Urządzenie przeciwprzepięciowe, znane również jako zabezpieczenie przeciwprzepięciowe lub SPD, ma na celu ochronę elementów elektrycznych przed skokami napięcia, które mogą wystąpić w obwodzie elektrycznym.

Ilekroć w obwodzie elektrycznym lub obwodzie komunikacyjnym w wyniku zakłóceń zewnętrznych nastąpi nagły wzrost prądu lub napięcia, urządzenie przeciwprzepięciowe może przewodzić i bocznikować w bardzo krótkim czasie, zapobiegając uszkodzeniu przez udar innych urządzeń w obwodzie .

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) to opłacalna metoda zapobiegania awariom i zwiększania niezawodności systemu.

Zazwyczaj instaluje się je w panelach dystrybucyjnych i odgrywają ważną rolę w zapewnieniu płynnej i nieprzerwanej pracy urządzeń elektronicznych w szerokim zakresie zastosowań poprzez ograniczenie przejściowych przepięć.

SPD działa poprzez odwracanie nadmiaru napięcia pochodzącego z przejściowych przepięć z dala od chronionego sprzętu.Zwykle składa się z warystorów z tlenku metalu (MOV) lub rur wyładowczych, które pochłaniają nadmiar napięcia i kierują je do uziemienia, chroniąc w ten sposób podłączone urządzenia.

Skoki napięcia mogą wystąpić z różnych powodów, w tym z uderzeń pioruna, przełączania sieci elektrycznej, wadliwego okablowania i działania sprzętu elektrycznego dużej mocy.Mogą być również spowodowane zdarzeniami zachodzącymi wewnątrz budynku, takimi jak uruchomienie silników lub włączenie/wyłączenie dużych urządzeń.

Zainstalowanie SPD może zapewnić kilka korzyści, w tym:

Ochrona wrażliwego sprzętu elektronicznego przed szkodliwymi skokami napięcia.

Zapobieganie utracie lub uszkodzeniu danych w systemach komputerowych.

Przedłużenie żywotności urządzeń i sprzętu poprzez zabezpieczenie ich przed zakłóceniami elektrycznymi.

Zmniejszenie ryzyka pożaru elektrycznego spowodowanego skokami napięcia.

Spokój ducha, wiedząc, że Twój cenny sprzęt jest chroniony.

Żywotność SPD może się różnić w zależności od czynników takich jak jego jakość, intensywność napotykanych przepięć i praktyki konserwacyjne.Ogólnie rzecz biorąc, trwałość SPD wynosi od 5 do 10 lat.Zaleca się jednak regularne sprawdzanie i testowanie SPD oraz ich wymianę w razie potrzeby, aby zapewnić optymalną ochronę.

Zapotrzebowanie na SPD może się różnić w zależności od czynników, takich jak położenie geograficzne, lokalne przepisy i czułość podłączonego sprzętu elektronicznego.Wskazane jest skonsultowanie się z wykwalifikowanym elektrykiem lub inżynierem elektrykiem w celu oceny konkretnych potrzeb i ustalenia, czy SPD jest niezbędny dla Twojej instalacji elektrycznej.

Kilka typowych elementów ochrony przeciwprzepięciowej stosowanych w produkcji SPD to warystory z tlenku metalu (MOV), diody lawinowe (ABD – wcześniej znane jako krzemowe diody lawinowe lub SAD) i lampy wyładowcze (GDT).Przetworniki MOV są najczęściej stosowaną technologią ochrony obwodów zasilania prądem przemiennym.Wartość prądu udarowego MOV jest powiązana z polem przekroju poprzecznego i jego składem.Ogólnie rzecz biorąc, im większy przekrój poprzeczny, tym wyższy prąd udarowy urządzenia.MOV mają zazwyczaj okrągłą lub prostokątną geometrię, ale są dostępne w wielu standardowych wymiarach od 7 mm (0,28 cala) do 80 mm (3,15 cala).Wartości znamionowe prądu udarowego tych elementów ochrony przeciwprzepięciowej są bardzo zróżnicowane i zależą od producenta.Jak omówiono wcześniej w tym punkcie, łącząc MOV w układ równoległy, wartość prądu udarowego można obliczyć, po prostu dodając wartości znamionowe prądu udarowego poszczególnych MOV, aby otrzymać wartość znamionową prądu udarowego układu.Należy przy tym zwrócić uwagę na koordynację działań operacyjnych.

Istnieje wiele hipotez dotyczących tego, jaki komponent, jaka topologia i zastosowanie konkretnej technologii pozwoli uzyskać najlepszy SPD do odwracania prądu udarowego.Zamiast przedstawiać wszystkie opcje, najlepiej jest, gdy dyskusja na temat wartości znamionowych prądu udarowego, znamionowego prądu rozładowania lub możliwości prądu udarowego obraca się wokół danych z testów wydajności.Niezależnie od komponentów zastosowanych w projekcie lub zastosowanej konkretnej konstrukcji mechanicznej, ważne jest, aby SPD miał znamionowy prąd udarowy lub znamionowy prąd wyładowczy odpowiedni dla danego zastosowania.

