Μια συσκευή προστασίας από υπερτάσεις, γνωστή και ως προστατευτικό υπέρτασης ή SPD, έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει τα ηλεκτρικά εξαρτήματα από υπερτάσεις που μπορεί να συμβούν στο ηλεκτρικό κύκλωμα.

Κάθε φορά που παράγεται ξαφνική αύξηση του ρεύματος ή της τάσης στο ηλεκτρικό κύκλωμα ή στο κύκλωμα επικοινωνίας ως συνέπεια εξωτερικών παρεμβολών, η διάταξη προστασίας από υπέρταση μπορεί να μεταφέρει και να διακοπεί σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, αποτρέποντας την καταστροφή άλλων συσκευών στο κύκλωμα .

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις (SPD) είναι μια οικονομικά αποδοτική μέθοδος για την αποφυγή διακοπών και τη βελτίωση της αξιοπιστίας του συστήματος.

Συνήθως εγκαθίστανται στους πίνακες διανομής και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διασφάλιση της ομαλής και αδιάλειπτης λειτουργίας των ηλεκτρονικών συσκευών σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών περιορίζοντας την παροδική υπέρταση.

Ένα SPD λειτουργεί εκτρέποντας την υπερβολική τάση από παροδικές υπερτάσεις μακριά από τον προστατευμένο εξοπλισμό.Συνήθως αποτελείται από βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου (MOV) ή σωλήνες εκκένωσης αερίου που απορροφούν την περίσσεια τάση και την ανακατευθύνουν στο έδαφος, προστατεύοντας έτσι τις συνδεδεμένες συσκευές.

Οι υπερτάσεις ισχύος μπορεί να προκύψουν για διάφορους λόγους, συμπεριλαμβανομένων των κεραυνών, της μεταγωγής ηλεκτρικού δικτύου, της ελαττωματικής καλωδίωσης και της λειτουργίας ηλεκτρικού εξοπλισμού υψηλής ισχύος.Μπορούν επίσης να προκληθούν από γεγονότα που συμβαίνουν μέσα σε ένα κτίριο, όπως η εκκίνηση κινητήρων ή η ενεργοποίηση/απενεργοποίηση μεγάλων συσκευών.

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

Προστασία ευαίσθητου ηλεκτρονικού εξοπλισμού από καταστροφικές υπερτάσεις.

Πρόληψη απώλειας δεδομένων ή καταστροφής σε συστήματα υπολογιστών.

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

Μείωση του κινδύνου ηλεκτρικών πυρκαγιών που προκαλούνται από υπερτάσεις ρεύματος.

Ηρεμία γνωρίζοντας ότι ο πολύτιμος εξοπλισμός σας προστατεύεται.

Η διάρκεια ζωής ενός SPD μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με παράγοντες όπως η ποιότητά 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 να επιθεωρείτε και να δοκιμάζετε τακτικά τα SPD και να τα αντικαθιστάτε όπως απαιτείται για να διασφαλιστεί η βέλτιστη προστασία.

Η ανάγκη για SPD μπορεί να διαφέρει 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 προσδιορίσετε εάν ένα SPD είναι απαραίτητο για το ηλεκτρικό σας σύστημα.

Μερικά κοινά εξαρτήματα προστασίας από υπερτάσεις που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή SPD είναι τα βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου (MOV), οι δίοδοι διάσπασης χιονοστιβάδων (ABDs - παλαιότερα γνωστές ως διόδους χιονοστιβάδας πυριτίου ή SAD) και οι σωλήνες εκκένωσης αερίου (GDT).Τα MOV είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνολογία για την προστασία των κυκλωμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος.Η ονομαστική τιμή ρεύματος υπέρτασης ενός MOV σχετίζεται με την περιοχή διατομής και τη σύνθεσή του.Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή διατομής, τόσο μεγαλύτερη είναι η ονομαστική τιμή ρεύματος υπέρτασης της συσκευής.Τα MOV είναι γενικά στρογγυλής ή ορθογώνιας γεωμετρίας, αλλά διατίθενται σε μια πληθώρα τυπικών διαστάσεων που κυμαίνονται από 7 mm (0,28 ίντσες) έως 80 mm (3,15 ίντσες).Οι ονομασίες ρεύματος υπέρτασης αυτών των εξαρτημάτων προστασίας από υπερτάσεις ποικίλλουν ευρέως και εξαρτώνται από τον κατασκευαστή.Όπως συζητήθηκε προηγουμένως σε αυτήν την ενότητα, συνδέοντας τα MOV σε μια παράλληλη συστοιχία, μια τιμή ρεύματος υπέρτασης θα μπορούσε να υπολογιστεί προσθέτοντας απλώς τις ονομασίες ρεύματος υπέρτασης των μεμονωμένων MOV μαζί για να ληφθεί η βαθμολογία ρεύματος υπέρτασης της συστοιχίας.Στο πλαίσιο αυτό, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ο συντονισμός της λειτουργίας.

