서지는 전기 시스템에서 가장 과소평가되는 위협 중 하나입니다. 번개, 그리드 스위칭 또는 내부 장비로 인해 발생하는 갑작스러운 과전압은 절연 성능을 저하시키고 차단기를 트립하거나 민감한 장치를 즉시 파괴할 수 있습니다. 단상 서지 보호 장치(SPD)는 첫 번째 방어선입니다. 이는 과도한 에너지를 접지로 전환하고 장비에 도달하는 전압이 안전한 한도 내에서 유지되도록 합니다.
전기 엔지니어 및 조달 전문가의 경우 단상 SPD를 사용할지 여부가 아니라 올바른 SPD를 선택하는 방법이 문제입니다. 이 가이드는 국제 표준, 엔지니어링 모범 사례 및 실제 경험을 결합한 명확하고 기술적이며 실용적인 접근 방식을 제공합니다.
단상 서지 보호 장치는 일시적인 과전압으로부터 보호하기 위해 230/240V 단상 AC 시스템에 설치됩니다. 정상 전압에서는 수동 상태를 유지하여 작동하지만 서지가 발생하자마자 낮은 임피던스 경로가 되어 서지 전류를 접지로 리디렉션합니다.
단상 보호 장치는 주거용 배전반, 상업용 건물, 태양광 발전 시스템 및 산업용 제어 패널에 널리 적용됩니다. 각각의 경우 장비 수명을 연장하고 가동 중지 시간을 줄이며 최신 안전 요구 사항을 준수합니다.
서지 보호 장치 단상 선택은 주로 국제 표준을 준수해야 합니다. IEC 61643-11 그리고 IEC 61643-12. 이는 테스트 파형, 분류 및 설치 지침을 정의합니다.
유형 1 SPD: 직접적인 낙뢰 전류를 견딜 수 있도록 설계된 10/350 µs 파형으로 테스트되었습니다. 가공선이나 낙뢰 보호 시스템이 있는 인입구에 설치됩니다.
유형 2 SPD: 8/20 µs 파형으로 테스트되었으며 스위칭 서지 및 간접 번개로부터 보호합니다. 일반적으로 배전반에 설치됩니다.
유형 3 SPD: 민감한 부하 가까이에 설치되어 잔류전압(Up)이 매우 낮습니다. 보호의 마지막 단계로 사용됩니다.
SPD의 세부 분류와 각 유형이 표준 및 실제 응용 프로그램에서 정의되는 방식에 대해 더 자세히 알아보려면 여기에서 전용 기사를 탐색할 수 있습니다. SPD 분류.
다양한 단상 SPD를 비교할 때 적절한 선택을 위해서는 여러 매개변수가 중요합니다.
Uc(최대 연속 작동 전압): 장치가 성능 저하 없이 처리할 수 있는 최대 RMS 전압입니다. 230/240V 시스템의 경우 표준 값은 라인과 중성점 사이의 275V AC입니다.
Up(전압 보호 수준): 서지 중 클램핑된 전압입니다. 민감한 전자 장치에는 1.5~2.5kV 미만이 필요합니다.
In(공칭 방전 전류): SPD가 고장 없이 반복적으로 방전할 수 있는 전류입니다. 우수한 단상 SPD는 최소 20kA(8/20μs)를 처리해야 합니다.
Imax(최대 방전 전류): SPD가 단일 이벤트에서 견딜 수 있는 최대 전류(일반적으로 40kA 이상)입니다.
Iimp(임펄스 전류): 유형 1 SPD에만 해당되며 10/350μs 파형으로 테스트되었습니다. 값은 12.5kA부터 시작하며 고위험 지역에서는 25kA가 권장됩니다.
응답 시간: SPD는 나노초 단위로 작동합니다. 반응이 빠를수록 민감한 전자 장치를 더 효과적으로 보호할 수 있습니다.
이러한 매개변수는 항상 시스템의 노출 수준, 접지 유형 및 장비 절연 범주와 일치해야 합니다.
접지 유형은 간과되는 경우가 많지만 단상 서지 보호 장치를 선택할 때 가장 결정적인 요소 중 하나입니다.
티티시스템즈: 1P+N(1+1이라고도 함) SPD가 필요합니다. 이 구성은 라인과 중성선 사이의 MOV 보호와 중성선과 PE 사이의 스파크 갭 또는 전용 요소를 사용합니다. 이는 접지로의 제어된 방전을 보장하며, 이는 오류 중에 중성 전위가 상승할 수 있는 TT에서 매우 중요합니다.
TN-S 또는 TN-C-S 시스템: 분전반의 설계에 따라 1P 또는 1P+N을 사용할 수 있습니다. 라인-중성선 및 라인-접지 경로 모두 보호되어야 합니다.
TN-C 시스템: 일반적으로 PEN 도체에 접근할 수 있는지 여부에 따라 1P 또는 2P SPD를 적용합니다.
모든 시스템에 대해 배선 규칙은 동일하게 유지됩니다. 즉, SPD의 접지 연결을 가능한 한 짧게(이상적으로는 0.5m 미만) 유지하십시오. 리드가 길면 인덕턴스가 증가하므로 보호 장치에 표시되는 잔류 전압이 증가합니다.
