서지 보호 장치는 서지 보호기 또는 SPD라고도 하며, 전기 회로에서 발생할 수 있는 전압 서지로부터 전기 부품을 보호하도록 설계되었습니다.

외부 간섭으로 인해 전기 회로나 통신 회로에 전류나 전압이 갑자기 증가할 경우, 서지 보호 장치는 매우 짧은 시간 내에 전도 및 분류하여 서지가 회로 내의 다른 장치를 손상시키는 것을 방지할 수 있습니다.

서지 보호 장치(SPD)는 정전을 방지하고 시스템 안정성을 향상시키는 비용 효율적인 방법입니다.

이러한 장치는 일반적으로 배전반에 설치되며, 과도 과전압을 제한하여 광범위한 응용 분야에서 전자 장치의 원활하고 중단 없는 작동을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

SPD는 과도 서지로부터 발생하는 과전압을 보호 대상 장비에서 다른 곳으로 분산시키는 방식으로 작동합니다. 일반적으로 금속 산화물 배리스터(MOV) 또는 가스 방전관으로 구성되어 과전압을 흡수하여 접지로 흘려보내 연결 장비를 보호합니다.

전력 서지는 낙뢰, 전력망 전환, 배선 불량, 고출력 전기 장비 작동 등 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다. 또한, 모터 시동이나 대형 가전제품의 전원 켜기/끄기와 같이 건물 내부에서 발생하는 사건으로 인해 발생할 수도 있습니다.

SPD를 설치하면 다음과 같은 여러 가지 이점을 얻을 수 있습니다.

민감한 전자 장비를 위험한 전압 서지로부터 보호합니다.

컴퓨터 시스템의 데이터 손실이나 손상을 방지합니다.

전기적 장애로부터 가전제품과 장비를 보호하여 수명을 연장합니다.

전력 서지로 인한 전기 화재 위험을 줄입니다.

귀하의 귀중한 장비가 안전하게 보호된다는 사실을 알고 마음이 편안해지세요.

SPD의 수명은 품질, 서지 발생 강도, 유지 관리 방법 등의 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로 SPD의 수명은 5년에서 10년입니다. 하지만 최적의 보호를 위해서는 SPD를 정기적으로 점검 및 테스트하고 필요에 따라 교체하는 것이 좋습니다.

SPD의 필요성은 지리적 위치, 지역 규정, 연결된 전자 장비의 민감도 등의 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 자격을 갖춘 전기 기술자 또는 전기 엔지니어와 상담하여 구체적인 요구 사항을 평가하고 전기 시스템에 SPD가 필요한지 확인하는 것이 좋습니다.

SPD 제조에 사용되는 몇 가지 일반적인 서지 보호 부품으로는 금속 산화물 배리스터(MOV), 애벌랜치 항복 다이오드(ABD - 이전에는 실리콘 애벌랜치 다이오드 또는 SAD로 알려짐), 그리고 가스 방전관(GDT)이 있습니다. MOV는 AC 전원 회로 보호에 가장 일반적으로 사용되는 기술입니다. MOV의 서지 전류 정격은 단면적과 그 구성에 따라 결정됩니다. 일반적으로 단면적이 클수록 장치의 서지 전류 정격이 높아집니다. MOV는 일반적으로 원형 또는 직사각형 형태이지만 7mm(0.28인치)에서 80mm(3.15인치)까지 다양한 표준 치수로 제공됩니다. 이러한 서지 보호 부품의 서지 전류 정격은 제조업체에 따라 매우 다양합니다. 이 절의 앞부분에서 설명한 바와 같이, MOV를 병렬 배열로 연결하면 각 MOV의 서지 전류 정격을 더하여 배열의 서지 전류 정격을 구하는 방식으로 서지 전류 값을 계산할 수 있습니다. 그렇게 할 때 운영의 조정을 고려해야 합니다.

서지 전류를 전환하는 데 가장 적합한 SPD를 구성하는 구성 요소, 토폴로지, 그리고 특정 기술의 적용 방식에 대한 많은 가설이 있습니다. 모든 옵션을 제시하는 대신, 서지 전류 정격, 공칭 방전 전류 정격 또는 서지 전류 성능에 대한 논의는 성능 시험 데이터를 중심으로 하는 것이 가장 좋습니다. 설계에 사용된 구성 요소나 적용된 특정 기계 구조와 관계없이, 중요한 것은 SPD가 해당 용도에 적합한 서지 전류 정격 또는 공칭 방전 전류 정격을 가지고 있다는 것입니다.

