Ülepingekaitseseade, tuntud ka kui ülepingekaitse või SPD, on loodud elektriliste komponentide kaitsmiseks elektriahelas esineda võivate pingehüpete eest.

Kui elektriahelas või sideahelas tekib välise häire tagajärjel voolu või pinge järsk tõus, võib ülepingekaitseseade väga lühikese aja jooksul juhtida ja šunteerida, takistades ülepingel kahjustada teisi vooluahela seadmeid.

Ülepingekaitseseadmed (SPD-d) on kulutõhus meetod katkestuste vältimiseks ja süsteemi töökindluse suurendamiseks.

Tavaliselt paigaldatakse need jaotuspaneelidesse ja neil on oluline roll elektroonikaseadmete sujuva ja katkematu töö tagamisel paljudes rakendustes, piirates mööduvat ülepinget.

SPD toimib nii, et suunab mööduvatest impulssidest tuleneva ülepinge kaitstud seadmetest eemale. Tavaliselt koosneb see metalloksiidvaristoridest (MOV-idest) või gaaslahendustorudest, mis neelavad ülepinge ja suunavad selle maasse, kaitstes seeläbi ühendatud seadmeid.

Pingetõusud võivad tekkida mitmesugustel põhjustel, sealhulgas välgulöökidel, elektrivõrgu lülitamisel, vigasel juhtmestikus ja suure võimsusega elektriseadmete töötamisel. Neid võivad põhjustada ka hoones toimuvad sündmused, näiteks mootorite käivitamine või suurte seadmete sisse- ja väljalülitamine.

SPD paigaldamine võib pakkuda mitmeid eeliseid, sealhulgas:

Tundlike elektroonikaseadmete kaitse kahjulike pingetõusude eest.

Andmete kadumise või rikkumise ennetamine arvutisüsteemides.

Seadmete ja seadmete eluea pikendamine, kaitstes neid elektriliste häirete eest.

Elektrilöögist tingitud elektripõlengute ohu vähendamine.

Meelerahu, teades, et teie väärtuslik varustus on kaitstud.

Ülepingekaitselüliti eluiga võib varieeruda sõltuvalt sellistest teguritest nagu selle kvaliteet, pingetõusude tugevus ja hooldustavad. Üldiselt on ülepingekaitselülitite eluiga 5–10 aastat. Optimaalse kaitse tagamiseks on siiski soovitatav ülepingekaitselülitid regulaarselt kontrollida ja testida ning vajadusel välja vahetada.

Vajadus ülepingekaitselülitite järele võib varieeruda sõltuvalt sellistest teguritest nagu geograafiline asukoht, kohalikud eeskirjad ja ühendatud elektroonikaseadmete tundlikkus. Soovitatav on konsulteerida kvalifitseeritud elektriku või elektriinseneriga, et hinnata oma konkreetseid vajadusi ja teha kindlaks, kas teie elektrisüsteemi jaoks on ülepingekaitselüliti vajalik.

Mõned levinud ülepingekaitsekomponendid, mida SPD-de tootmisel kasutatakse, on metalloksiidvariistorid (MOV-id), laviini läbilöögidioodid (ABD-d – varem tuntud kui räni laviindioodid või SAD-id) ja gaaslahendustorud (GDT-d). MOV-id on vahelduvvooluahelate kaitsmiseks kõige sagedamini kasutatav tehnoloogia. MOV-i ülepingevoolu nimiväärtus on seotud ristlõikepindala ja selle koostisega. Üldiselt, mida suurem on ristlõikepindala, seda suurem on seadme ülepingevoolu nimiväärtus. MOV-id on üldiselt ümmarguse või ristkülikukujulise geomeetriaga, kuid neid on saadaval paljudes standardmõõtmetes, alates 7 mm (0,28 tolli) kuni 80 mm (3,15 tolli). Nende ülepingekaitsekomponentide ülepingevoolu nimiväärtused on väga erinevad ja sõltuvad tootjast. Nagu selles peatükis varem käsitletud, saab MOV-ide paralleelsesse massiivi ühendamisel ülepingevoolu väärtuse arvutada, liites lihtsalt üksikute MOV-ide ülepingevoolu nimiväärtused, et saada massiivi ülepingevoolu nimiväärtus. Seda tehes tuleks arvestada töörežiimi koordineerimisega.

Selle kohta, milline komponent, milline topoloogia ja konkreetse tehnoloogia rakendamine loob parima liigvoolu kõrvalejuhtimiseks mõeldud SPD-i, on palju hüpoteese. Kõikide valikute esitamise asemel on parem, kui liigvoolu nimiväärtuse, nimivoolu nimiväärtuse või liigvoolu võimekuse arutelu keskendub jõudlustestide andmetele. Olenemata konstruktsioonis kasutatud komponentidest või konkreetsest mehaanilisest struktuurist on oluline, et SPD-l oleks rakenduse jaoks sobiv liigvoolu nimiväärtus või nimivoolu nimiväärtus.

