Apsaugos nuo viršįtampių įtaisas: kas tai yra ir kaip jis veikia?

---

Elektros viršįtampiai tyliai sugadina įrangą, sutrumpina jos tarnavimo laiką ir sukelia neplanuotas prastovas. Dažnai matau, kad ši rizika yra nepakankamai įvertinama, kol gedimai pradeda ryškėti svarbiausiose sistemose.

A viršįtampių apsaugos įtaisas skirtas apsaugoti elektros ir elektroninę įrangą nuo trumpalaikių viršįtampių, saugiai nukreipiant energijos perteklių į žemę, kol neatsiranda žala.

Žemiau esančiuose skyriuose aptarsiu, kaip veikia skirtingi viršįtampių apsaugos įtaisų tipai, kur jie naudojami ir kaip inžinieriai turėtų pasirinkti tinkamą sprendimą pramoninėms sistemoms.

---

Kaip veikia 1 ir 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisai?

Skirtingiems viršįtampių įvykiams reikalingos skirtingos apsaugos strategijos. 1 ir 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisai veikia kartu, sulaikydami viršįtampius keliuose elektros sistemos taškuose ir neleisdami žalingai energijai pasiekti jautrių apkrovų. Viršįtampių apsaugos įtaisas veikia stebėdamas įtampos lygius ir akimirksniu reaguodamas, kai trumpalaikė viršįtampių viršijimo riba viršija nustatytą ribą. Šiuos viršįtampius paprastai sukelia žaibo smūgiai, elektros tinklų perjungimo operacijos arba didelės indukcinės apkrovos. Pagrindinis skirtumas tarp 1 ir 2 tipo įtaisų yra tas, kad kur ir kaip jie perima bangos energiją.

A 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas yra įrengtas prie įvado, prieš pagrindinį skirstomąjį skydą. Jis skirtas valdyti didelės energijos viršįtampius, kylančius iš žaibo ar komunalinių tinklų. Šie įtaisai gali saugiai išleisti dalinę žaibo srovę tiesiai į žemę, nesiremdami apsauga prieš srovę.

Priešingai, a 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas yra montuojamas pasroviui, paprastai paskirstymo skyduose. Jis sumažina liekamuosius viršįtampius, kurie praeina per 1 tipo sluoksnį arba susidaro viduje perjungiant įrangą. Kartu šis sluoksninis apsaugos metodas žymiai sumažina pasroviui esančios elektronikos apkrovą.

Realioje pramoninėje aplinkoje retai kada pakanka vieno apsaugos sluoksnio. Koordinuota 1 ir 2 tipų apsauga užtikrina, kad viršįtampių energija būtų palaipsniui mažinama, išlaikant įtampos lygius įrangos tolerancijos ribose.

Kaip 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas apdoroja didelės energijos viršįtampius

1 tipo įtaisai yra sukurti taip, kad atlaikytų didelius viršįtampių sroves ir veiktų be priešsrovinės grandinės apsaugos.

• Įrengta prie pagrindinių aptarnavimo įėjimų

• Skirta žaibo srovės išlydžiui

• Dažnai testuojama pagal 10/350 μs bangos formos standartus

• Būtinas įrenginiams, esantiems žaibuojamuose regionuose

Tai daro 1 tipo apsaugos nuo viršįtampių įtaisas sprendimai, itin svarbūs pramonės įmonėms, duomenų centrams ir infrastruktūros projektams su atviromis įeinančiomis elektros linijomis.

Kaip 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas riboja liekamąją viršįtampio įtampą

2 tipo įtaisai daugiausia dėmesio skiria įtampos ribojimui, o ne srovės valdymui.

• Įrengta skirstomuosiuose skyduose

• Greičiau reaguoti į mažesnės energijos pereinamuosius procesus

• Apsaugokite PLC, pavaras ir valdymo elektroniką

• Sumažinkite kaupiamąjį izoliacijos įtempį

Tinkamai parinktas 2 tipo apsaugos nuo viršįtampių įtaisas žymiai sumažina jautrios įrangos ilgalaikių gedimų skaičių.

Kodėl svarbi koordinuota apsauga

Naudojant tik 1 arba 2 tipą, susidaro apsaugos spragos.

• 1 tipas be 2 tipo palieka likutinę įtampą nekontroliuojamą

• 2 tipo be 1 tipo rizika yra katastrofiška perkrova

• Koordinuotos sistemos pagerina atitiktį IEC standartams

• Pailginti techninės priežiūros intervalai

---

Kur naudojami 1 ir 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisai?

Neteisingas išdėstymas sumažina apsaugos efektyvumą. 1 ir 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisai turi būti įrengti tam tikruose elektros sistemos taškuose, kad būtų galima efektyviai valdyti viršįtampių energijos srautą.

Taikymas yra toks pat svarbus kaip ir įrenginio pasirinkimas. Dažnai matau, kad gerai įvertinti viršįtampių apsaugos įrenginiai neveikia tinkamai vien dėl to, kad yra sumontuoti netinkamoje vietoje. 1 ir 2 tipo įrenginiai atlieka skirtingus vaidmenis elektros architektūroje.

