Ett överspänningsskydd, även känt som ett överspänningsskydd eller SPD, är utformat för att skydda elektriska komponenter mot spänningsstötar som kan uppstå i den elektriska kretsen.

Närhelst en plötslig ökning av ström eller spänning uppstår i den elektriska kretsen eller kommunikationskretsen till följd av yttre störningar, kan överspänningsskyddet leda spänningar och kortsluta på mycket kort tid, vilket förhindrar att överspänningen skadar andra enheter i kretsen.

Överspänningsskydd (SPD) är en kostnadseffektiv metod för att förhindra avbrott och förbättra systemets tillförlitlighet.

De installeras vanligtvis i distributionscentraler och spelar en viktig roll för att säkerställa smidig och oavbruten drift av elektroniska enheter i en mängd olika applikationer genom att begränsa transienta överspänningar.

En SPD fungerar genom att avleda överskottsspänning från transienta spänningsstötar bort från den skyddade utrustningen. Den består vanligtvis av metalloxidvaristorer (MOV) eller gasurladdningsrör som absorberar överskottsspänningen och omdirigerar den till jord, vilket skyddar de anslutna enheterna.

Spänningstörningar kan uppstå av en mängd olika orsaker, inklusive blixtnedslag, strömavbrott i elnätet, felaktig kabeldragning och drift av högpresterande elektrisk utrustning. De kan också orsakas av händelser som inträffar inuti en byggnad, såsom start av motorer eller påslagning/avstängning av stora apparater.

Att installera en SPD kan ge flera fördelar, inklusive:

Skydd av känslig elektronisk utrustning mot skadliga spänningsstötar.

Förebyggande av dataförlust eller korruption i datorsystem.

Förlänger livslängden på apparater och utrustning genom att skydda dem mot elektriska störningar.

Minskning av risken för elektriska bränder orsakade av strömavbrott.

Sinnesro i vetskapen om att din värdefulla utrustning är skyddad.

Livslängden för en SPD kan variera beroende på faktorer som dess kvalitet, hur allvarliga överspänningar den utsätts för och underhållsrutiner. Generellt sett har SPD:er en livslängd på mellan 5 och 10 år. Det rekommenderas dock att regelbundet inspektera och testa SPD:er och byta ut dem vid behov för att säkerställa optimalt skydd.

Behovet av SPD:er kan variera beroende på faktorer som geografisk plats, lokala föreskrifter och känsligheten hos den anslutna elektroniska utrustningen. Det är lämpligt att konsultera en kvalificerad elektriker eller elingenjör för att bedöma dina specifika behov och avgöra om en SPD är nödvändig för ditt elsystem.

Några vanliga överspänningsskyddskomponenter som används vid tillverkning av överspänningsskydd är metalloxidvaristorer (MOV), lavingebrottsdioder (ABD – tidigare kända som kisellavindioder eller SAD) och gasurladdningsrör (GDT). MOV är den vanligaste tekniken för att skydda växelströmskretsar. Stötströmsklassificeringen för en MOV är relaterad till tvärsnittsarean och dess sammansättning. I allmänhet gäller att ju större tvärsnittsarean är, desto högre är enhetens stötströmsklassificering. MOV har i allmänhet rund eller rektangulär geometri men finns i en mängd standarddimensioner från 7 mm (0,28 tum) till 80 mm (3,15 tum). Stötströmsklassificeringen för dessa överspänningsskyddskomponenter varierar kraftigt och beror på tillverkaren. Som diskuterats tidigare i denna paragraf kan ett stötströmsvärde beräknas genom att ansluta MOV:erna i en parallell matris genom att helt enkelt lägga ihop stötströmsklassificeringarna för de enskilda MOV:erna för att få matrisens stötströmsklassificering. Därvid bör man beakta samordning av driften.

Det finns många hypoteser om vilken komponent, vilken topologi och användning av specifik teknik som producerar den bästa överströmsskyddet (SPD) för att avleda stötström. Istället för att presentera alla alternativ är det bäst att diskussionen om stötströmsklassning, nominell urladdningsströmsklassning eller stötströmskapacitet kretsar kring prestandatestdata. Oavsett vilka komponenter som används i konstruktionen, eller den specifika mekaniska strukturen som används, är det viktiga att överströmsskyddet har en stötströmsklassning eller nominell urladdningsströmsklassning som är lämplig för applikationen.

