Ylijännitesuoja, joka tunnetaan myös nimellä ylijännitesuoja tai SPD, on suunniteltu suojaamaan sähkökomponentteja sähköpiirissä mahdollisesti esiintyviltä jännitepiikeiltä.

Aina kun sähköpiirissä tai tietoliikennepiirissä syntyy äkillinen virran tai jännitteen nousu ulkoisen häiriön seurauksena, ylijännitesuoja voi johtaa ja ohittaa hyvin lyhyessä ajassa estäen ylijännitettä vahingoittamasta muita piirin laitteita.

Ylijännitesuojat ovat kustannustehokas tapa estää sähkökatkoksia ja parantaa järjestelmän luotettavuutta.

Ne asennetaan tyypillisesti jakelupaneeleihin, ja niillä on tärkeä rooli elektronisten laitteiden sujuvan ja keskeytymättömän toiminnan varmistamisessa monenlaisissa sovelluksissa rajoittamalla ohimenevää ylijännitettä.

Ylijännitesuoja toimii ohjaamalla ohimenevien jännitepiikkien aiheuttaman ylijännitteen pois suojatusta laitteesta. Se koostuu tyypillisesti metallioksidivaristoreista (MOV) tai kaasupurkausputkista, jotka absorboivat ylijännitteen ja ohjaavat sen maahan suojaten siten kytkettyjä laitteita.

Ylijännitteitä voi esiintyä useista syistä, kuten salamaniskuista, sähköverkon kytkennästä, viallisista johdotuksista ja suuritehoisten sähkölaitteiden käytöstä. Ne voivat johtua myös rakennuksen sisällä tapahtuvista tapahtumista, kuten moottorien käynnistymisestä tai suurten laitteiden kytkemisestä päälle/pois.

SPD:n asentaminen voi tarjota useita etuja, mukaan lukien:

Herkkien elektronisten laitteiden suojaus vahingollisilta jännitepiikeiltä.

Tietojen menetyksen tai vioittumisen estäminen tietokonejärjestelmissä.

Kodinkoneiden ja laitteiden käyttöiän pidentäminen suojaamalla niitä sähköhäiriöiltä.

Jännitepiikien aiheuttamien sähköpalojen riskin vähentäminen.

Mielenrauhaa tietäen, että arvokkaat laitteesi ovat turvassa.

Ylijännitesuojan käyttöikä voi vaihdella tekijöiden, kuten sen laadun, kohtaamien ylijännitesuojainten voimakkuuden ja huoltokäytäntöjen, mukaan. Yleensä ylijännitesuojan käyttöikä on 5–10 vuotta. On kuitenkin suositeltavaa tarkastaa ja testata ylijännitesuoja säännöllisesti ja vaihtaa ne tarvittaessa optimaalisen suojauksen varmistamiseksi.

Ylijännitesuojainten tarve voi vaihdella tekijöiden, kuten maantieteellisen sijainnin, paikallisten määräysten ja kytketyn elektronisen laitteen herkkyyden, mukaan. On suositeltavaa kääntyä pätevän sähköasentajan tai sähköinsinöörin puoleen arvioidaksesi erityistarpeesi ja määrittääksesi, tarvitaanko ylijännitesuojainta sähköjärjestelmässäsi.

