W nowoczesnych instalacjach elektrycznych ochrona przeciwprzepięciowa jest kluczowym elementem zapewniającym bezpieczną i stabilną pracę urządzeń. Jednakże określenia takie jak SPD (ochrona przeciwprzepięciowa), tłumik przepięć i ogranicznik przepięć są często używane w przemyśle zamiennie, co prowadzi do nieprawidłowego doboru i zastosowania.
W tym artykule systematycznie wyjaśniamy podstawowe różnice między tymi trzema technologiami, aby pomóc w jasnym zrozumieniu koncepcji ochrony i zbudowaniu skutecznej “linii obrony”.”
Chociaż wszystkie trzy mają ten sam cel – przenoszenie lub pochłanianie energii udarowej – ich projekty, standardy i scenariusze zastosowań różnią się zasadniczo.
Ogranicznik przepięć: Stosowany głównie w systemach elektroenergetycznych średniego i wysokiego napięcia (takich jak linie przesyłowe i dystrybucyjne oraz podstacje). Jego podstawowym celem jest ochrona izolacji linii i urządzeń systemu elektroenergetycznego, zapobiegając awariom systemu spowodowanym zewnętrznymi przepięciami wynikającymi z bezpośrednich uderzeń pioruna lub napięcia indukowanego piorunem. Pełni funkcję “zaworu bezpieczeństwa” systemu elektroenergetycznego.
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe (SPD): Jest to standardowy termin stosowany w systemach elektrycznych i elektronicznych niskiego napięcia. Jego głównym celem jest ochrona instalacji elektrycznych i wrażliwego sprzętu elektronicznego w budynkach przed uszkodzeniami spowodowanymi przejściowymi przepięciami wynikającymi z wyładowań atmosferycznych lub operacji łączeniowych. Działa jako “bufor” pomiędzy sprzętem a przepięciami.
Tłumik przepięć (SPS): Zwykle odnosi się do niskonapięciowych produktów konsumenckich z możliwością podłączenia do sieci. Jego funkcja jest podobna do SPD, ale zwykle ma niższy poziom ochrony i możliwości. Jego głównym celem jest zapewnienie wygodnej podstawowej ochrony sprzętu elektrycznego użytkownika końcowego.
Ograniczniki przepięć: Obsługują średnie i wysokie poziomy napięcia, zwykle powyżej 1 kV i mogą sięgać setek kV.
Wyłącznik przepięciowy (SPD) i tłumik przepięć: Obsługuje niskie poziomy napięcia, zwykle 1000 V AC lub 1500 V DC i niższe. Do tej kategorii zaliczają się powszechnie stosowane systemy 220 V/380 V.
Ochronniki przeciwprzepięciowe: Chroń infrastrukturę elektryczną, taką jak transformatory, wyłączniki automatyczne i izolację linii przesyłowych.
SPD: Chroń całe systemy elektryczne i krytyczny sprzęt w budynkach, taki jak szafy rozdzielcze, serwery w centrach danych i przemysłowe systemy sterowania.
Tłumiki przepięć: chronią określone urządzenia końcowe, takie jak komputery osobiste, telewizory i sprzęt gospodarstwa domowego.
Urządzenia wyładowcze (SPD): Bardzo wysokie. Zaprojektowane do odprowadzania energii prądu piorunowego na dużą skalę z bezpośrednich uderzeń pioruna lub indukowanych w ich pobliżu.
SPD: Wysoki do średniego i stopniowany. W zależności od miejsca instalacji wahają się one od setek kiloamperów (klasa I) na głównym końcu dystrybucji do tysięcy kiloamperów (klasa III) na przodzie urządzenia, tworząc skoordynowany system ochrony.
Tłumiki przepięć: niższe. Zdolność rozładowania wynosi zwykle poniżej 10 kA (kształt fali 8/20 μs), co jest odpowiednie do obsługi resztkowej energii udarowej i lokalnych zakłóceń.
Ograniczniki przepięć: instalowane w punkcie wejścia lub węźle krytycznym systemu elektroenergetycznego, takim jak słupy przesyłowe, strona linii odpływowej podstacji i strona wysokiego napięcia transformatorów dystrybucyjnych 10 kV.
SPD: Instalowany etapami na różnych poziomach systemu dystrybucji energii niskiego napięcia zgodnie z koncepcją strefy ochrony odgromowej (LPZ): np. w głównej skrzynce rozdzielczej budynku (granica LPZ 0-1), podłogowych skrzynkach rozdzielczych (granica LPZ 1-2) i przednim końcu szaf sprzętowych (granica LPZ 2-3).
Ograniczniki przepięć: Instalowane w najbardziej odległym miejscu, tj. na gnieździe lub jako zintegrowana funkcja listwy zasilającej.
Ograniczniki przepięć: zgodne z normami branży energetycznej, takimi jak seria IEC 60099 i GB 11032 (bezszczelinowe ograniczniki przepięć z tlenku metalu AC).
