Uređaj za zaštitu od prenapona, također poznat kao zaštita od prenapona ili SPD, dizajniran je za zaštitu električnih komponenti od prenapona koji se mogu dogoditi u električnom krugu.

Kad god se u električnom ili komunikacijskom krugu pojavi nagli porast struje ili napona kao posljedica vanjskih smetnji, uređaj za zaštitu od prenapona može provesti i paralizirati struju u vrlo kratkom vremenskom periodu, sprječavajući da prenapon ošteti druge uređaje u krugu.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) su isplativa metoda za sprječavanje prekida napajanja i povećanje pouzdanosti sistema.

Obično se ugrađuju u razvodne ploče i igraju važnu ulogu u osiguravanju nesmetanog i neprekidnog rada elektroničkih uređaja u širokom rasponu primjena ograničavanjem tranzijentnog prenapona.

SPD funkcioniše tako što preusmjerava višak napona od prolaznih prenapona dalje od zaštićene opreme. Obično se sastoji od metal-oksidnih varistora (MOV) ili cijevi za pražnjenje plina koje apsorbiraju višak napona i preusmjeravaju ga u zemlju, čime štite povezane uređaje.

Do prenapona može doći iz različitih razloga, uključujući udare groma, prebacivanje/isključivanje električne mreže, neispravne instalacije i rad električne opreme velike snage. Također ih mogu uzrokovati događaji unutar zgrade, poput pokretanja motora ili uključivanja/isključivanja velikih uređaja.

Instaliranje SPD-a može pružiti nekoliko prednosti, uključujući:

Zaštita osjetljive elektroničke opreme od štetnih prenaponskih udara.

Sprečavanje gubitka ili oštećenja podataka u računarskim sistemima.

Produženje vijeka trajanja uređaja i opreme zaštitom od električnih smetnji.

Smanjenje rizika od električnih požara uzrokovanih prenaponima.

Mir znajući da je vaša vrijedna oprema zaštićena.

Vijek trajanja SPD-a može varirati ovisno o faktorima kao što su njegov kvalitet, jačina prenapona s kojima se suočava i praksa održavanja. Općenito, SPD-ovi imaju vijek trajanja od 5 do 10 godina. Međutim, preporučuje se redovno pregledavati i testirati SPD-ove te ih po potrebi zamijeniti kako bi se osigurala optimalna zaštita.

Potreba za SPD-ovima može varirati ovisno o faktorima kao što su geografska lokacija, lokalni propisi i osjetljivost priključene elektronske opreme. Preporučljivo je konsultovati kvalifikovanog električara ili elektroinženjera kako biste procijenili svoje specifične potrebe i utvrdili da li je SPD neophodan za vaš električni sistem.

Nekoliko uobičajenih komponenti za zaštitu od prenapona koje se koriste u proizvodnji SPD-ova su metal-oksidni varistori (MOV), lavinske diode (ABD - ranije poznate kao silicijumske lavinske diode ili SAD) i plinske cijevi za pražnjenje (GDT). MOV-ovi su najčešće korištena tehnologija za zaštitu AC strujnih krugova. Nazivna udarna struja MOV-a povezana je s površinom poprečnog presjeka i njegovim sastavom. Općenito, što je veća površina poprečnog presjeka, to je veća nazivna udarna struja uređaja. MOV-ovi su uglavnom okrugle ili pravokutne geometrije, ali dolaze u mnoštvu standardnih dimenzija u rasponu od 7 mm (0,28 inča) do 80 mm (3,15 inča). Nazivne udarne struje ovih komponenti za zaštitu od prenapona uveliko variraju i ovise o proizvođaču. Kao što je ranije spomenuto u ovom odjeljku, povezivanjem MOV-ova u paralelni niz, vrijednost udarne struje može se izračunati jednostavnim sabiranjem nazivnih udarnih struja pojedinačnih MOV-ova kako bi se dobila nazivna udarna struja niza. Pri tome treba uzeti u obzir koordinaciju rada.

Postoje mnoge hipoteze o tome koja komponenta, koja topologija i primjena specifične tehnologije proizvode najbolji SPD za preusmjeravanje udarne struje. Umjesto predstavljanja svih opcija, najbolje je da se rasprava o nazivnoj udarnoj struji, nominalnoj nazivnoj struji pražnjenja ili mogućnostima udarne struje vrti oko podataka ispitivanja performansi. Bez obzira na komponente korištene u dizajnu ili specifičnu primijenjenu mehaničku strukturu, važno je da SPD ima nazivnu udarnu struju ili nominalnu nazivnu struju pražnjenja koja je prikladna za primjenu.

