Uređaj za zaštitu od prenapona, također poznat kao prenaponski zaštitnik 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 razdoblju, sprječavajući da prenapon ošteti druge uređaje u krugu.

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

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

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

Do prenapona može doći iz raznih razloga, uključujući udare groma, preklapanje električne mreže, neispravno ožičenje i rad električne opreme velike snage. Također ih mogu uzrokovati događaji unutar zgrade, poput pokretanja motora ili uključivanja/isključivanja velikih uređaja.

Ugradnja SPD-a može pružiti nekoliko prednosti, uključujući:

Zaštita osjetljive elektroničke opreme od štetnih prenaponskih udara.

Sprječavanje gubitka ili oštećenja podataka u računalnim sustavima.

Produljenje 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 čimbenicima poput njegove kvalitete, jačine prenapona s kojima se suočava i načina održavanja. Općenito, SPD-ovi imaju vijek trajanja od 5 do 10 godina. Međutim, preporučuje se redovito pregledavati i testirati SPD-ove te ih po potrebi zamijeniti kako bi se osigurala optimalna zaštita.

Potreba za SPD-ovima može varirati ovisno o čimbenicima poput geografskog položaja, lokalnih propisa i osjetljivosti spojene elektroničke opreme. Preporučljivo je konzultirati kvalificiranog električara ili elektroinženjera kako bi se procijenile vaše specifične potrebe i utvrdilo je li SPD potreban za vaš električni sustav.

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 silicijske lavinske diode ili SAD) i plinske cijevi za pražnjenje (GDT). MOV-ovi su najčešće korištena tehnologija za zaštitu izmjeničnih strujnih krugova. Nazivna udarna struja MOV-a povezana je s površinom presjeka i njegovim sastavom. Općenito, što je veća površina presjeka, to je veća nazivna udarna struja uređaja. MOV-ovi su općenito 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 uvelike variraju i ovise o proizvođaču. Kao što je ranije spomenuto u ovoj klauzuli, spajanjem MOV-ova u paralelni niz, vrijednost udarne struje može se izračunati jednostavnim zbrajanjem nazivnih udarnih struja pojedinačnih MOV-ova kako bi se dobila nazivna udarna struja niza. Pritom 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 mehaničku strukturu koja je primijenjena, važno je da SPD ima nazivnu udarnu struju ili nominalnu nazivnu struju pražnjenja koja je prikladna za primjenu.

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

Uzročiti teške ozljede ili gubitak ljudskog života; ili

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

Rezultirati prekidom komercijalne ili industrijske aktivnosti; ili

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

Ovaj se propis odnosi na sve vrste objekata, uključujući stambene, poslovne i industrijske.

Iako IET-ovi propisi o ožičenju nisu retroaktivni, tamo gdje se radovi izvode na postojećem strujnom krugu unutar instalacije koja je projektirana i instalirana prema prethodnom izdanju IET-ovih propisa o ožičenju, potrebno je osigurati da je modificirani strujni krug u skladu s najnovijim izdanjem, što će biti korisno samo ako su instalirani SPD-ovi za zaštitu cijele instalacije.

Odluka o kupnji SPD-ova je u rukama kupca, ali treba mu pružiti dovoljno informacija kako bi donio informiranu odluku o tome želi li izostaviti SPD. Odluka treba biti donesena na temelju sigurnosnih rizika i nakon procjene troškova SPD-ova, koji mogu koštati samo nekoliko stotina funti, u odnosu na troškove električne instalacije i opreme spojene na nju, kao što su računala, televizori i potrebna oprema, na primjer, detektori dima i kontrole bojlera.

Zaštita od prenapona mogla bi se ugraditi u postojeću razvodnu kutiju ako je dostupan odgovarajući fizički prostor ili, ako nije dostupno dovoljno prostora, mogla bi se ugraditi u vanjsko kućište uz postojeću razvodnu kutiju.

Također je vrijedno provjeriti sa svojim osiguravajućim društvom jer neke police mogu navesti da oprema mora biti pokrivena SPD-om ili neće isplatiti odštetu u slučaju štete.

