Teollisuuden ylijännitesuojalaitteiden tyypit ja asteittaiset suojausstrategiat
31/10/2025
Tässä artikkelissa esitellään järjestelmällisesti tyypit, luokitusmenetelmät ja tehokkaan suojausjärjestelmän rakentaminen teolliset ylijännitesuojat (SPD).
Luokittelu teknisen periaatteen ja purkauskapasiteetin mukaan
Tämä on SPD:n ydinluokitusmenetelmä, joka määrittää suoraan niiden sovellusskenaariot ja suojaustasot, ja perustuu yleensä kansainvälisiin standardeihin, kuten IEC 61643:een.
Tyyppi 1 (Tyyppi 1/T1): Energian purkaus
Tekninen periaate: Tyypin 1 ylijännitesuojalaitteet käyttää tyypillisesti kipinäväliä ydinkomponenttinaan. Sen pääominaisuus on korkea aaltovirran purkauskyky.
Purkauskyky: Pystyy kestämään ja vapauttamaan suoria salamaniskuja tai osittaista salamavirtaa (simuloi 10/350 µs aaltomuotoa); testivirrat voivat tyypillisesti nousta kymmeniin kiloampeereihin.
Sovellusskenaariot: Asennetaan ensisijaisesti rakennuksen pääjakokaapin (MDB) sisäänkäynnille ensisijaiseksi suojalaitteeksi salamavirran vapauttamiseksi ulkoisista linjoista (esim.
Tyyppi 2 (Tyyppi 2/T2): Jännitteenrajoitin
Tekninen periaate: Ydinkomponentti on varistori (MOV). Normaalilla jännitteellä MOV:lla on korkea resistanssi; kun esiintyy ylijännite, sen vastus laskee jyrkästi ohittaen virran ja puristaen jännitteen turvalliselle tasolle.
Purkauskapasiteetti: Tyypin 2 ylijännitesuojalaitteet Käytetään aiheuttamien salamaniskujen ja käyttöylijännitteiden purkamiseen (simuloi 8/20 µs aaltomuotoa), purkauskapasiteetti vaihtelee tyypillisesti useista tuhansista kymmeniin tuhansiin ampeeriin.
Käyttöskenaariot: Asennettu pääjakokaapin alavirtaan jakelukaappiin (jakopaneeli, SDB) tai ennen tärkeiden laitteiden ohjauskaappia. Se toimii toissijaisena suojana useimpien sähkölaitteiden suojaamiseksi.
Tyyppi 3 (Tyyppi 3/T3): Lisäsuojaus
Tekninen periaate: Käyttää tyypillisesti hienompia MOV-laitteita, kaasupurkausputkia tai TVS-diodeja, mikä johtaa erittäin nopeaan vasteeseen ja alhaisempaan jäännösjännitteeseen (suojaustaso).
Purkauskapasiteetti: Purkauskapasiteetti on suhteellisen pieni, ja sitä käytetään ensisijaisesti jäännösjännitteen edelleen vaimentamiseen.
Sovellusskenaariot: Tyypin 3 ylijännitesuojalaitteet asennettu hyvin lähelle suojattua laitetta, kuten laitteen pistorasiaan tai liitäntälevyyn hienosuojauksen takaamiseksi. Sitä on yleensä käytettävä yhdessä tyypin 2 SPD:n kanssa, eikä sitä voi asentaa yksinään.
Yhdistetty spd (tyyppi 1+2): Integroitu ratkaisu
Tekninen periaate: Tämä laite integroi tyypin 1 kipinävälin ja tyypin 2 varistorin, mikä tarjoaa korkean purkauskyvyn ja alhaisen suojatason edut.
Sovellusskenaariot: Yhdistetyt SPD (tyyppi 1+2) ylijännitesuojalaitteet sopii sovelluksiin, joissa on rajoitetusti tilaa tai jotka vaativat yksinkertaistettua suunnittelua. Se voidaan asentaa suoraan pääjakokaappiin rakennuksen sisäänkäynnin luona, mikä tarjoaa yhdistetyn ensimmäisen ja toisen tason suojauksen.
Laajennettu teollisuuden ylijännitesuojalaitteiden luokitus
Teollisuuden SPD:t voidaan luokitella ydinteknologiatyyppien lisäksi myös muiden mittojen mukaan.
Luokittelu virtalähteen tyypin mukaan
AC-virtalähde SPD: Käytetään suojaamaan AC-virtalähdejärjestelmiä, kuten 380V/220V teollisuuden sähköverkkoja.
DC-virtalähde SPD: Käytetään suojaamaan tasavirtalähdejärjestelmiä, kuten aurinkosähkövoimantuotantojärjestelmiä, tasavirtamoottorikäyttöjä ja tietoliikenteen tukiasemien virtalähteitä.