Trenutno izdanje IET propisa o ožičenju, BS 7671:2018, navodi da, osim ako se ne provede procjena rizika, mora se osigurati zaštita od prolaznog prenapona tamo gdje bi posljedice uzrokovane prenaponom mogle:

Uzrokovati teške povrede ili gubitak ljudskog života; ili

Rezultirati prekidom javnih usluga i/ili oštećenjem kulturne baštine; ili

Rezultirati prekidom komercijalne ili industrijske aktivnosti; ili

Utiču na veliki broj osoba koje se nalaze na istoj lokaciji.

Ova uredba se primjenjuje na sve vrste prostorija, uključujući stambene, komercijalne i industrijske.

Iako IET propisi o ožičenju nisu retroaktivni, tamo gdje se radovi izvode na postojećem strujnom kolu unutar instalacije koja je projektovana i instalirana prema prethodnom izdanju IET propisa o ožičenju, potrebno je osigurati da je modificirani strujni kolum u skladu s najnovijim izdanjem, što će biti korisno samo ako su instalirani SPD-ovi kako bi se zaštitila cijela instalacija.

Odluka o kupovini SPD-ova je u rukama kupca, ali mu treba pružiti dovoljno informacija kako bi donio informiranu odluku o tome da li želi izostaviti SPD. Odluka treba biti donesena na osnovu faktora sigurnosnog rizika i nakon procjene troškova SPD-ova, koji mogu koštati samo nekoliko stotina funti, u odnosu na troškove električne instalacije i opreme povezane s njom, kao što su računari, televizori i potrebna oprema, na primjer, detektori dima i kontrole bojlera.

Zaštita od prenapona može se instalirati u postojeću potrošačku razvodnu kutiju ako je dostupan odgovarajući fizički prostor ili, ako nije dostupno dovoljno prostora, može se instalirati u vanjskom kućištu pored postojeće potrošačke razvodne kutije.

Također je vrijedno provjeriti sa svojom osiguravajućom kućom jer neke police mogu navesti da oprema mora biti pokrivena SPD-om ili neće biti isplaćena u slučaju štete.

Gradacija zaštite od prenapona (poznate kao zaštita od groma) procjenjuje se prema teoriji podele zaštite od groma IEC 61643-31 i EN 50539-11, koja se instalira na spoju pregrade. Tehnički zahtjevi i funkcije se razlikuju. Uređaj za zaštitu od groma prvog stepena instalira se između zone 0-1, visoke za zahtjev protoka, minimalni zahtjev IEC 61643-31 i EN 50539-11 je Itotal (10/350) 12,5 ka, a drugi i treći nivo se instaliraju između zone 1-2 i 2-3, uglavnom radi suzbijanja prenapona.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) su neophodni za zaštitu elektronske opreme od štetnih efekata prolaznog prenapona koji mogu uzrokovati oštećenja, zastoj sistema i gubitak podataka.

U mnogim slučajevima, troškovi zamjene ili popravke opreme mogu biti značajni, posebno u kritičnim primjenama kao što su bolnice, podatkovni centri i industrijski pogoni.

Prekidači i osigurači nisu dizajnirani za rješavanje ovih visokonaponskih događaja, što zahtijeva dodatnu zaštitu od prenapona.

Dok su SPD-ovi posebno dizajnirani da preusmjere prolazni prenapon dalje od opreme, štiteći je od oštećenja i produžujući njen vijek trajanja.

Zaključno, SPD-ovi su neophodni u modernom tehnološkom okruženju.

Princip rada SPD-a

Osnovni princip SPD-ova je da oni obezbjeđuju put niske impedance do zemlje za višak napona. Kada dođe do naponskih skokova ili prenapona, SPD-ovi rade tako što preusmjeravaju višak napona i struje u zemlju.

Na ovaj način, veličina dolaznog napona se smanjuje na siguran nivo koji ne oštećuje priključeni uređaj.

Da bi radio, uređaj za zaštitu od prenapona mora sadržavati barem jednu nelinearnu komponentu (varistor ili iskrište), koja pod različitim uvjetima prelazi između stanja visoke i niske impedance.

