Prepäťové ochranné zariadenie, tiež známe ako prepäťová ochrana alebo SPD, je navrhnuté tak, aby chránilo elektrické komponenty pred prepätím napätia, ktoré sa môže vyskytnúť v elektrickom obvode.

Kedykoľvek dôjde k náhlemu zvýšeniu prúdu alebo napätia v elektrickom obvode alebo komunikačnom obvode ako dôsledok vonkajšieho rušenia, zariadenie na ochranu proti prepätiu sa môže viesť a prepínať vo veľmi krátkom čase, čím zabráni prepätiu poškodiť iné zariadenia v obvode. .

Prepäťové ochranné zariadenia (SPD) predstavujú nákladovo efektívny spôsob predchádzania výpadkom a zvyšovania spoľahlivosti systému.

Typicky sa inštalujú do rozvodných panelov a zohrávajú dôležitú úlohu pri zabezpečovaní plynulej a neprerušovanej prevádzky elektronických zariadení v širokej škále aplikácií obmedzovaním prechodného prepätia.

SPD funguje tak, že odvádza prebytočné napätie z prechodných prepätí preč od chráneného zariadenia.Zvyčajne pozostáva z varistorov z oxidu kovu (MOV) alebo plynových výbojok, ktoré absorbujú nadmerné napätie a presmerujú ho na zem, čím chránia pripojené zariadenia.

Prepätie môže nastať z rôznych dôvodov, vrátane úderov blesku, prepínania elektrickej siete, chybného zapojenia a prevádzky elektrických zariadení s vysokým výkonom.Môžu byť spôsobené aj udalosťami, ktoré sa dejú vo vnútri budovy, ako je spúšťanie motorov alebo zapínanie/vypínanie veľkých spotrebičov.

Inštalácia SPD môže poskytnúť niekoľko výhod, vrátane:

Ochrana citlivých elektronických zariadení pred škodlivými prepätiami.

Prevencia straty alebo poškodenia údajov v počítačových systémoch.

Predĺženie životnosti spotrebičov a zariadení ich ochranou pred elektrickými poruchami.

Zníženie rizika elektrických požiarov spôsobených prepätím.

Pokoj s vedomím, že vaše cenné vybavenie je chránené.

Životnosť SPD sa môže líšiť v závislosti od faktorov, ako je jeho kvalita, závažnosť prepätia, s ktorým sa stretáva, a postupy údržby.Vo všeobecnosti majú SPD životnosť v rozmedzí od 5 do 10 rokov.Odporúča sa však pravidelne kontrolovať a testovať SPD a podľa potreby ich vymieňať, aby sa zabezpečila optimálna ochrana.

Potreba SPD sa môže líšiť v závislosti od faktorov, ako je geografická poloha, miestne predpisy a citlivosť pripojeného elektronického zariadenia.Odporúča sa poradiť sa s kvalifikovaným elektrikárom alebo elektrotechnikom, aby posúdil vaše špecifické potreby a určil, či je pre váš elektrický systém potrebný SPD.

Niekoľko bežných komponentov na ochranu proti prepätiu používaných pri výrobe SPD sú varistory z oxidu kovu (MOV), lavínové diódy (ABD – predtým známe ako kremíkové lavínové diódy alebo SAD) a plynové výbojky (GDT).MOV sú najbežnejšie používanou technológiou na ochranu obvodov striedavého prúdu.Hodnotenie nárazového prúdu MOV súvisí s prierezovou plochou a jej zložením.Vo všeobecnosti platí, že čím väčšia je plocha prierezu, tým vyššia je hodnota nárazového prúdu zariadenia.MOV majú vo všeobecnosti okrúhlu alebo obdĺžnikovú geometriu, ale dodávajú sa v množstve štandardných rozmerov v rozsahu od 7 mm (0,28 palca) do 80 mm (3,15 palca).Hodnoty prepäťového prúdu týchto komponentov ochrany proti prepätiu sa značne líšia a závisia od výrobcu.Ako bolo uvedené vyššie v tomto článku, pripojením MOV do paralelného poľa by sa hodnota nárazového prúdu mohla vypočítať jednoduchým sčítaním hodnôt nárazového prúdu jednotlivých MOV, aby sa získalo hodnotenie nárazového prúdu poľa.Pritom by sa mala venovať pozornosť koordinácii prevádzky.

Existuje mnoho hypotéz o tom, ktorý komponent, aká topológia a nasadenie špecifickej technológie vytvára najlepší SPD na odvádzanie nárazového prúdu.Namiesto uvádzania všetkých možností je najlepšie, aby sa diskusia o hodnote nárazového prúdu, nominálneho vybíjacieho prúdu alebo možnostiach nárazového prúdu točila okolo údajov z testov výkonu.Bez ohľadu na komponenty použité v konštrukcii alebo na špecifickú použitú mechanickú štruktúru je dôležité, aby SPD mal menovitý nárazový prúd alebo menovitý prúd vybíjania, ktorý je vhodný pre danú aplikáciu.

