Overspanningsbeveiligingsapparaten (overspanningsafleiders) (SPD)

Het overspanningsbeveiligingsapparaat (SPD) is een onderdeel van het beveiligingssysteem voor elektrische installaties.

Dit apparaat wordt parallel aangesloten op het voedingscircuit van de belastingen die het moet beschermen (zie Fig. J17). Het kan ook op alle niveaus van het elektriciteitsnet worden gebruikt.

Dit is het meest gebruikte en meest efficiënte type overspanningsbeveiliging.

Wetenschappers hebben jarenlang belangrijk onderzoek gedaan naar de kenmerken en effecten van blikseminslagen en hebben dienovereenkomstig technologische producten ontwikkeld. Tegenwoordig kunnen deze producten ook worden getest door in deze context een blikseminslag te simuleren.

Typen blikseminslaggolven:

De blikseminslag kan op twee verschillende golflengten worden bestudeerd.

1. Directe blikseminslag 10 / 350μs:

Bij directe blikseminslagen ontstaan ​​impulsstromen met een golfvorm van 10/350 μs. Deze pulssnelle spanningsverhoging geeft een groot vermogen vrij met een grote stroompuls.

Tegenwoordig worden de materialen van het externe bliksembeveiligingssysteem en de circuitelementen van het Type 1 / Klasse I-type overspanningsafleider getest volgens deze criteria volgens de normen.

2. Blikseminslag en schakelspanningen op een afgelegen gebied 8 / 20μs:

Blikseminslagen op een afgelegen locatie en impulsstromen met schakelspanningen van 8/20 μs golfvorm treden op.

De energie-inhoud van deze puls is aanzienlijk lager dan de pulsstroomgolf van de bliksemteststroom van 10/350 μs. Type 2 / Klasse II en Type 3 / Klasse III type overspanningsbeveiliging (overspanningsafleider) circuitelementen worden getest volgens deze criteria volgens de normen.

Normen

Enkele vaak genoemde normen zijn onder meer:

• IEC 61643-11 Laagspannings-overspanningsbeveiligingsapparaten – Deel 11: Overspanningsbeveiligingsapparaten aangesloten op laagspanningsstroomsystemen – Vereisten en testmethoden (vervangt IEC 61643-1)
• IEC 61643-21 Laagspanningsbeveiligingsapparatuur – Deel 21: Overspanningsbeveiligingsapparatuur aangesloten op telecommunicatie- en signaleringsnetwerken – Prestatie-eisen en testmethoden
• IEC 61643-22 Laagspannings-overspanningsbeveiligingsapparaten – Deel 22: Overspanningsbeveiligingsapparaten aangesloten op telecommunicatie- en signaleringsnetwerken – Selectie- en toepassingsprincipes
• EN 61643-11, 61643-21 en 61643-22
• Telcordia Technologies Technische referentie TR-NWT-001011
• ANSI/IEEE C62.xx
• Underwriters Laboratories (UL) 1449.
• AS/NZS 1768

Elke standaard definieert verschillende beschermerkenmerken, testvectoren of operationeel doel.

EN 62305 en ANSI/IEEE C62.xx definiëren welke pieken een beschermer naar verwachting zal afleiden. EN 61643-11 en 61643-21 specificeren zowel de prestatie- als de veiligheidseisen van het product. Daarentegen schrijft de IEC alleen normen en certificeert geen enkel specifiek product dat aan deze normen voldoet. IEC-normen worden gebruikt door leden van het CB Scheme of International Agreements om producten te testen en te certificeren op naleving van de veiligheidsvoorschriften.

Bovendien zijn de volgende normen geen normen voor zelfstandige overspanningsbeveiligers, maar zijn ze bedoeld voor het testen van de immuniteit tegen overspanningen in elektrische en elektronische apparatuur als geheel. Daarom worden ze vaak gebruikt bij het ontwerpen en testen van overspanningsbeveiligingscircuits.

• IEC 61000-4-2 Elektrostatische ontlading immuniteitstest
• IEC 61000-4-4 Elektrische snelle immuniteitstest tegen transiënten/bursts
• IEC 61000-4-5 Immuniteitstest tegen stroomstoten

Beginsel

SPD is ontworpen om voorbijgaande overspanning van atmosferische oorsprong te beperken en stroomgolven naar de aarde af te leiden, om zo de amplitude van deze overspanning te beperken tot een waarde die niet gevaarlijk is voor de elektrische installatie en elektrische schakel- en bedieningsapparatuur.

