Een overspanningsbeveiliging, ook wel SPD of Surge Protector genoemd, is ontworpen om elektrische componenten te beschermen tegen spanningspieken die in het elektrische circuit kunnen optreden.

Wanneer er door een externe storing een plotselinge toename in de stroomsterkte of spanning in het elektrische circuit of communicatiecircuit ontstaat, kan het overspanningsbeveiligingsapparaat binnen een zeer korte tijd overschakelen naar geleiding en shunt. Zo wordt voorkomen dat de overspanning andere apparaten in het circuit beschadigt.

Overspanningsbeveiligingen (SPD's) vormen een kosteneffectieve methode om stroomuitval te voorkomen en de betrouwbaarheid van het systeem te verbeteren.

Ze worden doorgaans in de verdeelpanelen geïnstalleerd en spelen een belangrijke rol bij het garanderen van de soepele en ononderbroken werking van elektronische apparaten in een breed scala aan toepassingen door transiënte overspanning te beperken.

Een SPD werkt door overtollige spanning, veroorzaakt door transiënte pieken, weg te leiden van de beveiligde apparatuur. Het bestaat meestal uit metaaloxidevaristoren (MOV's) of gasontladingsbuizen die de overtollige spanning absorberen en naar de aarde leiden, waardoor de aangesloten apparaten worden beschermd.

Stroompieken kunnen om verschillende redenen optreden, waaronder blikseminslagen, het uitschakelen van het elektriciteitsnet, defecte bedrading en de werking van krachtige elektrische apparatuur. Ze kunnen ook worden veroorzaakt door gebeurtenissen in een gebouw, zoals het starten van motoren of het in- en uitschakelen van grote apparaten.

Het installeren van een SPD kan verschillende voordelen opleveren, waaronder:

Bescherming van gevoelige elektronische apparatuur tegen schadelijke spanningspieken.

Voorkomen van gegevensverlies of corruptie in computersystemen.

Verlenging van de levensduur van apparaten en installaties door ze te beschermen tegen elektrische storingen.

Vermindering van het risico op elektrische branden veroorzaakt door stroompieken.

U kunt met een gerust hart weten dat uw waardevolle apparatuur veilig is.

De levensduur van een SPD kan variëren afhankelijk van factoren zoals de kwaliteit, de ernst van de spanningspieken en de onderhoudspraktijken. Over het algemeen hebben SPD's een levensduur van 5 tot 10 jaar. Het is echter aan te raden om SPD's regelmatig te inspecteren, te testen en indien nodig te vervangen om optimale bescherming te garanderen.

De behoefte aan SPD's kan variëren afhankelijk van factoren zoals geografische locatie, lokale regelgeving en de gevoeligheid van de aangesloten elektronische apparatuur. Het is raadzaam om een ​​gekwalificeerde elektricien of elektrotechnisch ingenieur te raadplegen om uw specifieke behoeften te beoordelen en te bepalen of een SPD nodig is voor uw elektrische systeem.

Enkele veelgebruikte overspanningsbeveiligingscomponenten die worden gebruikt bij de productie van SPD's zijn metaaloxidevaristoren (MOV's), lawinedoorslagdiodes (ABD's – voorheen bekend als silicium-avalanchediodes of SAD's) en gasontladingsbuizen (GDT's). MOV's zijn de meest gebruikte technologie voor de beveiliging van wisselstroomcircuits. De piekstroomsterkte van een MOV is afhankelijk van de doorsnede en de samenstelling ervan. Over het algemeen geldt: hoe groter de doorsnede, hoe hoger de piekstroomsterkte van het apparaat. MOV's hebben over het algemeen een ronde of rechthoekige geometrie, maar zijn verkrijgbaar in een groot aantal standaardafmetingen, variërend van 7 mm (0,28 inch) tot 80 mm (3,15 inch). De piekstroomsterkte van deze overspanningsbeveiligingscomponenten varieert sterk en is afhankelijk van de fabrikant. Zoals eerder in dit artikel besproken, kan door de MOV's in een parallelle opstelling te schakelen, een piekstroomwaarde worden berekend door simpelweg de piekstroomsterktes van de afzonderlijke MOV's bij elkaar op te tellen om de piekstroomsterkte van de opstelling te verkrijgen. Daarbij moet rekening worden gehouden met de coördinatie van de bedrijfsvoering.

Er bestaan ​​veel hypothesen over welk onderdeel, welke topologie en welke specifieke technologie de beste SPD oplevert voor het afleiden van piekstroom. In plaats van alle opties te presenteren, is het beter om de bespreking van piekstroomsterkte, nominale ontladingsstroomsterkte of piekstroomcapaciteit te baseren op prestatietestgegevens. Ongeacht de componenten die in het ontwerp worden gebruikt of de specifieke mechanische structuur, is het van belang dat de SPD een piekstroomsterkte of nominale ontladingsstroomsterkte heeft die geschikt is voor de toepassing.

