อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก) (SPD)

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เป็นส่วนประกอบของระบบป้องกันการติดตั้งระบบไฟฟ้า.

อุปกรณ์นี้เชื่อมต่อแบบขนานกับวงจรจ่ายไฟของโหลดที่ต้องป้องกัน (ดูรูปที่ J17) นอกจากนี้ยังสามารถใช้งานได้กับเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟทุกระดับ.

นี่คือประเภทการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินที่ใช้กันมากที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด.

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาที่สำคัญเกี่ยวกับลักษณะและผลกระทบของฟ้าผ่ามานานหลายปี และได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ทางเทคโนโลยีตามนั้น ปัจจุบัน การทดสอบผลิตภัณฑ์เหล่านี้สามารถทำได้โดยการจำลองฟ้าผ่าในบริบทนี้.

ประเภทของคลื่นสายฟ้าฟาด:

ฟ้าผ่าสามารถศึกษาได้ในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสองช่วง.

1. สายฟ้าฟาดโดยตรง 10 / 350μs:

กระแสอิมพัลส์ในรูปคลื่น 10/350 μs เกิดขึ้นเมื่อฟ้าผ่าโดยตรง การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าแบบพัลส์อย่างรวดเร็วนี้จะปล่อยพลังมหาศาลพร้อมกับพัลส์กระแสขนาดใหญ่.

ปัจจุบัน วัสดุระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกและองค์ประกอบวงจรป้องกันไฟกระชากประเภท 1 / Class I ได้รับการทดสอบตามเกณฑ์เหล่านี้ตามมาตรฐาน.

2. Lightning Strike และ Switching Voltages บนพื้นที่ห่างไกล 8 / 20μs:

ฟ้าผ่าที่ตำแหน่งห่างไกลและเกิดกระแสอิมพัลส์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสลับ 8/20 μs เกิดขึ้น.

ปริมาณพลังงานของพัลส์นี้ต่ำกว่าคลื่นกระแสพัลส์ของกระแสฟ้าผ่าทดสอบที่ 10/350 μs อย่างมีนัยสำคัญ องค์ประกอบของวงจรป้องกันไฟกระชากประเภท Type 2 / Class II และ Type 3 / Class III (Surge Arrester) ได้รับการทดสอบตามเกณฑ์เหล่านี้ตามมาตรฐาน.

มาตรฐาน

มาตรฐานที่ระบุไว้บ่อยครั้งได้แก่:

• IEC 61643-11 อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันต่ำ - ส่วนที่ 11: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ - ข้อกำหนดและวิธีการทดสอบ (แทนที่ IEC 61643-1)
• IEC 61643-21 อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันต่ำ - ส่วนที่ 21: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายโทรคมนาคมและสัญญาณ - ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและวิธีการทดสอบ
• IEC 61643-22 อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันต่ำ - ส่วนที่ 22: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายโทรคมนาคมและสัญญาณ - การเลือกและหลักการใช้งาน
• ห้องน้ำในตัว 61643-11, 61643-21 และ 61643-22
• ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคของ Telcordia Technologies TR-NWT-001011
• ANSI/IEEE C62.xx
• ห้องปฏิบัติการ Underwriters (UL) 1449.
• AS/นิวซีแลนด์ 1768

แต่ละมาตรฐานจะกำหนดคุณลักษณะตัวป้องกัน เวกเตอร์ทดสอบ หรือวัตถุประสงค์การปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน.

EN 62305 และ ANSI/IEEE C62.xx กำหนดสิ่งที่หนามแหลมที่ตัวป้องกันอาจเปลี่ยนทิศทาง EN 61643-11 และ 61643-21 ระบุทั้งข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ ในทางตรงกันข้าม IEC เขียนเฉพาะมาตรฐานเท่านั้น และไม่รับรองผลิตภัณฑ์ใดโดยเฉพาะว่าตรงตามมาตรฐานเหล่านั้น สมาชิกของ CB Scheme ของข้อตกลงระหว่างประเทศใช้มาตรฐาน IEC เพื่อทดสอบและรับรองผลิตภัณฑ์ว่าเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย.

นอกจากนี้ มาตรฐานต่อไปนี้ไม่ใช่มาตรฐานสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบสแตนด์อโลน แต่มีไว้สำหรับการทดสอบการป้องกันไฟกระชากในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์โดยรวมแทน ดังนั้นจึงมักใช้ในการออกแบบและทดสอบวงจรป้องกันไฟกระชาก.

• IEC 61000-4-2 การทดสอบภูมิคุ้มกันการคายประจุไฟฟ้าสถิต
• IEC 61000-4-4 การทดสอบภูมิคุ้มกันชั่วคราว/ระเบิดอย่างรวดเร็วทางไฟฟ้า
• IEC 61000-4-5 การทดสอบภูมิคุ้มกันไฟกระชาก

หลักการ

SPD ได้รับการออกแบบมาเพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวของแหล่งกำเนิดในชั้นบรรยากาศ และเปลี่ยนทิศทางคลื่นกระแสสู่โลก เพื่อจำกัดความกว้างของแรงดันไฟฟ้าเกินนี้ให้อยู่ในค่าที่ไม่เป็นอันตรายต่อการติดตั้งระบบไฟฟ้าและสวิตช์ไฟฟ้าและเกียร์ควบคุม.

