산업용 서지 보호 장치 유형 및 등급별 보호 전략

31/10/2025

이 글에서는 보호 대상의 유형, 분류 방법, 효과적인 등급별 보호 시스템 구축 방법을 체계적으로 소개합니다. 산업용 서지 보호기(SPD).

기술원리와 방전용량에 따른 분류

이는 애플리케이션 시나리오 및 보호 수준을 직접 결정하는 SPD의 핵심 분류 방법이며 일반적으로 IEC 61643과 같은 국제 표준을 기반으로 합니다.

유형 1(유형 1/T1): 에너지 방전

기술 원리: 유형 1 서지 보호 장치 일반적으로 스파크 갭을 핵심 구성 요소로 사용합니다. 주요 특징은 높은 서지 전류 방전 능력입니다.

방전 기능: 직접적인 낙뢰 또는 부분적인 낙뢰 전류를 견디고 방출할 수 있습니다(10/350μs 파형 시뮬레이션). 테스트 전류는 일반적으로 수십 킬로암페어에 도달할 수 있습니다.

응용 프로그램 시나리오 : 외부 선로(예: 전력선)로부터 낙뢰 전류를 방출하는 1차 보호 장치로 주로 건물의 주 배전반(MDB) 입구에 설치됩니다.

유형 2(유형 2/T2): 전압 제한기

기술 원리: 핵심 부품은 배리스터(MOV)입니다. 정상 전압에서 MOV는 높은 저항을 나타냅니다. 서지 과전압이 발생하면 저항이 급격히 떨어지며 전류를 우회하고 전압을 안전한 수준으로 고정합니다.

방전 용량: 유형 2 서지 보호 장치 유도된 낙뢰 및 작동 과전압(8/20μs 파형 시뮬레이션)을 방전하는 데 사용되며 방전 용량은 일반적으로 수천 암페어에서 수만 암페어에 이릅니다.

적용 시나리오: 배전 캐비닛(배전 패널, SDB)의 주 배전 캐비닛 다운스트림 또는 중요 장비의 제어 캐비닛 앞에 설치되어 대부분의 전기 장비를 보호하는 2차 보호 역할을 합니다.

유형 3(유형 3/T3): 고급 보호

기술 원리: 일반적으로 더 미세한 MOV, 가스 방전관 또는 TVS 다이오드를 사용하여 매우 빠른 응답과 낮은 잔류 전압(보호 수준)을 제공합니다.

방전 용량: 방전 용량은 상대적으로 작으며 주로 잔류 서지 전압을 더욱 억제하는 데 사용됩니다.

응용 프로그램 시나리오 : 유형 3 서지 보호 장치 정밀한 보호를 위해 장비의 소켓이나 소켓 보드 등 보호 장비에 매우 가깝게 설치됩니다. 일반적으로 Type 2 SPD와 함께 사용해야 하며 단독으로 설치할 수는 없습니다.

Combined Spd(Type 1+2): 통합 솔루션

기술 원리: 이 장치는 유형 1 스파크 갭과 유형 2 배리스터를 통합하여 높은 방전 성능과 낮은 보호 수준이라는 이점을 제공합니다.

응용 프로그램 시나리오 : 결합된 SPD(유형 1+2) 서지 보호 장치 공간이 제한되어 있거나 단순화된 설계가 필요한 용도에 적합합니다. 건물 입구의 주 배전 캐비닛에 직접 설치하여 1차 및 2차 통합 보호 기능을 제공할 수 있습니다.

산업용 서지 보호 장치의 확장된 분류

핵심 기술 유형 외에도 산업용 SPD는 다른 차원에 따라 분류될 수도 있습니다.

전원 유형별 분류

AC 전원 공급 장치 SPD: 380V/220V 산업용 전력망과 같은 AC 전원 공급 시스템을 보호하는 데 사용됩니다.

DC 전원 공급 장치 SPD: 태양광 발전 시스템, DC 모터 드라이브, 통신 기지국 전원 공급 장치 등 DC 전원 공급 시스템을 보호하는 데 사용됩니다.

