Az ipari rendszerek jellemzően 3 fázisú tápellátást használnak, és széles körben alkalmazzák őket különböző típusú gépekben, beleértve a PLC-ket, invertereket és más vezérlő- és meghajtórendszereket. Ezek az eszközök nagyon érzékenyek a tranziens túlfeszültségre (túlfeszültség). A mikroszekundumos szintű, nagy energiájú túlfeszültségek rendkívül rövid idő alatt károsíthatják a berendezéseket. A 3 fázisú, 2. típusú túlfeszültségvédelmi eszközök (SPD-k) megfelelő konfigurálásával biztosítható a gépek stabil működése.
Mi az a 3 fázisú, 2. típusú túlfeszültségvédelmi eszköz (SPD)?
A 3 fázisú, 2. típusú túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD) egy túlfeszültség-védelmi eszköz, amelyet kisfeszültségű, 3 fázisú váltakozó áramú elosztórendszerekben használnak, és jellemzően főelosztószekrényekbe vagy alelosztószekrényekbe szerelik, és az ipari rendszerek túlfeszültség-védelmének második szintjeként szolgál.
Háromfázisú rendszerben (380V/400V/415V AC) a 2. típusú SPD-ket általában 3P vagy 3P+N konfigurációban csatlakoztatják, a különböző földelési rendszereknek és elosztási módszereknek megfelelően. Alapvető funkciójuk nem az áram elnyelése, hanem a belső varisztoros alkatrészeken (általában MOV fémoxid-varisztorok) keresztül történő gyors vezetés túlfeszültség esetén, a túlfeszültségi energia földelési rendszerbe történő levezetése, és ezáltal a maradó feszültség korlátozása a következő berendezések tűrhető tartományán belül.
A 2. típusú túlfeszültség-védelmi eszköz fő telepítési helyei 3 fázisban az ipari rendszerekben
Az ipari 3 fázisú áramelosztó rendszerekben a 2. típusú túlfeszültség-védőket nem egységesen egy helyre telepítik, hanem a fokozatos védelem elve alapján a teljes energia- és vezérlőrendszer kulcsfontosságú csomópontjain elosztva. A fő céljuk nem az egypontos védelem, hanem a főelosztótól a végberendezésekig tartó folyamatos túlfeszültségi energia levezetési útvonal kialakítása.
A gyakorlati mérnöki gyakorlatban az SPD telepítési helyzete általában szorosan kapcsolódik az energiaelosztó szerkezethez, a terhelés típusához és az automatizálási szinthez. Különösen a modern ipari üzemekben a motorhajtási rendszerek, a PLC vezérlőrendszerek és a kommunikációs hálózatok gyakran különböző elektromos szinteken vannak elosztva. Ezért, 2. típusú SPD-k a teljes védelmi rendszer kialakításához több helyen kell telepíteni.
Al-elosztó tábla túlfeszültség elleni védelem
Az elosztószekrény az ipari energiarendszer belépési csomópontja és az üzembe belépő túlfeszültségi energia második kritikus elosztási pontja. Egy 2. típusú SPD telepítése ezen a helyen arra szolgál, hogy másodlagos szorító eljárást végezzen a feljebb lévő hálózatból származó maradék túlfeszültségek vagy villámcsapás okozta túlfeszültségek esetén.
Ebben az alkalmazási forgatókönyvben az LSP-k 3 fázisú SPD (pl. SLP40-275/3S+1) tipikusan a bejövő megszakító után és a gyűjtősín előtt telepítve, vagy a gyűjtősínnel párhuzamosan csatlakoztatva a buszrendszerhez. Feladata, hogy a túlfeszültségi energia nagy részét még azelőtt levezesse, mielőtt az a következő elosztórendszerbe kerülne, ezáltal jelentősen csökkentve a hátsó berendezések feszültségterhelését.
Motorvezérlő központ védelme
A motorvezérlő központ a legjellemzőbb terheléskoncentrációs terület az ipari termelési rendszerekben, amely nagyszámú eszköz, például motorok, szivattyúk, ventilátorok és kompresszorok vezérléséért felelős. Ezen a helyen a túlfeszültségek kockázata főként a motorok indító-leállító műveletei és az induktív terheléskapcsolás által okozott kapcsolási túlfeszültségekből ered.