SPD elimineert overspanning

• In de gewone modus, tussen fase en neutraal of aarde;
• In differentiële modus, tussen fase en neutraal.

In het geval dat een overspanning de bedrijfsdrempel overschrijdt, zal de SPD

• Geleidt de energie naar de aarde, in de gewone modus;
• Verdeelt de energie naar de andere actieve geleiders, in differentiële modus.

De drie soorten SPD

Type 1 SPD

De Type 1 SPD wordt aanbevolen in het specifieke geval van gebouwen in de dienstensector en industriële gebouwen, beschermd door een bliksembeveiligingssysteem of een gaaskooi.

Het beschermt elektrische installaties tegen directe blikseminslag. Het kan de tegenstroom afvoeren die ontstaat door bliksem die zich van de aardgeleider naar de netwerkgeleiders verspreidt.

Type 1 SPD wordt gekenmerkt door een stroomgolf van 10/350 µs.

Type 2 SPD

De Type 2 SPD is het belangrijkste beveiligingssysteem voor alle elektrische laagspanningsinstallaties. Geïnstalleerd in elk elektrisch schakelbord, voorkomt het de verspreiding van overspanning in de elektrische installaties en beschermt het de belastingen.

Type 2 SPD wordt gekenmerkt door een stroomgolf van 8/20 µs.

Type 3 SPD

Deze SPD's hebben een lage ontladingscapaciteit. Ze moeten daarom verplicht worden geïnstalleerd als aanvulling op SPD Type 2 en in de buurt van gevoelige belastingen.

Type 3 SPD wordt gekenmerkt door een combinatie van spanningsgolven (1,2/50 μs) en stroomgolven (8/20 μs).

SPD normatieve definitie

Afb. J18 – SPD-standaarddefinitie

• Opmerking 1: Er bestaan  +   SPD (of Type 1 + 2 SPD) die de bescherming van belastingen tegen directe en indirecte blikseminslagen combineren.
• Opmerking 2: sommige SPD's kunnen ook worden gedeclareerd als .

Volgens dit;

Eerste fase: Type 1 / Klasse 1 / Klasse B bliksembeveiligings-overspanningsafleider zijn de frontbeschermingseenheden van de faciliteit / structuur. Het zijn circuitelementen die directe blikseminslagen die afkomstig kunnen zijn van hoogspanningslijnen kunnen absorberen en dempen.

Het moet worden geïnstalleerd in het hoofdverdeel-/transformatorpaneel binnen en/of buiten het gebouw.

Het had getest moeten worden met een golfvorm van 10/350 µSec. Het moet een belasting van minimaal 50 kA kunnen ontladen tussen fase-neutraal, en minimaal 100 kA tussen fasen, neutraal-aarde.

Tweede fase: Type 2 / Klasse 2 / C-klasse overspanningsbeveiligingsapparaten (overspanningsafleiders) zijn circuitelementen die worden gebruikt in de secundaire en/of lagere secundaire panelen van de faciliteit/het gebouw. Vergeleken met overspanningsafleiders van Type 1/Klasse II is hun sterkte lager, maar hun gevoeligheid beter.

Het had getest moeten worden in een golfvorm van 8/20 µSec. Het moet een belasting van minimaal 10 kA kunnen ontladen tussen fase-neutraal, en minimaal 25 kA tussen fasen, neutraal-aarde.

Type 1 + 2 / Klasse 1 + 2 / B + C Klasse compacte beschermingselementen worden de afgelopen jaren gebruikt als tweede niveau bescherming.

Het had getest moeten worden met een golfvorm van 10/350 µSec. Het moet een belasting van minimaal 40 kA kunnen ontladen tussen fase-neutraal, en minimaal 100 kA tussen fasen, neutraal-aarde.

Het wordt gebruikt in het elektrische paneel van de ononderbroken stroomvoorziening en/of in de secundaire panelen die als hoofdpaneel zijn geplaatst.

Derde fase: Type 3 / Klasse 3 / D-klasse overspanningsafleiders tegen plotselinge overspanning zijn circuitelementen die in de lijnen worden gebruikt om gevoelige elektronische apparaten te beschermen.

Het productassortiment is vrij breed omdat het op verschillende apparaten met verschillende verbindingsprotocollen/aansluitingen/poorten kan worden aangesloten.

Hieronder vindt u enkele overspanningsafleiders van Type 3 / Klasse 3 / D-klasse voor verschillende circuits/apparaten.