Υπάρχουν πολλές υποθέσεις σχετικά με το ποιο στοιχείο, ποια τοπολογία και η ανάπτυξη συγκεκριμένης τεχνολογίας παράγει το καλύτερο SPD για την εκτροπή του ρεύματος υπέρτασης.Αντί να παρουσιάζονται όλες οι επιλογές, είναι καλύτερο η συζήτηση της βαθμολογίας ρεύματος υπέρτασης, της Ονομαστικής βαθμολογίας ρεύματος εκφόρτισης ή των δυνατοτήτων ρεύματος υπέρτασης να περιστρέφεται γύρω από τα δεδομένα δοκιμής απόδοσης.Ανεξάρτητα από τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στη σχεδίαση ή τη συγκεκριμένη μηχανική δομή που έχει αναπτυχθεί, αυτό που έχει σημασία είναι ότι το SPD έχει μια ονομαστική τιμή ρεύματος υπέρτασης ή Ονομαστική βαθμολογία ρεύματος εκκένωσης που είναι κατάλληλη για την εφαρμογή.

Η τρέχουσα έκδοση των κανονισμών καλωδίωσης IET, BS 7671:2018, δηλώνει ότι, εκτός εάν διενεργηθεί αξιολόγηση κινδύνου, θα παρέχεται προστασία από παροδική υπέρταση όταν η συνέπεια που προκαλείται από την υπέρταση θα μπορούσε:

Αποτέλεσμα σε σοβαρό τραυματισμό ή απώλεια ανθρώπινης ζωής.ή

Αποτέλεσμα σε διακοπή των δημόσιων υπηρεσιών ή/και ζημιά στην πολιτιστική κληρονομιά.ή

Αποτέλεσμα διακοπής εμπορικής ή βιομηχανικής δραστηριότητας.ή

Επηρεάζουν μεγάλο αριθμό συστεγαζόμενων ατόμων.

Ο παρών κανονισμός ισχύει για όλους τους τύπους χώρων που περιλαμβάνουν οικιακούς, εμπορικούς και βιομηχανικούς.

Ενώ οι κανονισμοί καλωδίωσης IET δεν είναι αναδρομικοί, όταν εκτελούνται εργασίες σε υπάρχον κύκλωμα εντός εγκατάστασης που έχει σχεδιαστεί και εγκατασταθεί σε προηγούμενη έκδοση των κανονισμών καλωδίωσης IET, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι το τροποποιημένο κύκλωμα συμμορφώνεται με τις πιο πρόσφατες έκδοση, αυτό θα είναι επωφελές μόνο εάν εγκατασταθούν SPD για την προστασία ολόκληρης της εγκατάστασης.

Η απόφαση για το εάν θα αγοράσει SPD είναι στα χέρια του πελάτη, αλλά θα πρέπει να του παρέχονται αρκετές πληροφορίες για να λάβουν μια τεκμηριωμένη απόφαση σχετικά με το εάν επιθυμούν να παραλείψουν τα SPD.Θα πρέπει να λαμβάνεται μια απόφαση με βάση τους παράγοντες κινδύνου ασφάλειας και μετά από αξιολόγηση κόστους των SPD, που μπορεί να κοστίζουν μόλις μερικές εκατοντάδες λίβρες, έναντι του κόστους της ηλεκτρικής εγκατάστασης και του εξοπλισμού που είναι συνδεδεμένος σε αυτήν, όπως υπολογιστές, τηλεοράσεις και απαραίτητος εξοπλισμός, για παράδειγμα, ανίχνευση καπνού και έλεγχοι λέβητα.

