Prenapetostna zaščita, znana tudi kot prenapetostna zaščita ali SPD, je zasnovana za zaščito električnih komponent pred prenapetostnimi sunki, ki se lahko pojavijo v električnem tokokrogu.

Kadar koli se v električnem ali komunikacijskem tokokrogu zaradi zunanje motnje nenadoma poveča tok ali napetost, lahko naprava za prenapetostno zaščito v zelo kratkem času prevede in preusmeri tok, s čimer prepreči, da bi prenapetost poškodovala druge naprave v tokokrogu.

Prenapetostne zaščitne naprave (SPD) so stroškovno učinkovita metoda za preprečevanje izpadov in povečanje zanesljivosti sistema.

Običajno so nameščeni v razdelilne omarice in igrajo pomembno vlogo pri zagotavljanju nemotenega in neprekinjenega delovanja elektronskih naprav v širokem spektru aplikacij z omejevanjem prehodne prenapetosti.

Zaščitna prenapetostna zaščita (SPD) deluje tako, da odvaja presežno napetost zaradi prehodnih prenapetosti stran od zaščitene opreme. Običajno je sestavljena iz kovinsko-oksidnih varistorjev (MOV) ali plinskih razelektritvenih cevi, ki absorbirajo presežno napetost in jo preusmerijo v zemljo, s čimer zaščitijo priključene naprave.

Do prenapetosti lahko pride zaradi različnih razlogov, vključno z udari strele, preklopi električnega omrežja, okvarjenim ožičenjem in delovanjem močne električne opreme. Lahko jih povzročijo tudi dogodki v stavbi, kot so zagon motorjev ali vklop/izklop velikih naprav.

Namestitev SPD-ja lahko prinese več prednosti, vključno z:

Zaščita občutljive elektronske opreme pred škodljivimi prenapetostnimi sunki.

Preprečevanje izgube ali poškodb podatkov v računalniških sistemih.

Podaljšanje življenjske dobe naprav in opreme z zaščito pred električnimi motnjami.

Zmanjšanje tveganja električnih požarov zaradi prenapetosti.

Brezskrbnost, saj veste, da je vaša dragocena oprema zaščitena.

Življenjska doba SPD-ja se lahko razlikuje glede na dejavnike, kot so njegova kakovost, resnost prenapetosti, s katerimi se sooča, in vzdrževalni postopki. Na splošno imajo SPD-ji življenjsko dobo od 5 do 10 let. Vendar pa je priporočljivo redno pregledovati in testirati SPD-je ter jih po potrebi zamenjati, da se zagotovi optimalna zaščita.

Potreba po SPD-jih se lahko razlikuje glede na dejavnike, kot so geografska lokacija, lokalni predpisi in občutljivost priključene elektronske opreme. Priporočljivo je, da se posvetujete z usposobljenim električarjem ali elektrotehnikom, da ocenite svoje specifične potrebe in ugotovite, ali je SPD potreben za vaš električni sistem.

Nekaj ​​pogostih komponent za prenapetostno zaščito, ki se uporabljajo pri izdelavi SPD, so kovinsko-oksidni varistorji (MOV), lavinske prebojne diode (ABD – prej znane kot silicijeve lavinske diode ali SAD) in plinske cevi za razelektritev (GDT). MOV so najpogosteje uporabljena tehnologija za zaščito tokokrogov izmeničnega toka. Nazivna prenapetostna moč MOV je povezana s površino prečnega prereza in njeno sestavo. Na splošno velja, da večji kot je prečni prerez, višji je nazivni prenapetostni tok naprave. MOV so običajno okrogle ali pravokotne geometrije, vendar so na voljo v številnih standardnih dimenzijah od 7 mm (0,28 palca) do 80 mm (3,15 palca). Nazivne prenapetostne vrednosti teh komponent za prenapetostno zaščito se zelo razlikujejo in so odvisne od proizvajalca. Kot smo že omenili v tem odstavku, lahko z vzporedno povezavo MOV v nizu izračunamo vrednost prenapetostnega toka tako, da preprosto seštejemo nazivne prenapetostne vrednosti posameznih MOV, da dobimo nazivni prenapetostni tok niza. Pri tem je treba upoštevati koordinacijo delovanja.

Obstaja veliko hipotez o tem, katera komponenta, katera topologija in uporaba specifične tehnologije ustvarijo najboljši SPD za preusmeritev udarnega toka. Namesto predstavitve vseh možnosti je najbolje, da se razprava o nazivnem udarnem toku, nazivnem nazivnem praznilnem toku ali zmogljivostih udarnega toka vrti okoli podatkov preizkusov delovanja. Ne glede na komponente, uporabljene v zasnovi, ali specifično uporabljeno mehansko strukturo je pomembno, da ima SPD nazivni udarni tok ali nazivni praznilni tok, ki je primeren za uporabo.