SPD กำจัดแรงดันไฟฟ้าเกิน

• ในโหมดร่วม ระหว่างเฟสกับนิวทรัลหรือกราวด์;
• ในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล ระหว่างเฟสและนิวทรัล.

ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าเกินเกินเกณฑ์การทำงาน SPD

• นำพลังงานสู่โลกในโหมดทั่วไป;
• กระจายพลังงานไปยังตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอื่นๆ ในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล.

SPD ทั้งสามประเภท

ประเภทที่ 1 SPD

แนะนำให้ใช้ SPD ประเภท 1 ในกรณีเฉพาะของภาคบริการและอาคารอุตสาหกรรม ซึ่งได้รับการป้องกันโดยระบบป้องกันฟ้าผ่าหรือกรงตาข่าย.

ช่วยปกป้องการติดตั้งระบบไฟฟ้าจากฟ้าผ่าโดยตรง สามารถปล่อยกระแสย้อนกลับจากฟ้าผ่าที่แพร่กระจายจากตัวนำสายดินไปยังตัวนำเครือข่าย.

SPD ประเภท 1 มีคุณลักษณะเฉพาะด้วยคลื่นกระแส 10/350 µs.

ประเภทที่ 2 SPD

SPD ประเภท 2 เป็นระบบป้องกันหลักสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงต่ำทั้งหมด ติดตั้งในแผงสวิตช์ไฟฟ้าแต่ละแผง ช่วยป้องกันการแพร่กระจายของแรงดันไฟฟ้าเกินในการติดตั้งระบบไฟฟ้าและป้องกันโหลด.

SPD ประเภท 2 มีลักษณะเฉพาะด้วยคลื่นกระแส 8/20 µs.

ประเภทที่ 3 SPD

SPD เหล่านี้มีความสามารถในการคายประจุต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้เป็นส่วนเสริมของ SPD ประเภท 2 และใกล้กับโหลดที่ละเอียดอ่อน.

SPD ประเภท 3 มีคุณลักษณะเฉพาะจากการรวมกันของคลื่นแรงดันไฟฟ้า (1.2/50 μs) และคลื่นกระแส (8/20 μs).

คำจำกัดความเชิงบรรทัดฐาน SPD

รูปที่ J18 – คำจำกัดความมาตรฐาน SPD

• หมายเหตุ 1: มี  +   SPD (หรือประเภท 1 + 2 SPD) รวมการป้องกันโหลดจากฟ้าผ่าทั้งทางตรงและทางอ้อม.
• หมายเหตุ 2: SPD บางตัวสามารถประกาศเป็นได้ .

ตามนี้;

ขั้นแรก: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากฟ้าผ่าประเภท 1 / คลาส 1 / คลาส B เป็นหน่วยป้องกันด้านหน้าของสิ่งอำนวยความสะดวก / โครงสร้าง เป็นองค์ประกอบของวงจรที่สามารถดูดซับและหน่วงฟ้าผ่าโดยตรงที่อาจมาจากสายไฟได้.

จะต้องติดตั้งในแผงจำหน่ายหลัก / แผงหม้อแปลงทั้งภายในและภายนอกอาคาร.

ควรได้รับการทดสอบในรูปแบบคลื่น 10/350 µSec จะต้องสามารถปล่อยโหลดได้อย่างน้อย 50kA ระหว่าง Phase-Neutral และอย่างน้อย 100kA ระหว่าง Phases, Neutral-Earth.

ขั้นตอนที่สอง: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากประเภท 2 / คลาส 2 / C (อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก) เป็นองค์ประกอบของวงจรที่ใช้ในแผงรองและ / หรือรองล่างของสิ่งอำนวยความสะดวก / อาคาร เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากประเภท 1 / Class II ความแข็งแรงต่ำกว่าแต่ความไวดีกว่า.

ควรได้รับการทดสอบในรูปแบบคลื่น 8/20 µSec จะต้องสามารถปล่อยโหลดได้อย่างน้อย 10kA ระหว่าง Phase-Neutral และอย่างน้อย 25kA ระหว่าง Phases, Neutral-Earth.

องค์ประกอบการป้องกันขนาดกะทัดรัดประเภท 1 + 2 / คลาส 1 + 2 / B + C ถูกนำมาใช้เป็นการป้องกันระดับที่สองในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา.

ควรได้รับการทดสอบในรูปแบบคลื่น 10/350 µSec จะต้องสามารถปล่อยโหลดได้อย่างน้อย 40kA ระหว่าง Phase-Neutral และอย่างน้อย 100kA ระหว่าง Phases, Neutral-Earth.

ใช้ในแผงไฟฟ้าของเครื่องสำรองไฟและ/หรือในแผงรองที่มีตำแหน่งเหมือนแผงหลัก.

ขั้นตอนที่สาม: ประเภท 3 / คลาส 3 / D คลาสอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันไฟเกินกะทันหันเป็นองค์ประกอบของวงจรที่ใช้ในสายเพื่อปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน.

กลุ่มผลิตภัณฑ์ค่อนข้างกว้างเนื่องจากสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่าง ๆ ด้วยโปรโตคอลการเชื่อมต่อ / ซ็อกเก็ต / พอร์ตที่แตกต่างกัน.

ด้านล่างนี้คืออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากประเภท 3 / คลาส 3 / D บางส่วนสำหรับวงจร / อุปกรณ์ต่างๆ.