1 tipo įtaisai naudojami ten, kur elektros sistema jungiasi su išoriniais tinklais. Tai apima komunalinių paslaugų įvadus, oro linijų jungtis ir objektus su išorinėmis žaibosaugos sistemomis. Jų vaidmuo – sustabdyti dideles viršįtampių sroves, kol jos nepasklinda giliau į instaliaciją.

2 tipo įtaisai naudojami arčiau jautrių apkrovų. Jie apsaugo automatikos sistemas, variklių pavaras, prietaisų skydus ir IT įrangą nuo viduje generuojamų perjungimo viršįtampių ir liekamųjų viršįtampių.

Pramoninėms įstaigoms, ieškančioms reikalavimus atitinkančios ir patikimos apsaugos, 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas prie aptarnavimo įėjimo su pasroviui esančia 2 tipo apsauga yra plačiai pripažinta inžinerinė praktika.

Tipinės 1 tipo viršįtampių apsaugos įrenginių taikymo sritys

• Pagrindiniai žemos įtampos skirstomieji skydai

• Įrenginiai su išorinėmis žaibosaugos sistemomis

• Pramonės įmonės, naudojančios oro linijas

• Atsinaujinančios energijos įrenginiai

Šiose vietose patiriamas didžiausias energijos šuolių poveikis.

Tipinės 2 tipo viršįtampių apsaugos įrenginių taikymo sritys

• Valdymo skydai ir MCC

• Automatikos ir PLC spintos

• Komerciniai pastatai su jautria elektronika

• Pramoniniai skirstomieji skydai

Čia, a 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas daugiausia dėmesio skiriama įtampos šuolių, kurie laikui bėgant kenkia elektroniniams komponentams, ribojimui.

Taikymų palyginimo lentelė

---

Kaip pasirinkti tinkamą viršįtampių apsaugos įrenginio tipą?

Netinkamo tipo viršįtampių apsaugos įrenginio pasirinkimas lemia klaidingą saugumą. Tinkamas pasirinkimas priklauso nuo sistemos topologijos, viršįtampių poveikio lygio ir įrangos jautrumo.

Renkantis viršįtampių apsaugos įrenginį, niekada nereikėtų remtis vien tik srovės nominaliąja verte. Rekomenduoju pradėti nuo sistemos lygio įvertinimo. Nustatykite įeinančios galios charakteristikas, įžeminimo kokybę ir apsaugotų apkrovų kritiškumą.

Įrenginiams, veikiamiems žaibo arba maitinamiems oro linijomis, reikalingas tvirtas 1 tipo apsaugos nuo viršįtampių įtaisas prie aptarnavimo įėjimo. Šie įtaisai turi atitikti IEC 61643 standartus ir be gedimų atlaikyti dideles iškrovos sroves.

Vidaus apsaugai koordinuotai 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas turėtų būti parenkama atsižvelgiant į nominalią įtampą, apsaugos lygį („Up“) ir atsako laiką. Mažesnės „Up“ vertės paprastai geriau apsaugo jautrią elektroniką.

Lygiai taip pat svarbu koordinavimo atstumas, kabelių ilgis ir įžeminimo varža. Prastas įžeminimas gali gerokai sumažinti SPD efektyvumą, nepriklausomai nuo įrenginio vardinės vertės.

Pagrindiniai techniniai atrankos kriterijai

• Nominali sistemos įtampa (Uc)

• Iškrovimo srovės įvertinimas (In / Imax)

• Įtampos apsaugos lygis (aukštyn)

• Įrengimo aplinka

• Atitiktis IEC standartams

Dažnos atrankos klaidos

• 2 tipo įrenginių naudojimas be priešsrovinės apsaugos

• Dabartinių įvertinimų pervertinimas ignoruojant aukštyn reikšmes

• Įžeminimo sistemos kokybės ignoravimas

• SPD įrengimas per toli nuo apsaugotų apkrovų

Rekomenduojama pasirinkimo logika

• Išorinio viršįtampio poveikis → Reikalingas 1 tipas

• Jautri elektronika → Reikalingas 2 tipas

• Pramoninės sistemos → Koordinuota apsauga

• Kritinis veikimo laikas → Pertekliniai SPD sluoksniai

---

Išvada

Tinkamai parinktas viršįtampių apsaugos įtaisas Strategija, apjungianti 1 ir 2 tipų apsaugą, yra būtina pramonės sistemų apsaugai ir ilgalaikio eksploatavimo patikimumo užtikrinimui.

---

DUK

Kuo skiriasi 1 ir 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisai?

1 tipo įtaisai apdoroja didelės energijos žaibo viršįtampius ties įvadais, o 2 tipo įtaisai riboja liekamąją viršįtampių sistemą.

Ar 2 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas gali pakeisti 1 tipo įtaisą?

Ne. 2 tipo įtaisai nėra skirti atlaikyti nuolatinę žaibo srovę ir turi būti suderinti su 1 tipo apsauga.

Kur turėtų būti įrengtas 1 tipo viršįtampių apsaugos įtaisas?

Jis turėtų būti įrengtas prie pagrindinio įėjimo į elektros tinklą, prieš pagrindinį skirstomąjį skydą.

Kiek viršįtampių apsaugos įrenginių reikia pramoninėje sistemoje?

Daugumai pramoninių sistemų reikalingi bent du sluoksniai: 1 tipo prie įėjimo ir 2 tipo šalia jautrios įrangos.