Gdy wystąpi przepięcie elektryczne, napięcie znacznie przekraczające akceptowane poziomy napięcia szczytowego może przejść przez obwody budynku do urządzeń elektrycznych. Bez odpowiedniej ochrony sprzęt ten jest podatny na uszkodzenia lub awarie. Ochronnik przeciwprzepięciowy (SPD) może zanegować te skoki.
Określenie SPD wymaga zidentyfikowania i zrozumienia wartości znamionowych związanych z jego zastosowaniem. Wartości wydajności i wartości znamionowe związane z SPD obejmują maksymalne ciągłe napięcie robocze (MCOV), wartość znamionową ochrony napięciowej (VPR), nominalny prąd rozładowania (In) i wartość znamionową prądu zwarciowego (SCCR). Najbardziej niezrozumianą wartością znamionową jest wartość znamionowa prądu udarowego, zwykle określana w kiloamperach (kA).
Norma UL1449 została opracowana w celu wyeliminowania niejasności z rynku i zapewnienia właściwej ochrony przy zachowaniu równych szans. Jednak na przestrzeni lat przeszedł on wiele zmian i wszelkie SPD (lub filtry) zainstalowane w Twoim obiekcie lub sprzęcie przed 2009 rokiem powinny zostać sprawdzone pod kątem zgodności.
Wskazówki dotyczące SPD
Istnieje niewiele opublikowanych danych lub nawet zaleceń dotyczących prawidłowego poziomu prądu udarowego (kA) dla różnych lokalizacji. Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) zapewnia informacje na temat wartości znamionowych przepięć, ale nie publikuje zaleceń. Niestety, nie jest dostępne żadne sprawdzone równanie lub kalkulator, który umożliwia wprowadzenie wymagań systemowych i otrzymanie rozwiązania. Wszelkie informacje dostarczane przez producenta, za pośrednictwem kalkulatorów lub innych środków, są jedynie zaleceniami.
Istnieje tendencja do zakładania, że im większy panel, tym większa wartość znamionowa kA potrzebna do ochrony. Innym błędnym przekonaniem jest to, że jeśli 200 kA jest dobre, to 400 kA musi być dwa razy lepsze. Jak się przekonasz, nie zawsze tak jest. W oparciu o doświadczenie w branży elektrycznej firma Emerson opracowała kilka wskazówek dotyczących stosowania wartości znamionowych prądu udarowego.
Kaskadowa ochrona przeciwprzepięciowa, dogłębnie
Aby zoptymalizować tłumienie w całym systemie, SPD powinny być instalowane na wszystkich poziomach systemu dystrybucji energii elektrycznej. Jest to znane w branży elektrycznej jako kaskadowanie lub warstwowanie. IEEE określa to jako „dogłębną ochronę”.
Kaskadowa ochrona przeciwprzepięciowa zapewnia dodatkowe tłumienie dużych stanów nieustalonych, które przedostają się z wejścia serwisowego, poprzez dalsze zmniejszenie przepuszczanych napięć. Tłumione są również częściej generowane wewnętrzne stany nieustalone.
Napięcie przepuszczane to napięcie pojawiające się po stronie sprzętu (strona obciążenia) SPD, gdy napięcie/prąd impulsowy o określonym kształcie fali i amplitudzie jest przyłożony do strony linii SPD. Może być używany do porównywania różnych zdolności SPD do obniżania napięcia udarowego do sprzętu wymagającego ochrony.
IEEE Standard 1100 zaleca kaskadowe poziomy ochrony od wejścia serwisowego do paneli dystrybucyjnych i rozgałęźnych, a nawet ochronę poszczególnych obciążeń krytycznych. Im bliżej wejścia serwisowego, tym bardziej wytrzymałe powinno być urządzenie. Ta dogłębna strategia ochrony chroni obiekt i obciążenia krytyczne. Przy zalecaniu wartości znamionowej kA na fazę obowiązuje ogólna zasada – „zasada 3-2-1”: wejście serwisowe powinno mieć 300 kA, panele dystrybucyjne 200 kA, a na końcu panele odgałęzień mogą mieć 100 kA na fazę.
Rodzaje lokalizacji SPD
Rozmiar panelu nie odgrywa głównej roli w wyborze wartości znamionowej kA. Znacznie ważniejsza jest lokalizacja panelu w obiekcie. UL1449 definiuje typy lokalizacji w obiekcie jako:
Typ 1 jest przeznaczony do stałego zastosowania przy wejściu serwisowym. Może nawet znajdować się przed głównym rozłącznikiem. Urządzenie UL1449 typu 1 może być zainstalowane na głównym budynku lub na pierwszym odłączniku.
