Индустриалните системи обикновено използват трифазно захранване и намират широко приложение в различни видове машини, включително PLC, инвертори и други системи за управление и задвижване. Тези устройства са силно чувствителни към преходни пренапрежения (скокове). Високоенергийните пренапрежения на ниво микросекунди могат да повредят оборудването за изключително кратко време. Чрез правилно конфигуриране на 3-фазни устройства за защита от пренапрежение тип 2 (SPD) може да се осигури стабилната работа на машините.
Какво представлява 3-фазно устройство за защита от пренапрежение (SPD) тип 2?
Трифазното устройство за защита от пренапрежение тип 2 (SPD) е устройство за защита от пренапрежение, използвано в нисковолтови трифазни разпределителни системи за променлив ток, обикновено инсталирано в главните разпределителни шкафове или подразпределителните шкафове, и служи като второ ниво на защита от пренапрежение за промишлени системи.
В трифазна система (380V/400V/415V AC) SPD тип 2 обикновено се свързват в конфигурация 3P или 3P+N, което съответства на различни заземителни системи и методи на разпределение. Тяхната основна функция не е да поглъщат ток, а бързо да провеждат през вътрешни варисторни компоненти (обикновено металооксидни варистори MOV) по време на събития с пренапрежение, като разтоварват енергията на пренапрежението в заземителната система и по този начин ограничават остатъчното напрежение в рамките на допустимия диапазон на оборудването надолу по веригата.
Основни места за инсталиране на устройство за защита от пренапрежение тип 2 3 фаза в промишлени системи
В промишлените трифазни електроразпределителни системи защитите от пренапрежение тип 2 не се инсталират равномерно на едно място, а се разпределят в ключови възли на цялата система за захранване и управление на принципа на степенуваната защита. Тяхната основна цел не е защита в една точка, а създаване на непрекъснат път за отвеждане на енергията на пренапрежение от главното разпределение до крайното оборудване.
В практическото инженерство мястото на инсталиране на SPD обикновено е тясно свързано със структурата на електроразпределението, вида на товара и нивото на автоматизация. Особено в съвременните промишлени предприятия системите за задвижване на двигатели, PLC системите за управление и комуникационните мрежи често са разпределени на различни електрически нива. Следователно, Тип 2 SPD трябва да се разположат на няколко места, за да се създаде цялостна система за защита.
Защита от пренапрежение на подразпределителното табло
Разпределителният шкаф е входният възел на промишлената енергийна система и втората критична точка на разпределение на енергията на пренапрежение, постъпваща в завода. Инсталирането на SPD тип 2 на това място служи за извършване на вторичен процес на притискане на остатъчни пренапрежения от мрежата нагоре по веригата или пренапрежения, предизвикани от мълнии.
В този сценарий на приложение LSP 3-фазен SPD (напр. SLP40-275/3S+1) обикновено се използва като основно решение, монтирано след входящия прекъсвач и преди шината или свързано паралелно с шинната система. Неговата функция е да разтоварва по-голямата част от енергията на свръхнапрежението, преди то да попадне в разпределителната система надолу по веригата, като по този начин значително намалява напрежението върху задното оборудване.
Защита на центъра за управление на двигателя
Центърът за управление на двигатели е най-типичната зона за концентрация на натоварване в промишлените производствени системи, която отговаря за управлението на голям брой устройства, като двигатели, помпи, вентилатори и компресори. На това място рисковете от пренапрежения произтичат главно от комутационни пренапрежения, причинени от операции по пускане и спиране на двигатели и превключване на индуктивни товари.
Ролята на SPD тип 2 в центровете за управление на двигатели е да потиска въздействието на вътрешните преходни пренапрежения върху намотките на контакторите, софтстартерите и моторните задвижвания. Тъй като центровете за управление на двигатели обикновено са компактни и гъсто оборудвани, SPD обикновено се монтират в точките на разклонение на входящата линия или шината на шкафа, за да осигурят единна защита за цялото оборудване в шкафа.
