En överspänningsskyddsanordning, även känd som överspänningsskydd eller SPD, är utformad för att skydda elektriska komponenter mot överspänningar som kan inträffa i den elektriska kretsen.

Närhelst en plötslig ökning av ström eller spänning produceras i den elektriska kretsen eller kommunikationskretsen som en konsekvens av yttre störningar, kan överspänningsskyddsanordningen leda och shunta på mycket kort tid, vilket förhindrar att överspänningen skadar andra enheter i kretsen .

Överspänningsskyddsanordningar (SPD) är en kostnadseffektiv metod för att förhindra avbrott och förbättra systemets tillförlitlighet.

De är vanligtvis installerade i distributionspanelerna och spelar en viktig roll för att säkerställa smidig och oavbruten drift av elektroniska enheter i ett brett spektrum av tillämpningar genom att begränsa transient överspänning.

En SPD fungerar genom att avleda överspänning från transienta överspänningar bort från den skyddade utrustningen.Den består vanligtvis av metalloxidvaristorer (MOV) eller gasurladdningsrör som absorberar överspänningen och omdirigerar den till marken och skyddar därmed de anslutna enheterna.

Strömstötar kan uppstå på grund av en mängd olika orsaker, inklusive blixtnedslag, byte av elnät, felaktiga ledningar och drift av kraftfull elektrisk utrustning.De kan också orsakas av händelser som händer inuti en byggnad, såsom start av motorer eller påslagning/avstängning av stora apparater.

Att installera en SPD kan ge flera fördelar, inklusive:

Skydd av känslig elektronisk utrustning från skadliga spänningsstötar.

Förebyggande av dataförlust eller korruption i datorsystem.

Förlängning av livslängden för apparater och utrustning genom att skydda dem från elektriska störningar.

Minskning av risken för elektriska bränder orsakade av överspänningar.

Trygghet i att veta att din värdefulla utrustning är skyddad.

Livslängden för en SPD kan variera beroende på faktorer som dess kvalitet, svårighetsgraden av överspänningar den stöter på och underhållsmetoderna.Generellt har SPD en livslängd som sträcker sig från 5 till 10 år.Det rekommenderas dock att regelbundet inspektera och testa SPD:er och byta ut dem vid behov för att säkerställa optimalt skydd.

Behovet av SPD kan variera beroende på faktorer som geografisk plats, lokala bestämmelser och känsligheten hos den anslutna elektroniska utrustningen.Det är tillrådligt att konsultera en kvalificerad elektriker eller elektriker för att bedöma dina specifika behov och avgöra om en SPD är nödvändig för ditt elsystem.

Några vanliga överspänningsskyddande komponenter som används vid tillverkning av SPD är metalloxidvaristorer (MOV), lavinbrytningsdioder (ABDs – tidigare kända som kisellavindioder eller SADs) och gasurladdningsrör (GDT).MOVs är den mest använda tekniken för skydd av växelströmskretsar.Överspänningsströmmen för en MOV är relaterad till tvärsnittsarean och dess sammansättning.I allmänhet gäller att ju större tvärsnittsarea är, desto högre märkström för enheten.MOVs är vanligtvis av rund eller rektangulär geometri men finns i en uppsjö av standardmått som sträcker sig från 7 mm (0,28 tum) till 80 mm (3,15 tum).Överspänningsströmvärdena för dessa överspänningsskyddskomponenter varierar kraftigt och är beroende av tillverkaren.Såsom diskuterats tidigare i denna sats, genom att ansluta MOV:erna i en parallell uppsättning, skulle ett överspänningsströmvärde kunna beräknas genom att helt enkelt addera de individuella MOV:erna för överspänningsströmmen för att erhålla strömstyrkans märkström för gruppen.Därvid bör hänsyn tas till samordning av driften.

Det finns många hypoteser om vilken komponent, vilken topologi och användningen av specifik teknologi som ger den bästa SPD för att avleda överspänningsström.Istället för att presentera alla alternativ är det bäst att diskussionen om överspänningsströmstyrka, nominell urladdningsströmstyrka eller överspänningsströmkapacitet kretsar kring prestandatestdata.Oavsett vilka komponenter som används i konstruktionen, eller den specifika mekaniska strukturen som används, är det viktiga att SPD har en överspänningsström eller nominell urladdningsström som är lämplig för applikationen.

