Klassificering av SPD

En överspänningsskyddsanordning (SPD) skyddar elektriska system och utrustning från överspänningshändelser genom att begränsa transienta spänningar och avleda överspänningsströmmar.

De viktiga tekniska egenskaperna hos SPD:

• Maximal kontinuerlig driftspänning (Uc)

• Blixtimpulsström (Iimp)

• Nominell urladdningsström (I)

• Spänningsskyddsnivå (upp)

• Kortslutningsmotståndsförmåga (Isccr)

• Frihjulsavbrottsförmåga vid Uc (Ifi)

• Transient överspänning (TOV)

Dessa parametrar bestämmer SPD:ns prestanda under olika felförhållanden och måste noggrant anpassas till systemets spänning, installationspunkt och förväntade överspänningsmiljö.

SPD-kategorier eller -typer

SPD:er klassificeras generellt utifrån interna arbetsprinciper och standardtestmetoder.

Efter komponentbeteende

De två huvudtyperna av SPD är:

• Spänningsbegränsande komponenter

• Spänningskopplingskomponenter

De flesta moderna SPD:er innehåller båda komponenttyperna för att kombinera fördelarna med var och en och minska deras respektive svagheter.

Spänningsbegränsande komponenter inkluderar:

• Metal Oxide Varistors (MOV)

• Transient Voltage Suppression (TVS) dioder

Spänningskopplingskomponenter inkluderar:

• Gasurladdningsrör (GDT)

• Gnistgap

Dessa komponenter skiljer sig i responshastighet, energihanteringskapacitet och åldringsegenskaper.

SPD-klassificering enligt standarder

Enligt ANSI/IEEE C62.41, IEC 61643-11 och VDE-klassificering finns det tre standard SPD-typer baserat på deras testade vågform och applikationsnivå.

Typ 1 SPD

• Testad med impulsurladdningsström Iimp (vanligtvis 10/350 µs)

• Även testad med 8/20 µs strömimpulser

• Designad för installation vid serviceingången

• Skyddar mot direkt blixtström och högenergistötar

Typ 2 SPD

• Testad med nominell urladdningsström i (8/20 µs)

• Valfritt testad med maximal urladdningsström Imax (8/20 µs)

• Notera: Imax rekommenderas inte som grund för SPD-val

• För SPD:er med spänningsomkopplingskomponenter, även testad med 1,2/50 µs spänningsimpulser.

• Installerad vid underfördelningstavlor eller utrustningsingångar

• Skyddar mot växlingsstötar och indirekt blixtnedslag

Typ 3 SPD

• Testad med en kombinationsvåggenerator:

  • Öppen kretsspänning Uoc (1,2/50 µs)

  • Kortslutningsström Icw (8/20 µs)

  • Nominell utgångsimpedans: 2 Ω

• Installerad nära känslig terminalutrustning för fint skydd

SPD-applikationer i kraftsystem

SPD:er används i ett brett utbud av AC- och DC-system, vart och ett med specifika design- och urvalskrav.

1. Tillämpningar för växelströmssystem

I AC-distributionssystem används SPD huvudsakligen för att skydda utrustning och kraftnät från transienta överspänningar orsakade av blixtnedslag, nätomkoppling och felrensningshändelser.

• Typ 1 SPD: Installerad vid huvudfördelningscentraler för att hantera högenergispänningar

• Typ 2 SPD: Installerad nedströms för lokalt skydd

SPD:er för AC måste matcha systemets nominella spänning och Uc samtidigt som de erbjuder tillräcklig kortslutningsmotståndsförmåga (Isccr).

Typiska interna komponenter inkluderar:

• MOVs för snabb respons och spänningsklämning

• GDT för högenergihantering och isolering från läckage

Kombinationen av båda säkerställer snabb undertryckning och lång livslängd.

2. Tillämpningar för likströmssystem

DC-system som:

• Telekombasstationer

• Industriella styrskåp

• Batteriförvaring

• EV-laddning

• Solar DC-bussar

…kräver SPD:er utformade specifikt för kontinuerlig likspänning, som saknar nollgenomgång och kan upprätthålla ljusbågar.

DC SPD:er:

• Använd vanligtvis högspännings MOVs

• Måste klara hög likspänning utan överhettning

• Installerad på DC-paneler, växelriktaringångar eller batteribanker

• Hjälp till att undvika systemavbrott på grund av överspänningar eller växlingsljud

3. Applikationer för solceller (PV).

PV-system involverar höga DC-spänningar (upp till 1500 VDC), stora arrayytor och frekvent exponering för åsknedslag på grund av tak- eller fältmontering.

PV-specifika SPD:er måste uppfylla:

• IEC 61643-31

• EN 50539-11

De är utplacerade på:

• DC-sidan: Mellan PV-panelen och växelriktaren

• Inverteringång: För internt DC-bussskydd

• AC sida: Mellan växelriktaren och nätgränssnittet

Kraven inkluderar:

• Hög MCOV (Uc)

• Låg skyddsnivå (upp)

• Lång överspänningstid

• Väder- och UV-beständighet (för DC-boxar utomhus)

Välplacerade PV SPD:er minskar kostnaderna för utbyte av utrustning och förbättrar systemets tillförlitlighet och ROI.

Förstå Iimp vs Imax i SPD-betyg

Impulsurladdningsström (Iimp)

• Utmärkande för typ 1 SPD

• Simulerar ett direkt blixtnedslag

• Testad med 10/350 µs vågform

• Representerar SPD:s förmåga att hantera en enda extrem ökning

• Lämplig för att bygga ingångspunkter eller blixtavledare nedströms

Maximal urladdningsström (Imax)

• Karakteristisk för typ 2 SPD

• Simulerar flera lågenergistötar från omkoppling eller indirekt blixtnedslag

• Testad med 8/20 µs vågform

• Återspeglar långvarig överspänningsuthållighet

• Lämplig för fördelningstavlor och skydd på utrustningsnivå

Sammanfattningsvis:

• Iimp = Topputhållighet för sällsynta, högenergihändelser

• Imax = Repetitiv uthållighet för frekventa lågenergitransienter
  Båda är viktiga för att bygga en SPD-skyddsstrategi på flera nivåer.

Slutsats

Överspänningsskyddsanordningar är viktiga för moderna kraftsystem, vilket säkerställer utrustningens säkerhet och strömkontinuitet. Deras klassificering i typ 1, 2 och 3, tillsammans med förståelsen av tekniska parametrar som Uc, Up, Iimp och Imax, är avgörande för korrekt urval och implementering.

Oavsett om du skyddar AC-system, DC-automation eller solenergi, hjälper det att välja rätt SPD med lämpliga klassificeringar minska skador, sänka drift- och underhållskostnader och förlänga systemets livslängd.

En välkonstruerad SPD-plan är en liten investering som skyddar din storskaliga infrastruktur från oåterkalleliga skador.