Aktualne wydanie przepisów dotyczących okablowania IET, BS 7671:2018, stanowi, że jeśli nie zostanie przeprowadzona ocena ryzyka, należy zapewnić ochronę przed przejściowym przepięciem, jeżeli skutki spowodowane przepięciem mogą:

Spowodować poważne obrażenia lub utratę życia ludzkiego;Lub

spowodować przerwę w świadczeniu usług publicznych i/lub szkody w dziedzictwie kulturowym;Lub

spowodować przerwę w działalności handlowej lub przemysłowej;Lub

Wpływa na dużą liczbę przebywających w pobliżu osób.

Niniejsze rozporządzenie ma zastosowanie do wszystkich typów obiektów, w tym budynków mieszkalnych, handlowych i przemysłowych.

Chociaż Przepisy dotyczące okablowania IET nie działają wstecz, w przypadku gdy prace są prowadzone na istniejącym obwodzie w instalacji, która została zaprojektowana i zainstalowana zgodnie z poprzednią edycją Przepisów okablowania IET, konieczne jest zapewnienie, że zmodyfikowany obwód jest zgodny z najnowszymi edycji, będzie to korzystne tylko wtedy, gdy zostaną zainstalowane SPD w celu ochrony całej instalacji.

Decyzja o zakupie SPD leży w rękach klienta, powinien on jednak otrzymać wystarczającą ilość informacji, aby mógł podjąć świadomą decyzję, czy chce zrezygnować z SPD.Decyzję należy podjąć w oparciu o czynniki ryzyka bezpieczeństwa i po ocenie kosztów SPD, które mogą kosztować nawet kilkaset funtów, w porównaniu z kosztami instalacji elektrycznej i podłączonego do niej sprzętu, takiego jak komputery, telewizory i niezbędny sprzęt, na przykład wykrywanie dymu i sterowanie kotłem.

Ochronę przeciwprzepięciową można zainstalować w istniejącej jednostce konsumenckiej, jeśli dostępna jest odpowiednia przestrzeń fizyczna, lub, jeśli nie jest dostępna wystarczająca ilość miejsca, można ją zainstalować w zewnętrznej obudowie sąsiadującej z istniejącą jednostką konsumencką.

Warto również skontaktować się z firmą ubezpieczeniową, ponieważ niektóre polisy mogą przewidywać, że sprzęt musi być objęty SPD, w przeciwnym razie nie wypłaci on odszkodowania w przypadku roszczenia.

Klasyfikacja ochronnika przeciwprzepięciowego (powszechnie znanego jako ochrona odgromowa) jest oceniana zgodnie z teorią podziału ochrony odgromowej IEC 61643-31 i EN 50539-11, która jest instalowana na styku przegrody.Wymagania techniczne i funkcje są różne.Urządzenie odgromowe pierwszego stopnia instaluje się pomiędzy strefą 0-1, wysoką ze względu na wymagania przepływu, minimalne wymagania IEC 61643-31 i EN 50539-11 to Itotal (10/350) 12,5 ka, a drugi i trzeci Poziomy instaluje się pomiędzy strefami 1-2 i 2-3, głównie w celu tłumienia przepięć.

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) są niezbędne do ochrony sprzętu elektronicznego przed szkodliwym wpływem przejściowych przepięć, które mogą powodować uszkodzenia, przestoje systemu i utratę danych.

W wielu przypadkach koszt wymiany lub naprawy sprzętu może być znaczny, szczególnie w zastosowaniach o znaczeniu krytycznym, takich jak szpitale, centra danych i zakłady przemysłowe.

Wyłączniki automatyczne i bezpieczniki nie są zaprojektowane do obsługi takich zdarzeń o wysokiej energii, dlatego konieczna jest dodatkowa ochrona przed przepięciami.

Podczas gdy SPD są specjalnie zaprojektowane do odwracania przejściowych przepięć od sprzętu, chroniąc go przed uszkodzeniem i przedłużając jego żywotność.

Podsumowując, SPD są niezbędne w nowoczesnym środowisku technologicznym.

Zasada działania SPD

Podstawową zasadą SPD jest to, że zapewniają one ścieżkę o niskiej impedancji do uziemienia dla przepięć.W przypadku wystąpienia skoków napięcia lub przepięć, SPD działają poprzez przekierowanie nadmiaru napięcia i prądu do ziemi.

W ten sposób wielkość przychodzącego napięcia zostaje obniżona do bezpiecznego poziomu, który nie uszkodzi podłączonego urządzenia.

