Ievads

Mūsdienu tehnoloģiju pasaulē elektriskās un elektroniskās iekārtas ir neaizsargātākas nekā jebkad agrāk pret bojājumiem, ko rada zibens spērieni, tīkla svārstības vai iekšējās komutācijas darbības. Pārsprieguma aizsargi, kas pazīstami arī kā pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD), spēlē būtisku lomu jutīgu iekārtu aizsardzībā pret sprieguma svārstībām. Šajā rakstā tiek pētīta pārsprieguma aizsargu praktiskā pielietošana dažādās nozarēs un to efektivitāte, izmantojot gadījumu izpētes.

1. Dzīvojamās ēkas

(I) Sadzīves tehnikas aizsardzība

Mūsdienās ģimenes vairs nevar iztikt bez dažādām elektroniskām ierīcēm, piemēram, televizoriem, datoriem, ledusskapjiem un viedās mājas sistēmām. Kad šīs ierīces piedzīvo pēkšņu strāvas pārspriegumu, tās, visticamāk, tiks sabojātas, kas ne tikai ietekmēs ikdienas dzīvi, bet arī var radīt dārgas remonta vai nomaiņas izmaksas.

Ņemsim par piemēru kādu piepilsētas māju Floridā, ASV. Reiz netālu iespēra zibens, izraisot liela mēroga strāvas pārspriegumu, un daudzas tuvumā esošo mājsaimniecību elektroierīces, piemēram, televizori, maršrutētāji un HVAC sistēmas, tika bojātas. Tomēr viena ģimene jau iepriekš uzstādīja visas mājas pārsprieguma aizsargu uz galvenā sadales skapja un palika neskarta, savukārt citi kaimiņi cieta ievērojamus zaudējumus.

(II) Saules enerģijas ražošanas sistēma

Līdz ar saules paneļu plašu izmantošanu, pārsprieguma aizsardzības nozīme ir kļuvusi arvien izteiktāka. Saules enerģijas ražošanas sistēmas invertora un akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēma ir ļoti trausla un uzņēmīga pret pārspriegumiem.

Vācijā kāds mājas īpašnieks uzstādīja sekundāro pārsprieguma aizsargu saules invertora ieejā. Vēlāk tuvumā esošais transformators sabojājās, izraisot tīkla svārstības. Pateicoties pārsprieguma aizsargam, pārspriegums tika novirzīts un invertors tika pasargāts no bojājumiem, kuru nomaiņa citādi būtu izmaksājusi vairāk nekā 2000 eiro.

2. Komerciāli un rūpnieciski pielietojumi

(I) Datu centri

Datu centriem ir ārkārtīgi īpašas jaudas prasības, un tiem ir jānodrošina nepārtraukta barošanas padeve, lai uzturētu serveru normālu darbību. Pat neliels pārspriegums var izraisīt datu zudumu vai serveru bojājumus, kas savukārt rada milzīgus ekonomiskus zaudējumus.

Labs piemērs ir Google datu centrs Singapūrā. Datu centrā tiek izmantota daudzlīmeņu pārsprieguma aizsardzības sistēma ar 1. līmeņa pārsprieguma aizsargu (zibensnovedēju) pie ieejas un 3. līmeņa pārsprieguma aizsargu (galalietotājiem) pie servera. Reiz datu centru tieši skāra zibens, taču pārsprieguma aizsargs veiksmīgi izkliedēja pārspriegumu un novērsa dīkstāvi, kas varēja izraisīt miljoniem dolāru lielus ieņēmumu zaudējumus.

(II) Ražošanas rūpnīcas

Ražošanas uzņēmumos tādas iekārtas kā rūpnieciskās iekārtas, programmējamie loģiskie kontrolieri (PLC) un CNC darbgaldi ir ļoti jutīgi pret sprieguma svārstībām. Kad spriegums ir novirzīts no normas, šīs iekārtas var nedarboties pareizi.

Toyota automašīnu ražotne Japānā to labi apzinās. Viņi aprīkoja savas robotizētās metināšanas iekārtas ar pārsprieguma aizsardzības ierīcēm. Reiz netālu no rūpnīcas iespēra zibens, bet pārsprieguma aizsargs veiksmīgi pasargāja 15 robotu rokas no bojājumiem. Tiek lēsts, ka tas ļāva ietaupīt aptuveni 500 000 ASV dolāru potenciālajās remonta izmaksās.

(III) Veselības aprūpes iestādes

Veselības aprūpes iestādes, piemēram, slimnīcas, izmanto dažādas kritiski svarīgas iekārtas, piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) iekārtas, ventilatorus un uzraudzības sistēmas. Kad šīs ierīces ir bojātas, tās ne tikai radīs ekonomiskus zaudējumus, bet arī ietekmēs pacientu ārstēšanu un aprūpi.

Sidnejas slimnīcā, Austrālijā, visām intensīvās terapijas nodaļas (ITN) iekārtām ir uzstādīti medicīniskas klases pārsprieguma aizsargi. Kad šajā zonā notika elektriskā vētra, pārsprieguma aizsargs veiksmīgi novērsa kritiski svarīgu iekārtu bojājumus un nodrošināja, ka pacienti var saņemt nepārtrauktu aprūpi.

