja tulevaa huoltoa varten.

• Vinkki kenttäkäytännöstä: Asenna modulaariset SPD:t aina pystysuoraan, jos mahdollista. Tämä tukee luonnollista lämmönpoistoa ja helpottaa osoitinikkunoiden tarkastamista.

Vaihe 3 – Liitä johtimet (L, N, PE)

Oikea johdotus on kriittinen, koska huonot liitännät voivat vaarantaa ylijännitesuojan kokonaan.

• Johtimen koko:

  • Tyyppi 2 SPD (asuin/kaupallinen): ≥ 6 mm² kupari.

  • Tyyppi 1 SPD (huoltosisäänkäynnissä): ≥ 16 mm² kuparia.

• Liitäntäjärjestys:

  • Liitä vaihejohtimet (L1, L2, L3) SPD-tuloliittimiin.

  • Liitä nolla (N), jos SPD-tyyppi vaatii (4P tai 3+1).

  • Liitä maadoitus (PE) suoraan maadoituspalkkiin lyhyimmällä mahdollisella johtimella.

• Vääntömomentti: Kiristä liittimet valmistajan tuoteselosteen mukaisesti (tyypillisesti 2,5–3,5 Nm 6 mm² Cu:lle). Löysät liittimet aiheuttavat kuumenemis- ja kipinöintiriskejä.

• Miksi lyhyillä johdoilla on merkitystä: Jokaista 10 cm:n johdon pituus lisää noin 1 kV jäännösjännitteen. Tämä tarkoittaa, että pitkät tai kierretyt johdot voivat nousta laitteiston toleranssin yli.

• Yleinen virhe: PE-johtimen vieminen rinnakkain vaihejohtojen kanssa pitkiä matkoja. Tämä lisää induktiivista kytkentää ja heikentää suojausta.

Vaihe 4 – Lisää varmuuskopiosuojaus (sulake tai MCB)

• Miksi tarvitaan: SPD on kytketty rinnan järjestelmän kanssa. Jos se epäonnistuu vakavan ylijännitealtistuksen vuoksi, se voi oikosulkua. Erillinen varmistussuojalaite varmistaa turvallisen katkaisun ilman pääkatkaisijan laukaisua.

• Vaihtoehdot:

  • Vakio-SPD: Liitä MCB:n (20–32 A tyypillinen asuinkäyttöön) tai sulakkeen kautta, mitoitettu SPD:n In- ja Imax-arvojen mukaan.

  • Integroitu ratkaisu: Käytä SPD:itä, joissa on sisäänrakennetut varasulakkeet (esim. BR-30FU-sarjamme), mikä eliminoi ulkoisen suojalaitteen tarpeen.

• Standardit: IEC 61643 ja BS 7671 suosittelevat valikoivaa koordinointia SPD:n ja ylävirran katkaisijoiden välillä häiritsevien laukaisujen välttämiseksi.

Vaihe 5 – Varmista oikea maadoitus ja liimaus

• Suora polku Maahan: SPD:n maadoitusliitin on liitettävä suoraan PE-tankoon. Älä ketjuta muiden laitteiden läpi.

• Maankestävyys: Standardin IEC 60364 mukaan maadoitusresistanssin tulisi yleensä olla ≤10 Ω ja ≤1 Ω ensisijaisesti datakeskuksissa ja tietoliikennelaitoksissa.

• Potentiaalin tasaus: Varmista, että kaikki metallikotelot ja kaapelisuojat on liimattu samaan potentiaaliin vaarallisten potentiaalierojen välttämiseksi ylijännitteiden aikana.

• Kärki: Käytä PE:ssä litteitä johtimia tai punottu kuparia, kun mahdollista, koska niillä on pienempi induktanssi verrattuna pyöreisiin johtimiin.

Vaihe 6 – Käyttöönotto ja testaus

Ennen kuin käynnistät järjestelmän uudelleen, tarkista asennus huolellisesti:

1. Silmämääräinen tarkastus:

   • Varmista, että kaikki liitännät ovat oikein (L/N/PE).

   • Varmista, että johtimien pituudet ovat mahdollisimman lyhyet.

   • Tarkista jokaisen liittimen vääntömomentti.

2. Eristystesti:

   • Suorita eristysresistanssitestit välillä L–N, L–PE, N–PE varmistaaksesi johdotuksen eheyden.

3. Käynnistyksen tarkistus:

   • Kytke virta päälle ja tarkkaile SPD:n tilanilmaisinikkunaa:

     • Vihreä = toimiva

     • Punainen = moduuli on epäonnistunut ja se on vaihdettava

4. Etäsignalointitesti (jos saatavilla):

   • Etäkoskettimilla varustetut SPD:t tarkista hälytyksen integrointi BMS/SCADA-järjestelmiin.