Den nuvarande utgåvan av IET Wiring Regulations, BS 7671:2018, anger att om inte en riskbedömning utförs, ska skydd mot transient överspänning tillhandahållas där konsekvensen orsakad av överspänning kan:

resultera i allvarlig skada på eller förlust av människoliv;eller

resultera i avbrott i offentliga tjänster och/eller skada på kulturarvet;eller

resultera i avbrott i kommersiell eller industriell verksamhet;eller

Påverka ett stort antal samlokaliserade individer.

Denna föreskrift gäller alla typer av lokaler som inkluderar bostäder, kommersiella och industriella.

Även om IET Wiring Regulations inte är retrospektiva, när arbete utförs på en befintlig krets inom en installation som har designats och installerats enligt en tidigare utgåva av IET Wiring Regulations, är det nödvändigt att säkerställa att den modifierade kretsen överensstämmer med de senaste utgåvan, kommer detta bara att vara fördelaktigt om SPD:er är installerade för att skydda hela installationen.

Beslutet om huruvida de ska köpa SPD är i händerna på kunden, men de bör förses med tillräcklig information för att kunna fatta ett välgrundat beslut om huruvida de vill utelämna SPD.Ett beslut bör fattas baserat på säkerhetsriskfaktorer och efter en kostnadsvärdering av SPD, som kan kosta så lite som några hundra pund, mot kostnaden för den elektriska installationen och utrustning som är ansluten till den såsom datorer, TV-apparater och nödvändig utrustning, till exempel rökdetektion och pannkontroller.

Överspänningsskydd skulle kunna installeras i en befintlig konsumentenhet om lämpligt fysiskt utrymme fanns tillgängligt eller, om tillräckligt med utrymme inte fanns tillgängligt, skulle det kunna installeras i en extern kapsling i anslutning till den befintliga konsumentenheten.

Det är också värt att kolla med ditt försäkringsbolag eftersom vissa försäkringar kan säga att utrustning måste täckas med en SPD annars kommer de inte att betala ut i händelse av ett skadefall.

Graderingen av överspänningsskyddet (allmänt känt som åskskydd) bedöms enligt IEC 61643-31 & EN 50539-11 underavdelnings blixtskyddsteorin, som installeras vid korsningen av skiljeväggen.Tekniska krav och funktioner skiljer sig åt.Åskskyddsanordningen i första steget installeras mellan 0-1-zonen, hög för flödeskravet, minimikravet enligt IEC 61643-31 & EN 50539-11 är Itotal (10/350) 12,5 ka, och det andra och tredje nivåer installeras mellan 1-2 och 2-3 zonerna, främst för att dämpa överspänningen.

Överspänningsskyddsanordningar (SPD) är viktiga för att skydda elektronisk utrustning från de skadliga effekterna av transient överspänning som kan orsaka skador, systemavbrott och dataförlust.

I många fall kan kostnaden för utbyte eller reparation av utrustning vara betydande, särskilt i verksamhetskritiska tillämpningar som sjukhus, datacenter och industrianläggningar.

Strömbrytare och säkringar är inte utformade för att hantera dessa högenergihändelser, vilket gör ytterligare överspänningsskydd nödvändigt.

Medan SPD:er är speciellt utformade för att leda bort transient överspänning från utrustningen, skydda den från skador och förlänga dess livslängd.

Sammanfattningsvis är SPD:er väsentliga i den moderna tekniska miljön.

SPD:s arbetsprincip

Grundprincipen bakom SPD:er är att de ger en lågimpedansväg till jord för överspänning.När spänningstoppar eller överspänningar inträffar fungerar SPD:er genom att avleda överskottsspänningen och strömmen till marken.

På detta sätt sänks storleken på den inkommande spänningen till en säker nivå som inte skadar den anslutna enheten.

För att fungera måste en överspänningsskyddsanordning innehålla minst en icke-linjär komponent (en varistor eller gnistgap), som under olika förhållanden övergår mellan ett hög- och lågimpedanstillstånd.

