Классификация УЗИП

Устройство защиты от перенапряжения (SPD) защищает электрические системы и оборудование от перенапряжений, ограничивая переходные напряжения и отводя импульсные токи.

Важные технические характеристики СПД:

• Максимальное непрерывное рабочее напряжение (UC)

• Импульсный ток молнии (Iimp)

• Номинальный ток разряда (I)

• Уровень защиты напряжения (Вверх)

• Устойчивость к короткому замыканию (Isccr)

• Возможность свободного прерывания на Uc (Ifi)

• Переходное перенапряжение (TOV)

Эти параметры определяют производительность УЗИП при различных условиях отказа и должны быть тщательно согласованы с напряжением системы, точкой установки и ожидаемыми условиями перенапряжения.

Категории или типы СПД

УЗИП обычно классифицируются на основе внутренних принципов работы и стандартных методов тестирования.

По поведению компонентов

Двумя основными типами SPD являются:

• Компоненты ограничения напряжения

• Компоненты переключения напряжения

Большинство современных УЗИП включают в себя оба типа компонентов, чтобы объединить преимущества каждого и уменьшить их недостатки.

К компонентам ограничения напряжения относятся:

• Металлооксидные варисторы (MOV)

• Диоды подавления переходных напряжений (TVS)

Компоненты переключения напряжения включают в себя:

• Газоразрядные трубки (ГДТ)

• Искровые разрядники

Эти компоненты различаются по скорости отклика, энергоемкости и характеристикам старения.

Классификация СПД по стандартам

Согласно ANSI/IEEE C62.41, IEC 61643-11 и классификации VDE, существует три стандартных типа УЗИП в зависимости от их проверенной формы сигнала и уровня применения.

Тип 1 СПД

• Испытано импульсным током разряда Iimp (обычно 10/350 мкс)

• Также протестировано с импульсами тока 8/20 мкс.

• Предназначен для установки у служебного входа.

• Защищает от прямого тока молнии и скачков высокой энергии.

Тип 2 СПД

• Протестировано при номинальном токе разряда в течение (8/20 мкс)

• Опционально тестируется с максимальным током разряда Imax (8/20 мкс)

• Примечание. Imax не рекомендуется использовать в качестве основы для выбора УЗИП.

• Для УЗИП с компонентами переключения напряжения, также протестированы импульсами напряжения 1,2/50 мкс.

• Устанавливается на подраспределительных щитах или вводах оборудования.

• Защищает от коммутационных перенапряжений и непрямой молнии.

Тип 3 СПД

• Протестировано с помощью комбинированного генератора волн:

  • Напряжение холостого хода Uoc (1,2/50 мкс)

  • Ток короткого замыкания Icw (8/20 мкс)

  • Номинальное выходное сопротивление: 2 Ом

• Устанавливается рядом с чувствительным оконечным оборудованием для точной защиты.

Применение УЗИП в энергосистемах

УЗИП используются в широком спектре систем переменного и постоянного тока, каждая из которых имеет особые требования к конструкции и выбору.

1. Применение систем электропитания переменного тока

В системах распределения переменного тока УЗИП в основном используются для защиты оборудования и электросетей от переходных перенапряжений, вызванных ударами молнии, переключением энергосистем и событиями по устранению неисправностей.

• УЗИП типа 1: Устанавливается на главных распределительных щитах для защиты от скачков напряжения.

• УЗИП типа 2: Устанавливается ниже по течению для локальной защиты.

УЗИП для переменного тока должны соответствовать номинальному напряжению системы и Uc, обеспечивая при этом достаточную устойчивость к короткому замыканию (Isccr).

Типичные внутренние компоненты включают в себя:

• MOV для быстрого реагирования и ограничения напряжения

• GDT для работы с высокой энергией и изоляции от утечек

Сочетание того и другого обеспечивает быстрое подавление и долговечность.

2. Применение систем питания постоянного тока

Системы постоянного тока, такие как:

• Базовые станции связи

• Промышленные шкафы управления

• Хранение батареи

• зарядка электромобилей

• Солнечные автобусы постоянного тока

…требуются УЗИП, разработанные специально для постоянного постоянного напряжения, не допускающие перехода через ноль и способные выдерживать дугу.

УЗИП постоянного тока:

• Обычно используют высоковольтные MOV.

• Должен выдерживать высокое установившееся напряжение постоянного тока без перегрева.

• Устанавливается на панелях постоянного тока, входах инвертора или аккумуляторных батареях.

• Помогите избежать простоя системы из-за скачков напряжения или шума переключения

3. Применение фотоэлектрических (PV) систем

Фотоэлектрические системы требуют высокого напряжения постоянного тока (до 1500 В постоянного тока), больших поверхностей массивов и частого воздействия грозовых перенапряжений из-за монтажа на крыше или в полевых условиях.

УЗИП, предназначенные для фотоэлектрических систем, должны соответствовать:

• МЭК 61643-31

• ЕН 50539-11

Они развернуты по адресу:

• сторона постоянного тока: Между фотоэлектрической батареей и инвертором

• Инверторный вход: Для внутренней защиты шины постоянного тока

• сторона переменного тока: Между инвертором и интерфейсом сети

Требования включают в себя:

• Высокий MCOV (Uc)

• Низкий уровень защиты (Вверх)

• Длительный срок службы

• Устойчивость к погодным условиям и ультрафиолетовому излучению (для наружных коробок постоянного тока)

Правильно расположенные фотоэлектрические УЗИП снижают затраты на замену оборудования, повышают надежность системы и рентабельность инвестиций.

Понимание Iimp и Imax в рейтингах СПД

Импульсный ток разряда (Iimp)

• Характеристика УЗИП 1-го типа

• Имитирует прямой удар молнии.

• Протестировано с сигналом 10/350 мкс.

• Отражает способность УЗИП справиться с одним экстремальным всплеском напряжения.

• Подходит для входов в здания или молниеотводов ниже по течению.

Максимальный ток разряда (Imax)

• Характеристика УЗИП 2 типа

• Имитирует несколько всплесков меньшей энергии от переключения или непрямой молнии.

• Протестировано с формой сигнала 8/20 мкс.

• Отражает долгосрочную устойчивость к скачкам напряжения

• Подходит для распределительных щитов и защиты на уровне оборудования.

В итоге:

• Я имп = Пиковая выносливость для редких, высокоэнергетических событий

• Imax = Повторяющаяся выносливость при частых переходных процессах с низкой энергией
  И то, и другое важно для построения многоуровневой стратегии защиты УЗИП.

Заключение

Устройства защиты от перенапряжения необходимы для современных энергосистем, обеспечивая безопасность оборудования и непрерывность электроснабжения. Их классификация на типы 1, 2 и 3, а также понимание технических параметров, таких как Uc, Up, Iimp и Imax, жизненно важны для правильного выбора и внедрения.

Независимо от того, защищаете ли вы системы переменного тока, автоматизацию постоянного тока или солнечные фотоэлектрические системы, выбор правильного УЗИП с подходящими номиналами помогает уменьшить ущерб, снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание и продлить срок службы системы.

Хорошо продуманный план SPD — это небольшая инвестиция, которая защитит вашу крупномасштабную инфраструктуру от необратимого ущерба.