A 2. típusú SPD szerepe a motorvezérlő központokban az, hogy elnyomja a belső tranziens túlfeszültségek hatását a kontaktor tekercsekre, lágyindítókra és motorhajtásokra. Mivel a motorvezérlő központok általában kompaktak és sűrűn felszereltek, az SPD-ket általában a szekrény bejövő vezeték- vagy gyűjtősín-elágazási pontjaira szerelik, hogy egységes védelmet biztosítsanak a szekrényben lévő összes berendezés számára.
Az LSP termékek alkalmazásában az SLP40-275/3S+1 egy viszonylag tipikus konfigurációs séma a motorvezérlő központok rendszereiben, különösen alkalmas a TN-S és TT földelési rendszerstruktúrákkal rendelkező ipari telephelyeken.
Túlfeszültség elleni védelem PLC automatizálási vezérlőszekrényhez
A PLC vezérlőszekrény az ipari automatizálási rendszerek magja, amely vezérlőket, I/O modulokat, kommunikációs modulokat és különböző kisfeszültségű elektronikus eszközöket integrál. Ezek az eszközök rendkívül érzékenyek a tranziens túlfeszültségekre; már kis túlfeszültségi energia is logikai hibákat vagy a modulok károsodását okozhatja.
Ebben a forgatókönyvben a 2. típusú SPD-t jellemzően a vezérlőszekrény bemenetére szerelik, a lehető legrövidebb kapcsolási távolságot tartva a PLC tápegységgel a maradó feszültség szuperpozíciós hatásainak csökkentése érdekében. Elsődleges célja nem a teljes elosztórendszer védelme, hanem a vezérlő logikai rendszer folyamatos és stabil működésének biztosítása.
VFD Változó frekvenciájú meghajtó rendszer túlfeszültség elleni védelem
A frekvenciaváltó (VFD) az egyik legérzékenyebb eszköz az ipari rendszerekben a túlfeszültség hatására, mivel a belső egyenáramú busz és az IGBT teljesítménymodulok rendkívül érzékenyek a túlfeszültségre. Gyakori start-stop műveletek vagy hirtelen terhelésváltozások esetén a rendszerben valószínűleg nagyfrekvenciás tranziens feszültségek lépnek fel.
A 2. típusú SPD szerepe ebben a forgatókönyvben az, hogy korlátozza az inverter bemeneti végére belépő túlfeszültséget, ezáltal csökkentve a DC-buszon fellépő túlfeszültség kockázatát. Ezt általában az inverter elülső végén lévő megszakító után és a lehető legközelebb a berendezés bemeneti csatlakozójához szerelik fel.
EV töltőrendszer és töltőszekrény túlfeszültség elleni védelem
Az ipari és az új energetikai infrastruktúra integrációjával az EV töltőrendszerek a túlfeszültség-védelem kulcsfontosságú alkalmazási forgatókönyvévé váltak. A töltőállomások teljesítményelektronikai modulokat és kommunikációs vezérlőrendszereket tartalmaznak, amelyek rendkívül érzékenyek a feszültségingadozásokra.
A 2. típusú SPD-t ebben a forgatókönyvben jellemzően a töltőszekrény váltakozó áramú bemenetére szerelik fel az egyenirányító modul és a vezérlőrendszer védelme érdekében, miközben csökkenti a villámindukció hatását a kültéri töltőberendezésekre.
Ipari HVAC légkondicionáló és kompresszor rendszer védelme
Az ipari HVAC-rendszerek jellemzően nagy teljesítményű kompresszorokból, motoros meghajtórendszerekből és vezérlőmodulokból állnak. Nagy terhelésindítási áramok és gyakori működési ciklusok jellemzik őket, amelyek könnyen erős kapcsolási túlfeszültségeket generálhatnak.
Az ipari HVAC-rendszerek jellemzően nagy teljesítményű kompresszorokból, motoros meghajtórendszerekből és vezérlőmodulokból állnak. Nagy terhelésindítási áramok és gyakori működési ciklusok jellemzik őket, amelyek könnyen erős kapcsolási túlfeszültségeket generálhatnak.
Túlfeszültség elleni védelem vízkezelő és szivattyútelepi rendszerekhez
A vízkezelő és szivattyúállomás-rendszerek általában szabadtéri vagy félig szabadtéri környezetben találhatók, hosszú kábelvezetékekkel, így nagyon érzékenyek a villámcsapás okozta túlfeszültségekre. Ezenkívül a vízszivattyúmotorok tipikus induktív terhelések, amelyek indításkor és leállításkor erős átmeneti feszültségeket generálnak.