При прилагането на продуктите LSP SLP40-275/3S+1 е сравнително типична конфигурационна схема в системите на центровете за управление на двигатели, особено подходяща за промишлени обекти със структури на заземителните системи TN-S и TT.
Защита от пренапрежение за шкаф за управление на PLC автоматизация
PLC шкафът за управление е ядрото на системите за индустриална автоматизация, което обединява контролери, I/O модули, комуникационни модули и различни електронни устройства с ниско напрежение. Тези устройства са изключително чувствителни към преходни пренапрежения; дори малка енергия на пренапрежение може да причини логически грешки или повреда на модула.
При този сценарий SPD тип 2 обикновено се инсталира на входа на захранването на контролния шкаф, като се поддържа възможно най-късо разстояние на връзката със захранващия модул на PLC, за да се намалят ефектите на наслагване на остатъчно напрежение. Неговата основна цел не е да защити цялата разпределителна система, а да осигури непрекъсната и стабилна работа на системата за логическо управление.
Система за защита от пренапрежение на VFD с променлива честота на задвижване
Променливото честотно задвижване (VFD) е едно от най-податливите на пренапрежения устройства в промишлените системи, тъй като вътрешната му шина за постоянен ток и IGBT захранващите модули са изключително чувствителни към пренапрежение. В условията на чести операции "старт-стоп" или внезапни промени в натоварването в системата е възможно да се появят високочестотни преходни напрежения.
Ролята на SPD тип 2 в този сценарий е да ограничи пренапрежението, което влиза във входния край на инвертора, като по този начин намалява риска от пренапрежение в шината за постоянен ток. Обикновено той се монтира след прекъсвача в предния край на инвертора и възможно най-близо до входната клема на оборудването.
Защита от пренапрежение на системата за зареждане на електромобили и шкафа за зареждане
С интегрирането на промишлената и новата енергийна инфраструктура системите за зареждане на електрически превозни средства се превърнаха в ключов сценарий за приложение на защитата от пренапрежение. Зарядните станции съдържат силови електронни модули и комуникационни системи за управление, които са силно чувствителни към колебанията на напрежението.
При този сценарий SPD тип 2 обикновено се инсталира на входа за променлив ток на шкафа за зареждане, за да защити изправителния модул и системата за управление, като същевременно намали въздействието на индукцията на мълнията върху външното оборудване за зареждане.
Индустриална ОВК климатизация и защита на компресорната система
Индустриалните ОВК системи обикновено се състоят от мощни компресори, моторни задвижвания и модули за управление. Те се характеризират с големи начални токове на товара и чести работни цикли, които лесно могат да генерират силни комутационни пренапрежения.
Индустриалните ОВК системи обикновено се състоят от мощни компресори, моторни задвижвания и модули за управление. Те се характеризират с големи начални токове на товара и чести работни цикли, които лесно могат да генерират силни комутационни пренапрежения.
Защита от пренапрежение за системи за пречистване на вода и помпени станции
Системите за пречистване на вода и помпените станции обикновено са разположени на открито или полуоткрито, с дълги кабелни линии, което ги прави силно податливи на пренапрежения, предизвикани от мълнии. Освен това двигателите на водните помпи са типични индуктивни товари, които генерират силни преходни напрежения по време на пускане и спиране.
При този сценарий SPD тип 2 обикновено се инсталира на входящата линия на контролния шкаф, а вторично разпределен монтаж може да се извърши и на отдалечени помпени станции, за да се намали рискът от свързване на пренапрежение, причинено от дълги линии.
Научете повече за решенията за защита от пренапрежение за системи за пречистване на вода и помпени станции, моля, посетете “Защитни устройства срещу пренапрежение, необходими за пречистването на водата“.
