Un dispozitiv de protecție la supratensiune, cunoscut și sub denumirea de protector la supratensiune sau SPD, este conceput pentru a proteja componentele electrice împotriva supratensiunii care ar putea apărea în circuitul electric.

Ori de câte ori se produce o creștere bruscă a curentului sau a tensiunii în circuitul electric sau în circuitul de comunicații ca urmare a interferențelor externe, dispozitivul de protecție la supratensiune poate conduce și șunta într-o perioadă foarte scurtă de timp, împiedicând supratensiunea să deterioreze alte dispozitive din circuit.

Dispozitivele de protecție la supratensiune (SPD) sunt o metodă rentabilă pentru prevenirea întreruperilor de curent și creșterea fiabilității sistemului.

Acestea sunt de obicei instalate în panourile de distribuție și joacă un rol important în asigurarea funcționării fără probleme și neîntrerupte a dispozitivelor electronice într-o gamă largă de aplicații, prin limitarea supratensiunii tranzitorii.

Un SPD funcționează prin devierea excesului de tensiune provenit de la supratensiuni tranzitorii departe de echipamentul protejat. De obicei, acesta constă din varistoare de oxid metalic (MOV) sau tuburi de descărcare în gaz care absorb excesul de tensiune și îl redirecționează către masă, protejând astfel dispozitivele conectate.

Supratensiunile pot apărea din diverse motive, inclusiv lovituri de trăsnet, comutarea rețelei electrice, cablaje defecte și funcționarea echipamentelor electrice de mare putere. De asemenea, pot fi cauzate de evenimente care au loc în interiorul unei clădiri, cum ar fi pornirea motoarelor sau pornirea/oprirea aparatelor electrocasnice mari.

Instalarea unui SPD poate oferi mai multe beneficii, printre care:

Protecția echipamentelor electronice sensibile împotriva supratensiunilor dăunătoare.

Prevenirea pierderii sau coruperii datelor în sistemele informatice.

Prelungirea duratei de viață a aparatelor și echipamentelor prin protejarea acestora împotriva perturbațiilor electrice.

Reducerea riscului de incendii electrice cauzate de supratensiuni.

Liniște sufletească știind că echipamentul dumneavoastră valoros este în siguranță.

Durata de viață a unui descărcător de tensiune (SPD) poate varia în funcție de factori precum calitatea sa, severitatea supratensiunilor pe care le întâlnește și practicile de întreținere. În general, descărcătoarele de tensiune au o durată de viață cuprinsă între 5 și 10 ani. Cu toate acestea, se recomandă inspectarea și testarea regulată a descărcătoarelor de tensiune și înlocuirea lor după cum este necesar pentru a asigura o protecție optimă.

Necesitatea descărcărilor de tensiune (SPD) poate varia în funcție de factori precum locația geografică, reglementările locale și sensibilitatea echipamentelor electronice conectate. Este recomandabil să consultați un electrician calificat sau un inginer electrician pentru a evalua nevoile dumneavoastră specifice și a determina dacă un SPD este necesar pentru sistemul dumneavoastră electric.

Câteva componente comune de protecție la supratensiune utilizate în fabricarea SPD-urilor sunt varistoarele cu oxid metalic (MOV), diodele de avalanșă (ABD - cunoscute anterior ca diode de avalanșă de siliciu sau SAD) și tuburile de descărcare în gaz (GDT). MOV-urile sunt cea mai frecvent utilizată tehnologie pentru protecția circuitelor de alimentare de curent alternativ. Curentul de supratensiune nominal al unui MOV este legat de aria secțiunii transversale și de compoziția acesteia. În general, cu cât aria secțiunii transversale este mai mare, cu atât curentul de supratensiune nominal al dispozitivului este mai mare. MOV-urile au în general o geometrie rotundă sau dreptunghiulară, dar vin într-o multitudine de dimensiuni standard, de la 7 mm (0,28 inch) la 80 mm (3,15 inch). Curentul de supratensiune nominal al acestor componente de protecție la supratensiune variază foarte mult și depind de producător. Așa cum s-a discutat anterior în această clauză, prin conectarea MOV-urilor într-o matrice paralelă, o valoare a curentului de supratensiune ar putea fi calculată prin simpla adunare a curentului de supratensiune nominal al MOV-urilor individuale pentru a obține curentul de supratensiune nominal al matricei. În acest sens, ar trebui să se ia în considerare coordonarea funcționării.

Există numeroase ipoteze cu privire la ce componentă, ce topologie și implementarea tehnologiei specifice produce cel mai bun SPD pentru devierea curentului de supratensiune. În loc să se prezinte toate opțiunile, este mai bine ca discuția despre curentul de supratensiune, curentul nominal de descărcare sau capacitățile de curent de supratensiune să se învârtă în jurul datelor testelor de performanță. Indiferent de componentele utilizate în proiectare sau de structura mecanică specifică implementată, ceea ce contează este ca SPD-ul să aibă un curent de supratensiune sau un curent nominal de descărcare adecvat aplicației.