Ebben a forgatókönyvben a 2. típusú SPD-t általában a vezérlőszekrény bejövő vezetékére telepítik, és a távoli szivattyúállomásokon másodlagos elosztott telepítés is végezhető a hosszú vezetékek okozta túlfeszültségi csatolás kockázatának csökkentése érdekében.
Tudjon meg többet a vízkezelő és szivattyútelepi rendszerek túlfeszültségvédelmi megoldásairól, kérjük, látogasson el a “A vízkezeléshez elengedhetetlen túlfeszültségvédők“.
Túlfeszültségvédelem adatközpontok és szerverszobák számára
Az adatközpontok rendkívül magas követelményeket támasztanak az áramellátás minőségével szemben, mivel bármilyen átmeneti túlfeszültség szerver-újraindítást, adatvesztést vagy hálózati megszakítást okozhat. Ezért a 2. típusú SPD-k telepítése az UPS-ek és a precíziós elosztószekrények (PDU) elülső elosztórendszerében szabványos tervezési gyakorlattá vált.
Ebben a forgatókönyvben az EPD nem a nagy energiájú hatások elviselésére, hanem a rendkívül alacsony maradófeszültség-szabályozásra és a nagy válaszsebességre összpontosít, hogy biztosítsa a háttéripar informatikai berendezések folyamatos működési stabilitását.
Tudjon meg többet az adatközpontok túlfeszültségvédelmi megoldásairól, kérjük, látogasson el “Túlfeszültségvédők nélkülözhetetlenek az adatközpontok számárar”.
Ipari UPS tápellátó rendszer túlfeszültség elleni védelem
Maga az UPS-rendszer rendelkezik bizonyos teljesítményszabályozási képességgel, de a bemeneti oldalon még mindig szükség van túlfeszültségvédelmi támogatásra, hogy a külső túlfeszültség ne befolyásolja az egyenirányító modult vagy az akkumulátortöltő rendszert.
A 2. típusú SPD-ket jellemzően az elosztószekrényben, az UPS bemeneti oldalán helyezik el, hogy elnyeljék a feljebb lévő elektromos hálózat vagy a belső kapcsolási folyamatok által generált átmeneti feszültségeket, ezáltal javítva az UPS-rendszer általános megbízhatóságát.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő 2. típusú túlfeszültség-védelmi eszközt egy ipari 3 fázisú rendszerhez?
Az ipari áramelosztás tervezésénél a 2. típusú SPD kiválasztása nem egyszerűen “egy modell kiválasztásának” kérdése, hanem inkább egy mérnöki döntéshozatali folyamat, amely szorosan kapcsolódik a rendszer feszültségszintjeihez, a földelési módszerekhez, a terheléstípusokhoz és a berendezések érzékenységéhez. Még ha a feszültség azonos is a különböző ipari rendszerekben, a túlfeszültségi kockázat eloszlása teljesen eltérő lehet. Ezért az SPD-knek inkább a rendszer szerkezetéhez kell illeszkedniük, mintsem univerzális helyettesítő eszközként szolgálniuk.
A gyakorlati mérnöki gyakorlatban a kiválasztási hibák általában nem úgy jelentkeznek, hogy “az SPD nem működik”, hanem inkább “elégtelen védelemként” vagy “gyakori sérülésként”, ami szintén az egyik legkönnyebben figyelmen kívül hagyható probléma az ipari környezetben.
Válassza ki az SPD-t a rendszerfeszültségnek megfelelően
Az ipari háromfázisú rendszerek leggyakoribb feszültségszintjei a 380V, 400V és 415V AC, míg egyes régiókban 277/480V-os rendszerek is léteznek. Ezért az SPD folyamatos üzemi feszültségének (Uc) magasabbnak kell lennie, mint a rendszer normál üzemi feszültsége, bizonyos biztonsági tartalékkal.
Például egy 400 V-os rendszerben jellemzően 275 V vagy 385 V névértékű 2. típusú SPD-ket választanak, hogy normál üzemi körülmények között ne legyen téves kioldás, ugyanakkor túlfeszültségek esetén gyorsan át tudjanak lépni vezetési üzemmódba.