Typ 2 jest przeznaczony do instalacji po stronie obciążenia głównego panelu wejściowego.
Typ 3 jest przeznaczony dla określonych urządzeń, określanych w normie jako „punkt wykorzystania”.
Typ 4 to urządzenie składowe, które ma być częścią większego zespołu i nie jest zatwierdzone do samodzielnego użytku bez dodatkowej oceny bezpieczeństwa. Zachowaj ostrożność, jeśli zaoferowano Ci urządzenie typu 4 do zainstalowania w panelu sterowania. Konstruktor panelu będzie odpowiedzialny za złożenie wniosku o zatwierdzenie bezpieczeństwa przez stronę trzecią, w przeciwnym razie nie będzie on objęty ochroną w przypadku katastrofalnej awarii.
Typ 5, który jest podstawowym komponentem, takim jak warystor z tlenku metalu, krzemowa dioda lawinowa lub lampa wyładowcza. Te elementy nie mogą być bezpośrednio instalowane w obiekcie.
Zalecenia: oceny SPD
Wybór odpowiedniej wartości znamionowej przepięcia dla SPD sprowadza się do dwóch rzeczy: 1) lokalizacji SPD w dystrybucji elektrycznej i 2) położenia geograficznego obiektu.
Lokalizacja kA
Panel serwisowy 300kA/faza
Panel dystrybucyjny 200kA/faza
Panele rozgałęźne 100kA/faza
Emerson zaleca powyższe wartości znamionowe prądu udarowego w oparciu o lokalizację SPD w dystrybucji elektrycznej, stosując ogólną zasadę „3, 2, 1” wspomnianą wcześniej.
Większe, bardziej niszczycielskie prądy udarowe występują głównie przy wejściu do obiektu. W rzadkich przypadkach, jeśli na przykład poziom ekspozycji jest „ekstremalny”, rozsądne może być zwiększenie wartości znamionowych prądu udarowego. W takich przypadkach SPD będzie częściej narażony na większe przepięcia. Przy prawidłowej wartości znamionowej prądu udarowego dla Twojej aplikacji, SPD może być narażony na większą liczbę przepięć, zanim będzie wymagał wymiany. Ponadto liczniki zdarzeń SPD są standardem w niektórych modelach do monitorowania zdarzeń w tego typu lokalizacjach.
Doświadczenie z produktami SPD pokazuje, że urządzenie przenoszące prąd udarowy między 240 a 250 kA dla panelu serwisowego lub obciążenia krytycznego zapewnia wiele lat pracy w miejscach o „wysokiej do średniej” ekspozycji w czasie.
Końcowe przemyślenia na temat wyboru SPD
Celem ogranicznika przepięć jest bocznikowanie i tłumienie napięć przejściowych wprowadzanych do systemu dystrybucji energii elektrycznej ze źródła zewnętrznego lub wewnętrznego. Wybór odpowiedniego SPD o prądzie udarowym w całym systemie dystrybucji energii elektrycznej zapewnia najlepszą żywotność sprzętu. Wybierając SPD, pamiętaj o tych kluczowych punktach:
Zapewnienie odpowiedniego tłumienia przepięć w obiekcie i jego wyposażeniu wymaga więcej niż jednego SPD umieszczonego przy wejściu serwisowym. Zalecamy kaskadowe SPD z odpowiednią wartością prądu udarowego dla każdej lokalizacji. Zapewnia to doskonałe tłumienie dla panelu serwisowego lub obciążenia krytycznego. Pojedynczy SPD, bez względu na to, jak duży lub drogi, nie zapewni takiego samego poziomu ochrony systemu.
Zbyt duży rozmiar SPD dla jego zastosowania nie może zaszkodzić systemowi, ale zbyt mały rozmiar SPD może spowodować przedwczesną awarię SPD.
W przypadku bezpośrednich uderzeń pioruna same SPD nie zastępują kompleksowej ochrony odgromowej.
Przestrzeganie tych wytycznych dotyczących doboru wielkości i umieszczania SPD w całym systemie dystrybucji energii elektrycznej eliminuje zgadywanie i maksymalizuje tłumienie przepięć w każdym punkcie. Pamiętaj, że większe nie zawsze znaczy lepsze. Dobierz odpowiedni rozmiar do obciążenia i chroń krytyczne panele i obciążenia, aby zapewnić maksymalny zwrot z inwestycji.
