Överspänningsskydd (SPD)

Surge Protective Devices (SPD) används för att skydda den elektriska installationen, som består av konsumentenheten, ledningar och tillbehör, från elektriska överspänningar som kallas transient överspänning.

Varje del av elektronisk utrustning som finns i en industriell miljö utsätts för överspänningar som genereras på elnätet och överförs till utrustningen via inkommande kraftledningar. Användare installerar överspänningsskydd för att skydda sin utrustning från överspänningar.

Det finns tre olika typer av överspänningsskydd:

1. Typ 1 SPD installerad vid ursprunget, t.ex. huvudfördelningsnämnd.
2. Typ 2 SPD installerad på underfördelningskort (Kombinerade Typ 1 & 2 SPD är tillgängliga och installeras vanligtvis i konsumentenheter).
3. Typ 3 SPD installerad nära den skyddade lasten. De får endast installeras som ett komplement till typ 2 SPD.

Om flera enheter krävs för att skydda installationen måste de samordnas för att säkerställa korrekt drift. Artiklar som tillhandahålls av olika tillverkare bör bekräftas för kompatibilitet, installatören och tillverkarna av enheterna är bäst lämpade att ge vägledning om detta.

Typ 1 SPD

SPD Typ 1 måste anslutas uppströms om systemet, vid leveranspunkten för kraftenergi. SPD skyddar byggnader och människor från risken för direkt blixtnedslag (brand och död) och kännetecknas av:

Iimp 10/350 Impulsström: Iimp motsvarar toppvärdet för en 10/350 μs strömpulsvåg.

Typ 2 SPD

SPD Typ 2-enheter är utformade för att ta bort all överspänning från matningskretsar som sannolikt inte direkt träffas av blixten. SPD Typ 2 ansluts nedströms SPD Typ 1 eller SPD Typ 1+2, (minsta avstånd 1 m) och de skyddar maskiner och verktyg anslutna till marken och minskar risken för ekonomisk förlust.

SPD typ 2 kännetecknas av:

I 8/20 Nominell urladdningsström: Toppströmmen (och vågformen) genom SPD under förhållanden som föreskrivs av EN 62305 för att representera överspänningsströmmen som en konsekvens av ett blixtnedslag till den elektriska matningsledningen.

Imax 8/20 Maximal urladdningsström: Toppvärdet för den högsta strömmen av en 8/20 μs vågform som en SPD kan ladda ur minst en gång utan att gå sönder.

Typ 3 SPD

SPD typ 3-enheter används för att skydda slutanvändaren från överspänning. De kan installeras i försörjningsnät där SDP-typ 1 och/eller 2 redan finns. De kan installeras i fasta eller mobila uttag och har följande karakteristiska parametrar:

Uoc: testspänning. Detta är toppvärdet för tomgångsspänningen för den kombinerade testgeneratorn; denna har en vågform på 1,2/50 μs och kan samtidigt leverera ström med vågform 8/20 μs

Vad är transient överspänning?

Transient överspänning definieras som kortvariga överspänningar av elektricitet som uppstår på grund av plötsligt frisläppande av energi som tidigare lagrats eller inducerats på annat sätt. Transient överspänning kan vara antingen naturligt förekommande eller av människan.

Överspänningskällor kan vara externa eller interna.

Extern transient överspänning är:

Blixtnedslag (mest skadlig)

Byte av kondensatorbanker

Omkoppling av stora elektriska belastningar

Frånkoppling och återinkoppling av kraftledning

Transformatoromkoppling

Elektrostatiska urladdningar

Dålig kvalitet på kraftöverföring och distributionsnät

Intern transient överspänning är:

Säkring och strömbrytare (MCCB, ACB, etc.)

Elmotorer och motorstartare

VVS-enheter

Frekvensomriktare

Hushållsapparater som mikrovågsugn, dator, kylskåp

Elektroniska förkopplingsdon

Teknik för överspänningsskydd

Varistor:

Detta kan betraktas som ett variabelt motstånd som vid nominell spänning har ett mycket högt ohmskt värde. Men motståndet faller snabbt till nära noll när spänningen stiger. På detta sätt applicerar varistorn en nära kortslutning som klämmer överspänningen. Varistorn utsätts dock för progressiv degradering på grund av den lilla läckström som uppstår vid den nominella spänningen, och med antalet ingrepp. För varje överspänning som uppstår ökar och accelererar läckströmmenslutet av livet för enheten – vilket i slutändan indikeras av bytet från grönt till rött i signalfönstret.

Gnistgap:

Denna består av två elektroder separerade av luft eller gas. När en överspänning uppstår överbryggar en elektrisk ljusbåge gapet och ett överspänningsflöde för att begränsa överspänningen till en låg och konstant nivå. Ljusbågen släcks först när överspänningsströmmen faller under cirka 10 ampere. Gasen garanterar en konstant nivå av genombrottsspänning eftersom ljusbågen träffas i en skyddad miljö; inte utsätts för tryck eller fuktighetsvariationer eller föroreningar som skulle hända om det hade förekommit i luften. Det finns,dock en fördröjning innan anordningen ljusbågar och överspänningsströmmen avleds, och detta beror på storleken på den ursprungliga spänningsstöten och dess ökningshastighet. Därför kan spänningsskyddsnivån variera, även om den garanterat är mindre än uppåt.

Måste jag ha SPD:er installerade?

Den nuvarande utgåvan av IET Wiring Regulations, BS 7671:2018, anger att om inte en riskbedömning utförs, ska skydd mot transient överspänning tillhandahållas där konsekvensen orsakad av överspänning kan:

• resultera i allvarlig skada på eller förlust av människoliv;
• resultera i avbrott i offentliga tjänster och/eller skada på kulturarvet;
• resultera i avbrott i kommersiell eller industriell verksamhet;
• Påverka ett stort antal samlokaliserade individer.

Denna föreskrift gäller alla typer av lokaler som inkluderar bostäder, kommersiella och industriella.

Beslutet om huruvida de ska köpa SPD är i händerna på kunden, men de bör förses med tillräcklig information för att kunna fatta ett välgrundat beslut om huruvida de vill utelämna SPD.

Överspänningsskydd skulle kunna installeras i en befintlig konsumentenhet om lämpligt fysiskt utrymme fanns tillgängligt eller, om tillräckligt med utrymme inte fanns tillgängligt, skulle det kunna installeras i en extern kapsling i anslutning till den befintliga konsumentenheten.