이것이 의사결정 과정의 핵심이다. 많은 엔지니어와 구매자가 단상 SPD를 선택하는 방법을 구체적으로 검색하므로 이 섹션에서는 상세하고 실용적인 로드맵을 제공합니다.
건물에 외부 낙뢰 보호 시스템(LPS)이 있는지 또는 가공선으로 전원이 공급되는지 확인하십시오. 그렇다면 서비스 입구에 유형 1 SPD가 필수입니다. 위험도가 낮은 지역의 지하 공급의 경우 고용량 Type 2로 충분할 수 있습니다.
설치가 TT, TN-S, TN-C-S 또는 TN-C인지 확인하세요. 이를 통해 1P SPD, 1P+N SPD 또는 2P SPD가 필요한지 결정됩니다. 잘못된 배선 구성을 선택하면 SPD가 효과적이지 않을 수 있습니다.
서비스 입구: Type 1 또는 Type 1+2 결합 SPD.
배전반: 유형 2, In ≥ 20kA 및 Imax ≥ 40kA.
민감한 부하에서: 유형 3, 전자 장치의 절연 내력 이하로 Up을 줄입니다.
SPD 등급을 귀하의 시스템과 일치시키십시오:
Uc: 230/240V 시스템용 275V AC.
위: 장비 절연 범주(IEC 60664: Cat II ≒ 2.5 kV, Cat III ≒ 4 kV)보다 낮아야 합니다.
In/Imax/Iimp: 설치 수준 및 위험 구역에 따라.
SPD는 함께 작동해야 합니다. 업스트림 장치는 파괴적인 전압을 다운스트림으로 전달하지 않고 에너지를 흡수해야 하며 다운스트림 SPD는 보호 기능을 미세 조정합니다. 장치 사이에 최소 10미터를 유지하거나 디커플링 인덕턴스를 삽입하여 적절한 에너지 공유를 보장하십시오.
모든 SPD에는 백업 보호가 필요합니다. SPD에 통합 퓨즈가 포함되어 있지 않은 경우 MCB 또는 퓨즈를 직렬로 설치하십시오. 이는 SPD의 수명이 다했을 때 단락 사고를 방지합니다.
SPD는 시간이 지남에 따라 성능이 저하됩니다. 다음을 갖춘 모델을 선택하세요.
녹색/빨간색 상태를 표시하는 상태 표시 창입니다.
제어 시스템 모니터링을 위한 원격 신호 접점.
교체 가능한 플러그인 모듈이므로 유지 관리 시 재배선이 필요하지 않습니다.
이 단계별 프로세스를 따르면 단상 SPD가 올바르게 평가될 뿐만 아니라 장기적 신뢰성을 위해 올바르게 설치 및 유지 관리됩니다.
아무리 최고의 단상 보호 장치라도 잘못 설치하면 실패할 수 있습니다. 다음 엔지니어링 원칙을 따르십시오.
리드를 0.5m 미만으로 짧고 직접적으로 유지하십시오.
커플링 서지를 방지하려면 전원 및 신호 케이블을 분리하십시오.
보호된 회로와 함께 SPD 리드를 묶지 마십시오.
항상 SPD 접지를 가장 가까운 등전위 본딩 바에 연결하십시오.
서로 다른 SPD 단계 사이의 조정 거리를 존중하십시오.
일반적인 실수에는 단 하나의 스테이지만 설치하거나, TT 시스템에서 N-PE 보호를 잊어버리거나, 실제 필요 없이 SPD를 과도하게 설치하는 것이 포함됩니다. 이들 각각은 보호 효율성을 감소시키고 이점 없이 비용을 증가시킵니다.
주거용 응용 프로그램: 주 배전반에 설치된 Type 2 SPD(In 20 kA, Imax 40 kA, Up < 1.5 kV)는 계통 방해로부터 가전제품을 보호합니다.
상업용 건물: 주 배전반의 Type 1+2 SPD와 바닥 배전반의 Type 2 SPD가 결합되어 서비스의 연속성을 보장합니다.
산업시설: 서비스 입구에 25kA Iimp 등급의 유형 1 SPD, 모터 제어 센터에 조정된 유형 2 SPD 및 PLC를 보호하는 유형 3 SPD가 있습니다.
태양광 PV 시스템: DC 측에는 PV 정격 SPD를 사용하십시오. AC 측에서는 인버터 출력의 Type 2 단상 SPD가 인버터와 그리드 인터페이스를 모두 보호합니다.
올바른 단상 서지 보호 장치를 선택하려면 데이터시트를 스캔하는 것 이상이 필요합니다. 이는 시스템을 이해하고, 위험을 평가하고, IEC 표준을 적용하고, 매개변수를 신중하게 일치시키는 것을 의미합니다.
입구에서는 1종으로 낙뢰로부터 보호합니다.
배포 시에는 견고한 Type 2 장치를 사용합니다.
민감한 전자제품의 경우 사용 시점에 유형 3을 추가하세요.
항상 접지 시스템, 배선 관행 및 유지 관리 요구 사항을 존중하십시오.
이러한 원칙을 적용함으로써 전기 엔지니어와 조달 전문가는 시스템이 규정을 준수할 뿐만 아니라 복원력이 뛰어나고 비용 효율적이며 미래 지향적임을 보장할 수 있습니다.
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