Az ipari túlfeszültség-védelmi eszközök típusai és fokozatos védelmi stratégiák
31/10/2025
Ez a cikk szisztematikusan bemutatja a típusokat, az osztályozási módszereket és a hatékony osztályozott védelmi rendszer felépítését ipari túlfeszültségvédők (SPD).
Osztályozás műszaki elv és kisülési kapacitás szerint
Ez az SPD alapvető osztályozási módszere, amely közvetlenül meghatározza az alkalmazási forgatókönyveket és a védelmi szinteket, és általában olyan nemzetközi szabványokon alapul, mint az IEC 61643.
Kisütési képesség: Képes ellenállni a közvetlen villámcsapásoknak vagy részleges villámáramnak és kibocsátani azokat (10/350 µs-os hullámformát szimulálva); a tesztáramok jellemzően elérhetik a tíz kiloampert.
Alkalmazási forgatókönyvek: Elsődlegesen az épület fő elosztó szekrényének (MDB) bejáratához telepítve elsődleges védelmi eszközként a külső vezetékek (pl. elektromos vezetékek) villámáramának kiszabadítására.
2. típus (Type 2/T2): Feszültséghatároló
Műszaki elv: A központi elem egy varisztor (MOV). Normál feszültség mellett a MOV nagy ellenállást mutat; ha túlfeszültség lép fel, ellenállása meredeken csökken, megkerülve az áramot és biztonságos szintre szorítva a feszültséget.
Kisütési kapacitás: 2-es típusú túlfeszültség-védelmi készülékek Indukált villámcsapások és üzemi túlfeszültségek kisütésére szolgál (8/20µs hullámformát szimulálva), a kisülési kapacitás jellemzően több ezer és több tízezer amper között van.
Alkalmazási forgatókönyvek: A fő elosztószekrény után az elosztószekrénybe (elosztópanel, SDB) vagy a fontos berendezések kapcsolószekrénye elé telepítve, másodlagos védelemként szolgálva a legtöbb elektromos berendezés védelmére.
3. típus (Type 3/T3): Speciális védelem
Műszaki elv: Általában finomabb MOV-okat, gázkisülési csöveket vagy TVS-diódákat alkalmaz, ami rendkívül gyors reakciót és alacsonyabb maradékfeszültséget (védelmi szint) eredményez.
Kisülési kapacitás: A kisülési kapacitás viszonylag kicsi, elsősorban a maradék túlfeszültség további elnyomására szolgál.
Alkalmazási forgatókönyvek: 3-as típusú túlfeszültség-védelmi készülékek a védett berendezéshez nagyon közel kell felszerelni, például a berendezés aljzatába vagy aljzattáblájába a finom védelem érdekében. Általában 2-es típusú SPD-vel együtt kell használni, és önmagában nem telepíthető.
Kombinált Spd (1+2. típus): Integrált megoldás
Műszaki elv: Ez a készülék egy 1-es típusú szikraközt és egy 2-es típusú varisztort tartalmaz, amelyek a nagy kisütési képesség és az alacsony védelmi szint előnyeit kínálják.
Alkalmazási forgatókönyvek: Kombinált SPD (Type 1+2) túlfeszültség-védelmi készülékek korlátozott helyigényű vagy egyszerűsített kialakítást igénylő alkalmazásokhoz alkalmas. Közvetlenül az épület bejáratánál lévő főelosztó szekrénybe szerelhető, kombinált első és második szintű védelmet biztosítva.
Az ipari túlfeszültség-védelmi eszközök kiterjesztett osztályozása
Az ipari SPD-k az alaptechnológiai típusokon kívül más méretek szerint is besorolhatók.
Osztályozás áramforrás típusa szerint
Váltakozó áramú tápegység SPD: AC tápellátási rendszerek, például 380V/220V ipari áramhálózatok védelmére szolgál.
Egyenáramú tápegység SPD: Egyenáramú tápellátási rendszerek, például fotovoltaikus energiatermelő rendszerek, egyenáramú motorhajtások és kommunikációs bázisállomások tápegységeinek védelmére szolgál.
AC Power SPD VS Dc Power SPD
Funkció
AC Power SPD
DC Power SPD
Elsődleges alkalmazás
Fő elektromos panelek, alpanelek, elágazó áramkörök otthonokban, irodákban és ipari létesítményekben.
Napelemes napelemes rendszerek, akkumulátortároló rendszerek, elektromos járművek töltőállomásai, távközlés, autóipar, tengeri és tömegközlekedés.
Rendszerfeszültség
Követi a szabványos váltakozó feszültségeket (pl. 120V, 230V, 400V, 480V).