IET 배선 규정의 현재 버전인 BS 7671:2018에서는 위험 평가를 수행하지 않는 한 과전압으로 인해 다음과 같은 결과가 발생할 수 있는 경우 과도 과전압에 대한 보호가 제공되어야 한다고 명시하고 있습니다.

심각한 부상이나 인명 손실을 초래하는 경우

공공 서비스 중단 및/또는 문화 유산 손상이 발생하거나,

상업 또는 산업 활동이 중단되는 경우

동일한 지역에 거주하는 많은 개인에게 영향을 미칩니다.

이 규정은 주거용, 상업용, 산업용을 포함한 모든 유형의 건물에 적용됩니다.

IET 배선 규정은 소급 적용되지 않지만, 이전 버전의 IET 배선 규정에 따라 설계 및 설치된 설비 내의 기존 회로에서 작업이 수행되는 경우 수정된 회로가 최신 버전을 준수하는지 확인해야 합니다. 이는 SPD를 설치하여 전체 설비를 보호하는 경우에만 유용합니다.

SPD 구매 여부는 고객의 결정에 달려 있지만, SPD를 생략할지 여부를 충분히 고려하여 현명한 결정을 내릴 수 있도록 충분한 정보를 제공해야 합니다. SPD 구매 결정은 안전 위험 요소를 고려하고, SPD 비용(수백 파운드 정도)을 컴퓨터, TV, 연기 감지기, 보일러 제어 장치 등 전기 설비 및 관련 장비 비용과 비교하여 평가한 후 내려야 합니다.

적절한 물리적 공간이 있는 경우 기존 소비자 단위에 서지 보호 장치를 설치할 수 있으며, 충분한 공간이 없는 경우 기존 소비자 단위에 인접한 외부 인클로저에 설치할 수 있습니다.

일부 보험 약관에는 장비를 SPD로 보장해야 하며, 그렇지 않을 경우 보험금 청구 시 보상이 이루어지지 않을 수 있으므로 보험 회사에 확인하는 것도 좋습니다.

서지 보호기(일반적으로 낙뢰 보호로 알려짐)의 등급은 IEC 61643-31 및 EN 50539-11 세부 구분 낙뢰 보호 이론에 따라 평가되며, 구획의 접합부에 설치됩니다. 기술적 요건과 기능은 서로 다릅니다. 1단계 낙뢰 보호 장치는 0-1 구역 사이에 설치되며, 유량 요건에 따라 높게 설정됩니다. IEC 61643-31 및 EN 50539-11의 최소 요건은 총 10/350kΩ(12.5kΩ)입니다. 2단계 및 3단계 낙뢰 보호 장치는 1-2 구역과 2-3 구역 사이에 설치되며, 주로 과전압을 억제합니다.

서지 보호 장치(SPD)는 손상, 시스템 가동 중단, 데이터 손실을 일으킬 수 있는 과도 과전압의 유해한 영향으로부터 전자 장비를 보호하는 데 필수적입니다.

많은 경우, 장비 교체나 수리 비용은 상당할 수 있으며, 특히 병원, 데이터 센터, 산업 공장과 같은 임무 수행에 중요한 분야에서는 더욱 그렇습니다.

회로 차단기와 퓨즈는 이러한 고에너지 사건을 처리하도록 설계되지 않았으므로 추가적인 서지 보호가 필요합니다.

SPD는 과도 과전압을 장비로부터 분산시켜 장비를 손상으로부터 보호하고 수명을 연장하도록 특별히 설계되었습니다.

결론적으로, SPD는 현대 기술 환경에서 필수적입니다.

SPD 작동 원리

SPD의 기본 원리는 과전압에 대해 접지로의 저임피던스 경로를 제공한다는 것입니다. 전압 스파이크나 서지가 발생하면 SPD는 과전압과 전류를 접지로 우회시키는 방식으로 작동합니다.

이런 방식으로, 유입 전압의 크기는 부착된 장치를 손상시키지 않는 안전한 수준으로 낮아집니다.

서지 보호 장치가 작동하려면 최소한 하나의 비선형 부품(바리스터나 스파크 갭)이 있어야 하며, 이 부품은 서로 다른 조건에서 높은 임피던스 상태와 낮은 임피던스 상태 사이를 전환합니다.