Gradacija prenaponske zaštite (općenito poznate kao zaštita od munje) procjenjuje se prema teoriji podrazdjelne zaštite od munje IEC 61643-31 i EN 50539-11, koja se ugrađuje na spoj pregrade. Tehnički zahtjevi i funkcije se razlikuju. Uređaj za zaštitu od munje prvog stupnja ugrađuje 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 druga i treća razina ugrađuju se između zone 1-2 i 2-3, uglavnom za suzbijanje prenapona.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) ključni su za zaštitu elektroničke opreme od štetnih učinaka prolaznog prenapona koji može uzrokovati oštećenje, zastoj sustava i gubitak podataka.

U mnogim slučajevima, troškovi zamjene ili popravka 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 visokoenergetskih događaja, što zahtijeva dodatnu zaštitu od prenapona.

Dok su SPD-ovi posebno dizajnirani za odvođenje prolaznog prenapona dalje od opreme, štiteći je od oštećenja i produžujući joj vijek trajanja.

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

Princip rada SPD-a

Osnovni princip SPD-ova je da osiguravaju put niske impedancije prema zemlji za višak napona. Kada se pojave naponski skokovi ili prenaponi, SPD-ovi rade tako što preusmjeravaju višak napona i struje prema zemlji.

Na taj se način veličina dolaznog napona smanjuje na sigurnu razinu koja 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 impedancije.

Njihova je funkcija preusmjeriti struju pražnjenja ili impulsnu struju i ograničiti prenapon na nizvodnoj opremi.

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

A. Normalno stanje (odsutnost prenapona)

U slučaju da nema prenapona, SPD nema utjecaja na sustav i djeluje kao otvoreni krug, ostaje u stanju visoke impedancije.

B. Tijekom naponskih udara

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

C. Povratak normalnom radu

Nakon što je prenapon ispušten, SPD se vratio u svoje normalno stanje visoke impedancije.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) su bitne komponente električnih mreža. Međutim, odabir prikladnog SPD-a za vaš sustav može biti težak problem.

Maksimalni kontinuirani radni napon (UC)

Nazivni napon SPD-a trebao bi biti kompatibilan s naponom električnog sustava kako bi se sustavu pružila odgovarajuća zaštita. Niži nazivni napon oštetit će uređaj, a viši nazivni napon neće pravilno preusmjeriti prijelazne pojave.

Vrijeme odziva

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

Nazivna struja pražnjenja (In)

SPD treba testirati na valnom 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 podnijeti maksimalnu udarnu struju koja se očekuje u distribucijskoj mreži kako bi se osiguralo da neće zakazati tijekom prijelaznog događaja, a uređaj treba testirati s valnim oblikom od 10/350 μs.

Stezni napon

Ovo je granični napon i iznad te razine napona, SPD počinje ograničavati svaki naponski prolaz koji detektira u dalekovodu.

Proizvođač i certifikati

Odabir SPD-a od poznatog proizvođača koji ima certifikat nepristranog ispitnog centra, kao što su UL ili IEC, ključan je. Certifikat jamči da je proizvod ispitan i da zadovoljava sve zahtjeve performansi i sigurnosti.

Razumijevanje ovih smjernica za dimenzioniranje omogućit će vam da odaberete najbolji uređaj za zaštitu od prenapona za svoje potrebe i jamčite učinkovitu zaštitu od prenapona.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) konstruirani su kako bi pružili pouzdanu zaštitu od prolaznih prenapona, ali određeni čimbenici mogu dovesti do njihovog kvara. U nastavku su navedeni neki od temeljnih razloga kvara 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 ispravnu vrstu SPD-a nakon odgovarajućih proračuna dizajna prema lokaciji.

2. Faktor starenja

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

3. Problemi s konfiguracijom

Pogrešno konfigurirano, kao kada je SPD konfiguriran u zvijezdu spojen na opterećenje koje je spojeno putem delta spoja. To može izložiti SPD većim naponima, što bi moglo rezultirati kvarom SPD-a.

4. Kvar komponente

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

5. Nepravilno uzemljenje

Za ispravan rad SPD-a, uzemljenje je neophodno. SPD može neispravno raditi ili postati sigurnosni problem ako je nepravilno uzemljen.