Ediția actuală a Regulamentului privind cablarea IET, BS 7671:2018, prevede că, dacă nu se efectuează o evaluare a riscurilor, trebuie asigurată protecția împotriva supratensiunii tranzitorii în cazul în care consecința cauzată de supratensiune ar putea:

A duce la vătămări grave sau pierderea de vieți omenești; sau

duce la întreruperea serviciilor publice și/sau la deteriorarea patrimoniului cultural; sau

A duce la întreruperea activității comerciale sau industriale; sau

Afectează un număr mare de persoane care locuiesc împreună.

Această reglementare se aplică tuturor tipurilor de spații, inclusiv rezidențiale, comerciale și industriale.

Deși Regulamentul privind cablarea IET nu este retroactiv, în cazul în care se efectuează lucrări la un circuit existent în cadrul unei instalații care a fost proiectată și instalată conform unei ediții anterioare a Regulamentului privind cablarea IET, este necesar să se asigure că circuitul modificat este conform cu cea mai recentă ediție, acest lucru va fi benefic numai dacă se instalează descărcătoare de tensiune (SPD) pentru a proteja întreaga instalație.

Decizia privind achiziționarea sau nu de descărcătoare de supratensiune (SPD) este în mâinile clientului, dar acesta ar trebui să primească suficiente informații pentru a lua o decizie în cunoștință de cauză cu privire la renunțarea la SPD-uri. O decizie ar trebui luată pe baza factorilor de risc pentru siguranță și în urma unei evaluări a costurilor SPD-urilor, care pot costa doar câteva sute de lire sterline, în raport cu costul instalației electrice și al echipamentelor conectate la aceasta, cum ar fi computerele, televizoarele și echipamentele necesare, de exemplu, detectarea fumului și comenzile centralelor termice.

Protecția la supratensiune ar putea fi instalată într-o unitate de consum existentă dacă există spațiu fizic adecvat sau, dacă nu există suficient spațiu disponibil, ar putea fi instalată într-o incintă externă adiacentă unității de consum existente.

De asemenea, merită să verificați cu compania dumneavoastră de asigurări, deoarece unele polițe pot prevedea că echipamentul trebuie acoperit de un SPD sau nu vor plăti despăgubiri în caz de daună.

Clasificarea dispozitivului de protecție la supratensiune (cunoscut în mod obișnuit ca protecție la trăsnet) este evaluată conform teoriei de protecție la trăsnet subdivizată IEC 61643-31 și EN 50539-11, care este instalată la joncțiunea pereților despărțitori. Cerințele tehnice și funcțiile diferă. Dispozitivul de protecție la trăsnet din prima treaptă este instalat între zona 0-1, ridicată pentru cerința de debit, cerința minimă conform IEC 61643-31 și EN 50539-11 este Itotal (10/350) 12,5 ka, iar nivelurile al doilea și al treilea sunt instalate între zonele 1-2 și 2-3, în principal pentru a suprima supratensiunea.

Dispozitivele de protecție la supratensiune (SPD) sunt esențiale pentru protejarea echipamentelor electronice de efectele nocive ale supratensiunii tranzitorii, care poate provoca daune, întreruperi ale sistemului și pierderi de date.

În multe cazuri, costul înlocuirii sau reparației echipamentelor poate fi semnificativ, în special în aplicațiile critice pentru misiune, cum ar fi spitalele, centrele de date și fabricile industriale.

Întrerupătoarele și siguranțele nu sunt proiectate să gestioneze aceste evenimente de mare energie, ceea ce face necesară o protecție suplimentară la supratensiune.

Deși SPD-urile sunt special concepute pentru a devia supratensiunea tranzitorie departe de echipament, protejându-l de deteriorare și prelungindu-i durata de viață.

În concluzie, SPD-urile sunt esențiale în mediul tehnologic modern.

Principiul de funcționare al SPD-ului

Principiul de bază al descărcătoarelor de tensiune (SPD) este acela că acestea oferă o cale de impedanță redusă către masă pentru excesul de tensiune. Când apar vârfuri sau supratensiuni de tensiune, SPD-urile funcționează prin devierea excesului de tensiune și curent către masă.

În acest fel, magnitudinea tensiunii de intrare este redusă la un nivel sigur care nu deteriorează dispozitivul conectat.

Pentru a funcționa, un dispozitiv de protecție la supratensiune trebuie să conțină cel puțin o componentă neliniară (un varistor sau un eclator), care, în diferite condiții, trece între o stare de impedanță ridicată și una joasă.

Funcția lor este de a devia curentul de descărcare sau de impuls și de a limita supratensiunea la echipamentul din aval.