AC Power SPD VS Dc Power SPD
Ominaisuus
AC Power SPD
DC Power SPD
Ensisijainen sovellus
Pääsähköpaneelit, alapaneelit, haarapiirit kodeissa, toimistoissa ja teollisuuslaitoksissa.
Aurinkosähköjärjestelmät, akkujen varastointijärjestelmät, sähköajoneuvojen latausasemat, televiestintä, auto-, meri- ja joukkoliikenne.
Järjestelmän jännite
Seuraa tavallisia vaihtovirtajännitteitä (esim. 120 V, 230 V, 400 V, 480 V).
Erittäin vaihteleva (esim. 12V, 24V, 48V akuille; 600V - 1500V aurinkokennoille).
Nykyinen käyttäytyminen
Vaihtovirta. Jännite ylittää nollan 100 tai 120 kertaa sekunnissa. Tämä auttaa sammuttaa sähkökaaren.
Tasavirta. Jännite on vakio eikä ylitä nollaa. Tämä tekee kaareva paljon kestävämpi ja vaarallisempi.
Key Design Challenge
Ohimenevien ylijännitteiden hallinta. AC:n nollan ylitys auttaa luonnollisesti keskeytyksen seurannassa.
Kaaren vaimennus. Ensisijainen haaste on sammuttaa turvallisesti tasavirtalähteestä tuleva “seuraava virta” ylijännitetapahtuman jälkeen ilman, että SPD syttyy tuleen.
Sisäinen tekniikka ja komponentit
Pääasiassa käyttötarkoituksia Metallioksidivaristorit (MOV) ja joskus Gas Discharge Tubes (GDT) -putket. Suunnittelut ovat suhteellisen yksinkertaisia.
Käyttää järeämpää MOVs erityisillä valokaaren sammutuskammioilla/täytteillä. Voimakkaampi riippuvuus GDT:t suunniteltu erityisesti DC:lle, joka voi turvallisesti käsitellä jatkuvaa tasajännitettä ilman vuotoa.
Jänniteluokitus (Uc)
Arvioitu jatkuvaan toimintaan tavallisilla AC RMS -jännitteillä (esim. 275 V, 320 V, 440 V).
Arvioitu jatkuvaan toimintaan tietyllä DC-järjestelmän jännitteellä (esim. 1000V DC, 1500V DC).
Irrotus ja turvallisuus
Sisältää usein lämpöerottimia, jotta monien ylijännitteiden heikentämä MOV voidaan rikkoa turvallisesti.
Kriittinen ja kestävämpi. Edellyttää kehittyneitä vikamekanismeja SPD:n irrottamiseksi fyysisesti tasavirtalähteestä vikaturvallisella tavalla, koska jatkuva tasavirtakaari on suuri tulipalovaara.
Sertifiointistandardit
UL 1449 (Pohjois-Amerikka), IEC 61643-11 (kansainvälinen).
UL 1449 (tietyille tasavirtasovelluksille), IEC 61643-11, UL 497B ja erityiset standardit aurinkosähköjärjestelmille, kuten IEC 62548.
Luokittelu signaalityypin mukaan
Teollisuusympäristöt sisältävät voimalinjojen lisäksi lukuisia signaali- ja ohjauslinjoja. Signaali-SPD:t on erityisesti suunniteltu suojaamaan näitä pienjännitelinjoja, kuten:
● Verkko/Ethernet SPD
● RS-232/485/422-sarjaportti SPD
● Analoginen/digitaalinen I/O SPD
● Koaksiaalikaapeli SPD (käytetään videovalvontaan, antenneihin jne.)
Luokitus asennusrakenteen mukaan
Plug-In ylijännitesuojalaitteet
Se näyttää adapterilta ja kytketään suoraan pistorasiaan. Sitä käytetään pääasiassa yhden laitteen suojaamiseen ja se kuuluu tyyppiin 3.
Modulaariset ylijännitesuojalaitteet
Vakiomoduulirakenteen ansiosta se voidaan asentaa DIN-kiskoon jakelukaappiin, aivan kuten katkaisija. Tämä on yleisin muoto teollisissa sovelluksissa, mikä helpottaa asennusta, vaihtoa ja kunnonvalvontaa (etäsignalointikoskettimien kautta). Tyyppi 1 ja tyyppi 2 ovat enimmäkseen tätä tyyppiä.
Laatikkotyyppiset ylijännitesuojalaitteet
SPD-moduulit, sulakkeet tai katkaisijat on integroitu yhteen suojakoteloon, jota käytetään yleisesti ulko- tai kenttälaitteiden laatikoissa.