이들의 기능은 방전 또는 펄스 전류를 전환하고 하류 장비의 과전압을 제한하는 것입니다.

서지 보호 장치는 아래 나열된 세 가지 상황에서 작동합니다.

A. 정상 상태(서지 없음)

서지 조건이 없는 경우 SPD는 시스템에 영향을 미치지 않고 개방 회로로 작동하며 고임피던스 상태를 유지합니다.

B. 전압 서지 중

전압 스파이크와 서지가 발생하면 SPD는 전도 상태로 전환되고 임피던스는 감소합니다. 이렇게 하면 임펄스 전류를 접지로 우회시켜 시스템을 보호합니다.

C. 정상 작동으로 복귀

과전압이 방전된 후, SPD는 정상적인 고임피던스 상태로 다시 전환됩니다.

서지 보호 장치(SPD)는 전기망의 필수 구성 요소입니다. 하지만 시스템에 적합한 SPD를 선택하는 것은 어려울 수 있습니다.

최대 연속 작동 전압(UC)

SPD의 정격 전압은 시스템에 적절한 보호를 제공하기 위해 전기 계통 전압과 호환되어야 합니다. 정격 전압이 낮으면 장치가 손상되고, 정격 전압이 높으면 과도 전류를 제대로 전환하지 못합니다.

응답 시간

SPD가 과도 전류에 반응하는 시간으로 설명됩니다. SPD의 응답 속도가 빠를수록 SPD의 보호 성능이 향상됩니다. 일반적으로 제너 다이오드 기반 SPD가 가장 빠른 응답 속도를 보입니다. 가스 충전형은 비교적 느린 응답 속도를 보이며, 퓨즈와 MOV형은 가장 느린 응답 속도를 보입니다.

공칭 방전 전류(In)

SPD는 8/20μs 파형에서 테스트해야 하며, 주거용 소형 SPD의 일반적인 값은 20kA입니다.

최대 임펄스 방전 전류(Iimp)

장치는 과도 현상 동안 고장이 발생하지 않도록 배전망에서 예상되는 최대 서지 전류를 처리할 수 있어야 하며, 장치는 10/350μs 파형으로 테스트해야 합니다.

클램핑 전압

이는 임계 전압이며, 이 전압 레벨 이상에서 SPD는 전력선에서 감지되는 모든 전압 과도를 클램프하기 시작합니다.

제조업체 및 인증

UL이나 IEC와 같은 공정한 시험 기관의 인증을 받은 유명 제조업체의 SPD를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 이 인증은 해당 제품이 모든 성능 및 보안 요건을 충족하는 검사를 거쳤음을 보장합니다.

이러한 크기 지침을 이해하면 필요에 맞는 가장 적합한 서지 보호 장치를 선택하고 효과적인 서지 보호를 보장할 수 있습니다.

서지 보호 장치(SPD)는 과도 과전압으로부터 안정적인 보호를 제공하도록 설계되었지만, 특정 요인으로 인해 SPD가 고장날 수 있습니다. SPD 고장의 근본적인 원인은 다음과 같습니다.

1. 과도한 전력 서지

SPD 고장의 주요 원인 중 하나는 과전압입니다. 과전압은 낙뢰, 전력 서지 또는 기타 전기적 장애로 인해 발생할 수 있습니다. 설치 장소에 따라 적절한 설계 계산을 거친 후 적합한 유형의 SPD를 설치하십시오.

2. 노화 요인

온도 및 습도를 포함한 환경 조건으로 인해 SPD는 수명이 제한적이며 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있습니다. 또한, SPD는 잦은 전압 스파이크에 의해 손상될 수 있습니다.

3. 구성 문제

와이 결선 방식의 SPD가 델타 결선을 통해 연결된 부하에 연결되는 경우처럼 구성이 잘못된 경우입니다. SPD가 더 높은 전압에 노출되어 SPD 고장을 초래할 수 있습니다.

4.구성요소 오류

SPD에는 제조상의 결함이나 환경적 요인으로 인해 고장날 수 있는 금속산화물 배리스터(MOV)와 같은 여러 구성 요소가 포함되어 있습니다.

5. 부적절한 접지

SPD가 제대로 작동하려면 접지가 필수적입니다. SPD가 제대로 접지되지 않으면 오작동하거나 안전 문제가 발생할 수 있습니다.