Aby zabezpieczenie przeciwprzepięciowe zadziałało, musi zawierać co najmniej jeden element nieliniowy (warystor lub iskiernik), który w różnych warunkach przechodzi ze stanu wysokiej do niskiej impedancji.

Ich funkcją jest odwracanie kierunku prądu wyładowczego lub impulsowego i ograniczanie przepięć w urządzeniach znajdujących się za nimi.

Urządzenia przeciwprzepięciowe działają w trzech sytuacjach wymienionych poniżej.

A. Stan normalny (brak przepięć)

W przypadku braku przepięć SPD nie ma wpływu na system i działa jak obwód otwarty, pozostaje w stanie wysokiej impedancji.

B. Podczas skoków napięcia

W przypadku skoków napięcia i przepięć SPD przechodzi do stanu przewodzenia, a jego impedancja maleje.W ten sposób zabezpieczy system, kierując prąd impulsowy do ziemi.

C. Powrót do normalnej pracy

Po rozładowaniu przepięcia SPD powrócił do normalnego stanu o wysokiej impedancji.

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) są niezbędnymi elementami sieci elektrycznych.Jednakże wybór odpowiedniego SPD dla Twojego systemu może być trudnym problemem.

Maksymalne ciągłe napięcie robocze (UC)

Napięcie znamionowe SPD powinno być zgodne z napięciem instalacji elektrycznej, aby zapewnić odpowiednią ochronę systemu.Niższe napięcie spowoduje uszkodzenie urządzenia, a wyższe napięcie nie spowoduje prawidłowego przekierowania stanów przejściowych.

Czas odpowiedzi

Opisywany jest jako czas reakcji SPD na stany nieustalone.Im szybsza reakcja SPD, tym lepsza ochrona SPD.Zazwyczaj SPD oparte na diodzie Zenera mają najszybszą reakcję.Typy wypełnione gazem mają stosunkowo długi czas reakcji, a bezpieczniki i typy MOV mają najwolniejszy czas reakcji.

Nominalny prąd rozładowania (In)

SPD należy testować przy kształcie fali 8/20 μs, a typowa wartość dla miniaturowych SPD do zastosowań mieszkaniowych wynosi 20 kA.

Maksymalny prąd rozładowania impulsowego (Iimp)

Urządzenie musi być w stanie wytrzymać maksymalny prąd udarowy oczekiwany w sieci dystrybucyjnej, aby zapewnić, że nie ulegnie awarii w przypadku zdarzenia przejściowego, a urządzenie powinno zostać przetestowane przy przebiegu 10/350 μs.

Napięcie zaciskania

Jest to napięcie progowe. Powyżej tego poziomu SPD zaczyna blokować wszelkie stany przejściowe napięcia wykryte w linii energetycznej.

Producent i certyfikaty

Wybór SPD od znanego producenta posiadającego certyfikaty z bezstronnej placówki badawczej, takiej jak UL lub IEC, ma kluczowe znaczenie.Certyfikat gwarantuje, że produkt został sprawdzony i spełnia wszystkie wymagania dotyczące wydajności i bezpieczeństwa.

Zrozumienie tych wskazówek dotyczących wymiarowania umożliwi Ci wybór najlepszego urządzenia przeciwprzepięciowego do Twoich potrzeb i zagwarantuje skuteczną ochronę przed przepięciami.

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) zostały zaprojektowane w celu zapewnienia niezawodnej ochrony przed przejściowymi przepięciami, ale pewne czynniki mogą prowadzić do ich awarii.Oto niektóre z podstawowych przyczyn awarii SPD:

1.Nadmierne skoki napięcia

Jedną z głównych przyczyn awarii SPD jest przepięcie. Przepięcie może wystąpić w wyniku uderzenia pioruna, skoków napięcia lub innych zakłóceń elektrycznych.Upewnij się, że zainstalowałeś odpowiedni typ SPD po odpowiednich obliczeniach projektowych w zależności od lokalizacji.

2. Czynnik starzenia

Ze względu na warunki środowiskowe, w tym temperaturę i wilgotność, SPD mają ograniczony okres trwałości i mogą z czasem ulec zniszczeniu.Ponadto SPD mogą zostać uszkodzone przez częste skoki napięcia.

3. Problemy z konfiguracją

Błędnie skonfigurowany, na przykład gdy SPD skonfigurowany w gwiazdę jest połączony z obciążeniem podłączonym za pomocą trójkąta.Może to narazić SPD na działanie wyższych napięć, co może skutkować awarią SPD.

4. Awaria komponentu

SPD zawierają kilka komponentów, takich jak warystory z tlenku metalu (MOV), które mogą ulec awarii z powodu wad produkcyjnych lub czynników środowiskowych.

5. Niewłaściwe uziemienie

Aby SPD działało prawidłowo, konieczne jest uziemienie.Urządzenie SPD może działać nieprawidłowo lub stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa, jeśli jest niewłaściwie uziemione.