Μια προστατευτική συσκευή κύματος, γνωστή και ως προστατευτικός κύματος ή SPD, έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει τα ηλεκτρικά εξαρτήματα έναντι των υπερτάσεων σε τάση που μπορεί να συμβεί στο ηλεκτρικό κύκλωμα.

Κάθε φορά που παράγεται ξαφνική αύξηση του ρεύματος ή της τάσης στο ηλεκτρικό κύκλωμα ή το κύκλωμα επικοινωνίας ως συνέπεια της εξωτερικής παρεμβολής, η συσκευή προστασίας κύματος μπορεί να διεξάγει και να μετακομίσει σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, εμποδίζοντας την αύξηση της βλάβης άλλων συσκευών στο κύκλωμα .

Οι προστατευτικές συσκευές Surge (SPD) είναι μια οικονομικά αποδοτική μέθοδος για την πρόληψη των διακοπών και την ενίσχυση της αξιοπιστίας του συστήματος.

Τυπικά εγκαθίστανται στους πίνακες διανομής και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην εξασφάλιση της ομαλής και αδιάλειπτης λειτουργίας ηλεκτρονικών συσκευών σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών περιορίζοντας την παροδική υπέρταση.

Ένα SPD λειτουργεί με την εκτροπή της περίσσειας της τάσης από τις μεταβατικές υπερτάσεις μακριά από τον προστατευμένο εξοπλισμό. Συνήθως αποτελείται από μεταφορέων μεταλλικού οξειδίου (MOVs) ή σωλήνες εκκένωσης αερίου που απορροφούν την περίσσεια της τάσης και την ανακατευθύνουν στο έδαφος, προστατεύοντας έτσι τις συνδεδεμένες συσκευές.

Οι υπερχείλιση ισχύος μπορούν να εμφανιστούν λόγω ποικίλων λόγων, συμπεριλαμβανομένων των απεργιών αστραπής, της εναλλαγής ηλεκτρικού δικτύου, της ελαττωματικής καλωδίωσης και της λειτουργίας του ηλεκτρικού εξοπλισμού υψηλής ισχύος. Μπορούν επίσης να προκληθούν από γεγονότα που συμβαίνουν μέσα σε ένα κτίριο, όπως η εκκίνηση των κινητήρων ή η ενεργοποίηση/απενεργοποίηση μεγάλων συσκευών.

Η εγκατάσταση ενός SPD μπορεί να προσφέρει πολλά οφέλη, όπως:

Προστασία ευαίσθητου ηλεκτρονικού εξοπλισμού από καταστροφικές τάσες.

Πρόληψη της απώλειας δεδομένων ή της διαφθοράς στα συστήματα υπολογιστών.

Επέκταση της διάρκειας ζωής των συσκευών και του εξοπλισμού προστατεύοντάς τις από τις ηλεκτρικές διαταραχές.

Μείωση του κινδύνου ηλεκτρικών πυρκαγιών που προκαλούνται από υπερτάσεις ισχύος.

Η ειρήνη του μυαλού γνωρίζοντας ότι ο πολύτιμος εξοπλισμός σας προστατεύεται.

Η διάρκεια ζωής ενός SPD μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τους παράγοντες όπως η ποιότητα του, η σοβαρότητα των υπερτάσεων που αντιμετωπίζει και οι πρακτικές συντήρησης. Γενικά, τα SPD έχουν διάρκεια ζωής που κυμαίνεται από 5 έως 10 χρόνια. Ωστόσο, συνιστάται η τακτική επιθεώρηση και η δοκιμή SPDs και η αντικατάστασή τους όπως απαιτείται για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη προστασία.

Η ανάγκη για SPD μπορεί να ποικίλει ανάλογα με παράγοντες όπως η γεωγραφική θέση, οι τοπικοί κανονισμοί και η ευαισθησία του συνδεδεμένου ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Συνιστάται να συμβουλευτείτε έναν εξειδικευμένο ηλεκτρολόγο ή ηλεκτρολόγο μηχανικό για να αξιολογήσετε τις συγκεκριμένες ανάγκες σας και να καθορίσετε εάν ένα SPD είναι απαραίτητο για το ηλεκτρικό σας σύστημα.