Η προστασία από υπερτάσεις θα μπορούσε να εγκατασταθεί σε μια υπάρχουσα μονάδα καταναλωτή εάν υπήρχε διαθέσιμος κατάλληλος φυσικός χώρος ή, εάν δεν υπήρχε αρκετός χώρος, θα μπορούσε να εγκατασταθεί σε εξωτερικό περίβλημα δίπλα στην υπάρχουσα μονάδα καταναλωτή.

Αξίζει επίσης να το ελέγξετε με την ασφαλιστική σας εταιρεία καθώς ορισμένα συμβόλαια μπορεί να αναφέρουν ότι ο εξοπλισμός πρέπει να καλύπτεται με SPD διαφορετικά δεν θα πληρώσουν σε περίπτωση απαίτησης.

Η διαβάθμιση του προστατευτικού από υπέρταση (κοινώς γνωστή ως αντικεραυνική προστασία) αξιολογείται σύμφωνα με τη θεωρία αντικεραυνικής υποδιαίρεσης IEC 61643-31 & EN 50539-11, η οποία εγκαθίσταται στη διασταύρωση του χωρίσματος.Οι τεχνικές απαιτήσεις και λειτουργίες διαφέρουν.Η συσκευή αντικεραυνικής προστασίας πρώτου σταδίου είναι εγκατεστημένη μεταξύ της ζώνης 0-1, υψηλή για την απαίτηση ροής, η ελάχιστη απαίτηση του IEC 61643-31 & EN 50539-11 είναι Itotal (10/350) 12,5 ka και η δεύτερη και τρίτη Τα επίπεδα εγκαθίστανται μεταξύ των ζωνών 1-2 και 2-3, κυρίως για την καταστολή της υπέρτασης.

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις (SPD) είναι απαραίτητες για την προστασία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού από τις βλαβερές συνέπειες της παροδικής υπέρτασης που μπορεί να προκαλέσει ζημιά, διακοπές λειτουργίας του συστήματος και απώλεια δεδομένων.

Σε πολλές περιπτώσεις, το κόστος αντικατάστασης ή επισκευής εξοπλισμού μπορεί να είναι σημαντικό, ιδιαίτερα σε κρίσιμες για την αποστολή εφαρμογές, όπως νοσοκομεία, κέντρα δεδομένων και βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Οι διακόπτες και οι ασφάλειες δεν έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται αυτά τα συμβάντα υψηλής ενέργειας, καθιστώντας απαραίτητη την πρόσθετη προστασία από υπερτάσεις.

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

Συμπερασματικά, τα SPD είναι απαραίτητα στο σύγχρονο τεχνολογικό περιβάλλον.

Αρχή εργασίας SPD

Η βασική αρχή πίσω από τα SPD είναι ότι παρέχουν μια διαδρομή χαμηλής αντίστασης προς τη γείωση για υπερβολική τάση.Όταν συμβαίνουν αιχμές ή υπερτάσεις, τα SPD λειτουργούν εκτρέποντας την υπερβολική τάση και ρεύμα προς το έδαφος.

Με αυτόν τον τρόπο, το μέγεθος της εισερχόμενης τάσης μειώνεται σε ένα ασφαλές επίπεδο που δεν καταστρέφει τη συνδεδεμένη συσκευή.

Για να λειτουργήσει, μια συσκευή προστασίας από υπερτάσεις πρέπει να περιέχει τουλάχιστον ένα μη γραμμικό εξάρτημα (ένα βαρίστορ ή ένα διάκενο σπινθήρα), το οποίο υπό διαφορετικές συνθήκες μεταβαίνει μεταξύ μιας κατάστασης υψηλής και χαμηλής αντίστασης.

Η λειτουργία τους είναι να εκτρέπουν το ρεύμα εκφόρτισης ή παλμού και να περιορίζουν την υπέρταση στον εξοπλισμό κατάντη.

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις λειτουργούν στις τρεις καταστάσεις που αναφέρονται παρακάτω.