Защита от пренапрежение за центрове за данни и сървърни помещения
Центровете за данни имат изключително високи изисквания към качеството на захранването, тъй като всяко преходно пренапрежение може да доведе до рестартиране на сървъра, загуба на данни или прекъсване на работата на мрежата. Поради това внедряването на SPD тип 2 във фронталната разпределителна система на UPS и прецизните разпределителни шкафове (PDU) се е превърнало в стандартна проектантска практика.
При този сценарий фокусът на SPD не е върху издръжливостта на високоенергийните въздействия, а върху контрола на изключително ниското остатъчно напрежение и високата скорост на реакция, за да се гарантира непрекъснатата стабилност на работата на бек енд ИТ оборудването.
Научете повече за решенията за защита от пренапрежение за центрове за данни, моля, посетете “Защити от пренапрежение от съществено значение за центровете за данниr”.
Индустриална UPS система за защита от пренапрежение
Самата UPS система има определена способност за регулиране на захранването, но нейният входен край все още се нуждае от защита от пренапрежение, за да се предотврати въздействието на външно пренапрежение върху изправителния модул или системата за зареждане на батерията.
SPD тип 2 обикновено се инсталират в разпределителния шкаф от входната страна на UPS, за да абсорбират преходните напрежения, генерирани от мрежата нагоре по веригата или от вътрешните процеси на превключване, като по този начин подобряват цялостната надеждност на UPS системата.
Как да изберем подходящото устройство за защита от пренапрежение тип 2 за промишлена трифазна система?
При проектирането на промишлено електроразпределение изборът на SPD тип 2 не е просто въпрос на “избор на модел”, а по-скоро процес на вземане на инженерни решения, тясно свързан с нивата на напрежение в системата, методите на заземяване, видовете товари и чувствителността на оборудването. Дори ако напрежението е едно и също в различните промишлени системи, разпределението на риска от пренапрежение в тях може да се различава напълно. Следователно SPD трябва да съответстват на структурата на системата, а не да служат като универсални заместители.
В практическото инженерство грешките при избора обикновено не се проявяват като “неработещ SPD”, а по-скоро като “недостатъчна защита” или “чести повреди”, което е и един от най-лесно пренебрегваните проблеми в промишлени условия.
Избор на SPD в зависимост от напрежението на системата
Най-често срещаните нива на напрежение в промишлените трифазни системи включват 380V, 400V и 415V AC, като в някои региони съществуват и системи 277/480V. Поради това непрекъснатото работно напрежение (Uc) на SPD трябва да бъде по-високо от нормалното работно напрежение на системата, с известен запас на безопасност.
Например в система с напрежение 400 V обикновено се избират SPD тип 2 с номинални стойности 275 V или 385 V, за да се гарантира, че няма да има фалшиво задействане при нормални условия на работа, като същевременно могат бързо да преминат в режим на проводимост при пренапрежения.
Ако изборът на системно напрежение е несъобразен, SPD може да се сблъска с два проблема: преждевременно разграждане и невъзможност за ефективно изключване по време на пренапрежения, което води до прекомерно остатъчно напрежение върху оборудването надолу по веригата.
Изберете SPD в зависимост от заземителната система
Системата за заземяване е един от най-критичните структурни фактори при избора на SPD. Различните методи на заземяване определят пътя на връщане на тока на пренапрежение и влияят пряко върху метода на свързване и обхвата на защита на SPD.
В системата TN-S, поради разделянето на линията N и линията PE, потенциалът на системата е относително стабилен. Поради това обикновено се избира SPD със структура 3P+N (като SLP40-275/3S+1), за да се защити едновременно връзката на напрежението между фазовите линии и нулевата линия.
В системата TN-C, тъй като линията PEN изпълнява едновременно нулеви и защитни функции, SPD осигурява защита главно чрез конфигурация 3 фази към PEN. Поради това обикновено се приема структура 3P (напр. SLP40-275/3S).
Как да изберем параметрите Imax и In
Imax и In са два ключови параметъра за измерване на способността за издържане на пренапрежение на SPD тип 2, където In представлява номиналният ток на разреждане, а Imax - максималният капацитет на разреждане.