Μερικά κοινά εξαρτήματα προστασίας υπερχείλισης που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή SPD είναι μεταφορέων οξειδίου μετάλλων (MOVs), δίοδοι διάσπασης χιονοστιβάδας (ABDs-παλαιότερα γνωστές ως δίοδοι χιονοστιβάδων ή SADS) και σωλήνες εκκένωσης αερίου (GDTs). Τα MOVs είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνολογία για την προστασία των κυκλωμάτων ισχύος AC. Η βαθμολογία ρεύματος κύματος ενός MOV σχετίζεται με την περιοχή εγκάρσιας τομής και τη σύνθεσή της. Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή διατομής, τόσο υψηλότερη είναι η βαθμολογία ρεύματος υπερχείλισης της συσκευής. Τα MOVs γενικά είναι στρογγυλά ή ορθογώνια γεωμετρία, αλλά έρχονται σε πληθώρα τυπικών διαστάσεων που κυμαίνονται από 7 mm (0,28 ίντσες) έως 80 mm (3,15 ίντσες). Οι βαθμολογίες ρεύματος αύξησης αυτών των προστατευτικών εξαρτημάτων κύματος ποικίλλουν ευρέως και εξαρτώνται από τον κατασκευαστή. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως σε αυτή τη ρήτρα, συνδέοντας το MOVS σε μια παράλληλη συστοιχία, μια τιμή ρεύματος αύξησης θα μπορούσε να υπολογιστεί με την απλή προσθήκη των ρεύματος κύματος των μεμονωμένων MOVs μαζί για να ληφθεί η βαθμολογία ρεύματος αύξησης της συστοιχίας. Με αυτόν τον τρόπο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ο συντονισμός της λειτουργίας.

Υπάρχουν πολλές υποθέσεις σχετικά με το στοιχείο, ποια τοπολογία και την ανάπτυξη συγκεκριμένης τεχνολογίας παράγει το καλύτερο SPD για την εκτροπή του ρεύματος κύματος. Αντί να παρουσιάσουμε όλες τις επιλογές, είναι καλύτερο η συζήτηση για την τρέχουσα βαθμολογία, την ονομαστική βαθμολογία ρεύματος εκκένωσης ή τις τρέχουσες δυνατότητες που περιστρέφονται γύρω από τα δεδομένα δοκιμών απόδοσης. Ανεξάρτητα από τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό ή την ειδική μηχανική δομή που αναπτύσσεται, αυτό που έχει σημασία είναι ότι το SPD έχει βαθμολογία ρεύματος κύματος ή ονομαστική βαθμολογία ρεύματος εκκένωσης που είναι κατάλληλη για την εφαρμογή.

Η τρέχουσα έκδοση των κανονισμών καλωδίωσης IET, BS 7671: 2018, δηλώνει ότι αν δεν πραγματοποιηθεί αξιολόγηση κινδύνου, θα πρέπει να προστασία από την παροδική υπερνυστικότητα όταν η συνέπεια που προκαλείται από την υπέρταση θα μπορούσε να:

Οδηγεί σε σοβαρό τραυματισμό ή απώλεια ανθρώπινης ζωής. ή

Έχει ως αποτέλεσμα τη διακοπή των δημόσιων υπηρεσιών ή/και τη ζημιά στην πολιτιστική κληρονομιά · ή

Έχει ως αποτέλεσμα τη διακοπή της εμπορικής ή βιομηχανικής δραστηριότητας · ή

Επηρεάζουν μεγάλο αριθμό συν-τοποθετημένων ατόμων.

Αυτός ο κανονισμός ισχύει για όλους τους τύπους χώρων που περιλαμβάνουν εγχώριες, εμπορικές και βιομηχανικές.