Njihova funkcija je preusmjeravanje struje pražnjenja ili impulsa i ograničavanje prenapona na nizvodnoj opremi.

Uređaji za zaštitu od prenapona funkcionišu u tri situacije navedene u nastavku.

A. Normalno stanje (odsustvo prenapona)

U slučaju da nema prenapona, SPD nema utjecaja na sistem i djeluje kao otvoreni krug, odnosno ostaje u stanju visoke impedance.

B. Tokom naponskih udara

U slučaju naponskih skokova i prenapona, SPD prelazi u stanje provodljivosti i njegova impedansa se smanjuje. Na taj način će zaštititi sistem preusmjeravanjem impulsne struje u zemlju.

C. Povratak normalnom radu

Nakon što je prenapon ispražnjen, SPD se vraća u svoje normalno stanje visoke impedance.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) su bitne komponente električnih mreža. Međutim, odabir odgovarajućeg SPD-a za vaš sistem može biti težak zadatak.

Maksimalni kontinuirani radni napon (UC)

Nazivni napon SPD-a treba biti kompatibilan s naponom električnog sistema kako bi se osigurala odgovarajuća zaštita sistema. Niži napon će oštetiti uređaj, a viši napon neće pravilno preusmjeriti tranzijentne pojave.

Vrijeme odziva

Opisuje se kao vrijeme u kojem SPD reaguje na tranzijente. Što brže SPD reaguje, to je bolja zaštita koju pruža SPD. Obično, SPD-ovi bazirani na Zener diodama imaju najbrži odziv. Tipovi punjeni plinom imaju relativno sporo vrijeme odziva, a osigurači i MOV tipovi imaju najsporije vrijeme odziva.

Nominalna struja pražnjenja (In)

SPD treba testirati na talasnom obliku od 8/20 μs, a tipična vrijednost za minijaturni SPD za stambene objekte je 20 kA.

Maksimalna impulsna struja pražnjenja (Iimp)

Uređaj mora biti u stanju da podnese maksimalnu udarnu struju koja se očekuje na distributivnoj mreži kako bi se osiguralo da neće doći do kvara tokom prelaznog događaja, a uređaj treba testirati sa valnim oblikom od 10/350 μs.

Napon stezanja

Ovo je granični napon i iznad ovog nivoa napona, SPD počinje ograničavati svaki prolazni napon koji detektuje u električnoj mreži.

Proizvođač i certifikati

Odabir SPD-a od poznatog proizvođača koji ima certifikat nepristranog centra za testiranje, kao što su UL ili IEC, ključan je. Certifikacija garantuje da je proizvod ispitan i da ispunjava sve zahtjeve performansi i sigurnosti.

Razumijevanje ovih smjernica za dimenzioniranje omogućit će vam da odaberete najbolji uređaj za zaštitu od prenapona za vaše potrebe i garantujete efikasnu zaštitu od prenapona.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) su konstruirani da pruže pouzdanu zaštitu od prolaznih prenapona, ali određeni faktori mogu dovesti do njihovog kvara. U nastavku su navedeni neki od osnovnih razloga za kvar SPD-ova:

1. Prekomjerni prenaponi

Jedan od glavnih uzroka kvara SPD-a je prenapon. Prenapon se može pojaviti zbog udara groma, prenapona ili drugih električnih poremećaja. Obavezno instalirajte ispravan tip SPD-a nakon odgovarajućih proračuna dizajna u skladu s lokacijom.

2. Faktor starenja

Zbog uslova okoline, uključujući temperaturu i vlažnost, SPD-ovi imaju ograničen vijek trajanja i mogu se vremenom pogoršati. Nadalje, SPD-ove mogu oštetiti česti skokovi napona.

3. Problemi s konfiguracijom

Pogrešno konfigurirano, kao kada je SPD konfigurisan u zvezdastu vezu povezan sa opterećenjem koje je povezano preko delta spoja. Ovo može izložiti SPD većim naponima, što može dovesti do kvara SPD-a.

4. Kvar komponente

SPD-ovi sadrže nekoliko komponenti, kao što su metal-oksidni varistori (MOV), koji mogu otkazati zbog proizvodnih grešaka ili faktora okoline.

5. Nepravilno uzemljenje

Da bi SPD ispravno radio, neophodno je uzemljenje. SPD može neispravno raditi ili postati sigurnosni problem ako je nepravilno uzemljen.