SPD: Zgodność z międzynarodowymi/krajowymi normami dotyczącymi zabezpieczeń przeciwprzepięciowych niskiego napięcia, takimi jak seria IEC 61643 i GB/T 18802.1. Normy te jasno definiują badania i klasyfikacje klasy I, II i III.
Tłumiki przepięć: zazwyczaj spełniają standardy bezpieczeństwa i wydajności produktów, takie jak UL 1449 (USA) i EN 61643-11, ale ocena jest inna niż w przypadku SPD na poziomie systemu.
Ograniczniki przepięć: Systemy przesyłu i transformacji energii, elektrownie, nowe podstacje energetyczne, przemysłowa dystrybucja energii wysokiego napięcia.
SPD: Budynki komercyjne, centra danych, fabryki, komunikacyjne stacje bazowe, inteligentne budynki, placówki medyczne.
Tłumiki przepięć: Domy, biura, małe sklepy, systemy audiowizualne.
Cały system ochrony mocy do zużycia można sobie wyobrazić jako linię obrony wybrzeża:
Ograniczniki przepięć działają jak falochrony głębinowe, wytrzymując najbardziej niszczycielskie gigantyczne fale (bezpośrednie uderzenia pioruna/przepięcia w systemie).
SPD (klasa I/II/III) działają jak wielowarstwowe falochrony, umocnienia i śluzy odwadniające, stopniowo osłabiając energię fal w miarę ich wnikania w głąb lądu (przepięcia wywołane piorunami/przepięcia przełączające).
Tłumiki przepięć działają jak taśmy uszczelniające drzwi i okna budynków, odpowiedzialne za blokowanie wszelkich pozostałych śladów wilgoci (resztkowe przepięcia przejściowe i zakłócenia).
Te trzy komponenty różnią się przeznaczeniem projektowym, scenariuszami zastosowań i standardami technicznymi, ale w kompleksowym systemie ochrony mogą współpracować, tworząc kompleksową ochronę od wejścia do sieci energetycznej po poziom chipa.
Im krótszy czas reakcji, tym lepiej
Błędne przekonanie: Czas reakcji na poziomie nanosekund jest głównym wskaźnikiem jakości ochraniacza.
Wyjaśnienie: Czas reakcji jest ważny, ale nie jedyny wskaźnik. Ograniczenie napięcia (Up) jest bardziej krytyczne, ponieważ określa napięcie szczytowe ostatecznie przyłożone do urządzenia. Produkt o nieco wolniejszej reakcji, ale niższej wartości Up, może zapewnić lepszą ochronę. Nowoczesne SPD MOV (oparte na warystorze) mają już czasy reakcji na poziomie nanosekund, przy niewielkiej różnicy między nimi.
Ograniczniki przepięć zapewniają silniejszą ochronę niż SPD
Błędne przekonanie: Ponieważ są powszechnie stosowane w systemach wysokiego napięcia, ograniczniki przepięć (SPD) są lepsze od SPD niskiego napięcia pod każdym względem.
Wyjaśnienie: Obydwa mają różne scenariusze zastosowań i nie można ich bezpośrednio porównać. SPD są zaprojektowane tak, aby wytrzymywać wyjątkowo wysoką energię bezpośredniego uderzenia pioruna, ale ich napięcie szczątkowe (poziom ochrony) może być nadal zbyt wysokie dla wrażliwego sprzętu elektronicznego. SPD niskiego napięcia zostały specjalnie zaprojektowane w celu ograniczenia napięcia udarowego do bezpiecznego poziomu dla sprzętu; te dwa elementy uzupełniają się, a nie zastępują.
Wielopoziomowa ochrona SPD, po prostu instalowana szeregowo
Błędne przekonanie: połączenie szeregowe wielu SPD online automatycznie zapewnia koordynację energii.
Wyjaśnienie: Proste połączenie szeregowe może spowodować awarię SPD znajdującego się powyżej, w wyniku czego SPD za nim przejmie całą energię i spowoduje uszkodzenie. Prawidłowa ochrona wielostopniowa wymaga koordynacji energii i projektu odsprzęgania (zwykle przy użyciu cewek liniowych lub dedykowanych urządzeń odsprzęgających), aby zapewnić, że każdy stopień inicjuje wyładowanie energii w zaprojektowanej kolejności.
Zainstalowanie “tłumika przepięć” oznacza, że wszystko jest w porządku
Błędne przekonanie: wystarczy podłączyć zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, a wszystkie urządzenia będą w pełni chronione.
Wyjaśnienie: Takie urządzenia zapewniają jedynie najbardziej podstawowy poziom ochrony i mają ograniczoną zdolność rozpraszania energii. W przypadku dużych przepięć energii dochodzących z linii elektroenergetycznej (takich jak uderzenia pioruna przenoszone przez system dystrybucyjny), rozładowywanie pierwotne i wtórne należy wykonać przy użyciu ochronników przeciwprzepięciowych klasy I/II zainstalowanych w skrzynce rozdzielczej. Bez zabezpieczenia poprzedzającego blokada zacisków jest bardzo podatna na uszkodzenia.