AC 전원 SPD VS Dc 전원 SPD

특징	AC 전원 SPD	DC 전원 SPD
기본 애플리케이션	가정, 사무실, 산업 시설의 주요 전기 패널, 서브 패널, 분기 회로.	태양광 PV 어레이, 배터리 저장 시스템, EV 충전소, 통신, 자동차, 해양 및 대중 교통.
시스템 전압	표준 AC 전압(예: 120V, 230V, 400V, 480V)을 따릅니다.	매우 가변적입니다(예: 배터리의 경우 12V, 24V, 48V, 태양열 스트링의 경우 600V~1500V).
현재 행동	교류. 전압은 초당 100회 또는 120회 0을 교차합니다. 이것은 도움이 된다 전기 아크를 끄다.	직류. 전압은 일정하며 0을 넘지 않습니다. 이것은 훨씬 더 지속적이고 위험한 호를 그리며.
주요 설계 과제	일시적인 과전압 관리. AC의 제로 크로싱은 자연스럽게 후속 전류를 차단하는 데 도움이 됩니다.	아크 억제. 주요 과제는 서지 이벤트 후 SPD에 불이 붙지 않고 DC 소스에서 “추속 전류”를 안전하게 차단하는 것입니다.
내부 기술 및 구성요소	주로 사용 금속 산화물 배리스터(MOV) 때로는 가스 방전관(GDT)도 있습니다. 디자인은 비교적 간단합니다.	보다 강력한 사용 MOV 특수 아크 소광 챔버/충전재 포함. 의존도가 더 높음 GDT DC용으로 특별히 설계되어 누출 없이 지속적인 DC 전압을 안전하게 처리할 수 있습니다.
전압 정격(Uc)	표준 AC RMS 전압(예: 275V, 320V, 440V)에서 연속 작동 정격입니다.	특정 DC 시스템 전압(예: 1000V DC, 1500V DC)에서 연속 작동 등급을 받았습니다.
연결 해제 및 안전	많은 서지로 인해 성능이 저하된 MOV를 안전하게 고장나게 하는 열 단로기가 포함되는 경우가 많습니다.	중요하고 더욱 강력해졌습니다. 지속적인 DC 아크는 주요 화재 위험이 있으므로 오류 방지 방식으로 DC 소스에서 SPD를 물리적으로 분리하려면 고급 오류 메커니즘이 필요합니다.
인증기준	UL 1449(북미), IEC 61643-11(국제).	UL 1449(특정 DC 애플리케이션용), IEC 61643-11, UL 497B 및 IEC 62548과 같은 PV 시스템에 대한 특정 표준.

신호 유형별 분류

산업 환경에는 전력선뿐만 아니라 수많은 신호 및 제어선도 포함됩니다. 신호 SPD는 다음과 같은 저전압 라인을 보호하도록 특별히 설계되었습니다.

● 네트워크/이더넷 SPD

● RS-232/485/422 직렬 포트 SPD

● 아날로그/디지털 I/O SPD

● 동축케이블 SPD(영상감시, 안테나 등에 사용)

장착 구조에 따른 분류

플러그인 서지 보호 장치

어댑터처럼 생겼으며 벽면 콘센트에 직접 연결됩니다. 주로 단일 장치를 보호하는 데 사용되며 유형 3에 속합니다.

모듈식 서지 보호 장치

표준 모듈식 설계를 통해 회로 차단기처럼 분배 캐비닛의 DIN 레일에 장착할 수 있습니다. 이는 산업용 애플리케이션에서 가장 일반적인 형태로, 설치, 교체 및 상태 모니터링(원격 신호 접점을 통해)을 용이하게 합니다. 유형 1과 유형 2가 대부분 이 유형에 속합니다.

박스형 서지 보호 장치

SPD 모듈, 퓨즈 또는 회로 차단기는 실외 또는 현장 장비 상자에 일반적으로 사용되는 단일 보호 인클로저에 통합됩니다.

계층형(단계적) 보호 시스템을 구축하는 방법은 무엇입니까?

단일 SPD는 완벽한 보호를 제공할 수 없으므로 계층형(또는 단계별) 보호 전략이 필요합니다.

계층형 보호의 원칙

단계별 보호의 핵심 개념은 “단계별 방전 및 레이어별 클램핑'입니다.”