В промишлена среда изборът на тези два параметъра обикновено зависи от нивото на излагане на системата на пренапрежение. Например разпределителните системи в близост до външни линии или райони с честа мълниеносна активност изискват SPD с по-висок Imax рейтинг, за да издържат на по-силни преходни въздействия.
Във вътрешните системи за управление или разпределителните шкафове за прецизно оборудване се обръща повече внимание на стойността In и нивото на остатъчното напрежение, за да се осигури по-прецизна защита на устройства като PLC и инвертори.
От инженерна гледна точка не става въпрос за “колкото по-голямо, толкова по-добро”, а по-скоро за “съобразяване с нивото на риска”.”
Защо е необходима функционалност за дистанционна сигнализация в индустриална среда?
В съвременните промишлени системи SPD е не само еднократно защитно устройство, но и компонент на електрическата безопасност, който изисква непрекъснато наблюдение. С нарастващото ниво на автоматизация на системата, ако повредата на SPD не може да бъде открита навреме, това може да доведе до работа на системата без защита за продължителен период от време.
Поради това SPD тип 2 с функционалност за дистанционна сигнализация постепенно се превърнаха в една от стандартните конфигурации в индустрията. Когато настъпи вътрешно термично прекъсване на SPD или деградация на модула, портът за дистанционна сигнализация може да извежда сигнали за състояние към PLC или SCADA системи, което позволява дистанционни аларми.
При промишлени сценарии без обслужване тази функция може значително да намали рисковете при експлоатация и поддръжка и да подобри поддържането на цялата енергийна система.
Важността на сертифицирането по IEC 61643-11
При избора на индустриални SPD IEC 61643-11 е най-важният международен стандарт, който определя методите за изпитване, нивата на изпълнение и изискванията за безопасност на устройствата за защита от пренапрежение при ниско напрежение.
SPD, които отговарят на този стандарт, трябва да преминат строги тестове за ток на пренапрежение, тестове за повишаване на температурата и тестове за режим на отказ, за да се гарантира възможността за безопасно изключване дори при екстремни условия на пренапрежение.
В реалните обществени поръчки съответствието със стандарта IEC 61643-11 е пряко свързано със съответствието и надеждността на SPD в промишлените проекти. Това сертифициране често е задължително изискване, особено при експортни проекти или големи проекти на EPC.
Защо да изберем LSP като партньор за устройство за защита от пренапрежение тип 2 3 фаза
От 2010 г. в LSP се фокусираме върху проектирането и производството на SPD. Ние разбираме, че изборът на надежден SPD тип 2 не е просто сравняване на стойностите от информационния лист - става въпрос за безопасност на системно ниво, дългосрочна стабилност и реално функциониране при повтарящи се условия на пренапрежение.
Високопроизводителният SPD тип 2 започва с внимателно подбрани основни компоненти. Затова използваме варистори от метален оксид (MOV) от промишлен клас, проектирани да поддържат стабилни характеристики на притискане при многократни импулси на пренапрежение от 8/20 μs. Тези компоненти са проектирани така, че да издържат на многократни пренапрежения In=20kA и екстремни условия на разряд Imax=40kA, което гарантира дългосрочна надеждност в трудни индустриални среди.
За пътищата за защита от неутрала до земя (N-PE) интегрираме висококачествени газоразрядни тръби (GDT), за да подобрим способността за разряд при небалансирани или високоенергийни преходни условия. Освен това всички материали на корпуса отговарят на стандартите за огнеустойчивост на нажежаемите проводници, а металните компоненти преминават през строги тестове за солена мъгла, за да се гарантира устойчивост на корозия в тежки индустриални условия.
Освен избора на компоненти, ние разработихме надежден вътрешен механизъм за изключване и термична изолация, който осигурява безопасно изключване, когато MOV достигне края на експлоатационния си живот. Тази конструкция помага за предотвратяване на топлинното изтичане, запазването на дъгата и потенциалните опасности от пожар, като гарантира, че SPD се поврежда безопасно, а не катастрофално.