V aktuálnom vydaní IET Wiring Regulations, BS 7671:2018 sa uvádza, že pokiaľ sa nevykoná posúdenie rizika, musí byť zabezpečená ochrana proti prechodnému prepätiu, ak by dôsledok spôsobený prepätím mohol:

Výsledkom je vážne zranenie alebo strata ľudského života;alebo

Výsledkom je prerušenie verejných služieb a/alebo poškodenie kultúrneho dedičstva;alebo

Výsledkom je prerušenie obchodnej alebo priemyselnej činnosti;alebo

Ovplyvniť veľký počet spoločne umiestnených jedincov.

Toto nariadenie sa vzťahuje na všetky typy priestorov, ktoré zahŕňajú domáce, obchodné a priemyselné.

Hoci IET Wiring Regulations nie sú retrospektívne, ak sa pracuje na existujúcom okruhu v rámci inštalácie, ktorá bola navrhnutá a inštalovaná podľa predchádzajúceho vydania IET Wiring Regulations, je potrebné zabezpečiť, aby upravený okruh vyhovoval najnovším vydanie, bude to prospešné iba vtedy, ak sú nainštalované SPD na ochranu celej inštalácie.

Rozhodnutie o kúpe SPD je v rukách zákazníka, mal by však dostať dostatok informácií, aby sa mohol informovane rozhodnúť, či chce SPD vynechať.Rozhodnutie by sa malo urobiť na základe bezpečnostných rizikových faktorov a po vyhodnotení nákladov na SPD, ktoré môžu stáť len niekoľko stoviek libier, v porovnaní s nákladmi na elektrickú inštaláciu a zariadenia k nej pripojené, ako sú počítače, televízory a potrebné vybavenie, napríklad detekcia dymu a ovládanie kotla.

Prepäťová ochrana môže byť inštalovaná v existujúcej spotrebnej jednotke, ak je k dispozícii vhodný fyzický priestor, alebo ak nie je k dispozícii dostatok miesta, môže byť inštalovaná vo vonkajšom kryte vedľa existujúcej spotrebnej jednotky.

Oplatí sa tiež overiť si to vo svojej poisťovni, pretože niektoré zmluvy môžu uvádzať, že vybavenie musí byť kryté SPD, inak nebudú v prípade škody vyplatené.

Triedenie prepäťovej ochrany (bežne známej ako ochrana pred bleskom) sa posudzuje podľa IEC 61643-31 & EN 50539-11 teórie deliacej ochrany pred bleskom, ktorá sa inštaluje na križovatke priečky.Technické požiadavky a funkcie sa líšia.Zariadenie na ochranu pred bleskom prvého stupňa je inštalované medzi zónou 0-1, vysokou pre požiadavku na prietok, minimálna požiadavka IEC 61643-31 & EN 50539-11 je Itotal (10/350) 12,5 ka, a druhá a tretia úrovne sú inštalované medzi zónami 1-2 a 2-3 hlavne na potlačenie prepätia.

Prepäťové ochranné zariadenia (SPD) sú nevyhnutné na ochranu elektronických zariadení pred škodlivými účinkami prechodného prepätia, ktoré môže spôsobiť poškodenie, výpadok systému a stratu údajov.

V mnohých prípadoch môžu byť náklady na výmenu alebo opravu zariadenia značné, najmä v kritických aplikáciách, ako sú nemocnice, dátové centrá a priemyselné závody.

Ističe a poistky nie sú navrhnuté tak, aby zvládli tieto vysokoenergetické udalosti, preto je potrebná dodatočná prepäťová ochrana.

Zatiaľ čo SPD sú špeciálne navrhnuté tak, aby odvádzali prechodné prepätie od zariadenia, chránili ho pred poškodením a predlžovali jeho životnosť.

Na záver, SPD sú nevyhnutné v modernom technologickom prostredí.

Pracovný princíp SPD

Základným princípom SPD je, že poskytujú cestu s nízkou impedanciou k zemi pre nadmerné napätie.Keď dôjde k napäťovým špičkám alebo nárazom, SPD fungujú tak, že odvádzajú nadmerné napätie a prúd do zeme.

Týmto spôsobom sa veľkosť prichádzajúceho napätia zníži na bezpečnú úroveň, ktorá nepoškodí pripojené zariadenie.

