Olika typer av överspänningsskydd (SPD)

1. Inledning

Strömstötar är tysta mördare i moderna elsystem. Från bostadselektronik till industriell automation och solenergianläggningar, till och med en enstaka övergående överspänning kan orsaka stillestånd, kostsamma reparationer eller utrustningsfel. Lösningen? Överspänningsskyddsenheter (SPD).

I den här guiden kommer vi att dela upp de olika typerna av överspänningsskydd, förklara hur de fungerar och jämföra deras applikationer. I slutet kommer du att veta exakt vilka SPD-typer som passar ditt system - oavsett om det är ett hem, ett datacenter eller en PV-installation.

2. Vad är överspänningsskydd?

A Överspänningsskyddsenhet (SPD) är en säkerhetskomponent installerad i ett elektriskt system för att begränsa transienta överspänningar orsakade av blixtnedslag, växlingshändelser eller störningar i elnätet. Det fungerar genom att avleda överspänningsenergi på ett säkert sätt till jord, vilket skyddar ansluten utrustning.

Tänk på en SPD som en tryckavlastningsventil: den stoppar inte uppgången från att inträffa, men den kanaliserar överskottsenergin bort från känslig elektronik.

3. Hur fungerar överspänningsskydd?

SPD:er är beroende av komponenter som metalloxidvaristorer (MOV), gasurladdningsrör (GDT) och gnistgap. När spänningen överstiger ett säkert tröskelvärde (Uc), växlar SPD till ledningsläge, vilket klämmer överspänningen till en lägre restspänning (Up).

Viktiga parametrar att förstå:

• Uc (maximal kontinuerlig driftspänning): den normala spänningen som SPD klarar av.

• Upp (spänningsskyddsnivå): klämspänning som nedströms enheter kommer att “se”.”

• In / Imax (nominell och maximal urladdningsström): hur mycket överspänning enheten kan absorbera.

• Iimp (Impulsström): specifik för typ 1, som representerar vågformer för blixtnedslag.

4. Typer av överspänningsskydd

Att förstå SPD-typer är nyckeln till att utforma överspänningsskydd i lager. Internationella standarder som t.ex IEC 61643-11 (AC), IEC 61643-31 (DC/PV), och UL 1449 (Nordamerika) definiera olika klasser baserat på testvågformer, energikapacitet och installationsplats.

Nedan delar vi upp de olika typerna av överspänningsskyddsenheter (SPD) du kommer att stöta på, med deras tekniska roller och applikationsvägledning.

4.1 SPD:er av typ 1 (IEC 61643-11, klass I, 10/350 µs)

• Definition: Designad för att ladda ur partiell blixtström. Testad med 10/350 µs impulsvågform (Iimp) som representerar ett direkt blixtnedslag.

• Installationspunkt: Serviceingång, vanligtvis uppströms om huvudfördelningscentralen. Används ofta i byggnader utrustade med ett externt åskskyddssystem (LPS).

• Nyckelparametrar:

  • Iimp (Impulsström): nominell blixtströmkapacitet.

  • Uc (Maximum Continuous Operation Voltage): säkerställer ingen skada under normal drift.

  • Upp (spänningsskyddsnivå): restspänning sedd av nedströmskretsar.

• Använd teknik: Gnistgap, tunga MOV:er eller hybriddesigner.

• Användningsfall:

  • Industrianläggningar, telekomtorn, sjukhus.

  • Höga byggnader i områden med hög blixtdensitet.

• Exempel: En fabrik med blixtstång på taket kommer att kräva SPD:er av typ 1 vid den huvudsakliga inkommande leveransen.

4.2 SPD:er av typ 2 (IEC 61643-11, klass II, 8/20 µs)

• Definition: Hanterar växlingsstötar och indirekta blixteffekter. Testad med 8/20 µs strömvågform (In, Imax).

• Installationspunkt: Huvud- eller underfördelningstavlor inne i anläggningen.

• Nyckelparametrar:

  • I (nominell urladdningsström): uthållighet under flera överspänningar.

  • Imax (Maximum Discharge Current): maximal överspänningskapacitet.

  • Upp: måste samordnas med både uppströms typ 1 och nedströms typ 3.

• Använd teknik: MOV-baserade moduler, ofta pluggbara för enkelt byte.