Α. Κανονική κατάσταση (απουσία υπερτάσεως)

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

Β. Κατά τις υπερτάσεις

Σε περίπτωση αιχμών τάσης και υπερτάσεων, το SPD μετακινείται στην κατάσταση αγωγιμότητας και η σύνθετη αντίστασή του μειώνεται.Με αυτόν τον τρόπο, θα προστατεύσει το σύστημα εκτρέποντας το παλμικό ρεύμα προς το έδαφος.

Γ. Επιστροφή στην κανονική λειτουργία

Αφού αποφορτιστεί η υπέρταση, το SPD επέστρεψε στην κανονική του κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης.

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις (SPD) είναι βασικά στοιχεία των ηλεκτρικών δικτύων.Ωστόσο, η επιλογή ενός κατάλληλου SPD για το σύστημά σας μπορεί να είναι ένα δύσκολο ζήτημα.

Μέγιστη συνεχής τάση λειτουργίας (UC)

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

Χρόνος απόκρισης

Περιγράφεται ως ο χρόνος της SPD που αντιδρά στα παροδικά.Όσο πιο γρήγορα ανταποκρίνεται το SPD, τόσο καλύτερη είναι η προστασία από το SPD.Συνήθως, τα SPD που βασίζονται σε δίοδο Zener έχουν την ταχύτερη απόκριση.Οι τύποι 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 δοκιμαστεί σε κυματομορφή 8/20μs και η τυπική τιμή για SPD μικροσκοπικού μεγέθους κατοικιών είναι 20kA.

Μέγιστη παλμική εκφόρτιση Ρεύμα (Iimp)

Η συσκευή πρέπει να μπορεί να χειριστεί το μέγιστο ρεύμα υπέρτασης που αναμένεται στο δίκτυο διανομής για να διασφαλιστεί ότι δεν θα αποτύχει κατά τη διάρκεια ενός παροδικού 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 συσφίγγει κάθε μεταβατικό τάση που ανιχνεύει στη γραμμή τροφοδοσίας.

Κατασκευαστής και Πιστοποιήσεις

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

Η κατανόηση αυτών των οδηγιών μεγέθους θα σας επιτρέψει να επιλέξετε την καλύτερη συσκευή προστασίας από υπερτάσεις για τις ανάγκες σας και να εγγυηθείτε αποτελεσματική προστασία από υπερτάσεις.

Οι συσκευές προστασίας από υπερτάσεις (SPD) έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν αξιόπιστη προστασία από παροδικές υπερτάσεις, αλλά ορισμένοι παράγοντες μπορεί να οδηγήσουν σε αστοχία τους.Ακολουθούν μερικοί από τους βασικούς λόγους πίσω από την αποτυχία των SPD:

1.Υπερβολικές υπερτάσεις ισχύος

Μία από τις κύριες αιτίες αστοχίας του SPD είναι η υπέρταση, η υπέρταση μπορεί να συμβεί λόγω κεραυνών, υπερτάσεων ρεύματος ή άλλων ηλεκτρικών διαταραχών.Βεβαιωθείτε ότι έχετε εγκαταστήσει τον σωστό τύπο SPD μετά από κατάλληλους υπολογισμούς σχεδιασμού ανάλογα με την τοποθεσία.

2.Παράγοντας γήρανσης

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

3.Προβλήματα διαμόρφωσης

Εσφαλμένη διαμόρφωση, όπως όταν ένα SPD διαμορφωμένο με wye συνδέεται με ένα φορτίο που είναι συνδεδεμένο μέσω δέλτα.Αυτό μπορεί να εκθέσει το SPD σε μεγαλύτερες τάσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε αστοχία του SPD.

4.Αστοχία εξαρτήματος

Τα SPD περιέχουν πολλά εξαρτήματα, όπως βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου (MOV), τα οποία μπορεί να αποτύχουν λόγω κατασκευαστικών ελαττωμάτων ή περιβαλλοντικών παραγόντων.

5.Λανθασμένη γείωση

Για να λειτουργήσει σωστά ένα SPD, είναι απαραίτητη η γείωση.Ένα SPD μπορεί να παρουσιάσει δυσλειτουργία ή ενδεχομένως να αποτελέσει πρόβλημα ασφάλειας εάν δεν είναι σωστά γειωμένο.