Princip zaštite od prenapona za prekidačke izvore napajanja
Uređaj za zaštitu od prenapona (SPD), također poznat kao zaštitnik od prenapona, nelinearni je zaštitni uređaj koji se koristi za ograničavanje prijelaznog prenapona i vođenje udarne struje pražnjenja u sustavima pod naponom, a koristi se za zaštitu električnih uređaja s niskim razinama otpornog napona ili elektroničkih sustava zaštićen od udara groma i elektromagnetskih impulsa groma ili oštećenja radnog prenapona. Posljednjih su se godina elektronički informacijski sustavi (kao što su televizija, telefon, komunikacija, računalne mreže itd.) ubrzano razvijali, a pojavio se i postao popularan velik broj elektroničkih informacijskih uređaja. Takvi sustavi i oprema često su skupi i važni, a njihov radni napon i razina podnosivog napona vrlo su niski, pa su izuzetno osjetljivi na elektromagnetske impulse munje. Stoga je SPD potreban za naponsku zaštitu.
Zbog različitih standarda koje slijede različite zemlje, specifikacije proizvoda nisu jedinstvene, a identifikacija parametara također ima svoj naglasak, koji je daleko inferioran drugim specifikacijama električnih proizvoda, što donosi velike neugodnosti dizajnu i odabiru. U inženjerskom dizajnu, uobičajene marke mogu se podijeliti na domaće proizvode, europske proizvode i američke proizvode prema mjestu podrijetla. Postavke parametara domaćih proizvoda su kaotične, s različitim specifikacijama i visokim zaostalim tlakom. Neke postavke modela standardiziranih proizvoda oponašaju europske proizvode, a neke slijede nacionalne kalibracijske parametre. Većina proizvoda ima oznake In i Imax. Budući da domaći proizvodi imaju relativno niske zahtjeve za mjesta primjene, niske stupnjeve gradnje i velike vrijednosti podnosivog napona opreme, neki zahtjevi za parametre mogu se prikladno ublažiti.
Europski proizvodi općenito označavaju maksimalnu struju pražnjenja, a model proizvoda također je postavljen prema ovom parametru. Na primjer, XXX65 i XXX40 poznate europske marke, vrijednosti 65 i 40 su Imax. Međutim, kineska norma jasno propisuje da se nazivna struja pražnjenja In treba koristiti za odabir tipa, što je neugodna situacija s kojom se trenutno susrećemo u inženjerskom projektiranju. Nakon provjere podataka o proizvodu, In vrijednost XX65 ne prelazi 20 kA, a In vrijednost XX40 ne prelazi 15 kA. Prema preporučenoj vrijednosti GB50343, ova dva proizvoda mogu se koristiti samo za treću razinu zaštite terminala opreme, ali u stvarnom dizajnu instalirani su na prvoj i drugoj razini, što je očito u suprotnosti s parametrima odabira. nacionalnog standarda, a preostali napon Viši, obični modeli općenito prelaze 1200 V, nakon što okruženje ožičenja nije dobro, lako je premašiti vrijednost otpornog napona opreme. Općenito, vrijednost Uc europskih proizvoda je mala, a linijski napon je oportunistički označen, tako da je lako zavarati pri odabiru modela.
Kako rade SPD-ovi
Zaštita od prenapona je prikladna za 220/380V niskonaponsku zaštitu napajanja. To je nelinearna komponenta. Prema IEC standardu, prenaponska zaštita je uređaj koji uglavnom potiskuje prenapon i prekomjernu struju provodnog voda. Zaštita od prenapona ima zaštitnu ulogu. Osnovni zahtjev je da mora izdržati struju munje za koju se očekuje da će proći, a kroz maksimalni napon stezanja prenapona može učinkovito ugasiti kontinuirani tok električne frekvencije koji se stvara nakon prolaska struje munje i spriječiti trenutni udar u strujni vod i vod za prijenos signala. Prenapon je ograničen unutar raspona napona koji oprema ili sustav može izdržati ili jaka struja groma propušta u zemlju kako bi zaštitila zaštićenu opremu ili sustav od oštećenja uslijed udara.
Tip i struktura prenaponskih zaštitnika razlikuju se ovisno o različitim namjenama, ali uključen je barem jedan nelinearni element za ograničavanje napona. Uobičajeno korišteni zaštitnici od prenapona uključuju MOV (Metal Oxide Varistor) i cijevi s plinskim pražnjenjem. Udari struje sadrže puno energije i ne mogu se zaustaviti. Iz tog razloga, strategija za zaštitu osjetljive električne opreme od oštećenja uslijed električnih prenapona je odvođenje prenapona dalje od opreme u zemlju.