• Användningsfall:

  • Bostadshus, kontorsbyggnader, butiker.

  • Standardskydd i områden med måttlig överspänningsrisk.

• Exempel: Ett litet kontor utan extern LPS skulle vanligtvis använda SPD:er av typ 2 i huvudkortet.

Vill du ha en detaljerad uppdelning? Läs hela vår guide: Vad är en överspänningsskyddsenhet av typ 2?

4.3 SPD:er av typ 3 (IEC 61643-11, klass III, kombinerad våg)

• Definition: Fint skydd för terminalutrustning. Testad med kombinationsvåg (1,2/50 µs spänning + 8/20 µs ström).

• Installationspunkt: Så nära den skyddade enheten som möjligt (uttag, enhetsingång).

• Nyckelparametrar:

  • Upp: mycket låg klämnivå för att skydda känsliga laster.

  • Måste användas i samordning med uppströms typ 2.

• Använd teknik: MOV kombinerat med filter för extra dämpning.

• Användningsfall:

  • Datorer, LED-drivrutiner, medicinsk elektronik och kontrollsystem.

• Exempel: En MRI-maskin på sjukhus kräver SPD av typ 3 nära enheten, som fungerar tillsammans med uppströms typ 2.

Läs mer i vår dedikerade artikel: Vad är ett överspänningsskydd av typ 3?

4.4 T1+T2 kombinations-SPD

• Definition: En enda SPD-enhet testad för vågformer av både klass I (10/350 µs) och klass II (8/20 µs).

• Förmån: Skyddar mot direkt blixtnedslag samt strömbrytare i en enhet.

• Installationspunkt: Serviceingång när utrymme eller budget begränsar flera enheter.

• Användningsfall:

  • Medelstora kommersiella byggnader eller bostadshus behöver kompakta lösningar.

  • Platser där samordningen mellan separata typ 1 och typ 2 är svår.

• Exempel: Ett köpcentrums huvudväxel kan installera en T1+T2 SPD för att förenkla skyddet.

4,5 T2+T3 kombinations-SPD

• Definition: Hybridenheter testas för klass II och klass III prestanda.

• Förmån: Ger skydd på både distributionsnivå och terminal.

• Installationspunkt: Underpaneler nära känsliga belastningar, speciellt om kabeldragningar överstiger 10 m.

• Användningsfall:

  • Datacenter, serverrum, industriella styrskåp.

• Exempel: En fabriksautomationslinje med långa kabeldragningar till PLC:er kan använda en T2+T3 SPD nära PLC-panelerna.

4.6 Typ 4 SPD:er (UL 1449, endast Nordamerika)

• Definition (UL 1449): Komponenter som inte är avsedda som fristående enheter utan integrerade i OEM-utrustning.

• Underkategorier:

  • Typ 4 Component Assemblys (CA): färdigförpackade SPD-delar för tillverkare.

  • Typ 5-komponenter: rå MOV eller GDT.

• Installationspunkt: Inuti apparater, nätaggregat eller specialbyggda paneler.

• Användningsfall:

  • OEM-tillverkare som designar överspänningsskyddad utrustning.

  • Specialiserad industriutrustning på den nordamerikanska marknaden.

• Exempel: En UPS-tillverkare integrerar typ 4 SPD-enheter i sina produkter.

4,7 PV/DC SPD:er (IEC 61643-31, upp till 1500 VDC)

• Definition: Överspänningsskyddsanordningar utformade för solceller och likströmskretsar.

• Teststandarder: IEC 61643-31 specificerar krav för DC-applikationer.

• Installationspunkt: Kombinationslådor för PV-arrayer, växelriktare och DC-fördelningskort.

• Nyckelparametrar:

  • Ucpv: nominell kontinuerlig PV-spänning (600 V, 1000 V, 1500 V).

  • In / Imax: överspänningshantering på DC-sidan.

  • Svarstid: måste vara tillräckligt snabb för halvledarbaserade växelriktare.

• Användningsfall:

  • Solgårdar i nyttoskala, solcellsanläggningar på taket, batterilagringsanläggningar.

• Exempel: En 1500 VDC solcellspark kommer att behövas T1+T2 PV SPD vid kombinerarboxar och växelriktaringångar.

