Kokių tipų apsaugos nuo viršįtampių įtaisai yra prieinami?

Įtampos šuoliai pramoninėse elektros energijos sistemose yra neišvengiami, tačiau netinkama apsaugos strategija dažnai palieka svarbią įrangą neapsaugotą. Dažnai matau gedimus, kylančius dėl netinkamo viršįtampių apsaugos pasirinkimo.

Apsaugos nuo viršįtampių įtaisai yra suprojektuoti taip, kad apribotų trumpalaikį viršįtampio poveikį, nukreipdami viršįtampių energiją nuo jautrios įrangos ir užtikrindami, kad elektros sistemos išliktų stabilios ir veikiančios.

Šiame straipsnyje paaiškinsiu, kaip veikia skirtingi viršįtampių apsaugos įtaisų tipai, kurie tipai tinka pramoninėms reikmėms ir kaip inžinieriai turėtų pasirinkti tinkamą sprendimą, atsižvelgdami į sistemos reikalavimus.

Kaip veikia skirtingi viršįtampių apsaugos įrenginių tipai?

Ne visi viršįtampiai elgiasi vienodai, kaip ir apsaugos įtaisai. Skirtingi viršįtampių apsaugos įtaisų tipai veikia reaguodami į konkrečius viršįtampių energijos lygius, bangų formas ir įrengimo vietas elektros sistemoje.

Suprasti viršįtampių apsaugos įtaiso funkcijaSvarbu pradėti nuo to, kaip susidaro viršįtampiai. Žaibo smūgiai, elektros tinklų perjungimas ir vidiniai apkrovos pokyčiai gali sukelti trumpalaikį viršįtampio efektą. Apsaugos nuo viršįtampių įtaisai (SPD) nuolat stebi sistemos įtampą ir išlieka pasyvūs, kol įtampa neviršija nustatytos ribos.

Kai įvyksta viršįtampis, SPD akimirksniu pasikeičia iš didelės varžos būsenos į mažos varžos kelią, saugiai nukreipdamas perteklinę energiją į žemę. Šis procesas įvyksta per nanosekundes, neleidžiant viršįtampiui pasiekti prijungtos įrangos. Kai viršįtampis išsisklaido, įrenginys automatiškai atsistato.

Skirtingi viršįtampių apsaugos įtaisų tipai yra skirti atlaikyti skirtingus viršįtampių dydžius. Didelės energijos įtaisai daugiausia dėmesio skiria srovės iškrovimo gebai, o pasroviui skirti įtaisai teikia pirmenybę įtampos fiksavimo tikslumui. Ši sluoksninės apsaugos koncepcija yra esminė pramoninio elektros projektavimo srityje ir yra nurodyta IEC ir UL standartuose.

Pagrindiniai viršįtampių apsaugos įtaisų veikimo principai

• Nuolatinis įtampos stebėjimas

• Greitas reagavimas į viršįtampius

• Energijos nukreipimas į įžeminimo sistemą

• Automatinis atstatymas po viršįtampio įvykio

Tai paaiškina Kaip veikia viršįtampių apsaugos įtaisai (SPD) tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės sistemose.

Pagrindiniai SPD komponentai

• Metalo oksido varistoriai (MOV)

• Dujų išlydžio vamzdeliai (GDT)

• Terminio atjungimo mechanizmai

• Būsenos indikatoriai

Kiekvienas komponentas prisideda prie patikimo viršįtampių slopinimo.

Kodėl įrenginio tipas turi įtakos našumui

• Didelės energijos viršįtampiams reikalingi tvirti iškrovimo keliai

• Jautrioms apkrovoms reikalinga maža liekamoji įtampa

• Neteisingas tipo pasirinkimas sumažina apsaugos efektyvumą

• Koordinavimas užtikrina visos sistemos apsaugą

Kokie viršįtampių apsaugos įtaisų tipai tinka pramoninėms reikmėms?

Pramoninėje aplinkoje reikia daugiau nei pagrindinės apsaugos. Tinkamas apsaugos nuo viršįtampių įrenginio tipas priklauso nuo maitinimo architektūros, poveikio rizikos ir įrangos jautrumo.

Pramonės objektuose patiriami tiek išoriniai, tiek vidiniai viršįtampiai. Išoriniai viršįtampiai dažnai patenka per komunalinius ryšius, o vidinius viršįtampius sukelia varikliai, kintamo dažnio pavaros ir perjungimo operacijos. Todėl daugiasluoksnė apsauga yra būtina.

Sistemos įėjimo taške reikalingi didelės talpos viršįtampių srovės slopinimo įtaisai (SPD), kad būtų galima valdyti dideles viršįtampių sroves. Pasroviui esantys tikslesni įtaisai riboja liekamąją įtampą, kad apsaugotų automatikos įrangą, programuojamus loginius valdiklius ir valdymo elektroniką. Tinkamo viršįtampių apsaugos įtaisų tipai užtikrina atitiktį reikalavimams, patikimumą ir ilgalaikę turto apsaugą.