Ha a rendszerfeszültség kiválasztása nem megfelelő, az SPD két problémával szembesülhet: idő előtti degradációval és azzal, hogy nem képes hatékonyan rögzíteni a túlfeszültségeket, ami túlzott maradó feszültséget eredményez a következő berendezéseken.
Válassza ki az SPD-t a földelési rendszer alapján
A földelési rendszer az egyik legkritikusabb szerkezeti tényező az egységes európai parlamenti és tanácsi irányelvek kiválasztásakor. A különböző földelési módszerek meghatározzák a túlfeszültségáram visszatérési útvonalát, és közvetlenül befolyásolják az SPD bekötési módját és védelmi tartományát.
A TN-S rendszerben az N- és a PE-vezeték szétválasztása miatt a rendszer potenciálja viszonylag stabil. Ezért általában egy 3P + N szerkezetű SPD-t (például SLP40-275/3S+1) választanak ki a fázisvezetékek és a semleges vezeték közötti feszültségkapcsolat egyidejű védelmére.
A TN-C rendszerben, mivel a PEN vezeték egyszerre szolgál semleges és védelmi funkciót is, az SPD elsősorban a 3 fázis-PEN konfiguráción keresztül nyújt védelmet. Ezért általában 3P szerkezetet alkalmaznak (pl. SLP40-275/3S).
Hogyan válasszuk ki az Imax és In paramétereket
Az Imax és az In két kulcsfontosságú paraméter a 2. típusú SPD-k túlfeszültség-állóképességének méréséhez, ahol az In a névleges kisütési áramot, az Imax pedig a maximális kisütési kapacitást jelenti.
Ipari környezetben e két paraméter kiválasztása általában a rendszer túlfeszültségnek való kitettségi szintjétől függ. Például a kültéri vezetékek közelében lévő elosztórendszerek vagy a gyakori villámtevékenységgel jellemezhető területek nagyobb Imax névleges értékű SPD-ket igényelnek, hogy ellenálljanak az erősebb tranziens hatásoknak.
A belső vezérlőrendszerekben vagy a precíziós berendezések elosztószekrényeiben nagyobb figyelmet fordítanak az In értékre és a maradó feszültségszintre, hogy pontosabb védelmet biztosítsanak az olyan eszközöknek, mint a PLC-k és inverterek.
Mérnöki szempontból nem a “minél nagyobb, annál jobb”, hanem a “kockázati szintnek való megfelelés” a lényeg.”
Miért van szükség távjelző funkcióra ipari környezetben?
A modern ipari rendszerekben az SPD nem csak egyszeri védőeszköz, hanem folyamatos felügyeletet igénylő elektromos biztonsági komponens is. A rendszer automatizáltsági szintjének növekedésével, ha az SPD meghibásodása nem észlelhető időben, az azt eredményezheti, hogy a rendszer hosszabb ideig védelem nélkül működik.
Ezért a 2. típusú, távjelző funkcióval rendelkező SPD-k fokozatosan az iparág egyik szabványos konfigurációjává váltak. Amikor az SPD belső termikus kikapcsolása vagy a modul degradációja bekövetkezik, a távjelző port állapotjeleket adhat ki a PLC vagy SCADA rendszereknek, lehetővé téve a távoli riasztást.
A felügyelet nélküli ipari forgatókönyvekben ez a funkció jelentősen csökkentheti az üzemeltetési és karbantartási kockázatokat, és javíthatja a teljes energiarendszer karbantarthatóságát.
Az IEC 61643-11 tanúsítás fontossága
Az ipari SPD-k kiválasztásában az IEC 61643-11 a legfontosabb nemzetközi szabvány, amely meghatározza a kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi eszközök vizsgálati módszereit, teljesítményszintjeit és biztonsági követelményeit.
Az e szabványnak megfelelő SPD-knek szigorú túlfeszültségi áramvizsgálatokon, hőmérséklet-emelkedési vizsgálatokon és hibamódvizsgálatokon kell megfelelniük, hogy még szélsőséges túlfeszültségi körülmények között is biztosítsák a biztonságos kikapcsolási képességet.
