Túlfeszültség-védelmi eszközök (túlfeszültség-levezetők) (SPD)

A túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD) az elektromos szerelésvédelmi rendszer része.

Ez az eszköz párhuzamosan csatlakozik azon terhelések tápáramkörére, amelyeket védenie kell (lásd J17. ábra). Az áramellátó hálózat minden szintjén használható.

Ez a leggyakrabban használt és leghatékonyabb típusú túlfeszültség-védelem.

A tudósok évek óta végeznek fontos tanulmányokat a villámcsapások jellemzőiről és hatásairól, és ennek megfelelően fejlesztettek ki technológiai termékeket. Manapság ezeknek a termékeknek a tesztjei villámcsapás szimulálásával is elvégezhetők ebben az összefüggésben.

Villámcsapás hullámtípusai:

A villámcsapás két különböző hullámhosszon vizsgálható.

1. Közvetlen villámcsapás 10/350μs:

Közvetlen villámcsapás esetén 10/350 μs hullámformájú impulzusáramok lépnek fel. Ez az impulzus gyors feszültségnövekedés nagy teljesítményt bocsát ki nagy áramimpulzus mellett.

Napjainkban a külső villámvédelmi rendszer anyagait és az 1. típusú / I. típusú túlfeszültség-levezető áramkör elemeit ezen kritériumok szerint tesztelik a szabványok szerint.

2. Villámcsapás és kapcsolási feszültség egy távoli területen 8/20 μs:

Távoli helyen villámcsapás és 8/20 μs kapcsolási feszültségű impulzusáramok lépnek fel.

Ennek az impulzusnak az energiatartalma lényegesen alacsonyabb, mint a villámtesztáram 10/350 μs impulzusáram hulláma. A 2. típusú / II. osztály és a 3. típusú / III. típusú túlfeszültségvédő (túlfeszültség-levezető) áramkör elemeit ezen kritériumok szerint, a szabványok szerint tesztelik.

Szabványok

Néhány gyakran felsorolt ​​szabvány a következőket tartalmazza:

• IEC 61643-11 Kisfeszültségű túlfeszültség-védő készülékek – 11. rész: Kisfeszültségű áramellátó rendszerekhez csatlakoztatott túlfeszültség-védelmi eszközök – Követelmények és vizsgálati módszerek (az IEC 61643-1 helyett)
• IEC 61643-21 Kisfeszültségű túlfeszültség-védő készülékek – 21. rész: Távközlési és jelzőhálózatokhoz csatlakoztatott túlfeszültség-védelmi eszközök – Teljesítménykövetelmények és vizsgálati módszerek
• IEC 61643-22 Kisfeszültségű túlfeszültség-védő készülékek – 22. rész: Távközlési és jelzőhálózatokhoz csatlakoztatott túlfeszültség-védelmi eszközök – Kiválasztási és alkalmazási elvek
• EN 61643-11, 61643-21 és 61643-22
• Telcordia Technologies műszaki hivatkozás TR-NWT-001011
• ANSI/IEEE C62.xx
• Underwriters Laboratories (UL) 1449.
• AS/NZS 1768

Mindegyik szabvány különböző védőjellemzőket, tesztvektorokat vagy működési célt határoz meg.

Az EN 62305 és az ANSI/IEEE C62.xx meghatározza, hogy a védő várhatóan milyen tüskéket tereljen el. Az EN 61643-11 és 61643-21 szabvány meghatározza a termék teljesítményét és biztonsági követelményeit egyaránt. Ezzel szemben az IEC csak szabványokat ír, és nem tanúsít egy adott terméket sem, hogy megfeleljen ezeknek a szabványoknak. A nemzetközi megállapodások CB Scheme tagjai az IEC szabványokat használják a termékek biztonsági megfelelőségének tesztelésére és tanúsítására.

Ezenkívül a következő szabványok nem szabványok az önálló túlfeszültség-védőkre, hanem a túlfeszültség-tűrőképesség vizsgálatára szolgálnak az elektromos és elektronikus berendezések egészében. Ezért gyakran használják őket a túlfeszültség-védelmi áramkörök tervezésében és tesztelésében.

• IEC 61000-4-2 Elektrosztatikus kisüléstűrési teszt
• IEC 61000-4-4 Elektromos gyors tranziens/felszakadástűrési teszt
• IEC 61000-4-5 Túlfeszültség-tűrési teszt

Alapelv

Az SPD célja a légköri eredetű tranziens túlfeszültség korlátozása és az áramhullámok földre terelése, hogy ennek a túlfeszültségnek az amplitúdóját olyan értékre korlátozza, amely nem veszélyes az elektromos berendezésekre, valamint az elektromos kapcsoló- és vezérlőberendezésekre.