3Telekomunikācijas un infrastruktūra

(I) Mobilās bāzes stacijas

Telekomunikāciju torņi ir viegli zibens spērienu mērķi to augsto konstrukciju dēļ. Kad tie ir iespēruši, tīkla pakalpojumi var tikt pārtraukti, radot lielas neērtības lietotājiem.

Kāds telekomunikāciju operators Seulā, Dienvidkorejā, veica efektīvus pasākumus. Tas savos 5G torņos uzstādīja sava veida pārsprieguma aizsargu. Musonu sezonas laikā šajos torņos vairākas reizes iespēra zibens, taču, pateicoties pārsprieguma aizsargu aizsardzībai, dīkstāves nebija, savukārt objektiem bez pārsprieguma aizsargiem bija nepieciešams biežs remonts.

(II) Satiksmes vadības sistēma

Inteliģentās transporta sistēmas (ITS) normāla darbība ir neatdalāma no stabilas barošanas avota, kam nepieciešama tādu iekārtu kā vadības signālu un novērošanas kameru nepārtraukta darbība.

Dubaijas viedpilsētas projektā satiksmes vadības sistēma ir aprīkota ar pārsprieguma aizsargu signāla kontrolierim. Vienā reizē tuvumā esošā apakšstacija sabojājās, izraisot strāvas pārspriegumu. Taču pārsprieguma aizsargs veiksmīgi mazināja problēmu un novērsa satiksmes haosu, ko varētu būt izraisījusi signāla kļūme.

4Atjaunojamās enerģijas joma

(I) Vēja turbīnas

Vēja elektrostacijas pārsvarā atrodas atklātās vietās un ir neaizsargātas pret zibens spērieniem. Kad turbīnas vadības sistēma ir bojāta, tas ne tikai izraisīs iekārtu izslēgšanu, bet arī var radīt milzīgus ekonomiskos zaudējumus.

Apvienotās Karalistes Ziemeļjūras vēja elektrostacijā liela nozīme tiek piešķirta pārsprieguma aizsardzībai. Turbīnas vadības sistēmai tika uzstādīti pārsprieguma aizsargi. Vienā reizē vēja elektrostaciju tieši iespēra zibens, taču pārsprieguma aizsargs veiksmīgi novērsa SCADA sistēmas bojājumus un dīkstāves zaudējumus, kas varēja sasniegt pat 1 miljonu mārciņu.

(II) Elektromobiļu (EV) uzlādes stacijas

Elektromobiļu uzlādes staciju normālai darbībai ir nepieciešama arī spēcīga pārsprieguma aizsardzība, lai nodrošinātu drošību un uzticamību.

Kā piemēru var minēt Tesla Supercharger tīklu Kalifornijā. Tesla savās Supercharger stacijās ir ieviesusi pārsprieguma aizsardzības pasākumus. Tīkla nestabilitātes gadījumā pārsprieguma aizsargs veiksmīgi novērsa uzlādes iekārtas bojājumus, nodrošinot nepārtrauktu pakalpojumu elektrotransportlīdzekļu lietotājiem.

5Lauksaimniecības pielietojumi

(I) Apūdeņošanas sistēmas

Lielākā daļa mūsdienu lauksaimniecības apūdeņošanas sistēmu automatizētai darbībai izmanto elektroniskus kontrolierus. Kad šos kontrolierus ietekmē strāvas pārspriegums, tie var izraisīt apūdeņošanas sistēmas bojājumus, kas savukārt ietekmē kultūraugu augšanu.

Nīderlandes lauksaimniecības uzņēmums bija iepriekš sagatavojies. Viņi uzstādīja pārsprieguma aizsargus savām automatizētajām apūdeņošanas sistēmām. Kad tuvumā esošais transformators sabojājās un izraisīja strāvas pārspriegumu, pārsprieguma aizsargs veiksmīgi aizsargāja vadības bloku un novērsa kultūraugu apūdeņošanas kļūmes.

Secinājums

Pārsprieguma aizsargiem ir neaizstājama loma mūsu ikdienas dzīvē un dažādās augsta riska vidēs. Neatkarīgi no tā, vai tās ir sadzīves tehnika, rūpnieciskās iekārtas vai telekomunikāciju un atjaunojamās enerģijas sistēmas, pārsprieguma aizsargi efektīvi novērš katastrofālus bojājumus un ekonomiskos zaudējumus. Šajā rakstā, izmantojot virkni gadījumu pētījumu, pilnībā parādīta pārsprieguma aizsargu galvenā loma darbības nepārtrauktības nodrošināšanā dažādās nozarēs.

Mūsdienās mūsu pasaule kļūst arvien elektrificētāka, un investīcijas augstas kvalitātes pārsprieguma aizsargos vairs nav tikai piesardzības pasākums, bet gan nepieciešama izvēle.