Inzicht in de classificaties van overspanningsbeveiligingsapparaten

Hoe weet u welke kA-waarde u moet gebruiken?

Het selecteren van het juiste overspanningsbeveiligingsapparaat (SPD) kan een hele klus lijken, vooral met alle verschillende typen die momenteel op de markt zijn. De overspanningswaarde of kA-waarde van een SPD is een van de meest verkeerd begrepen waarden. Klanten vragen vaak om een ​​SPD om hun 200A-paneel te beschermen. Er is ook een neiging om te denken dat hoe groter het paneel is, hoe groter de kA-apparaatclassificatie moet zijn voor bescherming. Zoals je in dit artikel zult zien, is dit een veel voorkomende misvatting.

Wanneer een piek een paneel binnendringt, maakt het niet uit of kent het de grootte van het paneel. Dus hoe weet u of u een SPD van 50 kA, 100 kA of 200 kA moet gebruiken? Zoals besproken in de IEEE-standaard C62.41 voegt de bedrading van een gebouw impedantie toe die de piekstroom beperkt. De norm stelt ook dat 10kA-apparaten al enkele jaren stootstromen bij de service-ingang adequaat beperken. Daarom is het redelijk om te zeggen dat de grootste stroomstoot die het bedradingssysteem van een gebouw kan binnendringen 10 kA bedraagt; echter, eendirecte blikseminslag zou een veel grotere golf veroorzaken. De extreem hoge spanning die gepaard gaat met een directe blikseminslag zou hoogstwaarschijnlijk overslaan, waardoor de piek “zelfbeperkt”. Dus waarom zou je ooit een SPD nodig hebben die geschikt is voor 200 kA? Simpel gezegd: voor een lange levensduur.

Je zou kunnen denken: als 200 kA goed is, dan moet 600 kA toch drie keer beter zijn? Niet noodzakelijkerwijs. Op een gegeven moment vermindert de rating het rendement, wat alleen maar extra kosten met zich meebrengt en geen substantieel voordeel oplevert.

Omdat de meeste SPD's op de markt een metaaloxidevaristor (MOV) als belangrijkste begrenzer gebruiken, kunnen we onderzoeken hoe/waarom hogere kA-waarden worden bereikt. Als een MOV een vermogen van 10 kA heeft en een piek van 10 kA waarneemt, zou hij 100% van zijn capaciteit gebruiken. Dit kan enigszins worden gezien als een benzinetank, waarbij de golf de MOV een beetje zal verslechteren (deze is niet langer 100% vol).

Als de SPD twee MOV's van 10 kA parallel heeft, heeft deze een vermogen van 20 kA. Theoretisch zullen de MOV's de piek van 10 kA gelijkmatig verdelen, zodat elk 5 kA zou verbruiken. In dit geval heeft elke MOV slechts 50% van zijn capaciteit gebruikt, waardoor de MOV veel minder wordt aangetast, waardoor er meer in de tank overblijft voor toekomstige pieken.

Vertaalt dit zich in een enorme “stopkracht”? Nee. Het feit dat een SPD twee of twintig MOV's parallel heeft, betekent niet dat deze de piek van 10 kA beter zal beperken dan een enkele SPD met dezelfde classificatie. Het belangrijkste doel van parallelle MOV's is het verlengen van de levensduur van de SPD. Houd er nogmaals rekening mee dat dit subjectief is: op een gegeven moment voegt u alleen maar kosten toe door meer MOV's op te nemen en er weinig voordeel uit te halen.

Zoals eerder vermeld speelt de paneelgrootte niet echt een rol bij de keuze van een kA-waarde. De locatie van het paneel binnen de faciliteit is veel belangrijker. IEEE C62.41.2 definieert de categorieën van verwachte spanningspieken binnen een faciliteit als:

Categorie C: Dienstingang, zwaardere omgeving: 10 kV, 10 kA piek.
Categorie B: Stroomafwaarts, groter dan of gelijk aan 30 ft van categorie C, minder zware omgeving: 6 kV, 3 kA piek.
Categorie A: Verder stroomafwaarts, groter dan of gelijk aan 60 ft van categorie C, minst ernstige omgeving: 6 kV, 0,5 kA piek.

Apparaten van categorie C kunnen worden gebruikt op locaties van categorie B of A; een Categorie C-apparaat zou echter buitensporig zijn voor een Categorie B-locatie. Sommige ingenieurs kunnen besluiten Categorie C-apparaten te specificeren met een conservatief ontwerp, maar dit zal ook alleen maar de kosten verhogen en weinig tot geen voordelen opleveren.

Hoewel de derde editie van UL 1449 niet de exacte categorieterminologie gebruikt als IEEE C62.41.2, definieert deze wel drie hoofdtypen. Type 1 kan worden geïnstalleerd aan de lijnzijde van het overstroomapparaat van de dienstingang (geen extra overstroomapparaat nodig), wat vergelijkbaar is met Categorie C. Type 2 is vergelijkbaar met Categorie B en kan alleen worden geïnstalleerd aan de belastingzijde van het overstroomapparaat van de dienstingang. Type 3 en Categorie A zijn apparaten voor gebruiksdoeleinden, zoals een stekkerdoos die is aangesloteneen stopcontact. Hoewel UL-typen en IEEE-categorieën vergelijkbaar zijn, zijn ze niet 100% uitwisselbaar. UL Type 1-apparaten worden vaak gebruikt op Type 2-locaties. Het voordeel hiervan is dat er geen extra overstroomapparaat nodig is.

Hoe weet u welke kA-waarde u moet gebruiken? De IEEE-categorieën bieden een goede basis voor het selecteren van kA-beoordelingen. Er zijn veel “juiste” maten voor elke categorie, maar er moet een evenwicht zijn tussen redundantie en extra kosten. Er moet altijd gebruik worden gemaakt van een gekwalificeerd oordeel bij het selecteren van de juiste kA-waarde voor een SPD.

Zie het originele artikel op: http://www.ecmweb.com/power-quality/understanding-surge-protective-device-ratings