Den nuvarande utgåvan av IET:s ledningsföreskrifter, BS 7671:2018, anger att om inte en riskbedömning utförs ska skydd mot transient överspänning tillhandahållas där konsekvenserna av överspänning kan:

Resultera i allvarlig skada på, eller förlust av, människoliv; eller

Resultera i avbrott i offentliga tjänster och/eller skador på kulturarvet; eller

Resultera i avbrott i kommersiell eller industriell verksamhet; eller

Påverkar ett stort antal samboende individer.

Denna förordning gäller alla typer av lokaler, inklusive bostäder, kommersiella och industriella lokaler.

Även om IET-kopplingsföreskrifterna inte är retroaktiva, är det nödvändigt att säkerställa att den modifierade kretsen överensstämmer med den senaste utgåvan när arbete utförs på en befintlig krets inom en installation som har konstruerats och installerats enligt en tidigare utgåva av IET-kopplingsföreskrifterna. Detta är endast fördelaktigt om skyddsavledare installeras för att skydda hela installationen.

Beslutet om huruvida man ska köpa SPD:er ligger i kundens händer, men de bör få tillräckligt med information för att fatta ett välgrundat beslut om huruvida de vill utelämna SPD:er. Ett beslut bör fattas baserat på säkerhetsriskfaktorer och efter en kostnadsbedömning av SPD:er, som kan kosta så lite som några hundra pund, mot kostnaden för den elektriska installationen och utrustning som är ansluten till den, såsom datorer, TV-apparater och nödvändig utrustning, till exempel rökdetektering och pannstyrning.

Överspänningsskydd kan installeras i en befintlig konsumentenhet om lämpligt fysiskt utrymme finns tillgängligt, eller, om tillräckligt med utrymme inte finns tillgängligt, kan det installeras i en extern kapsling intill den befintliga konsumentenheten.

Det är också värt att kontrollera med ditt försäkringsbolag eftersom vissa försäkringar kan ange att utrustning måste täckas av ett SPD, annars betalas ingen utbetalning vid en skada.

Överspänningsskyddets (allmänt känt som åskskydd) klassificeras enligt IEC 61643-31 och EN 50539-11:s åskskyddsteori, som installeras vid skiljeväggens övergång. Tekniska krav och funktioner skiljer sig åt. Åskskyddsanordningen i det första steget installeras mellan zon 0-1, hög för flödeskravet, minimikravet enligt IEC 61643-31 och EN 50539-11 är Itotal (10/350) 12,5 ka, och den andra och tredje nivån installeras mellan zonerna 1-2 och 2-3, främst för att undertrycka överspänning.

Överspänningsskydd (SPD) är viktiga för att skydda elektronisk utrustning från de skadliga effekterna av transient överspänning som kan orsaka skador, systemavbrott och dataförlust.

I många fall kan kostnaden för utbyte eller reparation av utrustning vara betydande, särskilt i verksamhetskritiska applikationer som sjukhus, datacenter och industrianläggningar.

Säkringar och kretsbrytare är inte konstruerade för att hantera dessa högenergihändelser, vilket gör ytterligare överspänningsskydd nödvändigt.

Medan SPD:er är specifikt utformade för att avleda transient överspänning bort från utrustningen, skydda den från skador och förlänga dess livslängd.

Sammanfattningsvis är SPD:er viktiga i den moderna tekniska miljön.

SPD-arbetsprincip

Grundprincipen bakom SPD:er är att de ger en lågimpedansväg till jord för överspänning. När spänningstoppar eller spänningsstötar uppstår fungerar SPD:er genom att avleda överspänningen och strömmen till jord.

På detta sätt sänks storleken på den inkommande spänningen till en säker nivå som inte skadar den anslutna enheten.

För att fungera måste ett överspänningsskydd innehålla minst en icke-linjär komponent (en varistor eller ett gnistgap), som under olika förhållanden övergår mellan ett högt och lågt impedansläge.