Deras funktion är att avleda urladdnings- eller impulsströmmen och att begränsa överspänningen vid nedströmsutrustningen.

Överspänningsskyddsanordningar fungerar under de tre situationer som anges nedan.

A. Normalt tillstånd (avsaknad av ökning)

I händelse av inga överspänningsförhållanden har SPD ingen inverkan på systemet och fungerar som en öppen krets, den förblir i ett högimpedanstillstånd.

B. Under spänningsstötar

Vid spänningsspikar och överspänningar flyttar SPD till ledningstillståndet och dess impedans minskar.På så sätt kommer det att skydda systemet genom att avleda impulsströmmen till marken.

C. Tillbaka till normal drift

Efter att överspänningen har urladdats skiftade SPD tillbaka till sitt normala högimpedanstillstånd.

Surge Protective Devices (SPD) är viktiga komponenter i elektriska nätverk.Men att välja en lämplig SPD för ditt system kan vara en svår fråga.

Maximal kontinuerlig driftspänning (UC)

Märkspänningen för SPD bör vara kompatibel med det elektriska systemets spänning för att erbjuda lämpligt skydd till systemet.En lägre spänningsklass kommer att skada enheten och en högre klassificering kommer inte att avleda transienten korrekt.

Respons tid

Det beskrivs som att tiden för SPD reagerar på transienterna.Ju snabbare SPD svarar, desto bättre skydd av SPD.Vanligtvis har Zenerdiodbaserade SPD:er den snabbaste responsen.Gasfyllda typer har en relativt långsam svarstid och säkringar och MOV-typer har den lägsta svarstiden.

Nominell urladdningsström (In)

SPD bör testas vid 8/20 μs vågform och det typiska värdet för SPD i miniatyrstorlek är 20kA.

Maximal impulsurladdningsström (Iimp)

Enheten måste klara av den maximala överspänningsström som förväntas på distributionsnätet för att säkerställa att den inte går sönder under en transient händelse och enheten bör testas med 10/350μs vågform.

Spännspänning

Detta är tröskelspänning och över denna spänningsnivå börjar SPD att klämma fast alla spänningstransienter som den upptäcker i kraftledningen.

Tillverkare och certifieringar

Att välja en SPD från en välkänd tillverkare som har certifiering från en opartisk testanläggning, som UL eller IEC, är avgörande.Certifieringen garanterar att produkten är granskad och klarar alla prestanda- och säkerhetskrav.

Genom att förstå dessa dimensioneringsriktlinjer kan du välja den bästa överspänningsskyddsanordningen för dina behov och garantera ett effektivt överspänningsskydd.

Överspänningsskyddsanordningar (SPD) är konstruerade för att ge tillförlitligt skydd mot transienta överspänningar, men vissa faktorer kan leda till att de inte fungerar.Följande är några av de underliggande orsakerna bakom SPD:s misslyckande:

1.Överdrivna strömspänningar

En av de primära orsakerna till SPD-fel är överspänning, överspänning kan uppstå på grund av blixtnedslag, strömstörningar eller andra elektriska störningar.Se till att installera rätt typ av SPD efter korrekta designberäkningar enligt plats.

2.Åldringsfaktor

På grund av miljöförhållanden, inklusive temperatur och luftfuktighet, har SPD en begränsad hållbarhet och kan försämras med tiden.Dessutom kan SPD skadas av frekventa spänningsspikar.

3. Konfigurationsproblem

Felkonfigurerad, till exempel när en wye-konfigurerad SPD är länkad till en last som är ansluten via ett delta.Detta kan utsätta SPD för högre spänningar, vilket kan resultera i SPD-fel.

4. Komponentfel

SPD innehåller flera komponenter, såsom metalloxidvaristorer (MOV), som kan misslyckas på grund av tillverkningsfel eller miljöfaktorer.

5. Felaktig jordning

För att en SPD ska fungera korrekt krävs jordning.En SPD kan fungera felaktigt eller möjligen bli ett säkerhetsproblem om den är felaktigt jordad.