서지 보호 장치(SPD) 이해

서지 보호의 필요성

오늘날의 세계는 과전압 서지로 인해 손상되기 쉬운 전자 제품 및 전기 장치로 가득 차 있습니다.

정전기 방전, 용량성 및 유도성 부하 또는 낙뢰로 인한 서지는 산업 및 상업용 응용 분야에 사용되는 정교한 전자 장비 및 구성 요소를 빠르게 파괴할 수 있습니다. 이러한 급증은 운영, 특히 오늘날 거의 모든 기업이 의존하는 데이터 및 통신 시스템을 마비시킵니다.,

18판 서지 보호 요구 사항

제17판에서는 AQ 기준에 따라 전기 서지의 주요 원인인 낙뢰 가능성을 기준으로 작업한 반면, BS7671:2018에서는 대신 낙뢰 및 관련 서지의 결과를 고려합니다. 즉, 규정 443.4에는 과전압으로 인한 결과가 다음과 같은 경우 SPD를 설치해야 한다고 명시되어 있습니다.

• ‘인명에 심각한 피해를 주거나 손실을 입힌 경우’
• ‘공공 서비스 중단 및/또는 문화유산 훼손’
• ‘상업적, 산업적 활동의 중단’
• ‘함께 배치된 다수의 개인에게 영향을 미침’

이는 소규모 주택을 제외한 모든 주택이 이제 적절한 서지 보호 장치를 갖추어야 함을 의미합니다.

전기 서지의 원인과 결과

대부분의 전기 서지는 번개나 전기 전환으로 인해 발생합니다. 번개는 200,000A의 전류를 전달할 수 있으며 플래시오버로 인해 화재나 감전이 발생할 수 있으므로 특히 위험합니다. 대규모 유도 부하를 차단함으로써 발생하는 스위칭 서지는 덜 극단적이지만 더 반복적인 경향이 있어 잠재적으로 시스템 구성 요소의 작동 수명을 제한합니다.

• 낙뢰 — 대규모 충격, 높은 전류 및 전압, 그러나 발생빈도가 가장 적습니다.
• 전원 전환 — 발생 횟수 증가:

1. 유틸리티 및 고객 부하 전환 – 모터, 대용량 부하, 결함, 커패시터 뱅크, 퓨즈 및 회로 차단기 작동 등.
2. 소스 스위칭 — 스마트 그리드, 발전기, 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 등.

SPD의 경우, 전기 설비 및 부착된 기기의 모든 부분에 대한 손상을 방지하는 역할을 합니다. 이는 전기 장비의 정격 내력 한계를 초과하는 일시적인 과전압으로 인해 발생하며, 이로 인해 부품 소손, 절연 성능 저하, 심지어 전선이 녹는 등의 손상이 발생합니다.

서지 보호 장치의 유형

설비 내 설치 위치에 따라 일반적으로 사용되는 세 가지 주요 유형의 서지 보호 장치가 있습니다.

첫째, Type 1 SPD는 10/350μs 파형으로 부분 낙뢰 전류를 방전할 수 있습니다. 따라서 주 서비스 입구의 공급측 설치에 적합하며 서비스 패널을 포함한 전체 설비를 과전압으로부터 보호합니다. 일반적으로 스파크 갭을 사용하여 서지를 접지로 유도하고 건물에 도달하는 것을 방지합니다.

둘째, Type 2 SPD는 시설에 연결된 장비를 보호하기 위한 것입니다. 이 제품은 위상 중성 또는 위상 위상을 가로질러 주 서비스 입구의 부하 측에 위치하며 8/20μs 전류 파형을 갖는 금속 산화물 배리스터(MOV)를 통해 과전압이 확산되는 것을 방지합니다. MOV는 서지 전압이 발생할 때까지 매우 높은 저항을 유지하며, 이 시점에서 저항이 급격히 떨어지고 초과 전류가 접지로 흘러갈 수 있습니다.

마지막으로 유형 3 SPD는 규모가 훨씬 작으므로 유형 2 장치와 함께 사용해야 합니다. 이는 TV 및 컴퓨터와 같은 민감한 장비를 과전압으로부터 보호하기 위해 특별히 설계되었습니다. 전압 파동은 약 1.5/50μs인 경향이 있고 전류 파동은 약 8/20μs인 경향이 있습니다.