Aby prepäťová ochrana fungovala, musí obsahovať aspoň jeden nelineárny komponent (varistor alebo iskrisko), ktorý za rôznych podmienok prechádza medzi stavom vysokej a nízkej impedancie.

Ich funkciou je odviesť výbojový alebo impulzný prúd a obmedziť prepätie na nadväzujúcom zariadení.

Prepäťové ochranné zariadenia fungujú v troch situáciách uvedených nižšie.

A. Normálny stav (absencia prepätia)

V prípade, že nie sú podmienky prepätia, SPD nemá žiadny vplyv na systém a pôsobí ako otvorený okruh, zostáva v stave vysokej impedancie.

B. Počas napäťových rázov

V prípade napäťových špičiek a rázov sa SPD dostane do stavu vodivosti a jeho impedancia sa zníži.Týmto spôsobom bude chrániť systém odklonením impulzného prúdu do zeme.

C. Návrat do normálnej prevádzky

Po vybití prepätia sa SPD prepne späť do normálneho stavu vysokej impedancie.

Prepäťové ochranné zariadenia (SPD) sú základnými komponentmi elektrických sietí.Výber vhodného SPD pre váš systém však môže byť zložitý problém.

Maximálne trvalé prevádzkové napätie (UC)

Menovité napätie SPD by malo byť kompatibilné s napätím elektrického systému, aby poskytovalo primeranú ochranu systému.Nižšie menovité napätie poškodí zariadenie a vyššie menovité napätie neodkloní prechodový jav správne.

Doba odozvy

Opisuje sa ako čas SPD reaguje na prechodné javy.Čím rýchlejšie SPD zareaguje, tým lepšia je ochrana zo strany SPD.Zvyčajne najrýchlejšiu odozvu majú SPD založené na Zenerovej dióde.Typy plnené plynom majú relatívne pomalú dobu odozvy a poistky a typy MOV majú najpomalšiu dobu odozvy.

Nominálny vybíjací prúd (In)

SPD by sa malo testovať pri vlnovom tvare 8/20 μs a typická hodnota pre obytné miniatúrne SPD je 20 kA.

Maximálny impulzný vybíjací prúd (Iimp)

Zariadenie musí byť schopné zvládnuť maximálny rázový prúd, ktorý sa očakáva v distribučnej sieti, aby sa zabezpečilo, že počas prechodnej udalosti nezlyhá a zariadenie by sa malo testovať s priebehom 10/350 μs.

Upínacie napätie

Toto je prahové napätie a nad touto úrovňou napätia začne SPD zachytávať akýkoľvek prechodový jav napätia, ktorý deteguje v napájacom vedení.

Výrobca a certifikácie

Výber SPD od známeho výrobcu, ktorý má certifikáciu od nestranného testovacieho zariadenia, ako je UL alebo IEC, je kľúčový.Certifikácia zaručuje, že produkt bol testovaný a spĺňa všetky požiadavky na výkon a bezpečnosť.

Pochopenie týchto smerníc pre dimenzovanie vám umožní vybrať si najlepšie zariadenie na ochranu proti prepätiu podľa vašich potrieb a zaručiť účinnú ochranu proti prepätiu.

Prepäťové ochranné zariadenia (SPD) sú navrhnuté tak, aby poskytovali spoľahlivú ochranu proti prechodným prepätiam, ale určité faktory môžu viesť k ich poruche.Nasledujú niektoré zo základných dôvodov zlyhania SPD:

1. Nadmerné prepätia

Jednou z primárnych príčin zlyhania SPD je prepätie, k prepätiu môže dôjsť v dôsledku úderu blesku, prepätia alebo iných elektrických porúch.Uistite sa, že nainštalujete správny typ SPD po správnych konštrukčných výpočtoch podľa miesta.

2. Faktor starnutia

V dôsledku podmienok prostredia vrátane teploty a vlhkosti majú SPD obmedzenú trvanlivosť a časom sa môžu zhoršiť.Okrem toho môžu byť SPD poškodené častými napäťovými špičkami.

3. Problémy s konfiguráciou

Nesprávne nakonfigurované, napríklad keď je SPD s konfiguráciou na vidlici pripojené k záťaži, ktorá je pripojená cez trojuholník.To môže vystaviť SPD vyšším napätiam, čo môže viesť k poruche SPD.

4. Porucha komponentu

SPD obsahujú niekoľko komponentov, ako sú varistory z oxidov kovov (MOV), ktoré môžu zlyhať v dôsledku výrobných chýb alebo environmentálnych faktorov.

5.Nesprávne uzemnenie

Aby SPD správne fungovalo, je potrebné uzemnenie.SPD môže zlyhať alebo sa môže stať bezpečnostným problémom, ak je nesprávne uzemnený.