Proffstips för läsare: Använd alltid en samordnat SPD-system. Typ 1 vid ingången, Typ 2 vid underpaneler och Typ 3 nära kritiska belastningar. För PV, lägg till typ 2 eller T1+T2 DC SPD enligt IEC 61643-31.

5. Typ 1 vs Typ 2 vs Typ 3 SPD-enheter

Om du vill ha ett djupare dyk, kolla in vår dedikerade blogg om detta ämne här:
Skillnaden mellan SPD:er av typ 1, typ 2 och typ 3

Här är en snabb jämförelse som hjälper dig att välja rätt SPD-typ:

Översikt

• Typ 1 SPD hantera direkta blixtnedslag med hög energi (10/350 µs).

• Typ 2 SPD dämpa växlingsstötar och indirekta slag (8/20 µs).

• Typ 3 SPD skydda känslig utrustning vid den sista milen (kombinationsvågform).

6. Hur man installerar och koordinerar överspänningsskyddsenheter (SPD)

Korrekt installation är lika viktigt som att välja rätt typer av överspänningsskydd (SPD). Felaktig ledning eller dålig koordination kan äventyra skyddsnivåerna, även om SPD själv uppfyller IEC- eller UL-standarderna. Baserat på IEC 61643-11, IEC 61643-31, UL 1449 och vårt företags tekniska riktlinjer, här är de viktigaste bästa metoderna:

1. Kortaste anslutningsregel

• Håll alla SPD-anslutningsledningar så korta och raka som möjligt, helst ≤ 0,5 m (som rekommenderas i vår tekniska manual).

• Långa ledningar introducerar induktiv spänningsökning, vilket ökar restspänningen (upp) som den skyddade utrustningen ser.

2. Korrekt ledarstorlek

• Använd ledare dimensionerade enligt SPD-typen:

  • Typ 1 SPD: minst 16 mm² koppar (högenergi blixtström, Iimp).

  • Typ 2 SPD: minst 6 mm² koppar.

  • Typ 3 SPD: Följ tillverkarens data, vanligtvis mindre tvärsnitt på grund av lägre ström.

• Använd alltid kopparledare med låg impedans och undvik skarpa böjar.

3. Potentialutjämning

• Alla SPD:er måste anslutas till samma huvudjordningsskena eller potentialutjämningssystem.

• Bonding säkerställer att överspänningsenergin släpps ut på ett säkert sätt till jord, vilket undviker farliga potentialskillnader mellan kretsar.

4. SPD-samordning

• Spänningsskyddsnivå (upp) hierarki: Uppströms SPD (typ 1) bör alltid ha en högre uppströms än nedströms SPD (typ 2/3).

• Avståndsregel: Om kabeln mellan SPD:er och skyddade laster är längre än 10 m, installera ytterligare en nedströms SPD (t.ex. Typ 3) för bättre skydd.

• Parallell koordination: För flerstegsskydd (typ 1 + typ 2 + typ 3), säkerställ korrekt energifördelning så att ingen enskild enhet överbelastas.

5. Backup Protection (OCPD)

• Använd alltid dedikerade säkringar eller strömbrytare för att skydda själva SPD:n.

• Vår manual specificerar reservsäkringar beroende på SPD-modell och Imax/Iimp.

• UL 1449 kräver också korrekt överströmsskydd för att förhindra SPD-överhettning eller fel under extrema händelser.

Proffs tips: Kontrollera alltid överensstämmelse med IEC 61643-11 (AC SPD), IEC 61643-31 (PV/DC SPD), eller UL 1449 (Nordamerika) beroende på din region. Korrekt installation och koordinering maximerar SPD:s livslängd och säkerställer säkerheten för hela det elektriska systemet.

7. Slutsats

Typer av överspänningsskyddsanordningar är inte utbytbara - var och en spelar en unik roll för att försvara elektriska system.

• Typ 1 skyddar mot direkta blixtnedslag.

• Typ 2 är arbetshästen för fördelningscentraler.

• Typ 3 skyddar din känsligaste elektronik.

• Kombinationer och PV/DC SPD täcka specialiserade och förnybara tillämpningar.

Genom att förstå SPD-typer, deras standarder och installationsregler kan du designa ett försvar i lager som garanterar säkerhet, minimerar stillestånd och skyddar investeringar.