Ενώ οι κανονισμοί καλωδίωσης IET δεν είναι αναδρομικές, όπου η εργασία πραγματοποιείται σε ένα υπάρχον κύκλωμα εντός μιας εγκατάστασης που έχει σχεδιαστεί και εγκατασταθεί σε προηγούμενη έκδοση των κανονισμών καλωδίωσης IET, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι το τροποποιημένο κύκλωμα συμμορφώνεται με το τελευταίο Έκδοση, αυτό θα είναι επωφελές μόνο εάν εγκατασταθούν οι SPDs για την προστασία ολόκληρης της εγκατάστασης.

Η απόφαση σχετικά με το αν θα αγοράσει SPDs στα χέρια του πελάτη, αλλά θα πρέπει να τους παρέχονται αρκετές πληροφορίες για να λάβουν τεκμηριωμένη απόφαση σχετικά με το αν επιθυμούν να παραλείψουν SPD. Θα πρέπει να ληφθεί απόφαση με βάση τους παράγοντες κινδύνου ασφαλείας και μετά την αξιολόγηση του κόστους των SPD, η οποία μπορεί να κοστίσει μόλις μερικές εκατοντάδες λίρες, έναντι του κόστους της ηλεκτρικής εγκατάστασης και του εξοπλισμού που συνδέονται με αυτήν, όπως υπολογιστές, τηλεοράσεις και απαραίτητος εξοπλισμός, Για παράδειγμα, ανίχνευση καπνού και χειριστήρια λέβητα.

Η προστασία από την αύξηση θα μπορούσε να εγκατασταθεί σε μια υπάρχουσα μονάδα καταναλωτών εάν ήταν διαθέσιμος κατάλληλος φυσικός χώρος ή, εάν δεν υπήρχε αρκετός χώρος, θα μπορούσε να εγκατασταθεί σε ένα εξωτερικό περίβλημα δίπλα στην υπάρχουσα μονάδα καταναλωτών.

Αξίζει επίσης να ελέγξετε με την ασφαλιστική σας εταιρεία, καθώς ορισμένες πολιτικές ενδέχεται να δηλώνουν ότι ο εξοπλισμός πρέπει να καλύπτεται με SPD ή δεν θα πληρώσει σε περίπτωση απαίτησης.

Η ταξινόμηση του προστατευτικού κύματος (κοινώς γνωστός ως Lightning Protection) αξιολογείται σύμφωνα με την IEC 61643-31 & EN 50539-11 Θεωρία Προστασίας Lightning Lightning, η οποία εγκαθίσταται στη διασταύρωση του διαμερίσματος. Οι τεχνικές απαιτήσεις και λειτουργίες διαφέρουν. Η συσκευή προστασίας αστραπής πρώτου σταδίου είναι εγκατεστημένη μεταξύ της ζώνης 0-1, υψηλής για την απαίτηση ροής, η ελάχιστη απαίτηση του IEC 61643-31 & EN 50539-11 είναι Itotal (10/350) 12.5 ka, και το δεύτερο και το τρίτο Τα επίπεδα εγκαθίστανται μεταξύ των 1-2 και 2-3 ζωνών, κυρίως για την καταστολή της υπέρβασης.

Οι προστατευτικές συσκευές Surge (SPD) είναι απαραίτητες για την προστασία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού από τις επιβλαβείς επιδράσεις της παροδικής υπερεκτίμηση που μπορεί να προκαλέσει βλάβη, χρόνο διακοπής του συστήματος και απώλεια δεδομένων.

Σε πολλές περιπτώσεις, το κόστος αντικατάστασης ή επισκευής εξοπλισμού μπορεί να είναι σημαντικό, ιδίως σε εφαρμογές κρίσιμης σημασίας για την αποστολή, όπως νοσοκομεία, κέντρα δεδομένων και βιομηχανικά εργοστάσια.

Οι διακόπτες κυκλώματος και οι ασφάλειες δεν έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται αυτά τα γεγονότα υψηλής ενέργειας, καθιστώντας την πρόσθετη προστασία από την αύξηση.