5. Dokumentaatio:

   • Tallenna SPD-tyyppi, mallinumero, nimellisparametrit (Uc, In, Imax, Up), asennuspäivämäärä ja piirin sijainti tulevaa huoltoa varten.

Suositeltu katkelmaehdokas (yhteenvedon tyyli):
Tyypin 2 ylijännitesuojan asentamiseksi katkaise virta ja asenna se DIN-kiskoon jakolevyn sisällä. Liitä L/N/PE-johtimet käyttämällä ≥6 mm² kuparia, joiden kokonaispituus on ≤0,5 m, lisää varasulake tai MCB ja varmista suora maadoitus PE-palkkiin. Kun olet kiristänyt oikeaan momenttiin, suorita eristystestit, tarkista tilailmaisin ja dokumentoi asennus.

Kytkentäkaaviot tyypin 2 SPD:lle

Yksivaiheinen järjestelmä (230 V, TN-S/TT)

• Kokoonpano:

  • Liitä SPD L:n ja N:n sekä N:n ja PE:n välille.

  • TT-järjestelmissä varmista, että N-PE-suojareitillä käytetään kipinäväliä tai MOV+GDT-yhdistelmää jatkuvien vuotovirtojen välttämiseksi.

• Varmuuskopiosuojaus:

  • SPD-haaraa syöttävään vaihejohtimeen (L) on asennettava erillinen sulake tai MCB.

  • Tyypillinen asuinrakennus: 20–32 A MCB SPD:n In/Imax mukaan.

• Miksi sillä on merkitystä: Ilman asianmukaista varmistussuojaa SPD-vika voi aiheuttaa pysyvän oikosulun, joka laukaisee pääkatkaisijan ja katkaisee virran koko asennuksesta.

Kolmivaihejärjestelmä (400 V, TN-S)

• Kokoonpano:

  • SPD kytketty L1-PE, L2-PE, L3-PE, N-PE kautta.

  • Suositeltu 3+1-kokoonpano: MOV:t jokaisen vaiheen poikki nollalle (L1-N, L2-N, L3-N) sekä kipinäväli N:n ja PE:n välillä.

• 3+1-kokoonpanon edut:

  • Vähentää nollan ja maan välistä jäännösjännitettä.

  • Tarjoaa paremman koordinaation TT- ja TN-S-järjestelmissä, joissa voi tapahtua neutraalia siirtymää.

• Varmuuskopiosuojaus:

  • Tyypillisesti 32–63 A MCB:t vaaditaan jokaista SPD-haaraa varten teollisissa/kaupallisissa järjestelmissä.

• Ammattilainen vinkki: Kun suojaat kolmivaiheista UPS:ää tai moottorin kuormia, varmista aina, että SPD:n oikosulkuvirta (Isc) vastaa jakopisteen vikatasoa (IEC 61643-11 -vaatimus).

UPS-integrointi (katkomaton virtalähde)

• Sijoitus: Asenna tyypin 2 SPD ennen UPS-tasasuuntaajaa. Tämä varmistaa, että sähköverkosta tulevat jännitteet puristetaan ennen kuin ne saavuttavat UPS-elektroniikkaan.

• Miksi ylävirtaan, ei alavirtaan:

  • Myöhempi asennus voi aiheuttaa häiritsevää laukaisua, koska UPS-invertterit voivat tuottaa harmonisia ja nopeita kytkentätransientteja.

  • Ylävirran sijoitus suojaa tasasuuntaajia, DC-kondensaattoreita ja invertterimoduuleja, mikä pidentää UPS:n käyttöikää.

• Esimerkki tuotteistamme:

  • SLP40-275/3S+1 kaksinkertaisen muunnoksen UPS:n yläpuolella varmistaa, että jopa 40 kA:n ylijännitevirta ohjataan turvallisesti, mikä estää invertterien IGBT:iden ja akkujen rasituksen.

• Tekninen huomautus: Harkitse kriittisissä IT- tai terveydenhuollon laitoksissa tyypin 1 + tyypin 2 kaskadin yhdistämistä UPS-tuloon salama + kytkentäjännitesuojaus.

Yleiset virheet vältettävät

1. Liian pitkä johdotus

• Virhe: SPD kytketty > 0,5 m johtimen kokonaispituudella.

• Miksi väärin: Jokainen 10 cm lisää ~1 kV jäännösjännitteeseen (Up). Herkkä elektroniikka (nimelliskesto 1,5 kV) voi silti vaurioitua.

• Paras käytäntö: Pidä SPD mahdollisimman lähellä virtakiskoja; käytä suoria juoksuja, vältä silmukoita ja jyrkkiä mutkia.

2. Väärä johtimen koko

• Virhe: <6 mm² Cu:n johtojen käyttäminen tyypin 2 SPD:issä.

• Seuraus: Liiallinen lämmitys, eristyksen rikkoontumisvaara suurten ylijännitepiikkien aikana.