IET juhtmestiku eeskirjade kehtiv väljaanne BS 7671:2018 sätestab, et kui riskianalüüsi ei teostata, tuleb kaitse mööduva ülepinge eest tagada juhul, kui ülepinge põhjustatud tagajärjed võivad:

Põhjustada inimese rasket vigastust või elu kaotust; või

Põhjustada avalike teenuste katkemist ja/või kultuuripärandi kahjustamist või

Põhjustada äri- või tööstustegevuse katkemist või

Mõjutab suurt hulka koos elavaid isikuid.

See määrus kehtib igat tüüpi ruumide kohta, sealhulgas elamute, äri- ja tööstushoonete kohta.

Kuigi IET juhtmestiku eeskirjad ei ole tagasiulatuvad, on IET juhtmestiku eeskirjade eelmise väljaande kohaselt projekteeritud ja paigaldatud paigaldise olemasoleva vooluringi kallal töötamisel vaja tagada, et muudetud vooluring vastab uusimale väljaandele. See on kasulik ainult siis, kui kogu paigaldise kaitsmiseks paigaldatakse ülepingekaitselülitid (SPD-d).

Otsus SPD-de ostmise kohta on kliendi enda teha, kuid talle tuleks anda piisavalt teavet, et teha teadlik otsus selle kohta, kas ta soovib SPD-d välja jätta. Otsus tuleks teha ohutusriskide tegurite ja SPD-de maksumuse hindamise põhjal, mis võib maksta vaid paar sada naela, võrreldes elektripaigaldise ja sellega ühendatud seadmete, näiteks arvutite, telerite ja muude vajalike seadmete, näiteks suitsuandurite ja katla juhtseadmete maksumusega.

Ülepingekaitset saab paigaldada olemasolevasse tarbijaüksusesse, kui selleks on piisavalt füüsilist ruumi, või kui ruumi pole piisavalt, saab selle paigaldada olemasoleva tarbijaüksuse kõrvale väliskesta.

Samuti tasub oma kindlustusseltsiga ühendust võtta, kuna mõned poliisid võivad nõuda, et seadmed peavad olema kaetud SPD-ga, vastasel juhul ei maksta nad kahjunõude korral välja.

Liigpingekaitse (üldtuntud kui piksekaitse) klassifikatsiooni hinnatakse vastavalt standarditele IEC 61643-31 ja EN 50539-11 piksekaitse jaotusteooriale ning seade paigaldatakse vaheseina ühenduskohta. Tehnilised nõuded ja funktsioonid erinevad. Esimese astme piksekaitseseade paigaldatakse tsoonide 0-1 vahele, mis on vooluhulga nõude jaoks kõrge. Standardite IEC 61643-31 ja EN 50539-11 minimaalne nõue on Itotal (10/350) 12,5 kA. Teine ja kolmas tase paigaldatakse tsoonide 1-2 ja 2-3 vahele, peamiselt ülepinge summutamiseks.

Ülepingekaitseseadmed (SPD-d) on olulised elektroonikaseadmete kaitsmiseks mööduva ülepinge kahjulike mõjude eest, mis võivad põhjustada kahjustusi, süsteemi seisakuid ja andmete kadu.

Paljudel juhtudel võivad seadmete asendamise või remondi kulud olla märkimisväärsed, eriti missioonikriitilistes rakendustes, nagu haiglad, andmekeskused ja tööstusettevõtted.

Kaitselülitid ja kaitsmed ei ole loodud selliste suure energiaga sündmustega toimetulekuks, mistõttu on vaja täiendavat ülepingekaitset.

Kuigi SPD-d on spetsiaalselt loodud selleks, et suunata seadmest mööduv ülepinge eemale, kaitstes seda kahjustuste eest ja pikendades selle eluiga.

Kokkuvõtteks võib öelda, et SPD-d on tänapäeva tehnoloogilises keskkonnas hädavajalikud.

SPD tööpõhimõte

SPD-de põhiprintsiip on see, et nad pakuvad madala impedantsi kaudu maandusse juhatavat teed liigpinge jaoks. Pingehüpete või -impulsside tekkimisel suunavad SPD-d liigpinge ja -voolu maandusse.

Sel viisil langetatakse sissetuleva pinge suurusjärk ohutule tasemele, mis ei kahjusta ühendatud seadet.