Trenutna izdaja predpisov IET o ožičenju, BS 7671:2018, določa, da je treba, razen če se izvede ocena tveganja, zagotoviti zaščito pred prehodno prenapetostjo, kadar bi lahko posledice prenapetosti:

Povzročiti hude poškodbe ali izgubo človeškega življenja; ali

Posledica prekinitve javnih storitev in/ali škode na kulturni dediščini; ali

Posledica je prekinitev komercialne ali industrijske dejavnosti; ali

Vplivajo na veliko število posameznikov, ki se nahajajo skupaj.

Ta uredba velja za vse vrste prostorov, vključno z stanovanjskimi, poslovnimi in industrijskimi.

Čeprav predpisi o ožičenju IET niso retroaktivni, je treba pri delu na obstoječem tokokrogu znotraj napeljave, ki je bila zasnovana in nameščena v skladu s prejšnjo izdajo predpisov o ožičenju IET, zagotoviti, da je spremenjeni tokokrog skladen z najnovejšo izdajo, kar bo koristno le, če bodo nameščeni SPD-ji za zaščito celotne napeljave.

Odločitev o nakupu SPD-jev je v rokah stranke, vendar ji je treba zagotoviti dovolj informacij, da se lahko informirano odloči, ali želi SPD-jev izpustiti. Odločitev je treba sprejeti na podlagi varnostnih dejavnikov tveganja in po oceni stroškov SPD-jev, ki lahko stanejo le nekaj sto funtov, v primerjavi s stroški električne napeljave in nanjo priključene opreme, kot so računalniki, televizorji in potrebna oprema, na primer detektorji dima in krmilniki kotla.

Prenapetostno zaščito je mogoče namestiti v obstoječo potrošniško omarico, če je na voljo ustrezen fizični prostor, ali pa, če ni na voljo dovolj prostora, v zunanje ohišje poleg obstoječe potrošniške omarice.

Prav tako se je vredno posvetovati s svojo zavarovalnico, saj nekatere police lahko določajo, da mora biti oprema krita z SPD, sicer v primeru odškodnine ne bodo izplačane.

Razvrstitev prenapetostne zaščite (splošno znane kot strelovodna zaščita) se ocenjuje v skladu s teorijo delitve strelovodne zaščite IEC 61643-31 in EN 50539-11, ki je nameščena na stičišču predelne stene. Tehnične zahteve in funkcije se razlikujejo. Naprava za strelovodno zaščito prve stopnje je nameščena med cono 0-1, kar je visoka zahteva glede pretoka, minimalna zahteva IEC 61643-31 in EN 50539-11 je Itotal (10/350) 12,5 ka, druga in tretja stopnja pa sta nameščeni med conama 1-2 in 2-3, predvsem za preprečevanje prenapetosti.

Prenapetostne zaščitne naprave (SPD) so bistvene za zaščito elektronske opreme pred škodljivimi učinki prehodne prenapetosti, ki lahko povzročijo poškodbe, izpad sistema in izgubo podatkov.

V mnogih primerih so lahko stroški zamenjave ali popravila opreme znatni, zlasti v kritičnih aplikacijah, kot so bolnišnice, podatkovni centri in industrijski obrati.

Odklopniki in varovalke niso zasnovani za obvladovanje teh visokoenergijskih dogodkov, zato je potrebna dodatna prenapetostna zaščita.

Medtem ko so SPD-ji posebej zasnovani tako, da preusmerijo prehodno prenapetost stran od opreme, jo zaščitijo pred poškodbami in podaljšajo njeno življenjsko dobo.

Skratka, SPD-ji so bistveni v sodobnem tehnološkem okolju.

Načelo delovanja SPD-ja

Osnovno načelo SPD-jev je, da zagotavljajo nizkoimpedančno pot do ozemljitve za presežno napetost. Ko pride do napetostnih konic ali prenapetosti, SPD-ji delujejo tako, da presežno napetost in tok preusmerijo v ozemljitev.

Na ta način se velikost vhodne napetosti zniža na varno raven, ki ne poškoduje priključene naprave.

Za delovanje mora naprava za prenapetostno zaščito vsebovati vsaj eno nelinearno komponento (varistor ali iskrišče), ki pod različnimi pogoji prehaja med stanjem visoke in nizke impedance.