Всеки SPD тип 2 е оборудван с ясен прозорец за индикация на състоянието и допълнителен дистанционен сигнален контакт, който позволява наблюдение на състоянието на устройството в реално време в PLC или SCADA системи. Това е особено важно при безпилотни подстанции, системи за индустриална автоматизация и приложения за критична инфраструктура.
От гледна точка на инсталацията нашият трифазен SPD тип 2 е проектиран за реални инженерни условия. Той поддържа конфигурации 3+1 и 4+0, с подсилени клеми, структури против преплитане и оптимизирано вътрешно оформление за намаляване на остатъчното напрежение и подобряване на ефективността на отвеждане на пренапрежението. Тези конструктивни подобрения осигуряват стабилна работа в разпределителни табла, MCC системи, PLC шкафове и приложения, задвижвани от VFD.
Ние сме повече от производител на продукти, ние сме дългосрочен партньор за защита от пренапрежение. Предлагаме OEM/ODM персонализация, включително дизайн на корпуса, етикетиране, опаковане и брандиране. Стандартната персонализация може да бъде доставена за приблизително един месец, докато спешните проекти могат да бъдат подкрепени с решения, базирани на складови наличности за 10-15 дни.
Всички продукти се ползват с 5-годишна гаранция, както и с глобална техническа поддръжка, включваща дистанционна диагностика, насоки за инсталиране и помощ при замяна. В индустриалните енергийни системи инвестирането във висококачествен трифазен SPD тип 2 е един от най-ефективните начини за намаляване на риска от престой, защита на критичните активи и подобряване на цялостната надеждност на системата.
Често задавани въпроси
Нуждае ли се шкафът за управление на PLC от SPD?
Да. SPD тип 2 обикновено се инсталира от страната на захранващия вход на шкафа за управление на PLC и трябва да се свърже възможно най-близо до захранващия модул, за да се сведе до минимум ефектът на остатъчното напрежение. Ако системата включва и комуникационни мрежи, като RS485 или индустриален Ethernet, сигналните SPD обикновено се инсталират заедно със захранващия SPD, за да се създаде комбинирана структура за защита на захранването + сигнала.
Кой тип SPD трябва да се инсталира в индустриален разпределителен шкаф?
Видът на SPD, използван в промишлен разпределителен шкаф, зависи от позицията му в общата електрическа система. За главните разпределителни табла SPD трябва да издържа на по-висока енергия на пренапрежение, затова обикновено се използва SPD тип 1 или SPD тип 1+2. За подразпределителните табла или шкафовете за управление на оборудването по-често се използва SPD тип 2, за да се потиснат остатъчните пренапрежения от мълнии и пренапреженията при вътрешно превключване.
Къде е най-подходящото място за инсталиране на SPD в разпределителен шкаф?
От инженерна гледна точка основният принцип на инсталиране на SPD е: “Монтирайте възможно най-близо до входящата точка на захранване с възможно най-кратък път на свързване.”Обикновено SPD трябва да се монтира след прекъсвача и в близост до шинната система, като се сведе до минимум дължината на свързващите проводници. Това е така, защото проводниците имат присъща индуктивност. Колкото по-дълъг е свързващият проводник, толкова по-високо е остатъчното напрежение, генерирано след преминаването на тока на пренапрежение през SPD, което намалява ефективността на защитата.
Каква е разликата между 3P и 3P+N трифазен SPD?
SPD 3P се използва главно в системи без отделен нулев проводник. Защитната му функция е насочена към ограничаване на пренапрежението между трите фазови линии и земята. SPD 3P+N обаче осигурява допълнителна защита за нулевия проводник и може също така да потиска разликите в напрежението между N и PE. В промишлени системи с голям брой еднофазни товари или захранвания за управление обикновено е по-подходяща конфигурацията 3P+N.