Töötamiseks peab ülepingekaitseseade sisaldama vähemalt ühte mittelineaarset komponenti (varistor või sädemevahe), mis erinevates tingimustes lülitub kõrge ja madala impedantsi vahel.

Nende ülesanne on suunata kõrvale tühjendus- või impulssvool ja piirata ülepinget allavoolu seadmetel.

Ülepingekaitseseadmed toimivad allpool loetletud kolmel juhul.

A. Normaalne seisund (pingetõusu puudumine)

Kui pingetõusu ei esine, ei mõjuta SPD süsteemi ja toimib avatud vooluringina, jäädes kõrge impedantsi olekusse.

B. Pingehüpete ajal

Pingehüpete ja -puhangu korral läheb SPD juhtivusolekusse ja selle impedants väheneb. Sel viisil kaitseb see süsteemi, suunates impulssvoolu maasse.

C. Tagasi normaalse töö juurde

Pärast ülepinge maandamist nihkus SPD tagasi oma normaalsele kõrge impedantsi olekule.

Ülepingekaitseseadmed (SPD-d) on elektrivõrkude olulised komponendid. Siiski võib sobiva SPD valimine oma süsteemile olla keeruline.

Maksimaalne pidev tööpinge (UC)

SPD nimipinge peaks olema ühilduv elektrisüsteemi pingega, et pakkuda süsteemile piisavat kaitset. Madalam pinge kahjustab seadet ja kõrgem pinge ei suuna siirdeid õigesti.

Reaktsiooniaeg

Seda kirjeldatakse kui aega, mille jooksul SPD reageerib siirdeprotsessidele. Mida kiiremini SPD reageerib, seda parem on SPD kaitse. Tavaliselt on Zeneri dioodidel põhinevatel SPD-del kiireim reageerimisaeg. Gaasitäidetud tüüpidel on suhteliselt aeglane reageerimisaeg ning kaitsmetel ja MOV-tüüpi tüüpidel on kõige aeglasem reageerimisaeg.

Nimivoolu tühjendusvool (In)

Ülepingepiirikut tuleks testida 8/20 μs lainepikkusega ja elamute miniatuursete ülepingepiiriku tüüpiline väärtus on 20 kA.

Maksimaalne impulssvoolu tühjendusvool (Iimp)

Seade peab suutma taluda jaotusvõrgus eeldatavat maksimaalset voolutõusu, et tagada seadme rikke vältimine siirdesündmuse ajal, ning seadet tuleks testida 10/350 μs lainekujuga.

Kinnituspinge

See on lävipinge ja sellest pingetasemest kõrgemal hakkab SPD piirama kõiki elektriliinis tuvastatud pingetransiente.

Tootja ja sertifikaadid

Äärmiselt oluline on valida SPD tuntud tootjalt, kellel on erapooletu testimisasutuse, näiteks UL-i või IEC sertifikaat. Sertifikaat tagab, et toodet on kontrollitud ja see vastab kõigile jõudlus- ja turvanõuetele.

Nende suurusjuhiste mõistmine võimaldab teil valida oma vajadustele parima ülepingekaitseseadme ja tagada tõhusa ülepingekaitse.

Ülepingekaitseseadmed (SPD-d) on konstrueeritud pakkuma usaldusväärset kaitset mööduvate ülepingete eest, kuid teatud tegurid võivad põhjustada nende rikke. Järgnevalt on toodud mõned SPD-de rikete algpõhjused:

1. Liigsed voolutõusud

Üks peamisi SPD rikke põhjuseid on ülepinge, mis võib tekkida välgulöökide, voolutõusude või muude elektriliste häirete tõttu. Pärast nõuetekohaste asukohapõhiste projekteerimisarvutuste tegemist veenduge, et paigaldate õiget tüüpi SPD.

2. Vananemistegur

Keskkonnatingimuste, sh temperatuuri ja niiskuse tõttu on SPD-del piiratud säilivusaeg ja need võivad aja jooksul halveneda. Lisaks võivad SPD-sid kahjustada sagedased pingekõikumised.

3. Konfiguratsiooniprobleemid

Valesti konfigureeritud, näiteks kui tähekujuliselt konfigureeritud SPD on ühendatud deltaühenduse kaudu ühendatud koormusega. See võib SPD-d suurema pinge alla seada, mis omakorda võib põhjustada SPD rikke.

4. Komponendi rike

SPD-d sisaldavad mitmeid komponente, näiteks metalloksiidvaristoreid (MOV-sid), mis võivad tootmisdefektide või keskkonnategurite tõttu rikki minna.

5. Ebaõige maandus

SPD nõuetekohaseks toimimiseks on vajalik maandus. SPD võib valesti maandatud olekus rikki minna või ohuks muutuda.