Njihova funkcija je preusmeriti razelektritveni ali impulzni tok in omejiti prenapetost na opremi, ki je priključena nanj.

Naprave za prenapetostno zaščito delujejo v treh spodaj navedenih situacijah.

A. Normalno stanje (odsotnost prenapetosti)

V primeru, da ni prenapetosti, SPD nima vpliva na sistem in deluje kot odprt tokokrog, saj ostane v stanju visoke impedance.

B. Med napetostnimi sunki

V primeru napetostnih konic in prenapetosti se SPD premakne v prevodno stanje in njegova impedanca se zmanjša. Na ta način ščiti sistem tako, da impulzni tok preusmeri v zemljo.

C. Nazaj k normalnemu delovanju

Po razbremenitvi prenapetosti se je SPD vrnil v normalno stanje visoke impedance.

Prenapetostne zaščitne naprave (SPD) so bistvene komponente električnih omrežij. Vendar pa je izbira ustrezne SPD za vaš sistem lahko težka naloga.

Najvišja neprekinjena delovna napetost (UC)

Nazivna napetost SPD mora biti združljiva z napetostjo električnega sistema, da se zagotovi ustrezna zaščita sistema. Nižja nazivna napetost bo poškodovala napravo, višja pa ne bo pravilno preusmerila prehodnih pojavov.

Odzivni čas

Opisan je kot čas, v katerem se SPD odziva na prehodne pojave. Hitreje kot se SPD odzove, boljša je zaščita SPD. Običajno imajo SPD-ji na osnovi Zener diode najhitrejši odziv. Tipi, napolnjeni s plinom, imajo relativno počasen odzivni čas, varovalke in tipi MOV pa najpočasnejši odzivni čas.

Nazivni tok praznjenja (In)

SPD je treba preizkusiti pri valovni obliki 8/20 μs, tipična vrednost za miniaturni stanovanjski SPD pa je 20 kA.

Največji impulzni praznilni tok (Iimp)

Naprava mora biti sposobna prenesti največji pričakovani udarni tok v distribucijskem omrežju, da se zagotovi, da ne pride do okvare med prehodnim dogodkom, napravo pa je treba preskusiti z valovno obliko 10/350 μs.

Vpenjalna napetost

To je prag napetosti in nad to napetostno ravnjo SPD začne blokirati vse napetostne prehodne spremembe, ki jih zazna v daljnovodu.

Proizvajalec in certifikati

Izbira SPD-ja znanega proizvajalca, ki ima certifikat nepristranskega preizkuševalnega centra, kot sta UL ali IEC, je ključnega pomena. Certifikat zagotavlja, da je bil izdelek pregledan in da izpolnjuje vse zahteve glede delovanja in varnosti.

Razumevanje teh smernic za dimenzioniranje vam bo omogočilo, da izberete najboljšo napravo za prenapetostno zaščito za vaše potrebe in zagotovite učinkovito prenapetostno zaščito.

Prenapetostne zaščitne naprave (SPD) so zasnovane tako, da zagotavljajo zanesljivo zaščito pred prehodnimi prenapetostmi, vendar lahko določeni dejavniki povzročijo njihovo odpoved. Sledi nekaj osnovnih vzrokov za odpoved SPD:

1. Prekomerni prenapetosti

Eden glavnih vzrokov za okvaro SPD je prenapetost. Prenapetost se lahko pojavi zaradi udara strele, prenapetosti ali drugih električnih motenj. Po ustreznih izračunih glede na lokacijo namestite pravilno vrsto SPD.

2. Faktor staranja

Zaradi okoljskih pogojev, vključno s temperaturo in vlažnostjo, imajo SPD-ji omejeno življenjsko dobo in se lahko sčasoma poslabšajo. Poleg tega lahko SPD-je poškodujejo pogoste napetostne sunke.

3. Težave s konfiguracijo

Napačna konfiguracija, na primer, ko je zvezdasto konfiguriran SPD povezan z bremenom, ki je priključeno prek delta vezja. To lahko SPD izpostavi višjim napetostim, kar lahko povzroči okvaro SPD.

4. Okvara komponente

SPD-ji vsebujejo več komponent, kot so kovinsko-oksidni varistorji (MOV), ki lahko odpovejo zaradi proizvodnih napak ali okoljskih dejavnikov.

5. Nepravilna ozemljitev

Za pravilno delovanje SPD je potrebna ozemljitev. SPD lahko ne deluje pravilno ali pa postane varnostna težava, če ni pravilno ozemljen.