In de huidige editie van de IET-bedradingsvoorschriften, BS 7671:2018, staat dat, tenzij er een risicobeoordeling is uitgevoerd, er bescherming tegen transiënte overspanning moet worden geboden wanneer de gevolgen van overspanning het volgende kunnen zijn:

Resulteren in ernstig letsel aan of verlies van mensenlevens; of

Resulteren in onderbreking van de openbare dienstverlening en/of schade aan het cultureel erfgoed; of

Resulteren in een onderbreking van de commerciële of industriële activiteit; of

Heeft invloed op een groot aantal personen die zich op dezelfde locatie bevinden.

Deze regelgeving is van toepassing op alle soorten panden, waaronder woningen, commerciële en industriële panden.

Hoewel de IET-bedradingsvoorschriften niet met terugwerkende kracht gelden, is het bij werkzaamheden aan een bestaand circuit binnen een installatie die is ontworpen en geïnstalleerd volgens een eerdere editie van de IET-bedradingsvoorschriften noodzakelijk om ervoor te zorgen dat het aangepaste circuit voldoet aan de meest recente editie. Dit is alleen nuttig als er SPD's zijn geïnstalleerd om de gehele installatie te beschermen.

De beslissing om SPD's al dan niet aan te schaffen ligt bij de klant, maar deze dient voldoende informatie te krijgen om een ​​weloverwogen beslissing te kunnen nemen over het al dan niet weglaten van SPD's. Een beslissing dient te worden genomen op basis van veiligheidsrisicofactoren en na een kostenanalyse van SPD's, die al na een paar honderd pond kunnen worden afgewogen tegen de kosten van de elektrische installatie en de aangesloten apparatuur, zoals computers, tv's en benodigde apparatuur, zoals rookmelders en cv-ketelregelingen.

Overspanningsbeveiliging kan in een bestaande meterkast worden geïnstalleerd als er voldoende fysieke ruimte beschikbaar is. Als er niet voldoende ruimte beschikbaar is, kan de overspanningsbeveiliging in een externe behuizing naast de bestaande meterkast worden geïnstalleerd.

Het is ook verstandig om dit bij uw verzekeringsmaatschappij na te vragen. In sommige polissen staat namelijk dat de apparatuur gedekt moet zijn door een SPD. Anders wordt er bij een claim niet uitgekeerd.

De classificatie van de overspanningsbeveiliging (algemeen bekend als bliksembeveiliging) wordt beoordeeld volgens de onderverdeling bliksembeveiligingstheorie van IEC 61643-31 en EN 50539-11. Deze wordt geïnstalleerd op de kruising van de scheidingswand. De technische vereisten en functies verschillen. De eerste fase bliksembeveiliging wordt geïnstalleerd tussen zone 0-1, hoog voor de stroomvereiste. De minimale vereiste van IEC 61643-31 en EN 50539-11 is Itotal (10/350) 12,5 ka, en de tweede en derde fase worden geïnstalleerd tussen zone 1-2 en 2-3, voornamelijk om overspanning te onderdrukken.

Overspanningsbeveiligingen (SPD's) zijn essentieel voor het beschermen van elektronische apparatuur tegen de schadelijke effecten van transiënte overspanning die schade, systeemuitval en gegevensverlies kunnen veroorzaken.

In veel gevallen kunnen de kosten voor het vervangen of repareren van apparatuur aanzienlijk zijn, met name bij bedrijfskritische toepassingen zoals ziekenhuizen, datacenters en industriële installaties.

Stroomonderbrekers en zekeringen zijn niet ontworpen om dergelijke gebeurtenissen met hoge energie aan te kunnen. Extra overspanningsbeveiliging is daarom noodzakelijk.

SPD's zijn specifiek ontworpen om tijdelijke overspanningen weg te leiden van de apparatuur. Zo wordt de apparatuur beschermd tegen schade en gaat de apparatuur langer mee.

Concluderend kunnen we stellen dat SPD's essentieel zijn in de moderne technologische omgeving.

SPD-werkprincipe

Het basisprincipe van SPD's is dat ze een pad met lage impedantie naar aarde bieden voor overspanning. Bij spanningspieken of -schommelingen werken SPD's door de overspanning en -stroom naar aarde af te leiden.

Op deze manier wordt de hoogte van de binnenkomende spanning verlaagd tot een veilig niveau, waarbij het aangesloten apparaat niet beschadigd raakt.