Pramoninėse sistemose, maitinamose kintamąja srove, inžinieriai dažnai diegia koordinuotą apsaugą, naudodami specialius paskirstymo skydų ir valdymo grandinių sprendimus. Nuolatinės srovės aplinkoje, pavyzdžiui, saulės fotovoltinėse sistemose, akumuliatorių kaupimo sistemose ir elektromobilių infrastruktūroje, viršįtampių elgsena labai skiriasi ir reikalauja specialiai sukurtų įrenginių.

Kintamosios srovės maitinimo sistemos taikymas

Pramoninės kintamosios srovės sistemos naudoja apsaugą, pritaikytą prie tinklo charakteristikų ir apkrovos profilių. Specialūs sprendimai, sukurti Kintamosios srovės viršįtampių apsauga dažniausiai montuojami:

• Pagrindiniai skirstomieji skydai

• Sub-paskirstymo skydai

• Motorikos valdymo centrai

• Pramoninės automatikos spintos

Šie įrenginiai skirti valdyti komunalines paslaugas ir perjungti įtampos šuolius.

Nuolatinės srovės maitinimo sistemos taikymas

Nuolatinės srovės sistemos patiria nuolatinę įtampą ir unikalius pereinamųjų srovių modelius. Specializuota Nuolatinės srovės viršįtampių apsauga yra būtinas:

• Saulės PV masyvai

• Baterijų energijos kaupimo sistemos

• Elektromobilių įkrovimo stotelės

• Telekomunikacijų maitinimo šaltiniai

Kintamosios srovės SPD naudojimas nuolatinės srovės sistemose yra dažna ir brangi klaida.

Pramoninio pritaikymo palyginimo lentelė

Kaip išsirinkti vieną iš skirtingų viršįtampių apsaugos įrenginių tipų?

Norint pasirinkti vieną iš viršįtampių apsaugos įrenginių tipų, reikia atlikti sistemos lygio analizę, o ne vien palyginti gaminius.

Rekomenduoju pradėti atrankos procesą nuo elektros sistemos žemėlapio sudarymo. Nustatykite įeinančius maitinimo šaltinius, įžeminimo kokybę ir kritines apkrovas. Tada įvertinkite viršįtampių poveikio riziką ir priimtinus likutinės įtampos lygius.

Inžinieriai turėtų atsižvelgti į nominalią įtampą, iškrovimo srovės vertes ir įtampos apsaugos lygį (Up). Tačiau šie parametrai turi būti vertinami kartu. Įrenginys, turintis didelę srovės vertę, bet prastą prispaudimo našumą, vis tiek gali praleisti žalingą įtampą.

Kitas dažnai pamirštamas veiksnys yra gamintojo patirtis. Darbas su patyrusiu specialistu viršįtampių apsaugos įtaisų gamintojas padeda užtikrinti tinkamą koordinavimą, standartų laikymąsi ir ilgalaikį patikimumą. Sudėtingiems arba didelės rizikos įrenginiams ankstyvojo etapo techniniai aptarimai padeda išvengti netinkamo taikymo ir brangių pertvarkymų. Daugelis inžinierių nusprendžia patvirtinti sistemos tinkamumą per tiesioginės techninės konsultacijos projektavimo etape.

Svarbiausi atrankos kriterijai

• Sistemos įtampa ir dažnis

• Viršįtampio poveikio lygis

• Įrangos jautrumas

• Įžeminimo varža

• Įrengimo vieta

Dažnos inžinerinės klaidos

• SPD pasirinkimas tik pagal srovės stiprumą

• Ignoruojant nuolatinės ir kintamosios srovės skirtumus

• Prastas įžeminimo koordinavimas

• SPD įrengimas per toli nuo apkrovų

Rekomenduojama pasirinkimo logika

• Didelis išorinis poveikis → Didelės talpos SPD

• Jautri elektronika → Žema padidinimo vertė

• Mišrios sistemos → Koordinuota apsauga

• Pramonės veikimo laikas yra kritinis → Pertekliniai sluoksniai

Išvada

Gerai atrinkta viršįtampių apsaugos įtaisai sudaro svarbų gynybos sluoksnį pramoninėse elektros energijos sistemose, apsaugodami įrangą, užtikrindami atitiktį reikalavimams ir palaikydami veiklos tęstinumą.

DUK

Kam naudojami viršįtampių apsaugos įtaisai?

Jie apsaugo elektros sistemas ir įrangą, nukreipdami trumpalaikius viršįtampius nuo jautrių komponentų.

Kaip veikia viršįtampių apsaugos įtaisai (SPD)?

SPD aptinka įtampos šuolius ir akimirksniu nukreipia perteklinę energiją į žemę, kol neatsiranda žala.

Ar yra skirtingų tipų viršįtampių apsaugos įtaisų, skirtų kintamosios ir nuolatinės srovės sistemoms?

Taip. Kintamosios ir nuolatinės srovės sistemoms dėl skirtingų elektrinių charakteristikų reikalingi specialiai sukurti apsaugos nuo viršįtampių įtaisai.

Kodėl renkantis SPD svarbi gamintojo patirtis?

Patyrę gamintojai užtikrina tinkamą koordinavimą, atitiktį reikalavimams ir patikimą ilgalaikį veikimą.