Soorten industriële overspanningsbeveiligingsapparaten en graduele beveiligingsstrategieën
31/10/2025
Dit artikel introduceert systematisch de typen, classificatiemethoden en hoe u een effectief gegradueerd beveiligingssysteem kunt bouwen industriële overspanningsbeveiligers (SPD).
Classificatie volgens technisch principe en afvoercapaciteit
Dit is de kernclassificatiemethode voor SPD, die rechtstreeks hun toepassingsscenario's en beschermingsniveaus bepaalt, en is meestal gebaseerd op internationale normen zoals IEC 61643.
Type 1 (Type 1/T1): Energieontlading
Technisch principe: Type 1-overspanningsbeveiligingsapparaten gebruikt doorgaans een vonkbrug als kerncomponent. Het belangrijkste kenmerk is het hoge ontladingsvermogen van stroomstoten.
Lossingsvermogen: Bestand tegen directe blikseminslagen of gedeeltelijke bliksemstroom (simulatie van een golfvorm van 10/350 µs); teststromen kunnen doorgaans tientallen kiloampère bereiken.
Toepassingsscenario's: Hoofdzakelijk geïnstalleerd bij de ingang van de hoofdverdeelkast (MDB) van het gebouw als primair beveiligingsapparaat om bliksemstroom van externe leidingen (bijvoorbeeld hoogspanningsleidingen) vrij te geven.
Type 2 (Type 2/T2): spanningsbegrenzer
Technisch principe: De kerncomponent is een varistor (MOV). Onder normale spanning vertoont de MOV een hoge weerstand; wanneer er een overspanning optreedt, daalt de weerstand ervan scherp, waardoor de stroom wordt omzeild en de spanning op een veilig niveau wordt gehouden.
Lossingscapaciteit: Type 2 overspanningsbeveiligingsapparaten Wordt gebruikt voor het ontladen van geïnduceerde blikseminslagen en operationele overspanningen (simulatie van de golfvorm van 8/20 µs), met een ontladingscapaciteit die doorgaans varieert van enkele duizenden tot tienduizenden ampère.
Toepassingsscenario's: Geïnstalleerd stroomafwaarts van de hoofdverdeelkast in de verdeelkast (verdeelpaneel, SDB) of vóór de schakelkast van belangrijke apparatuur, dienend als secundaire bescherming om bescherming te bieden voor de meeste elektrische apparatuur.
Type 3 (Type 3/T3): Geavanceerde bescherming
Technisch principe: Maakt doorgaans gebruik van fijnere MOV's, gasontladingsbuizen of TVS-diodes, wat resulteert in een extreem snelle respons en een lagere restspanning (beschermingsniveau).
Ontladingscapaciteit: De ontladingscapaciteit is relatief klein en wordt voornamelijk gebruikt om de resterende overspanning verder te onderdrukken.
Toepassingsscenario's: Type 3-overspanningsbeveiligingsapparaten zeer dicht bij de beschermde apparatuur geïnstalleerd, zoals in de aansluiting of het stopcontactbord van de apparatuur, voor een goede bescherming. Het moet meestal worden gebruikt in combinatie met een Type 2 SPD en kan niet alleen worden geïnstalleerd.
Technisch principe: Dit apparaat integreert een Type 1-vonkbrug en een Type 2-varistor en biedt de voordelen van een hoog ontladingsvermogen en een laag beschermingsniveau.
Toepassingsscenario's: Gecombineerde SPD (Type 1+2) overspanningsbeveiligingsapparaten geschikt voor toepassingen met beperkte ruimte of die een vereenvoudigd ontwerp vereisen. Het kan direct in de hoofdverdeelkast bij de ingang van het gebouw worden geïnstalleerd, waardoor een gecombineerde bescherming op het eerste en tweede niveau wordt geboden.
Uitgebreide classificatie van industriële overspanningsbeveiligingsapparaten
Naast de typen kerntechnologie kunnen industriële SPD's ook op basis van andere dimensies worden geclassificeerd.
Classificatie per type stroombron
AC-voeding SPD: Wordt gebruikt om AC-voedingssystemen te beschermen, zoals industriële elektriciteitsnetten van 380V/220V.
DC-voeding SPD: Wordt gebruikt om DC-voedingssystemen te beschermen, zoals fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen, DC-motoraandrijvingen en voedingen voor communicatiebasisstations.
Wisselstroom-SPD versus gelijkstroom-SPD
Functie
Wisselstroom-SPD
Gelijkstroom-SPD
Primaire toepassing
Elektrische hoofdpanelen, subpanelen, vertakte circuits in woningen, kantoren en industriële faciliteiten.