Ενώ τα SPDs έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να εκτρέψουν την παροδική υπέρταση μακριά από τον εξοπλισμό, προστατεύοντάς την από ζημιές και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του.

Συμπερασματικά, τα SPD είναι απαραίτητα για το σύγχρονο τεχνολογικό περιβάλλον.

Αρχή λειτουργίας SPD

Η βασική αρχή πίσω από τα SPD είναι ότι παρέχουν μια χαμηλή διαδρομή σύνθετης αντίστασης στη γείωση για υπερβολική τάση. Όταν εμφανίζονται τάσες ή υπερτάσεις, οι SPD λειτουργούν εκτρέποντας την περίσσεια και το ρεύμα στο έδαφος.

Με αυτόν τον τρόπο, το μέγεθος της εισερχόμενης τάσης μειώνεται σε ασφαλές επίπεδο που δεν βλάπτει τη συνημμένη συσκευή.

Για να εργαστεί, μια συσκευή προστασίας κύματος πρέπει να περιέχει τουλάχιστον ένα μη γραμμικό στοιχείο (ένα διάκενο Varistor ή Spark), το οποίο υπό διαφορετικές συνθήκες μεταβαίνει μεταξύ μιας κατάστασης υψηλής και χαμηλής αντίστασης.

Η λειτουργία τους είναι να εκτρέψουν το ρεύμα εκφόρτισης ή ώθησης και να περιορίσουν την υπέρβαση στον κατάντη εξοπλισμό.

Οι συσκευές προστασίας υπερτάσεων λειτουργούν κάτω από τις τρεις καταστάσεις που αναφέρονται παρακάτω.

Α. Κανονική κατάσταση (απουσία αύξησης)

Σε περίπτωση που δεν υπάρχουν συνθήκες αύξησης, το SPD δεν έχει καμία επίδραση στο σύστημα και λειτουργεί ως ανοιχτό κύκλωμα, παραμένει σε κατάσταση υψηλής αντίστασης.

Β. Κατά τη διάρκεια της τάσης

Σε περίπτωση αιχμών και υπερτάσεων τάσης, το SPD μετακινείται στην κατάσταση αγωγιμότητας και η αντίσταση της μειώθηκε. Με αυτόν τον τρόπο, θα προστατεύσει το σύστημα εκτρέποντας το ρεύμα ώθησης στο έδαφος.

Γ. Επιστροφή στην κανονική λειτουργία

Μετά την εκτόξευση της υπερνυσμού, η SPD μετατοπίστηκε πίσω στην κανονική κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης.

Οι προστατευτικές συσκευές Surge (SPD) είναι βασικά συστατικά των ηλεκτρικών δικτύων. Ωστόσο, η επιλογή ενός κατάλληλου SPD για το σύστημά σας μπορεί να είναι ένα δύσκολο ζήτημα.

Μέγιστη συνεχή τάση λειτουργίας (UC)

Η ονομαστική τάση του SPD θα πρέπει να είναι συμβατή με την τάση ηλεκτρικού συστήματος για να προσφέρει την κατάλληλη προστασία στο σύστημα. Μια χαμηλότερη τιμή τάσης θα βλάψει τη συσκευή και μια υψηλότερη βαθμολογία δεν θα εκτρέψει σωστά το μεταβατικό.

Χρόνος απόκρισης

Περιγράφεται ως ο χρόνος του SPD αντιδρά στα μεταβατικά. Όσο πιο γρήγορη η SPD ανταποκρίνεται, τόσο καλύτερη είναι η προστασία από το SPD. Συνήθως, οι SPD που βασίζονται σε διόδους Zener έχουν την ταχύτερη απόκριση. Οι τύποι γεμάτοι με αέριο έχουν σχετικά αργό χρόνο απόκρισης και οι ασφάλειες και οι τύποι MOV έχουν τον πιο αργό χρόνο απόκρισης.

Ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης (IN)

Το SPD θα πρέπει να δοκιμάζεται σε κυματομορφή 8/20μS και η τυπική τιμή για το SPD μικροσκοπικού μεγέθους κατοικιών είναι 20ka.

Μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης ώθησης (IIMP)

Η συσκευή πρέπει να είναι σε θέση να χειριστεί το μέγιστο ρεύμα κύματος που αναμένεται στο δίκτυο διανομής για να διασφαλίσει ότι δεν αποτυγχάνει κατά τη διάρκεια ενός μεταβατικού συμβάντος και η συσκευή θα πρέπει να δοκιμαστεί με κυματομορφή 10/350μS.

Τάση σύσφιξης

Αυτή είναι η τάση κατωφλίου και πάνω από αυτό το επίπεδο τάσης, το SPD αρχίζει να σφίγγει οποιαδήποτε παροδική τάση που ανιχνεύει στη γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας.

Κατασκευαστής και πιστοποιήσεις

Η επιλογή ενός SPD από έναν γνωστό κατασκευαστή που έχει πιστοποίηση από μια αμερόληπτη μονάδα δοκιμών, όπως η UL ή η IEC, είναι κρίσιμη. Η πιστοποίηση εγγυάται ότι το προϊόν έχει εξεταστεί και μεταδίδει όλες τις απαιτήσεις απόδοσης και ασφάλειας.

Η κατανόηση αυτών των κατευθυντήριων γραμμών μεγέθους θα σας επιτρέψει να επιλέξετε την καλύτερη συσκευή προστασίας κύματος για τις ανάγκες σας και να εγγυηθείτε την αποτελεσματική προστασία της αύξησης.

Οι προστατευτικές συσκευές Surge (SPD) είναι σχεδιασμένες για να παρέχουν αξιόπιστη προστασία έναντι παροδικών υπερκεραήσεων, αλλά ορισμένοι παράγοντες μπορούν να οδηγήσουν στην αποτυχία τους. Ακολουθούν μερικοί από τους υποκείμενους λόγους πίσω από την αποτυχία του SPDS:

1. Εκτελές εξουσίες εξουσίας

Μία από τις πρωταρχικές αιτίες της αποτυχίας SPD είναι η υπέρβαση, η υπέρταση μπορεί να εμφανιστεί υπερνικά λόγω απεργιών κεραίας, υπερτάσεων ισχύος ή άλλων ηλεκτρικών διαταραχών. Βεβαιωθείτε ότι έχετε εγκαταστήσει το σωστό τύπο SPD μετά από κατάλληλους υπολογισμούς σχεδιασμού σύμφωνα με την τοποθεσία.

2. Σημαντικός παράγοντας

Λόγω περιβαλλοντικών συνθηκών, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας και της υγρασίας, τα SPD έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής και μπορεί να επιδεινωθούν με την πάροδο του χρόνου. Επιπλέον, τα SPD μπορούν να βλάψουν από συχνές αιχμές τάσης.

3. Θέματα διαμόρφωσης

Το SPD συνδέεται εσφαλμένα, όπως όταν ένα SPD που έχει ρυθμιστεί με Wye συνδέεται με ένα φορτίο που συνδέεται μέσω δέλτα. Αυτό μπορεί να εκθέσει το SPD σε μεγαλύτερες τάσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε αποτυχία SPD.

4. αποτυχία συστατικού

Τα SPD περιέχουν διάφορα εξαρτήματα, όπως μεταβλητές οξειδίου μετάλλου (MOVs), που μπορεί να αποτύχουν λόγω παραγωγής ελαττωμάτων ή περιβαλλοντικών παραγόντων.

5. -Εξαιρετική γείωση

Για να λειτουργήσει σωστά ένα SPD, απαιτείται γείωση. Ένα SPD μπορεί να δυσλειτουργήσει ή ενδεχομένως να γίνει μια ανησυχία για την ασφάλεια εάν είναι ακατάλληλα γειωμένο.