Kuinka rakentaa porrastettu (porrastettu) suojajärjestelmä?
Yksittäinen SPD ei voi tarjota täydellistä suojaa, joten tarvitaan porrastettu (tai porrastettu) suojausstrategia.
Porrastetun suojan periaate
Porrastetun suojauksen ydinkonsepti on “askel askeleelta purkaminen ja kerros kerrokselta kiinnitys”.”
Taso 1 (Tyyppi 1/Tyyppi 1+2): Päätulojohdossa se absorboi ja purkaa suurimman osan massiivisesta aaltoenergiasta rajoittaen useiden kilovolttien ylijännitteet alemmalle tasolle (esim. 1500-2500V).
Taso 2 (tyyppi 2): Jakokeskuksessa se purkaa edelleen jäännöspiikkejä, jotka ovat tunkeutuneet tasoon 1 ja kiristää jännitteen turvallisemmalle tasolle (esim. 1000-1500V).
Taso 3 (Tyyppi 3): Laitteen etuosassa se vaimentaa lopullisesti pienet jäännöspiikit ja tarjoaa pienimmän mahdollisen jäännösjännitteen (yleensä alle 1000 V), mikä varmistaa tarkkuuslaitteiden porttien ehdottoman turvallisuuden.
Tietty linjaetäisyys (yleensä suositellaan yli 10 metriä) on säilytettävä kunkin SPD-tason välillä, jotta linjaimpedanssia voidaan hyödyntää energian koordinoinnissa. Jos etäisyys on riittämätön, erotuskomponentit (kuten erilliset irrotuskelat tai sopivat sulakkeet/katkaisijat) tarvitaan varmistamaan, että jokainen SPD-taso toimii koordinoidussa järjestyksessä.
Esimerkki spd-määrityksestä tyypillisissä teollisissa skenaarioissa
Kuinka valita sopiva SPD-tyyppi sivuston olosuhteiden perusteella?
Vaihe 1: Määritä asennuspaikka. Valitse T1 tai T1+2 saapuvan linjan pääkaapiksi; T2 jakelukaappiin; ja T3 laitteiden etupäälle.
Vaihe 2: Tarkista avainparametrit. Suurimman jatkuvan käyttöjännitteen (Uc) on oltava suurempi kuin paikallisessa sähköverkossa mahdollisesti esiintyvä suurin jännite; nimellisen purkausvirran (In) ja suurimman purkausvirran (Imax) on täytettävä asennuspisteen ukkossuojaustason (LPL) vaatimukset; jännitesuojaustason (Up) tulee olla alempi kuin suojatun laitteen kestävyysjännite.
Vaihe 3: Harkitse muita tekijöitä, kuten virransyöttöjärjestelmää (AC/DC), asennustapaa (modulaarinen/laatikkotyyppinen), tilan ilmaisua ja kaukomerkinantotoimintovaatimuksia.
Teollisuuden SPD:n päivittäinen tarkastus ja huolto
Säännöllinen silmämääräinen tarkastus: Tarkista, ettei SPD:ssä ole fyysisiä vaurioita, kuten halkeamia tai palamisjälkiä.
Huomioi tilailmaisin: Useimmissa SPD:issä on värikoodattu ikkuna (vihreä/punainen). Vihreä tarkoittaa normaalia toimintaa ja punainen vikaa, joka vaatii välittömän vaihtamisen.
Pidä huoltopäiväkirjaa: Kirjaa ylös asennuspäivämäärä, ensimmäinen tarkastuspäivä ja myöhempien tarkastusten tiedot. Normaalitilassakin SPD:n käyttöikä on rajallinen; on suositeltavaa tarkastaa tai vaihtaa ne säännöllisesti (esim. 3-5 vuoden välein) tai suuren jännitteen jälkeen.
Voivatko ylijännitesuojalaitteet estää katkaisijoiden laukeamisen?
SPD:n ensisijainen tehtävä on estää laitteiden vaurioituminen ylijännitteen vuoksi, ei estää katkaisijoiden laukeamista.
Johtopäätös
Ymmärtämällä erityyppisten teollisuuden ylijännitesuojalaitteiden (SPD) (t1, t2, t3) tekniset periaatteet ja sovellusskenaariot ja yhdistämällä ne kattavaan teho- ja signaalilinjojen suojaukseen voimme rakentaa tehokkaan hierarkkisen (askel askeleelta) suojausjärjestelmän.
#!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=16#!trpen#Optimized by #!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=15#!trpen#Serafiniittikiihdytin#!trpst#/trp-gettext#!trpen##!trpst#/trp-gettext#!trpen#