Zonne-PV-arrays, batterijopslagsystemen, EV-laadstations, telecommunicatie, auto-, scheepvaart- en openbaar vervoer.
Zeer variabel (bijv. 12V, 24V, 48V voor batterijen; 600V tot 1500V voor zonne-energiestrings).
Huidig gedrag
Wisselstroom. De spanning overschrijdt 100 tot 120 keer per seconde nul. Dit helpt een elektrische boog doven.
Gelijkstroom. De spanning is constant en gaat niet door nul. Dit maakt boogvorming is veel duurzamer en gevaarlijker.
Belangrijke ontwerpuitdaging
Beheer van voorbijgaande overspanningen. De nuldoorgang van AC helpt op natuurlijke wijze de volgstroom te onderbreken.
Boogonderdrukking. De voornaamste uitdaging is het veilig doven van de “volgstroom” van de DC-bron na een piekgebeurtenis zonder dat de SPD in brand vliegt.
Interne technologie en componenten
Gebruikt voornamelijk Metaaloxidevaristoren (MOV's) en soms gasontladingsbuizen (GDT's). Ontwerpen zijn relatief eenvoudig.
Gebruikt robuuster MOV's met speciale boogdovende kamers/vulstoffen. Zwaardere afhankelijkheid van GDT's speciaal ontworpen voor DC, die de continue gelijkspanning veilig kan verwerken zonder te lekken.
Spanningswaarde (Uc)
Gespecificeerd voor continu gebruik bij standaard AC RMS-spanningen (bijv. 275V, 320V, 440V).
Gespecificeerd voor continu gebruik bij de specifieke DC-systeemspanning (bijv. 1000 V DC, 1500 V DC).
Ontkoppeling en veiligheid
Bevat vaak thermische scheiders om een MOV die door vele spanningspieken is beschadigd veilig uit te schakelen.
Kritisch en robuuster. Vereist geavanceerde faalmechanismen om de SPD op een fail-safe manier fysiek los te koppelen van de DC-bron, aangezien een aanhoudende DC-boog een groot brandgevaar vormt.
Certificeringsnormen
UL 1449 (Noord-Amerika), IEC 61643-11 (internationaal).
UL 1449 (voor specifieke DC-toepassingen), IEC 61643-11, UL 497B en specifieke normen voor PV-systemen zoals IEC 62548.
Classificatie op signaaltype
Industriële omgevingen bevatten niet alleen stroomleidingen, maar ook talrijke signaal- en besturingsleidingen. Signaal-SPD's zijn speciaal ontworpen om deze laagspanningslijnen te beschermen, zoals:
● Netwerk/Ethernet-SPD
● RS-232/485/422 seriële poort SPD
● Analoge/digitale I/O SPD
● Coaxkabel SPD (gebruikt voor videobewaking, antennes, enz.)
Classificatie op basis van montagestructuur
Plug-in overspanningsbeveiligingsapparaten
Het ziet eruit als een adapter en kan rechtstreeks in een stopcontact worden gestoken. Het wordt voornamelijk gebruikt om één apparaat te beschermen en behoort tot Type 3.
Modulaire overspanningsbeveiligingsapparaten
Het standaard modulaire ontwerp maakt montage op een DIN-rail in een verdeelkast mogelijk, net als een stroomonderbreker. Dit is de meest voorkomende vorm in industriële toepassingen en vergemakkelijkt de installatie, vervanging en conditiebewaking (via signaleringscontacten op afstand). Type 1 en Type 2 zijn meestal van dit type.
Overspanningsbeveiligingsapparaten van het doostype
SPD-modules, zekeringen of stroomonderbrekers zijn geïntegreerd in een enkele beschermende behuizing, die vaak wordt gebruikt in dozen voor buiten- of veldapparatuur.
Hoe bouw je een gelaagd (stapsgewijs) beveiligingssysteem?
Eén enkele SPD kan geen perfecte bescherming bieden, dus is een gelaagde (of getrapte) beschermingsstrategie vereist.
Principe van gelaagde bescherming
Het kernconcept van graduele bescherming is “stapsgewijze ontlading en laag-voor-laag vastklemmen”.”
Niveau 1 (Type 1/Type 1+2): Op de hoofdinkomende lijn absorbeert en ontlaadt het de overgrote meerderheid van de enorme piekenergie, waardoor overspanningen van enkele kilovolt tot een lager niveau worden beperkt (bijvoorbeeld 1500-2500 V).