Deras funktion är att avleda urladdnings- eller impulsströmmen och att begränsa överspänningen vid nedströms utrustningen.

Överspänningsskydd fungerar under de tre situationer som anges nedan.

A. Normalt tillstånd (frånvaro av överspänning)

Om det inte finns några överspänningar har SPD ingen inverkan på systemet och fungerar som en öppen krets, den förblir i ett högimpedant tillstånd.

B. Vid spänningsstötar

Vid spänningstoppar och spänningsstötar övergår SPD till ledningstillstånd och dess impedans minskar. På så sätt skyddar den systemet genom att avleda impulsströmmen till jord.

C. Återgång till normal drift

Efter att överspänningen har urladdats, återgick SPD till sitt normala högohmiga tillstånd.

Överspänningsskydd (SPD) är viktiga komponenter i elnät. Att välja en lämplig SPD för ditt system kan dock vara svårt.

Maximal kontinuerlig driftspänning (UC)

Märkspänningen för överspänningsskyddet bör vara kompatibel med det elektriska systemets spänning för att ge systemet lämpligt skydd. En lägre spänningsklassificering kommer att skada enheten och en högre klassificering kommer inte att avleda transienter korrekt.

Svarstid

Det beskrivs som tiden då SPD:n reagerar på transienterna. Ju snabbare SPD:n svarar, desto bättre skydd har SPD:n. Vanligtvis har zenerdiodbaserade SPD:er den snabbaste responstiden. Gasfyllda typer har en relativt långsam responstid och säkringar och MOV-typer har den långsammaste responstiden.

Nominell urladdningsström (In)

SPD bör testas vid 8/20 μs vågform och det typiska värdet för en miniatyr-SPD i bostäder är 20 kA.

Maximal impulsurladdningsström (Iimp)

Enheten måste kunna hantera den maximala stötström som förväntas i distributionsnätet för att säkerställa att den inte slutar fungera under en transient händelse och enheten bör testas med en vågform på 10/350 μs.

Klämspänning

Detta är tröskelspänningen och över denna spänningsnivå börjar SPD att klämma fast alla spänningstransienter som den detekterar i kraftledningen.

Tillverkare och certifieringar

Att välja en SPD från en välkänd tillverkare som har certifiering från en opartisk testanläggning, såsom UL eller IEC, är avgörande. Certifieringen garanterar att produkten har granskats och uppfyller alla prestanda- och säkerhetskrav.

Genom att förstå dessa riktlinjer för storlek kan du välja det bästa överspänningsskyddet för dina behov och garantera ett effektivt överspänningsskydd.

Överspänningsskydd (SPD) är konstruerade för att ge tillförlitligt skydd mot transienta överspänningar, men vissa faktorer kan leda till att de går sönder. Följande är några av de bakomliggande orsakerna till att SPD:er går sönder:

1. Kraftiga strömavbrott

En av de främsta orsakerna till fel på en SPD är överspänning, vilket kan uppstå på grund av blixtnedslag, strömavbrott eller andra elektriska störningar. Se till att installera rätt typ av SPD efter korrekta konstruktionsberäkningar beroende på plats.

2. Åldringsfaktor

På grund av miljöförhållanden, inklusive temperatur och fuktighet, har SPD:er en begränsad hållbarhet och kan försämras med tiden. Dessutom kan SPD:er skadas av frekventa spänningstoppar.

3. Konfigurationsproblem

Felkonfigurerad, till exempel när en Wye-konfigurerad SPD är kopplad till en last som är ansluten via en deltaledare. Detta kan utsätta SPD:n för högre spänningar, vilket kan leda till SPD-fel.

4. Komponentfel

SPD:er innehåller flera komponenter, såsom metalloxidvaristorer (MOV), som kan sluta fungera på grund av tillverkningsfel eller miljöfaktorer.

5. Felaktig jordning

För att en SPD ska fungera korrekt är jordning nödvändig. En SPD kan fungera felaktigt eller möjligen bli ett säkerhetsproblem om den är felaktigt jordad.