Zaštita od prenapona MOV sastoji se od tri dijela: srednji je materijal od metalnog oksida, a dva poluvodiča spojena su na napajanje i masu. Kada dođe do prenapona, MOV djeluje odmah, a vrijeme odziva je 1 do 3 nanosekunde. "V" u MOV je reostat. U trenutku odziva, otpor MOV-a pada s maksimalne vrijednosti na gotovo nula ohma, a prekostruja teče u zemlju kroz MOV. Zaštićena električna oprema nastavlja raditi pod normalnim radnim naponom. Njegovi poluvodički elementi imaju svojstvo mijenjanja otpora s promjenom napona. Kada je napon ispod određene vrijednosti, kretanje elektrona u poluvodiču stvara veliki otpor. Obrnuto, kada napon prijeđe tu specifičnu vrijednost, kretanje elektrona se mijenja i otpor poluvodiča se smanjuje blizu nula ohma. Napon je normalan, a zaštita od prenapona MOV je u stanju mirovanja, što ne utječe na strujni vod.
Pokazatelji prednosti i nedostataka MOV-a za zaštitu od prenapona: (1) Napon stezanja: Označava vrijednost napona koja će uzrokovati spajanje MOV-a na uzemljenje. Što je niži napon stezanja, to je bolja zaštita. (2) Kapacitet apsorpcije/disipacije energije: Ova nazivna vrijednost pokazuje koliko energije prenaponski zaštitnik može apsorbirati prije nego što izgori, u džulima. Što je veća vrijednost, to je bolja zaštita. (3) Vrijeme odziva: Prenaponski zaštitnici se ne isključuju odmah, imaju malo kašnjenje u odgovoru na prenapon.
Drugi uobičajeni uređaj za zaštitu od prenapona je cijev za pražnjenje plina. Ove cijevi s plinskim pražnjenjem rade isto što i MOV-ovi, prebacuju višak struje s napona na uzemljenje koristeći inertni plin kao vodič između dvije žice. Kada je napon u određenom rasponu, sastav plina određuje da je on loš vodič. Ako napon skoči izvan tog raspona, struja će biti dovoljno jaka da ionizira plin, čineći cijev s izbojem plina vrlo dobrim vodičem. On provodi struju prema masi dok se napon ne vrati na normalne razine, a zatim ponovno postaje loš vodič.
(1) SPD dalekovoda
Budući da je energija udara groma vrlo velika, potrebno je metodom hijerarhijskog pražnjenja korak po korak oslobađati energiju udara groma u tlo. U zoni neposredne zaštite od udara groma (LPZ0A) ili na spoju zone izravne zaštite od udara groma (LPZ0B) i prve zone zaštite (LPZ1) ugradite prenaponsku zaštitu ili zaštitnik od prenapona s ograničenjem napona koji je prošao klasifikacijski test klase I kao prvi. Prva razina zaštite je pražnjenje istosmjerne struje munje, ili kada je dalekovod za prijenos električne energije izravno udaren munjom, ispraznit će ogromnu provedenu energiju. Na spoju svake pregrade (uključujući područje LPZ1) nakon prve zaštitne zone ugraditi prenaponsku zaštitu s ograničenjem napona, kao drugu, treću ili višu razinu zaštite. Zaštitnik druge razine je zaštitni uređaj za zaostali napon prethodne zaštite i inducirani udar groma u tom području. Kada se velika apsorpcija energije udara groma dogodi u prednjoj razini, još uvijek postoji dio koji je prilično velik za opremu ili zaštitnik treće razine. Energija će se prenositi i potrebno ju je dalje apsorbirati zaštitnik druge razine. U isto vrijeme, dalekovod koji prolazi kroz uređaj za zaštitu od munje prve razine također će inducirati elektromagnetsko pulsno zračenje munje. Kada je linija dovoljno duga, energija inducirane munje postaje dovoljno velika, zahtijevajući zaštitnik druge razine za daljnje pražnjenje energije munje. Zaštitnik treće razine štiti zaostalu energiju munje koja prolazi kroz zaštitnik druge razine. Prema razini podnosivog napona zaštićene opreme, ako dvorazinska zaštita od munje može ograničiti napon niži od razine podnosivog napona opreme, potrebne su samo dvije razine zaštite; ako je razina podnosivog napona opreme niska, četiri razine ili čak više razina zaštite.
Signalna linija SPD
Širokom primjenom informacijskih sustava, zbog velikog broja mrežnih vodova i niske razine podnosivog napona elektroničke opreme, udari groma sve su štetniji za informacijske sustave. Šteta od munje za informacijski sustav uglavnom je uzrokovana elektromagnetskim pulsom munje, uključujući val prenapona munje koji se provodi duž voda, protunapad visokog potencijala generiran strujom munje na žici za uzemljenje, elektrostatičku indukciju i elektromagnetsku indukciju munje elektromagnetsko polje. Zaštitne mjere za elektromagnetske impulse uključuju presretanje, ranžiranje, izjednačavanje potencijala, zaštitu, uzemljenje i razumno ožičenje. Ugradnja SPD-a na signalnu liniju važna je mjera za informacijski sustav za sprječavanje elektromagnetskih impulsa. Može istovremeno igrati ulogu presretanja, ranžiranja i izjednačavanja potencijala. Signalni vod SPD treba biti spojen na signalni priključak zaštićene opreme. Njegov izlazni terminal spojen je na priključak zaštićene opreme, koji se može podijeliti na serijski i paralelni priključak, a općenito se postavlja serijski na signalnu liniju. Stoga, pri odabiru SPD signala, treba odabrati SPD s manjim unesenim gubitkom.