Erősen változtatható (pl. 12V, 24V, 48V akkumulátorokhoz; 600V-tól 1500V-ig szolárhúrokhoz).
Jelenlegi viselkedés
Váltakozó áram. A feszültség másodpercenként 100 vagy 120 alkalommal lépi át a nullát. Ez segít eloltani az elektromos ívet.
Egyenáram. A feszültség állandó és nem lépi át a nullát. Ez teszi az ívelés sokkal tartósabb és veszélyesebb.
Key Design Challenge
Tranziens túlfeszültségek kezelése. A váltóáram nulla keresztezése természetesen segíti a megszakításkövető áramot.
Ív elnyomás. Az elsődleges kihívás az egyenforrásból származó “követési áram” biztonságos kioltása túlfeszültség-esemény után anélkül, hogy az SPD meggyulladna.
Belső technológia és alkatrészek
Elsősorban felhasználásra Fémoxid-varisztorok (MOV-k) és néha Gas Discharge Tubes (GDT). A tervek viszonylag egyszerűek.
Robusztusabb MOV-ok speciális ívoltó kamrákkal/töltőanyagokkal. Súlyosabb támaszkodás GDT-k kifejezetten egyenáramra tervezett, amely biztonságosan kezeli a folyamatos egyenfeszültséget szivárgás nélkül.
Névleges feszültség (Uc)
Szabványos AC RMS feszültségeken (pl. 275V, 320V, 440V) folyamatos működésre méretezett.
Folyamatos működésre méretezett az adott egyenáramú rendszerfeszültség mellett (pl. 1000V DC, 1500V DC).
Lekapcsolás és biztonság
Gyakran tartalmaz termikus szakaszolókat a sok túlfeszültség miatt leromlott MOV biztonságos meghibásodására.
Kritikus és robusztusabb. Fejlett hibamechanizmusok szükségesek ahhoz, hogy az SPD-t fizikailag leválasztsák az egyenáramforrásról hibamentesen, mivel a tartós egyenáramú ív komoly tűzveszélyt jelent.
Tanúsítási szabványok
UL 1449 (Észak-Amerika), IEC 61643-11 (Nemzetközi).
UL 1449 (meghatározott egyenáramú alkalmazásokhoz), IEC 61643-11, UL 497B, valamint a PV-rendszerekre vonatkozó speciális szabványok, mint például az IEC 62548.
Osztályozás jeltípus szerint
Az ipari környezet nemcsak elektromos vezetékeket tartalmaz, hanem számos jel- és vezérlővezetéket is. A jel SPD-ket kifejezetten ezeknek a kisfeszültségű vezetékeknek a védelmére tervezték, mint például:
● Hálózati/Ethernet SPD
● RS-232/485/422 soros port SPD
● Analóg/digitális I/O SPD
● Koaxiális kábel SPD (videó megfigyeléshez, antennákhoz stb.)
Szerelési szerkezet szerinti osztályozás
Plug-in túlfeszültség-védelmi eszközök
Úgy néz ki, mint egy adapter, és közvetlenül a fali aljzatba csatlakoztatható. Főleg egyetlen eszköz védelmére szolgál, és a 3-as típushoz tartozik.
Moduláris túlfeszültség-védelmi eszközök
A szabványos moduláris felépítés lehetővé teszi, hogy az elosztószekrényben DIN-sínre szerelhető, akárcsak egy megszakító. Ez a leggyakoribb forma az ipari alkalmazásokban, megkönnyítve a telepítést, a cserét és az állapotfelügyeletet (távjelző érintkezőkön keresztül). Az 1-es és a 2-es típus többnyire ebből a típusból áll.
Doboz típusú túlfeszültség-védelmi eszközök
Az SPD modulok, biztosítékok vagy megszakítók egyetlen védőburkolatba vannak integrálva, amelyet általában kültéri vagy terepi berendezések dobozaiban használnak.
Hogyan építsünk fel lépcsőzetes (lépcsős) védelmi rendszert?
Egyetlen SPD nem tud tökéletes védelmet nyújtani, ezért többszintű (vagy lépcsőzetes) védelmi stratégiára van szükség.
A fokozatos védelem elve
A fokozatos védelem alapkoncepciója a “lépésről lépésre történő kisütés és rétegenkénti rögzítés”.”
1. szint (Type 1/Type 1+2): A fő bejövő vezetéken felveszi és kisüti a hatalmas túlfeszültség túlnyomó részét, így a több kilovoltos túlfeszültséget alacsonyabb szintre (pl. 1500-2500V) korlátozza.