• Paras käytäntö:

  • Tyyppi 2 SPD → ≥6 mm² Cu (IEC 60364).

  • Tyyppi 1 SPD → ≥16 mm² Cu.

  • Käytä matalan induktanssin johtimia (punottua tai litteää kuparia, jos mahdollista).

3. Ei varmuuskopiosuojausta

• Virhe: Suoraan SPD:n liitäntä ilman MCB:tä/sulaketta.

• Seuraus: Jos SPD epäonnistuu oikosulkutilassa, se voi laukaista pääkatkaisijan ja sammuttaa koko laitoksen.

• Paras käytäntö:

  • Asenna aina erillinen katkaisija/sulake.

  • Käytä SPD-malleja sisäänrakennetuilla sulakkeilla (esim. BR-30FU-sarjamme) yksinkertaistaaksesi asennusta.

4. Huono maadoitus

• Virhe: Suuriresistanssinen maadoitus (>30 Ω) tai pitkä rinnakkaisreititys vaihejohtimilla.

• Seuraus: Ylijännitevirtaa ei voida purkaa turvallisesti, mikä nostaa kosketusjännitteitä ja vaarantaa laitteita/ihmisiä.

• Paras käytäntö:

  • Varmista, että maadoitusvastus on ≤10 Ω (IEC 60364).

  • Pyri palvelinkeskuksissa/sairaaloissa arvoon ≤1 Ω.

  • Liitä SPD-maadoitusliitin suoraan PE-palkkiin lyhyimmällä johtimella.

5. Koordinoinnin huomioimatta jättäminen

• Virhe: Vain tyypin 2 SPD:n asentaminen ilman tyyppiä 1 (suoralle salamalle) tai tyyppiä 3 (päätelaitteelle).

• Seuraus: Tyyppi 2 ei yksinään pysty absorboimaan suurienergisiä salamavirtoja tai suojaamaan herkkiä päätelaitteita.

• Paras käytäntö: Noudata kaskadiperiaatetta (tyyppi 1 + tyyppi 2 + tyyppi 3) varmistaen koordinaatioetäisyyden ≥10 m tai käytä erotuskeloja, jos <10 m.

Huolto ja valvonta

Ylijännitesuoja ei ole “asenna ja unohda”. Jatkuva valvonta varmistaa luotettavuuden.

1. Visuaaliset tarkastukset

• Useimmissa SPD:issä on tilaikkuna (vihreä = toimiva, punainen = epäonnistunut).

• Tarkasta kuukausittain tai tunnettujen salamatapahtumien jälkeen.

2. Etävalvonta (BMS/SCADA)

• SPD:t, joissa on etämerkinantokoskettimet (NO/NC), voidaan kytkeä kiinteistönhallintajärjestelmään (BMS).

• Tämän ansiosta kiinteistöpäälliköt voivat saada hälytyksiä, jos SPD on epäonnistunut, vaikka paneelia ei fyysisesti tarkastettaisi.

3. Tapahtumalaskenta

• Käytä ylijännitelaskureita, kuten BRSC-01, kirjaamaan jokainen ylijännitetapahtuma.

• Tietueet auttavat ennakoivassa kunnossapidossa – jos SPD on käsitellyt useita korkean energian tapahtumia, suunnittele vaihto ennen vikaa.

4. Vaihto

• Modulaariset SPD:t (kuten SLP- ja BR-sarjamme) ovat plug-in/plug-out -malleja.

• Vaihda kasetti ilman alustan johdotusta – minimoi seisokit.

5. Vuosittainen testaus

• Suorita eristysresistanssitesti johtimien välillä.

• Mittaa maadoitusvastus vuosittain (tavoite ≤10 Ω tai paikallisten ohjeiden mukaan).

• Dokumentoi testitulokset vaatimustenmukaisuustarkastuksia ja takuuasiakirjoja varten.

Johtopäätös

Tyypin 2 ylijännitesuojan asentaminen ei ole monimutkaista, mutta se on tehtävä oikein. Noudattamalla oikeita asennussääntöjä – lyhyt johdotus, oikea johdinkoko, luotettava maadoitus ja varasuojaus – varmistat, että SPD toimii täsmälleen suunnitellulla tavalla.

Pelkkä UPS ei riitä suojaamaan herkkiä järjestelmiä. Sen yhdistäminen oikein asennetun Type 2 SPD:n kanssa tarjoaa nykyaikaisten tilojen vaatiman sietokyvyn.

Yrityksemme SLP40-275/3S+1- ja BR-30FU-sarjan SPD:t on suunniteltu helppoon DIN-kisko-asennukseen, sisäänrakennettuun turvaominaisuuksiin ja IEC 61643 -standardien mukaiseen. Suojaatpa sitten asuinrakennusta, kaupallista toimistoa tai teollisuuden UPS-järjestelmää, nämä ratkaisut takaavat pitkän aikavälin luotettavuuden ja mielenrauhan.