Niveau 2 (Type 2): Op het verdeelpaneel ontlaadt het de restspanningen die niveau 1 zijn binnengedrongen verder en klemt de spanning vast op een veiliger niveau (bijvoorbeeld 1000-1500 V).
Niveau 3 (Type 3): Aan de voorkant van de apparatuur zorgt het voor de definitieve onderdrukking van kleine restspanningen, waardoor de laagst mogelijke restspanning wordt geboden (doorgaans minder dan 1000 V), waardoor de absolute veiligheid van poorten voor precisieapparatuur wordt gegarandeerd.
Er moet een bepaalde lijnafstand (doorgaans aanbevolen meer dan 10 meter) worden aangehouden tussen elk SPD-niveau om de lijnimpedantie te gebruiken voor energiecoördinatie. Als de afstand onvoldoende is, zijn ontkoppelingscomponenten (zoals speciale ontkoppelingsinductoren of geschikte zekeringen/stroomonderbrekers) vereist om ervoor te zorgen dat elk SPD-niveau in een gecoördineerde volgorde werkt.
Voorbeeld van Spd-configuratie in typische industriële scenario's
Hoofdverdeelruimte (MDB): Installeer Type 1+2 SPD's om de stroomtoevoer naar het hele gebouw te beschermen.
Productielijnbesturingskast (SDB): Installeer Type 2 SPD's om de stroomvoorziening naar kernbesturingseenheden zoals PLC's en frequentieomvormers te beschermen.
PLC I/O-module Voorzijde: Installeer signaal-SPD's op besturingssignaallijnen (bijv. 24V DC).
Engineerwerkstation: Gebruik Type 3 SPD-socketkaarten op de sockets om de computer en de programmeur te beschermen.
Workshop Netwerkswitch: Installeer Ethernet SPD's op de netwerkpoorten.
Veelgestelde vragen
Hoe selecteert u het juiste SPD-type op basis van de omstandigheden ter plaatse?
Stap 1: Bepaal de installatielocatie. Selecteer T1 of T1+2 voor de hoofdinkomende lijnkast; T2 voor de verdeelkast; en T3 voor de voorkant van de apparatuur.
Stap 2: Controleer de belangrijkste parameters. De maximale continue bedrijfsspanning (Uc) moet groter zijn dan de hoogste spanning die in het lokale elektriciteitsnet mag voorkomen; de nominale ontlaadstroom (In) en maximale ontlaadstroom (Imax) moeten voldoen aan de eisen van het bliksembeveiligingsniveau (LPL) van het installatiepunt; het spanningsbeveiligingsniveau (Up) moet lager zijn dan de weerstandsspanningswaarde van de beschermde apparatuur.
Stap 3: Houd rekening met andere factoren, zoals het voedingssysteem (AC/DC), installatiemethode (modulair/box-type), statusindicatie en vereisten voor de functie voor signalering op afstand.
Dagelijkse inspectie en onderhoud van industriële SPD
Regelmatige visuele inspectie: Controleer de SPD op fysieke schade, zoals scheuren of brandplekken.
Let op de statusindicator: de meeste SPD's hebben een kleurgecodeerde vensterindicator (groen/rood). Groen duidt op een normale werking en rood duidt op een storing die onmiddellijke vervanging vereist.
Houd een onderhoudslogboek bij: noteer de installatiedatum, de datum van de eerste inspectie en de details van de daaropvolgende inspectie. Zelfs in normale toestand hebben SPD's een beperkte levensduur; het wordt aanbevolen om ze periodiek te inspecteren of te vervangen (bijvoorbeeld elke 3-5 jaar) of na een grote overspanning.
Professioneel testen: gebruik gespecialiseerde instrumenten om de lekstroom van de varistor te meten en de prestatievermindering te beoordelen.
Kunnen overspanningsbeveiligingsapparaten voorkomen dat stroomonderbrekers struikelen?
De primaire functie van een SPD is om te voorkomen dat apparatuur beschadigd raakt door overspanning, en niet om te voorkomen dat stroomonderbrekers uitschakelen.
Conclusie
Door de technische principes en toepassingsscenario's van verschillende soorten industriële overspanningsbeveiligingsapparaten (SPD) (t1, t2, t3) te begrijpen en deze te combineren met uitgebreide bescherming van stroom- en signaallijnen, kunnen we een effectief hiërarchisch (stapsgewijs) beveiligingssysteem bouwen.
#!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=78#!trpen#Optimized by #!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=77#!trpen#Serafiniet versneller#!trpst#/trp-gettext#!trpen##!trpst#/trp-gettext#!trpen#
