Pārsprieguma aizsardzības ierīce: kas tā ir un kā tā darbojas?

---

Elektriskās strāvas pārspriegumi nemanāmi bojā iekārtas, saīsina to kalpošanas laiku un izraisa neplānotas dīkstāves. Es bieži redzu, ka šis risks tiek novērtēts par zemu, līdz kritiski svarīgās sistēmās sāk parādīties kļūmes.

A pārsprieguma aizsardzības ierīce ir paredzēts elektrisko un elektronisko iekārtu aizsardzībai no īslaicīgiem pārsprieguma gadījumiem, droši novirzot lieko enerģiju uz zemi, pirms rodas bojājumi.

Turpmākajās sadaļās es aprakstīšu, kā darbojas dažādi pārsprieguma aizsardzības ierīču veidi, kur tie tiek izmantoti un kā inženieriem vajadzētu izvēlēties pareizo risinājumu rūpnieciskajām sistēmām.

---

Kā darbojas 1. un 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces?

Dažādiem pārsprieguma gadījumiem ir nepieciešamas dažādas aizsardzības stratēģijas. 1. un 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces darbojas kopā, pārtverot pārspriegumus vairākos elektrosistēmas punktos, novēršot destruktīvas enerģijas nonākšanu jutīgās slodzēs. Pārsprieguma aizsardzības ierīce darbojas, uzraugot sprieguma līmeņus un nekavējoties reaģējot, ja īslaicīgs pārspriegums pārsniedz noteiktu slieksni. Šos pārspriegumus parasti izraisa zibens spērieni, komunālo pakalpojumu pārslēgšanas darbības vai lielas induktīvās slodzes. Galvenā atšķirība starp 1. un 2. tipa ierīcēm ir tā, ka kur un kā tie pārtver pārsprieguma enerģiju.

A 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce ir uzstādīta pie apkalpošanas ieejas, augšpus galvenā sadales paneļa. Tā ir paredzēta, lai apstrādātu augstas enerģijas pārspriegumus, kas rodas no zibens vai inženiertīkliem. Šīs ierīces var droši novadīt daļēju zibens strāvu tieši zemē, nepaļaujoties uz augšpus esošu aizsardzību.

Turpretī, a 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce tiek uzstādīts lejup pa straumi, parasti sadales paneļos. Tas mazina atlikušos pārspriegumus, kas iet caur 1. tipa slāni vai rodas iekšēji, ko rada iekārtu komutācija. Kopā šī slāņveida aizsardzības pieeja ievērojami samazina lejup pa straumi esošās elektronikas slodzi.

Reālā rūpnieciskā vidē reti kad pietiek ar vienu aizsardzības slāni. Koordinēta 1. un 2. tipa aizsardzība nodrošina, ka pārsprieguma enerģija tiek pakāpeniski samazināta, saglabājot sprieguma līmeņus iekārtu tolerances robežās.

Kā 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce apstrādā augstas enerģijas pārspriegumus

1. tipa ierīces ir konstruētas tā, lai izturētu ārkārtējas pārsprieguma strāvas un darbotos bez augšupējās ķēdes aizsardzības.

• Uzstādīts pie galvenajām apkalpošanas ieejām

• Paredzēts zibens strāvas izlādei

• Bieži tiek testēts atbilstoši 10/350 μs viļņu formas standartiem

• Būtiski objektiem zibens iedarbības pakļautajos reģionos

Tas padara 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce risinājumi, kas ir kritiski svarīgi rūpniecības uzņēmumiem, datu centriem un infrastruktūras projektiem ar atklātām ienākošajām elektrolīnijām.

Kā 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce ierobežo atlikušo pārspriegumu

2. tipa ierīces koncentrējas uz sprieguma ierobežošanu, nevis uz neapstrādātas strāvas apstrādi.

• Uzstādīts apakšsadales paneļos

• Ātrāk reaģē uz zemākas enerģijas pārejas posmiem

• Aizsargājiet PLC, piedziņas un vadības elektroniku

• Samaziniet kopējo izolācijas spriegumu

Pareizi izvēlēts 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce ievērojami samazina jutīgu iekārtu ilgtermiņa atteices rādītājus.

Kāpēc koordinēta aizsardzība ir svarīga

Izmantojot tikai 1. vai 2. tipu, rodas aizsardzības nepilnības.

• 1. tips bez 2. tipa atstāj atlikušo spriegumu nekontrolētu

• 2. tips bez 1. tipa rada katastrofālas pārslodzes risku

• Koordinētas sistēmas uzlabo atbilstību IEC standartiem

• Apkopes intervāli ir pagarināti

---

Kur tiek izmantotas 1. un 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces?

Nepareiza novietošana samazina aizsardzības efektivitāti. 1. un 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīces jāuzstāda noteiktos elektrosistēmas punktos, lai efektīvi kontrolētu pārsprieguma enerģijas plūsmu.

Pielietojums ir tikpat svarīgs kā ierīces izvēle. Bieži vien redzu, ka labi novērtētas pārsprieguma aizsardzības ierīces nedarbojas pietiekami labi tikai tāpēc, ka tās ir uzstādītas nepareizā vietā. 1. un 2. tipa ierīcēm ir atšķirīgas lomas elektriskajā arhitektūrā.