Muutamia yleisiä ylijännitesuojakomponentteja, joita käytetään SPD-laitteiden valmistuksessa, ovat metallioksidivaristorit (MOV), lumivyörydiodit (ABD – aiemmin tunnettu piilumivyörydiodeina tai SAD) ja kaasupurkausputket (GDT). MOVit ovat yleisimmin käytetty tekniikka vaihtovirtapiirien suojaamiseen. MOVin ylijännitesuojan nimellisvirta liittyy poikkileikkauspinta-alaan ja sen koostumukseen. Yleisesti ottaen, mitä suurempi poikkileikkauspinta-ala on, sitä suurempi on laitteen ylijännitesuoja. MOVit ovat yleensä pyöreitä tai suorakaiteen muotoisia, mutta niitä on saatavana useissa vakiomitoissa, jotka vaihtelevat 7 mm:stä (0,28 tuumaa) 80 mm:iin (3,15 tuumaa). Näiden ylijännitesuojakomponenttien ylijännitesuoja-arvot vaihtelevat suuresti ja riippuvat valmistajasta. Kuten tässä kappaleessa aiemmin käsiteltiin, kytkemällä MOVit rinnakkaisryhmään, ylijännitesuojan arvo voidaan laskea yksinkertaisesti laskemalla yhteen yksittäisten MOVien ylijännitesuojan nimellisvirta, jolloin saadaan ryhmän ylijännitesuoja. Tällöin on otettava huomioon käyttölaitteiden koordinointi.

On olemassa useita hypoteeseja siitä, mikä komponentti, mikä topologia ja tietyn teknologian käyttöönotto tuottavat parhaan ylijännitesuojan syöksyvirran ohjaamiseen. Kaikkien vaihtoehtojen esittelyn sijaan on parasta, että keskustelu ylijännitesuojan nimellisvirrasta, nimellispurkausvirrasta tai ylijännitesuojan ominaisuuksista keskittyy suorituskykytestien tietoihin. Suunnittelussa käytetyistä komponenteista tai käytetystä mekaanisesta rakenteesta riippumatta tärkeää on, että ylijännitesuojan ylijännitesuojan nimellisvirta tai nimellispurkausvirta soveltuu sovellukseen.

IET:n johdotusmääräysten nykyisessä versiossa, BS 7671:2018, todetaan, että ellei riskinarviointia tehdä, on järjestettävä suojaus ohimenevää ylijännitettä vastaan, jos ylijännitteen aiheuttamat seuraukset voisivat:

Aiheuttaa vakavaa ihmisvammaa tai hengenmenetystä; tai

Aiheuttaa julkisten palvelujen keskeytymistä ja/tai vahingoittaa kulttuuriperintöä; tai

Johtaa kaupallisen tai teollisen toiminnan keskeytymiseen; tai

Vaikuttaa suureen määrään yhdessä asuvia yksilöitä.

Tämä asetus koskee kaikenlaisia ​​tiloja, mukaan lukien asuin-, liike- ja teollisuuskiinteistöt.

Vaikka IET:n johdotusmääräykset eivät ole takautuvia, on varmistettava, että muokattu piiri on uusimman painoksen mukainen, jos asennuksessa tehdään töitä olemassa olevalle piirille, joka on suunniteltu ja asennettu IET:n johdotusmääräysten aiemman painoksen mukaisesti. Tästä on hyötyä vain, jos koko asennuksen suojaamiseksi asennetaan ylijännitesuojakytkimiä.

Päätös ylijännitesuojainten ostamisesta on asiakkaan käsissä, mutta hänelle tulisi antaa riittävästi tietoa, jotta hän voi tehdä tietoon perustuvan päätöksen siitä, haluaako hän jättää ylijännitesuojaimet pois. Päätös tulisi tehdä turvallisuusriskitekijöiden ja ylijännitesuojainten kustannusarvion perusteella, joka voi maksaa vain muutaman sadan punnan verrattuna sähköasennuksen ja siihen kytkettyjen laitteiden, kuten tietokoneiden, televisioiden ja tarvittavien laitteiden, kuten savunilmaisimien ja kattilan ohjauslaitteiden, kustannuksiin.

Ylijännitesuoja voitaisiin asentaa olemassa olevaan kuluttajayksikköön, jos käytettävissä olisi riittävästi fyysistä tilaa, tai jos tilaa ei ollut riittävästi, se voitaisiin asentaa ulkoiseen koteloon olemassa olevan kuluttajayksikön viereen.

Kannattaa myös tarkistaa asia vakuutusyhtiöstäsi, sillä joissakin vakuutuksissa voidaan määrätä, että laitteet on vakuutettava SPD:llä, muuten korvausta ei makseta korvaustapauksessa.