Om te kunnen functioneren, moet een overspanningsbeveiliging minimaal één niet-lineair onderdeel (een varistor of vonkbrug) bevatten dat onder verschillende omstandigheden overgaat van een hoge naar een lage impedantietoestand.

Hun functie is om de ontladings- of impulsstroom af te leiden en de overspanning bij de aangesloten apparatuur te beperken.

Overspanningsbeveiligingsapparaten functioneren in de drie hieronder vermelde situaties.

A. Normale toestand (afwezigheid van piek)

Als er geen overspanning is, heeft de SPD geen invloed op het systeem en gedraagt ​​deze zich als een open circuit; de SPD behoudt een hoge impedantie.

B. Tijdens spanningspieken

Bij spanningspieken en -schommelingen schakelt de SPD over naar de geleidingstoestand en wordt de impedantie verlaagd. Op deze manier wordt het systeem beschermd door de impulsstroom naar de aarde af te leiden.

C. Terug naar normale werking

Nadat de overspanning is ontladen, schakelt de SPD terug naar de normale hoge impedantiestatus.

Overspanningsbeveiligingen (SPD's) zijn essentiële onderdelen van elektriciteitsnetwerken. Het kiezen van een geschikte SPD voor uw systeem kan echter een lastige kwestie zijn.

Maximale continue bedrijfsspanning (UC)

De nominale spanning van de SPD moet compatibel zijn met de spanning van het elektrische systeem om het systeem voldoende te beschermen. Een lagere spanning zal het apparaat beschadigen en een hogere spanning zal de transiënt niet goed afleiden.

Reactietijd

Dit wordt beschreven als de tijd die de SPD nodig heeft om op de transiënten te reageren. Hoe sneller de SPD reageert, hoe beter de bescherming. SPD's op basis van zenerdioden hebben doorgaans de snelste responstijd. Gasgevulde typen hebben een relatief lange responstijd en zekeringen en MOV-typen hebben de langzaamste responstijd.

Nominale ontladingsstroom (In)

SPD's moeten worden getest bij een golfvorm van 8/20μs. Voor miniatuur-SPD's in woonhuizen is de typische waarde 20 kA.

Maximale impulsontladingsstroom (Iimp)

Het apparaat moet de maximale piekstroom aankunnen die op het distributienetwerk wordt verwacht, om te voorkomen dat er tijdens een transiënt een storing optreedt. Daarnaast moet het apparaat worden getest met een golfvorm van 10/350 μs.

Klemspanning

Dit is de drempelspanning. Boven deze spanning begint de SPD alle spanningspieken die hij in de stroomlijn detecteert, te blokkeren.

Fabrikant en certificeringen

Het is cruciaal om een ​​SPD te kiezen van een bekende fabrikant die gecertificeerd is door een onafhankelijke testinstantie, zoals UL of IEC. De certificering garandeert dat het product is onderzocht en voldoet aan alle prestatie- en beveiligingseisen.

Wanneer u deze richtlijnen voor afmetingen begrijpt, kunt u het beste overspanningsbeveiligingsapparaat voor uw behoeften selecteren en bent u verzekerd van effectieve overspanningsbeveiliging.

Overspanningsbeveiligingen (SPD's) zijn ontworpen om betrouwbare bescherming te bieden tegen transiënte overspanningen, maar bepaalde factoren kunnen tot uitval leiden. Hieronder volgen enkele onderliggende oorzaken van SPD-uitval:

1. Overmatige stroompieken

Een van de belangrijkste oorzaken van SPD-storingen is overspanning. Overspanning kan optreden door blikseminslagen, stroompieken of andere elektrische storingen. Zorg ervoor dat u het juiste type SPD installeert na een grondige ontwerpberekening op basis van de locatie.

2. Verouderingsfactor

Vanwege omgevingsomstandigheden, zoals temperatuur en vochtigheid, hebben SPD's een beperkte houdbaarheid en kunnen ze na verloop van tijd verslechteren. Bovendien kunnen SPD's beschadigd raken door frequente spanningspieken.

3. Configuratieproblemen

Verkeerd geconfigureerd, zoals wanneer een SPD in sterconfiguratie is gekoppeld aan een belasting die via een driehoek is aangesloten. Dit kan de SPD blootstellen aan hogere spanningen, wat kan leiden tot een SPD-storing.

4. Componentstoring

SPD's bevatten verschillende componenten, zoals metaaloxidevaristoren (MOV's), die kunnen falen vanwege productiefouten of omgevingsfactoren.

5. Onjuiste aarding

Voor een goede werking van een SPD is aarding noodzakelijk. Een SPD kan defect raken of een veiligheidsrisico vormen als deze niet goed geaard is.