1. tipa ierīces tiek izmantotas vietās, kur elektrosistēma saskaras ar ārējiem tīkliem. Tas ietver ar komunālajiem pakalpojumiem piegādātas pieslēgvietas, gaisvadu līniju savienojumus un objektus ar ārējām zibensaizsardzības sistēmām. To uzdevums ir apturēt lielas pārsprieguma strāvas, pirms tās izplatās dziļāk instalācijā.

2. tipa ierīces tiek izmantotas tuvāk jutīgām slodzēm. Tās aizsargā automatizācijas sistēmas, motoru piedziņas, instrumentu paneļus un IT iekārtas no iekšēji ģenerētiem pārslēgšanas pārspriegumiem un atlikušā pārsprieguma.

Rūpnieciskām iekārtām, kas meklē atbilstošu un uzticamu aizsardzību, savienojot 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce pie apkalpošanas ieejas ar lejpus esošu 2. tipa aizsardzību ir plaši atzīta inženiertehniskā prakse.

Tipiski 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīču pielietojumi

• Galvenie zemsprieguma sadales skapji

• Telpas ar ārējām zibens aizsardzības sistēmām

• Rūpnieciskās iekārtas, kas izmanto gaisvadu elektrolīnijas

• Atjaunojamās enerģijas iekārtas

Šajās vietās ir vislielākā pārsprieguma enerģijas iedarbība.

Tipiski 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīču pielietojumi

• Vadības paneļi un MCC

• Automatizācijas un PLC skapji

• Komerciālas ēkas ar jutīgu elektroniku

• Rūpnieciskās apakšsadales paneļi

Šeit, a 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce koncentrējas uz sprieguma lēcienu ierobežošanu, kas laika gaitā bojā elektroniskās sastāvdaļas.

Lietojumprogrammu salīdzināšanas tabula

---

Kā izvēlēties pareizo pārsprieguma aizsardzības ierīces veidu?

Nepareiza pārsprieguma aizsardzības ierīces veida izvēle rada viltus drošību. Pareiza izvēle ir atkarīga no sistēmas topoloģijas, pārsprieguma iedarbības līmeņa un iekārtu jutības.

Pārsprieguma aizsardzības ierīces izvēlei nekad nevajadzētu balstīties tikai uz strāvas novērtējumu. Es iesaku sākt ar sistēmas līmeņa novērtējumu. Nosakiet ienākošās jaudas raksturlielumus, zemējuma kvalitāti un aizsargājamo slodžu kritiskumu.

Iekārtām, kas pakļautas zibens iedarbībai vai kurām tiek piegādāts gaisvadu elektrotīkls, ir nepieciešams izturīgs 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce pie apkalpošanas ieejas. Šīm ierīcēm jāatbilst IEC 61643 standartiem un bez kļūmēm jāiztur lielas izlādes strāvas.

Iekšējai aizsardzībai koordinēta 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce jāizvēlas, pamatojoties uz nominālo spriegumu, aizsardzības līmeni (Up) un reakcijas laiku. Zemākas Up vērtības parasti nodrošina labāku aizsardzību jutīgai elektronikai.

Tikpat svarīgi ir koordinācijas attālums, kabeļu garums un zemējuma pretestība. Slikta zemējuma kvalitāte var ievērojami samazināt SPD efektivitāti neatkarīgi no ierīces nominālās jaudas.

Galvenie tehniskās atlases kritēriji

• Nominālais sistēmas spriegums (Uc)

• Izlādes strāvas nominālvērtība (In / Imax)

• Sprieguma aizsardzības līmenis (augšup)

• Uzstādīšanas vide

• Atbilstība IEC standartiem

Bieži pieļautās izvēles kļūdas

• 2. tipa ierīču lietošana bez augšupējās aizsardzības

• Pašreizējo vērtējumu pārspīlēšana, ignorējot augšupvērstās vērtības

• Zemējuma sistēmas kvalitātes ignorēšana

• SPD uzstādīšana pārāk tālu no aizsargātajām slodzēm

Ieteicamā atlases loģika

• Ārēja pārsprieguma iedarbība → Nepieciešams 1. tips

• Jutīga elektronika → Nepieciešams 2. tips

• Rūpnieciskās sistēmas → Koordinēta aizsardzība

• Kritisks darbības laiks → Liekie SPD slāņi

---

Secinājums

Pareizi izvēlēts pārsprieguma aizsardzības ierīce Stratēģija, kas apvieno 1. un 2. tipa aizsardzību, ir būtiska rūpniecisko sistēmu aizsardzībai un ilgtermiņa darbības uzticamības nodrošināšanai.

---

Bieži uzdotie jautājumi

Kāda ir galvenā atšķirība starp 1. un 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīcēm?

1. tipa ierīces apstrādā augstas enerģijas zibens pārspriegumus pie elektrotīkla ieejām, savukārt 2. tipa ierīces ierobežo atlikušo pārspriegumu sadales sistēmās.

Vai 2. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce var aizstāt 1. tipa ierīci?

Nē. 2. tipa ierīces nav paredzētas tiešas zibens strāvas izturībai, un tās ir jāsaskaņo ar 1. tipa aizsardzību.

Kur jāuzstāda 1. tipa pārsprieguma aizsardzības ierīce?

Tas jāuzstāda pie galvenās apkalpošanas ieejas, augšpus primārā sadales paneļa.

Cik pārsprieguma aizsardzības ierīču ir nepieciešamas rūpnieciskajā sistēmā?

Lielākajai daļai rūpniecisko sistēmu ir nepieciešami vismaz divi slāņi: 1. tipa pie ieejas un 2. tipa jutīgu iekārtu tuvumā.