Överspänningsskyddsanordningar (överspänningsavledare) (SPD)

Överspänningsskyddsanordningen (SPD) är en komponent i skyddssystemet för elektriska installationer.

Denna enhet är parallellkopplad på strömförsörjningskretsen för de laster som den måste skydda (se bild J17). Den kan också användas på alla nivåer i nätaggregatet.

Detta är den vanligaste och mest effektiva typen av överspänningsskydd.

Forskare har genomfört viktiga studier om egenskaperna och effekterna av blixtnedslag i åratal och har utvecklat tekniska produkter därefter. Idag kan tester av dessa produkter även utföras genom att simulera ett blixtnedslag i detta sammanhang.

Blixtnedslagsvågtyper:

Blixtnedslaget kan studeras i två olika våglängder.

1. Direkt blixtnedslag 10 / 350 μs:

Impulsströmmar i en vågform på 10/350 μs uppstår vid direkta blixtnedslag. Denna pulssnabba spänningsökning frigör stor effekt med en stor strömpuls.

Idag testas material för externt åskskyddssystem och typ 1 / klass I överspänningsskyddskretselement enligt dessa kriterier enligt standarderna.

2. Blixtnedslag och kopplingsspänningar på ett avlägset område 8 / 20μs:

Blixten slår ner på en avlägsen plats och impulsströmmar med kopplingsspänningar 8/20 μs vågform uppstår.

Energiinnehållet i denna puls är betydligt lägre än blixttestströmmens pulsströmvåg på 10/350 μs. Kretselement av typ 2/Klass II och Typ 3/Klass III typ överspänningsskydd (överspänningsavledare) testas enligt dessa kriterier enligt standarderna.

Standarder

Några vanliga standarder inkluderar:

• IEC 61643-11 Lågspänningsöverspänningsskydd - Del 11: Överspänningsskyddsanordningar anslutna till lågspänningssystem - Krav och testmetoder (ersätter IEC 61643-1)
• IEC 61643-21 Lågspänningsöverspänningsskydd - Del 21: Överspänningsskyddsanordningar anslutna till telekommunikations- och signalnätverk - Prestandakrav och testmetoder
• IEC 61643-22 Lågspänningsöverspänningsskydd - Del 22: Överspänningsskyddsanordningar anslutna till telekommunikations- och signaleringsnätverk - Urvals- och tillämpningsprinciper
• EN 61643-11, 61643-21 och 61643-22
• Telcordia Technologies tekniska referens TR-NWT-001011
• ANSI/IEEE C62.xx
• Underwriters Laboratories (UL) 1449.
• AS/NZS 1768

Varje standard definierar olika skyddsegenskaper, testvektorer eller operativt syfte.

EN 62305 och ANSI/IEEE C62.xx definierar vilka spikar som ett skydd kan förväntas avleda. EN 61643-11 och 61643-21 anger både produktens prestanda och säkerhetskrav. Däremot skriver IEC endast standarder och certifierar inte någon speciell produkt som uppfyller dessa standarder. IEC-standarder används av medlemmar i CB Scheme för internationella avtal för att testa och certifiera produkter för säkerhetsöverensstämmelse.

Dessutom är följande standarder inte standarder för fristående överspänningsskydd, utan är istället avsedda för att testa överspänningsimmunitet i elektrisk och elektronisk utrustning som helhet. Därför används de ofta i design och test av överspänningsskyddskretsar.

• IEC 61000-4-2 Immunitetstest för elektrostatisk urladdning
• IEC 61000-4-4 Elektriskt snabbt transient-/burstimmunitetstest
• IEC 61000-4-5 Överspänningsimmunitetstest

Princip

SPD är utformad för att begränsa transient överspänning av atmosfäriskt ursprung och avleda strömvågor till jord, för att begränsa amplituden för denna överspänning till ett värde som inte är farligt för den elektriska installationen och elektriska ställverk och driftdon.

SPD eliminerar överspänning

• I common mode, mellan fas och neutral eller jord;
• I differentialläge, mellan fas och neutral.

I händelse av en överspänning som överstiger drifttröskeln, SPD

• Leder energin till jorden, i vanligt läge;
• Fördelar energin till de andra spänningsförande ledarna, i differentialläge.

De tre typerna av SPD

Typ 1 SPD

Typ 1 SPD rekommenderas i det specifika fallet med service- och industribyggnader, skyddade av ett åskskyddssystem eller en maskad bur.

Den skyddar elektriska installationer mot direkta blixtnedslag. Den kan ladda ut motströmmen från blixtnedslag som sprids från jordledaren till nätverksledarna.

Typ 1 SPD kännetecknas av en strömvåg på 10/350 µs.

Typ 2 SPD

Typ 2 SPD är huvudskyddssystemet för alla elektriska lågspänningsinstallationer. Installerad i varje elcentral förhindrar den spridning av överspänning i elinstallationerna och skyddar lasterna.

Typ 2 SPD kännetecknas av en 8/20 µs strömvåg.

Typ 3 SPD

Dessa SPD:er har låg urladdningskapacitet. De måste därför obligatoriskt installeras som ett komplement till typ 2 SPD och i närheten av känsliga laster.

Typ 3 SPD kännetecknas av en kombination av spänningsvågor (1,2/50 μs) och strömvågor (8/20 μs).

SPD normativ definition

Fig. J18 – SPD standarddefinition

• Anmärkning 1: Det finns  +   SPD (eller typ 1 + 2 SPD) som kombinerar skydd av laster mot direkta och indirekta blixtnedslag.
• Anmärkning 2: vissa  SPD kan också deklareras som  .

Enligt denna;

Första steget: Typ 1 / Klass 1 / Klass B åskskyddsöverspänningsavledare är de främre skyddsenheterna för anläggningen / strukturen. De är kretselement som kan absorbera och dämpa direkta blixtnedslag som kan komma från kraftledningar.

Den måste installeras i huvudfördelnings-/transformatorpanelen inuti och/eller utanför byggnaden.

Den borde ha testats i 10/350 µSek vågform. Den måste kunna ladda ur en belastning på minst 50kA mellan fas-neutral och minst 100 kA mellan faser, neutral-jord.

Andra steg: Typ 2 / Klass 2 / C Klass överspänningsskyddsanordningar (överspänningsavledare) är kretselement som används i anläggningens/byggnadens sekundära och/eller nedre sekundära paneler. Jämfört med överspänningsavledare av typ 1/klass II är deras styrka lägre men deras känslighet är bättre.

Den borde ha testats i en 8/20 µSek vågform. Den måste kunna ladda ur en belastning på minst 10kA mellan fas-neutral och minst 25 kA mellan faser, neutral-jord.

Typ 1 + 2 / Klass 1 + 2 / B + C Klass kompakta skyddselement har använts som andra nivå skydd de senaste åren.

Den borde ha testats i 10/350 µSek vågform. Den måste kunna ladda ur en belastning på minst 40kA mellan fas-neutral och minst 100 kA mellan faser, neutral-jord.

Den används i den avbrottsfria strömförsörjningens elpanel och/eller i de sekundära panelerna placerade som en huvudpanel.

Tredje steget: Typ 3 / Klass 3 / D Klass plötsligt överspänningsskydd överspänningsavledare är kretselement som används i dess linjer för att skydda känsliga elektroniska enheter.

Produktutbudet är ganska brett då det kan kopplas till olika enheter med olika anslutningsprotokoll / uttag / portar.

Nedan finns några av typ 3 / Klass 3 / D Klass överspänningsavledare för olika kretsar / enheter.