Dispozitivele de protecție la supratensiune funcționează în cele trei situații enumerate mai jos.

A. Stare normală (absența supratensiunii)

În cazul în care nu există condiții de supratensiune, SPD-ul nu are niciun impact asupra sistemului și acționează ca un circuit deschis, rămânând într-o stare de impedanță ridicată.

B. În timpul supratensiunii

În cazul vârfurilor și supratensiunilor, SPD-ul trece în starea de conducție, iar impedanța sa scade. În acest fel, va proteja sistemul prin devierea curentului impulsiv către masă.

C. Revenirea la funcționarea normală

După ce supratensiunea s-a descărcat, SPD-ul a revenit la starea sa normală de impedanță ridicată.

Dispozitivele de protecție la supratensiune (SPD) sunt componente esențiale ale rețelelor electrice. Cu toate acestea, alegerea unui SPD potrivit pentru sistemul dvs. ar putea fi o problemă dificilă.

Tensiune maximă de funcționare continuă (UC)

Tensiunea nominală a descărcătoarelor de curent (SPD) trebuie să fie compatibilă cu tensiunea sistemului electric pentru a oferi o protecție adecvată sistemului. O tensiune nominală mai mică va deteriora dispozitivul, iar o tensiune nominală mai mare nu va devia corect tranzitorii.

Timp de răspuns

Este descris ca timpul în care SPD-ul reacționează la tranzitorii. Cu cât SPD-ul răspunde mai repede, cu atât este mai bună protecția oferită de SPD. De obicei, SPD-urile bazate pe diode Zener au cel mai rapid răspuns. Tipurile umplute cu gaz au un timp de răspuns relativ lent, iar siguranțele și tipurile MOV au cel mai lent timp de răspuns.

Curent nominal de descărcare (In)

SPD-ul trebuie testat la o formă de undă de 8/20 μs, iar valoarea tipică pentru SPD-urile rezidențiale de dimensiuni miniaturale este de 20 kA.

Curent maxim de descărcare impulsivă (Iimp)

Dispozitivul trebuie să poată gestiona curentul maxim de supratensiune așteptat în rețeaua de distribuție pentru a se asigura că nu se defectă în timpul unui eveniment tranzitoriu, iar dispozitivul trebuie testat cu o formă de undă de 10/350 μs.

Tensiune de prindere

Aceasta este tensiunea de prag și peste acest nivel de tensiune, SPD începe să limiteze orice tranzitoriu de tensiune pe care îl detectează în linia de alimentare.

Producător și certificări

Alegerea unui descărcător de tensiune (SPD) de la un producător renumit, care are certificare de la un centru de testare imparțial, cum ar fi UL sau IEC, este crucială. Certificarea garantează că produsul a fost examinat și îndeplinește toate cerințele de performanță și securitate.

Înțelegerea acestor instrucțiuni de dimensionare vă va permite să selectați cel mai bun dispozitiv de protecție la supratensiune pentru nevoile dumneavoastră și să garantați o protecție eficientă la supratensiune.

Dispozitivele de protecție la supratensiune (SPD) sunt proiectate pentru a oferi protecție fiabilă împotriva supratensiunilor tranzitorii, dar anumiți factori pot duce la defectarea lor. Următoarele sunt câteva dintre motivele care stau la baza defecțiunii SPD-urilor:

1. Supratensiuni excesive

Una dintre principalele cauze ale defecțiunii descărcătoarelor de tensiune (SPD) este supratensiunea. Supratensiunea poate apărea din cauza loviturilor de trăsnet, a supratensiunilor sau a altor perturbații electrice. Asigurați-vă că instalați tipul corect de SPD după calculele de proiectare adecvate, în funcție de locație.

2. Factorul de îmbătrânire

Din cauza condițiilor de mediu, inclusiv a temperaturii și umidității, descărcătoarele de tensiune (SPD) au o durată de viață limitată și se pot deteriora în timp. În plus, SPD-urile pot fi afectate de vârfurile frecvente de tensiune.

3. Probleme de configurare

Configurat greșit, cum ar fi atunci când un SPD configurat în stil „wye” este conectat la o sarcină conectată printr-un triunghi. Acest lucru poate expune SPD-ul la tensiuni mai mari, ceea ce ar putea duce la defectarea SPD-ului.

4. Defecțiunea componentei

SPD-urile conțin mai multe componente, cum ar fi varistoarele cu oxid metalic (MOV), care se pot defecta din cauza defectelor de fabricație sau a factorilor de mediu.

5. Împământare necorespunzătoare

Pentru ca un descărcător de tensiune (SPD) să funcționeze corect, este necesară împământarea. Un SPD poate funcționa defectuos sau poate deveni o problemă de siguranță dacă este împământat necorespunzător.