2. szint (2. típus): Az elosztó panelen tovább kisüti az 1. szintet áthatoló maradék túlfeszültségeket, és biztonságosabb szintre szorítja a feszültséget (pl. 1000-1500 V).
3. szint (3. típus): A berendezés elülső részén biztosítja a kisebb maradék túlfeszültségek végső elnyomását, a lehető legalacsonyabb maradékfeszültséget kínálva (általában 1000 V alatt), biztosítva a precíziós berendezések portjainak abszolút biztonságát.
Egy bizonyos vonaltávolságot (általában több mint 10 métert) be kell tartani az SPD egyes szintjei között, hogy a vonal impedanciáját az energiakoordinációhoz felhasználhassuk. Ha a távolság nem elegendő, leválasztó alkatrészekre (például dedikált leválasztó induktorokra vagy megfelelő biztosítékokra/megszakítókra) van szükség annak biztosítására, hogy az SPD minden szintje összehangolt sorrendben működjön.
Példa Spd konfigurációra tipikus ipari forgatókönyvekben
Forgatókönyv: Automatizált gyártósorvezérlő központ
Fő elosztó helyiség (MDB): Telepítsen 1+2 típusú SPD-ket, hogy megvédje az egész épület tápellátását.
Gyártósori vezérlőszekrény (SDB): 2-es típusú SPD-ket telepítsen az alapvető vezérlőegységek, például a PLC-k és a frekvenciaváltók tápellátásának védelmére.
PLC I/O modul elülső rész: Szerelje fel a jel-SPD-ket a vezérlő jelvezetékekre (pl. 24 V DC).
Mérnöki munkaállomás: A számítógép és a programozó védelme érdekében használjon 3-as típusú SPD aljzatkártyákat az aljzatokon.
Műhely hálózati kapcsoló: Telepítse az Ethernet SPD-ket a hálózati portokra.
GYIK
Hogyan válasszuk ki a megfelelő SPD-típust a webhely feltételei alapján?
1. lépés: Határozza meg a telepítés helyét. Válassza a T1 vagy T1+2 fő bejövő vonali szekrényt; T2 az elosztószekrényhez; és T3 a berendezés elülső részéhez.
2. lépés: Ellenőrizze a kulcsparamétereket. A maximális folyamatos üzemi feszültségnek (Uc) nagyobbnak kell lennie, mint a helyi elektromos hálózatban előforduló legmagasabb feszültség; a névleges kisülési áramnak (In) és a maximális kisülési áramnak (Imax) meg kell felelnie a telepítési pont villámvédelmi szintje (LPL) követelményeinek; a feszültségvédelmi szintnek (Up) alacsonyabbnak kell lennie, mint a védett berendezés ellenállási feszültségértéke.
3. lépés: Vegye figyelembe az egyéb tényezőket is, például az áramellátó rendszert (AC/DC), a telepítési módot (moduláris/doboz típusú), az állapotjelzést és a távjelzési funkciók követelményeit.
Az ipari SPD napi ellenőrzése és karbantartása
Rendszeres szemrevételezés: Ellenőrizze az SPD-t fizikai sérülések, például repedések vagy égési nyomok szempontjából.
Figyelje meg az állapotjelzőt: A legtöbb SPD-nek van színkódolt ablaka (zöld/piros). A zöld a normál működést, a piros pedig a meghibásodást jelzi, amely azonnali cserét igényel.
Vezessen karbantartási naplót: Jegyezze fel a telepítés dátumát, az első ellenőrzés dátumát és a későbbi ellenőrzés részleteit. Még normál állapotban is az SPD-k élettartama korlátozott; időszakonként (pl. 3-5 évente) vagy nagyobb túlfeszültség-esemény után javasolt ellenőrizni vagy cserélni.
Professzionális tesztelés: Speciális műszerekkel mérje meg a varisztor szivárgó áramát, és értékelje a teljesítmény romlását.
Megakadályozhatják a túlfeszültség-védelmi eszközök a megszakítók kioldását?
Az SPD elsődleges feladata, hogy megakadályozza a berendezés túlfeszültség általi károsodását, nem pedig a megszakítók kioldását.
Következtetés
A különböző típusú ipari túlfeszültség-védelmi készülékek (SPD) (t1, t2, t3) műszaki alapelveinek és alkalmazási forgatókönyveinek megértésével, valamint az erősáramú és jelvezetékek átfogó védelmével kombinálva hatékony hierarchikus (lépésről lépésre) védelmi rendszert építhetünk fel.
#!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=16#!trpen#Optimized by #!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=15#!trpen#Szerafinit gyorsító#!trpst#/trp-gettext#!trpen##!trpst#/trp-gettext#!trpen#