Az SPD kiküszöböli a túlfeszültséget

• Közös üzemmódban, fázis és nulla vagy föld között;
• Differenciál üzemmódban, fázis és nulla között.

Az üzemi küszöböt meghaladó túlfeszültség esetén az SPD

• Közös üzemmódban a föld felé vezeti az energiát;
• Elosztja az energiát a többi feszültség alatt álló vezető között, differenciál üzemmódban.

Az SPD három típusa

1. típusú SPD

Az 1-es típusú SPD kifejezetten villámvédelmi rendszerrel vagy hálós ketreccel védett szolgáltató szektor és ipari épületek esetében javasolt.

Megvédi az elektromos berendezéseket a közvetlen villámcsapástól. Levezetheti a villámlás ellenáramát, amely a földvezetőről a hálózati vezetékekre terjed.

Az 1-es típusú SPD-t 10/350 µs áramhullám jellemzi.

2. típusú SPD

A 2-es típusú SPD a fő védelmi rendszer minden kisfeszültségű elektromos rendszer számára. Minden elektromos kapcsolószekrénybe beépítve megakadályozza a túlfeszültség terjedését az elektromos berendezésekben és védi a terheléseket.

A 2-es típusú SPD-t 8/20 µs áramhullám jellemzi.

3. típusú SPD

Ezeknek az SPD-knek alacsony a kisülési kapacitása. Ezért ezeket a 2-es típusú SPD kiegészítéseként és érzékeny terhelések közelébe kell beépíteni.

A 3-as típusú SPD-t feszültséghullámok (1,2/50 μs) és áramhullámok (8/20 μs) kombinációja jellemzi.

SPD normatív definíció

J18. ábra – SPD szabvány definíció

• 1. megjegyzés: Létezik +   SPD (vagy Type 1 + 2 SPD), amely kombinálja a terhelések közvetlen és közvetett villámcsapás elleni védelmét.
• 2. megjegyzés: egyes  SPD-ket úgy is deklarálhatjuk, mint  .

Eszerint;

Első fokozat: Az 1. típusú / 1. osztályú / B osztályú villámvédelmi túlfeszültség-levezető a létesítmény / szerkezet elülső védelmi egységei. Ezek olyan áramköri elemek, amelyek képesek elnyelni és csillapítani az elektromos vezetékekből érkező közvetlen villámcsapásokat.

Az épületen belül és/vagy kívül a főelosztó/transzformátor panelbe kell beépíteni.

10/350 µsec hullámformában kellett volna tesztelni. Képesnek kell lennie legalább 50 kA terhelés levezetésére a semleges fázis között, és legalább 100 kA terhelést a semleges föld közötti fázisok között.

Második fokozat: A 2. típusú / 2. osztályú / C osztályú túlfeszültség-védelmi eszközök (túlfeszültség-levezetők) a létesítmény/épület szekunder és/vagy alsó szekunder paneleiben használt áramköri elemek. Az 1. típusú / II. típusú túlfeszültség-levezetőkkel összehasonlítva a szilárdságuk kisebb, de az érzékenységük jobb.

8/20 µs-os hullámformában kellett volna tesztelni. Képesnek kell lennie legalább 10 kA terhelés levezetésére a semleges fázis között, és legalább 25 kA terhelést a semleges föld közötti fázisok között.

Type 1 + 2 / Class 1 + 2 / B + C Class kompakt védelmi elemeket használtak második szintű védelemként az elmúlt években.

10/350 µsec hullámformában kellett volna tesztelni. Képesnek kell lennie legalább 40 kA terhelés levezetésére a semleges fázis között, és legalább 100 kA terhelést a semleges föld között.

A szünetmentes tápegység elektromos paneljében és/vagy a főpanelként elhelyezett másodlagos panelekben használatos.

Harmadik fokozat: 3. típusú / 3. osztályú / D osztályú hirtelen túlfeszültség-védelmi túlfeszültség-levezetők olyan áramköri elemek, amelyeket vezetékeiben az érzékeny elektronikus eszközök védelmére használnak.

A termékpaletta meglehetősen széles, mivel különböző csatlakozási protokollokkal / aljzatokkal / portokkal különböző eszközökhöz csatlakoztatható.

Az alábbiakban bemutatunk néhány 3. típusú / 3. osztályú / D osztályú túlfeszültség-levezetőt a különböző áramkörökhöz / eszközökhöz.