AC 전원 시스템 SPD의 선택 및 적용

필요한 SPD 클래스를 결정한 후에는 올바른 전압과 구성을 결정해야 합니다.

TN-C 시스템

이 시스템에서는 중성선과 보호 접지 도체가 시스템 전체에 걸쳐 단일 도체로 결합됩니다. 이 도체를 PEN, 즉 “보호 접지 및 중립”이라고 합니다. 노출된 모든 전도성 장비 부품은 PEN에 연결됩니다.

TN-S 시스템

이 시스템에서는 별도의 중성 및 보호 접지 도체가 전체적으로 연결됩니다. PE(보호 접지) 도체는 일반적으로 별도의 도체이지만 전원 케이블의 금속 피복일 수도 있습니다. 노출된 모든 전도성 장비 부품은 PE 도체에 연결됩니다.

TN-C-S 시스템

이 시스템에서 공급 장치는 TN-C에 따라 구성되고 다운스트림 설치는 TN-S에 따라 구성됩니다. 결합된 PEN 도체는 일반적으로 변전소와 건물 진입점 사이에서 발생하며 접지와 중성선은 주 배전반에서 분리됩니다. 이 시스템은 보호 다중 접지(PME) 또는 다중 접지 중립(MEN)으로도 알려져 있습니다. 공급 PEN 도체는 네트워크 전체의 여러 지점에 일반적으로 접지되어 있습니다.가능한 한 소비자의 진입점.

티티시스템

에너지원의 한 지점이 접지되고 설비의 노출된 전도성 부분이 독립적인 접지 전극에 연결된 시스템입니다. 들어오는 공급 중성선은 주 배전반에 접지되지 않습니다.

TT 시스템에서 과전류 보호 장치(퓨즈 및 회로 차단기)가 의도한 방식으로 작동하려면 SPD가 위상에서 보호 접지로 직접 연결되지 않고 위상에서 중성선으로, 중성선에서 접지로 연결되어야 하는 것이 중요합니다. 따라서 중성-PE SPD는 PE-중성 임펄스 전류와 PE-위상 임펄스 전류를 모두 전달합니다. 이 SPD는 일반적으로 우수한 에너지 처리 특성으로 인해 GDT(Gas Discharge Tube)를 권장합니다.

IT 시스템

시스템은 충전부와 접지 사이에 직접 연결되어 있지 않지만 설비의 모든 노출된 전도성 부분은 독립적인 접지 전극에 연결되어 있습니다. 소스는 플로팅되거나 높은 임피던스를 통해 접지됩니다(결함 전류를 제한하기 위해). 이는 위상 대 접지 오류 중에 시스템이 계속 작동함을 의미합니다. 이것이 감지되었고, 결함을 바로잡기 위한 유지보수 노력이 시작되었습니다. 그러나 이 시간 동안 상-대지 전압은 일반적인 라인-대지 전압으로 상승합니다.라인 전압과 설치된 SPD는 이 시간 동안 이를 견뎌야 합니다. 설치된 대부분의 IT 시스템은 중성 도체를 사용하지 않습니다. 즉, 장비는 라인에서 라인으로 전원이 공급됩니다. IT 시스템은 일반적으로 노르웨이 및 프랑스와 같은 국가의 기존 설치에 사용됩니다. 또한 병원의 중환자실 및 특수 산업 분야와 같은 특수 용도에도 사용됩니다.

서지 보호 조정

SPD는 정격 임펄스 내전압보다 훨씬 낮은 보호 수준을 가져야 합니다. 또한 SPD는 항상 동일한 제조업체의 제품이어야 합니다.

서지 보호 장치를 설치할 때 고려해야 할 중요한 요소는 SPD를 설비에 연결하는 리드의 전체 길이입니다. 가능한 한 짧아야 하며 총 길이는 0.5m 미만이 바람직하고 어떤 경우에도 총 길이가 1m를 넘지 않아야 합니다. SPD는 항상 제조업체의 지침에 따라 설치해야 하며 가급적이면 RCD의 공급측에 설치해야 합니다.