“Urządzenie odgromowe” = ”Urządzenie przeciwprzepięciowe”?
Błędne przekonanie: te dwa są całkowicie równoważne.
Wyjaśnienie: Często są one używane zamiennie w kontekstach potocznych i niestandardowych. Jednak ściśle mówiąc:
Ochronnik przeciwprzepięciowy: może w szczególności odnosić się do sprzętu używanego do ochrony przed bezpośrednimi uderzeniami piorunów lub ich dużymi bocznikami (takimi jak odgromniki, przewody odprowadzające, systemy uziemiające i SPD, które spełniają wymagania testowe klasy I).
Urządzenie przeciwprzepięciowe (SPD): Szerszy termin obejmujący cały sprzęt ochronny przed indukowanymi przepięciami piorunowymi i przepięciami przełączającymi.
Wniosek: Wszystkie zabezpieczenia przeciwprzepięciowe stosowane w systemach wewnętrznych są rodzajem ograniczników przepięć, ale nie wszystkie są odpowiednie do obsługi bezpośrednich prądów piorunowych (tylko klasa I).
Ogranicznik przepięć SPD VS
Kluczem jest poziom napięcia aplikacji i chroniony obiekt. Ograniczniki przepięć służą do ochrony izolacji linii w systemach elektroenergetycznych średniego i wysokiego napięcia; SPD służą do ochrony urządzeń końcowych w systemach dystrybucji i zużycia energii elektrycznej niskiego napięcia.
Ogranicznik przepięć VS ochronnik przeciwprzepięciowy
Na tym polega różnica między urządzeniami systemu wysokiego i niskiego napięcia. Na wejściu po stronie niskiego napięcia SPD spełniające standardy testowania klasy I są czasami nazywane także “ogranicznikami przepięć”, ale powinno to opierać się na standardowej terminologii.
Ogranicznik przepięć VS tłumik przepięć
Na tym polega różnica między ochroną na poziomie systemu a ochroną na poziomie urządzenia. Ten pierwszy ma bardzo dużą pojemność i jest montowany na wlocie układu; ten ostatni ma małą pojemność i jest podłączany bezpośrednio do gniazdka.
Która klasa SPD jest używana w ogranicznikach przepięć
Pod względem umiejscowienia funkcjonalnego ogranicznik przepięć systemu elektroenergetycznego odpowiada produktom klasy I w kategorii SPD niskiego napięcia (które muszą przejść próbę prądu piorunowego 10/350μs).
Który poziom ochrony jest wyższy, SPD czy ogranicznik przepięć?
To pytanie jest niedokładne. Należą do różnych poziomów systemu. Pod względem bezwzględnej wyładowanej energii, zabezpieczenia przeciwprzepięciowe wysokiego napięcia (SPD) są wyższe. Jednakże, jeśli chodzi o możliwość ograniczenia przepięć do poziomu bezpiecznego dla sprzętu, SPD niskiego napięcia (szczególnie klasy II i III) mają bardziej wyrafinowaną konstrukcję.
Czy możemy dokonać bezpośredniego porównania w oparciu o ich zdolność do uwalniania energii?
Nie. Pojemność rozładowania (np. Imax) ma znaczenie tylko w porównaniu z tym samym standardem przebiegu (np. 8/20 μs lub 10/350 μs). Przebiegi testowe dla ograniczników przepięć wysokiego napięcia i ograniczników przepięć niskiego napięcia klasy I mogą różnić się od norm, przez co bezpośrednie porównania numeryczne nie mają sensu. Wybór musi opierać się na normach i wymaganiach dotyczących poziomu ochrony systemu, w którym jest używany.
Zrozumienie różnic pomiędzy SPD, ogranicznikami przepięć i tłumikami przepięć ma fundamentalne znaczenie dla zbudowania skutecznego systemu ochrony przed przepięciami. Urządzenia SPD stanowią “ciężką linię obrony” systemów elektroenergetycznych, urządzenia SPD stanowią “podstawowy wielowarstwowy system obrony” systemów elektrycznych budynków, natomiast ograniczniki przepięć pełnią rolę “dopasowanych ochroniarzy” sprzętu użytkownika końcowego.
Skuteczna ochrona nie zależy od mocy pojedynczego urządzenia, ale od właściwej koordynacji energii w oparciu o koncepcję Strefy Ochrony Odgromowej (LPZ), tworzącej jednolity łańcuch ochronny od punktu wejścia do urządzenia.
W celu uzyskania precyzyjnych rozwiązań ochrony przeciwprzepięciowej dla domu, centrum danych lub obiektu przemysłowego zaleca się skonsultowanie się z wykwalifikowanym inżynierem elektrykiem lub profesjonalną firmą zajmującą się ochroną przeciwprzepięciową. Chroń swoją inwestycję, zaczynając od odpowiedniego zrozumienia. Współpracujmy, aby przekształcić nieprzewidywalne ryzyko przepięć w możliwe do opanowania bezpieczeństwo.
Optimized by Seraphinite Accelerator