Ylijännitesuojan (yleisesti tunnettu salamasuojauksena) luokittelu arvioidaan standardien IEC 61643-31 ja EN 50539-11 mukaisesti salamasuojauksen jakamista koskevan teorian mukaisesti, ja se asennetaan väliseinän liitoskohtaan. Tekniset vaatimukset ja toiminnot vaihtelevat. Ensimmäisen vaiheen salamasuojauslaite asennetaan vyöhykkeiden 0-1 väliin, jossa virtausvaatimus on korkea. Standardien IEC 61643-31 ja EN 50539-11 mukainen vähimmäisvaatimus on Itotal (10/350) 12,5 ka. Toinen ja kolmas taso asennetaan vyöhykkeiden 1-2 ja 2-3 väliin pääasiassa ylijännitteen estämiseksi.

Ylijännitesuojat (SPD) ovat välttämättömiä elektronisten laitteiden suojaamisessa ohimenevän ylijännitteen haitallisilta vaikutuksilta, jotka voivat aiheuttaa vaurioita, järjestelmän seisokkeja ja tietojen menetystä.

Monissa tapauksissa laitteiden vaihtamisen tai korjaamisen kustannukset voivat olla merkittäviä, erityisesti kriittisissä sovelluksissa, kuten sairaaloissa, datakeskuksissa ja teollisuuslaitoksissa.

Sulakkeet ja katkaisijat eivät ole suunniteltu käsittelemään näitä suuritehoisia tapahtumia, joten tarvitaan lisäylijännitesuojausta.

Vaikka SPD:t on erityisesti suunniteltu ohjaamaan ohimenevää ylijännitettä pois laitteesta, suojaamaan sitä vaurioilta ja pidentämään sen käyttöikää.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ylipainesuojatut suojaimet ovat välttämättömiä nykyaikaisessa teknologisessa ympäristössä.

SPD-toimintaperiaate

Ylijännitesuojainten perusperiaate on, että ne tarjoavat matalaimpedanssisen reitin maahan ylijännitteelle. Jännitepiikin tai -syöksyn yhteydessä ylijännitesuojaimet toimivat ohjaamalla ylijännitteen ja -virran maahan.

Tällä tavoin tulevan jännitteen suuruus lasketaan turvalliselle tasolle, joka ei vahingoita liitettyä laitetta.

Toimiakseen ylijännitesuojan on sisällettävä vähintään yksi epälineaarinen komponentti (varistori tai kipinäväli), joka eri olosuhteissa siirtyy korkean ja matalan impedanssin välillä.

Niiden tehtävänä on ohjata purkaus- tai impulssivirtaa ja rajoittaa ylijännitettä alavirran laitteistossa.

Ylijännitesuojalaitteet toimivat alla luetelluissa kolmessa tilanteessa.

A. Normaali tila (ei ylijännitettä)

Jos ylijännitettä ei ole, SPD:llä ei ole vaikutusta järjestelmään ja se toimii avoimena piirinä, pysyen korkeaimpedanssisessa tilassa.

B. Jännitepiikkien aikana

Jännitepiikkien ja -syöksyjen sattuessa SPD siirtyy johtavuustilaan ja sen impedanssi pienenee. Tällä tavoin se suojaa järjestelmää ohjaamalla impulssivirran maahan.

C. Takaisin normaaliin toimintaan

Ylijännitteen purkautumisen jälkeen SPD palasi normaaliin korkeaimpedanssiseen tilaansa.

Ylijännitesuojat (SPD) ovat sähköverkkojen olennaisia ​​komponentteja. Sopivan SPD:n valitseminen järjestelmällesi voi kuitenkin olla vaikeaa.

Suurin jatkuva käyttöjännite (UC)

Ylijännitesuojan nimellisjännitteen tulee olla yhteensopiva sähköjärjestelmän jännitteen kanssa, jotta järjestelmälle tarjotaan asianmukainen suojaus. Alhaisempi jännite vahingoittaa laitetta ja korkeampi jännite ei ohjaa transienttia oikein.