레벨 1(유형 1/유형 1+2): 주 수신 라인에서 대규모 서지 에너지의 대부분을 흡수 및 방전하여 수 킬로볼트의 과전압을 더 낮은 수준(예: 1500-2500V)으로 제한합니다.

레벨 2(유형 2): 분전반에서 레벨 1을 관통한 잔류 서지를 추가로 방전하고 전압을 보다 안전한 레벨(예: 1000-1500V)로 고정합니다.

레벨 3(유형 3): 장비의 프런트 엔드에서는 경미한 잔류 서지를 최종 억제하여 가능한 가장 낮은 잔류 전압(일반적으로 1000V 미만)을 제공하여 정밀 장비 포트의 절대적인 안전을 보장합니다.

에너지 조정을 위해 라인 임피던스를 활용하려면 SPD의 각 레벨 간에 특정 라인 거리(일반적으로 10미터 이상 권장)를 유지해야 합니다. 거리가 충분하지 않은 경우 각 SPD 레벨이 조정된 순서로 작동하도록 하기 위해 디커플링 구성 요소(예: 전용 디커플링 인덕터 또는 적절한 퓨즈/회로 차단기)가 필요합니다.

일반적인 산업 시나리오의 Spd 구성 예

시나리오: 자동화 생산 라인 제어 센터

주 배전실(MDB): 건물 전체에 입력되는 전원을 보호하기 위해 Type 1+2 SPD를 설치합니다.

생산 라인 제어 캐비닛(SDB): PLC 및 주파수 변환기와 같은 핵심 제어 장치에 대한 전원 공급 장치를 보호하기 위해 유형 2 SPD를 설치합니다.

PLC I/O 모듈 전면: 제어 신호선(예: 24V DC)에 신호 SPD를 설치합니다.

엔지니어 워크스테이션: 소켓에 Type 3 SPD 소켓 보드를 사용하여 컴퓨터와 프로그래머를 보호합니다.

워크샵 네트워크 스위치: 네트워크 포트에 이더넷 SPD를 설치합니다.

FAQ

현장 조건에 따라 적절한 SPD 유형을 선택하는 방법은 무엇입니까?

1단계: 설치 위치를 결정합니다. 기본 수신 라인 캐비닛에 대해 T1 또는 T1+2를 선택합니다. 분배 캐비닛용 T2; 장비 프런트 엔드의 경우 T3입니다.

2단계: 주요 매개변수를 확인합니다. 최대 연속 작동 전압(Uc)은 로컬 전력망에서 발생할 수 있는 최고 전압보다 커야 합니다. 공칭 방전 전류(In) 및 최대 방전 전류(Imax)는 설치 지점의 낙뢰 보호 수준(LPL) 요구 사항을 충족해야 합니다. 전압 보호 레벨(Up)은 보호 장비의 내전압 값보다 낮아야 합니다.

3단계: 전원 공급 시스템(AC/DC), 설치 방법(모듈형/박스형), 상태 표시, 원격 신호 기능 요구 사항 등 기타 요소를 고려합니다.

산업용 SPD의 일상 점검 및 유지 보수

정기 육안 검사: SPD에 균열이나 탄 자국과 같은 물리적 손상이 있는지 확인하십시오.

상태 표시기를 관찰하십시오. 대부분의 SPD에는 색상으로 구분된 창(녹색/빨간색) 표시기가 있습니다. 녹색은 정상 작동을 나타내고, 빨간색은 장애가 있어 즉시 교체해야 함을 나타냅니다.

유지 관리 로그 유지: 설치 날짜, 최초 검사 날짜 및 후속 검사 세부 사항을 기록합니다. 정상적인 상태에서도 SPD의 수명은 제한되어 있습니다. 정기적으로(예: 3~5년마다) 또는 주요 서지 이벤트 후에 검사하거나 교체하는 것이 좋습니다.

전문적인 테스트: 전문 장비를 사용하여 배리스터의 누설 전류를 측정하고 성능 저하를 평가합니다.

서지 보호 장치가 회로 차단기의 작동을 방지할 수 있습니까?

SPD의 주요 기능은 회로 차단기가 트립되는 것을 방지하는 것이 아니라 과전압으로 인해 장비가 손상되는 것을 방지하는 것입니다.