Vastausaika

Se kuvataan aikana, jonka ylijännitesuoja reagoi transientteihin. Mitä nopeammin ylijännitesuoja reagoi, sitä parempi ylijännitesuojan suoja on. Yleensä zener-diodipohjaisilla ylijännitesuojaimilla on nopein vasteaika. Kaasutäytteisillä tyypeillä on suhteellisen hidas vasteaika ja sulakkeilla ja MOV-tyypeillä on hitain vasteaika.

Nimellinen purkausvirta (In)

Ylijännitesuoja tulisi testata 8/20 μs:n aallonpituudella, ja tyypillinen arvo asuinrakennusten miniatyyrikokoisille ylijännitesuoja-aineille on 20 kA.

Suurin impulssipurkausvirta (Iimp)

Laitteen on kyettävä käsittelemään jakeluverkossa odotettavissa oleva suurin syöksyvirta, jotta se ei vikaannu ohimenevän tapahtuman aikana, ja laite tulisi testata 10/350 μs:n aaltomuodolla.

Kiinnitysjännite

Tämä on kynnysjännite, ja tämän jännitetason yläpuolella SPD alkaa rajoittaa kaikkia sähkölinjassa havaitsemiaan jännitetransientteja.

Valmistaja ja sertifikaatit

On ratkaisevan tärkeää valita ylijännitesuoja tunnettulta valmistajalta, jolla on puolueettoman testauslaitoksen, kuten UL:n tai IEC:n, sertifiointi. Sertifiointi takaa, että tuote on tarkastettu ja täyttää kaikki suorituskyky- ja turvallisuusvaatimukset.

Näiden mitoitusohjeiden ymmärtäminen auttaa sinua valitsemaan tarpeisiisi parhaiten sopivan ylijännitesuojan ja takaamaan tehokkaan ylijännitesuojan.

Ylijännitesuojat (SPD) on suunniteltu tarjoamaan luotettavaa suojaa ohimeneviä ylijännitteitä vastaan, mutta tietyt tekijät voivat johtaa niiden vikaantumiseen. Seuraavassa on joitakin SPD-laitteiden vikaantumisen taustalla olevia syitä:

1. Liialliset virtapiikit

Yksi SPD:n vikaantumisen yleisimmistä syistä on ylijännite. Ylijännitettä voi esiintyä salamaniskujen, jännitepiikien tai muiden sähköhäiriöiden vuoksi. Varmista, että asennat oikean tyyppisen SPD:n asianmukaisten suunnittelulaskelmien jälkeen sijainnin mukaan.

2. Ikääntymistekijä

Ympäristöolosuhteiden, kuten lämpötilan ja kosteuden, vuoksi ylijännitesuojaimilla on rajallinen säilyvyysaika ja ne voivat heiketä ajan myötä. Lisäksi ylijännitesuojaimille voivat aiheutua vahinkoa tiheistä jännitepiikeistä.

3. Kokoonpano-ongelmat

Väärin konfiguroitu, kuten silloin, kun tähtikytkentäinen ylijännitesuoja on kytketty kuormaan, joka on kytketty kolmiokytkennällä. Tämä voi altistaa ylijännitesuojan suuremmille jännitteille, mikä voi johtaa ylijännitesuojan vikaantumiseen.

4. Komponentin vika

Ylijännitesuojatut komponentit sisältävät useita komponentteja, kuten metallioksidivaristoreja (MOV), jotka voivat vikaantua valmistusvirheiden tai ympäristötekijöiden vuoksi.

5. Virheellinen maadoitus

Jotta ylijännitesuoja toimisi oikein, maadoitus on välttämätön. Ylijännitesuoja voi toimia virheellisesti tai siitä voi tulla turvallisuusriski, jos se on maadoitettu väärin.