A tényleges beszerzés során az IEC 61643-11 szabványnak való megfelelés közvetlenül kapcsolódik az ipari projektekben használt egységes európai parlamenti és tanácsi irányelvek megfelelőségéhez és megbízhatóságához. Ez a tanúsítás gyakran kötelező követelmény, különösen az exportprojektek vagy a nagy EPC-projektek esetében.
Miért válassza az LSP-t a 2. típusú túlfeszültség-védelmi eszköz 3 fázisú partnereként?
Az LSP-nél 2010 óta az SPD tervezésével és gyártásával foglalkozunk. Megértjük, hogy egy megbízható 2. típusú SPD kiválasztása nem csak az adatlapi értékek összehasonlításáról szól - hanem a rendszerszintű biztonságról, a hosszú távú stabilitásról és a valós teljesítményről ismételt túlfeszültségi körülmények között.
A nagy teljesítményű 2. típusú egységes európai parlamenti és tanácsi irányelvek gondosan kiválasztott alapkomponensekkel kezdődnek. Ezért használunk ipari minőségű fémoxid-varisztorokat (MOV), amelyeket úgy terveztünk, hogy stabil szorítási teljesítményt tartsanak fenn ismételt 8/20 μs-os lökésimpulzusok alatt. Ezeket az alkatrészeket úgy tervezték, hogy ellenálljanak az In=20kA többszörös túlfeszültségnek és az Imax=40kA szélsőséges kisülési körülményeknek, biztosítva a hosszú távú megbízhatóságot igényes ipari környezetben.
A semleges-föld (N-PE) védelmi útvonalakhoz kiváló minőségű gázkisülési csöveket (GDT) integrálunk, hogy javítsuk a kisülési képességet kiegyensúlyozatlan vagy nagy energiájú tranziens körülmények között. Ezenkívül minden ház anyaga megfelel az izzóvezeték lángálló szabványoknak, míg a fém alkatrészek szigorú sópermetezési teszteknek vetik alá magukat, hogy biztosítsák a korrózióállóságot a zord ipari környezetben.
Az alkatrészválasztáson túlmenően egy megbízható belső leválasztó és hőszigetelő mechanizmust is kifejlesztettünk, amely biztosítja a biztonságos leválasztást, amikor a MOV-ok elérik az élettartamuk végét. Ez a kialakítás segít megelőzni a termikus elszabadulást, az ív fennmaradását és a potenciális tűzveszélyt, biztosítva, hogy az SPD inkább biztonságosan, mint katasztrofálisan meghibásodjon.
Minden 2. típusú SPD világos állapotjelző ablakkal és opcionális távjelző érintkezővel van felszerelve, amely lehetővé teszi a készülék állapotának valós idejű felügyeletét PLC vagy SCADA rendszerekben. Ez különösen fontos a személyzet nélküli alállomásokon, ipari automatizálási rendszerekben és kritikus infrastrukturális alkalmazásokban.
A telepítés szempontjából a 2. típusú háromfázisú SPD-t a valós műszaki körülményekhez tervezték. Támogatja a 3+1 és 4+0 konfigurációkat is, megerősített csatlakozókkal, félrevezetés elleni szerkezetekkel és optimalizált belső elrendezéssel a maradó feszültség csökkentése és a túlfeszültség-elterelés hatékonyságának javítása érdekében. Ezek a tervezési fejlesztések stabil teljesítményt biztosítanak az elosztókban, MCC-rendszerekben, PLC-szekrényekben és VFD-vezérlésű alkalmazásokban.
Mi több vagyunk, mint egy termékgyártó, mi egy hosszú távú túlfeszültségvédelmi partner vagyunk. OEM/ODM testreszabást biztosítunk, beleértve a háztervezést, címkézést, csomagolást és márkaépítést. A standard testreszabás körülbelül egy hónap alatt szállítható, míg a sürgős projektek 10-15 napos raktárkészleten alapuló megoldásokkal támogathatók.
Minden termékre 5 év garanciát, valamint globális műszaki támogatást nyújtunk, beleértve a távdiagnosztikát, a telepítési útmutatást és a csere segítséget. Az ipari energiarendszerekben a kiváló minőségű, háromfázisú, 2. típusú SPD-be való beruházás az egyik leghatékonyabb módja az állásidő kockázatának csökkentésének, a kritikus eszközök védelmének és a rendszer általános megbízhatóságának javítására.
GYIK
Szüksége van-e egy PLC vezérlőszekrénynek SPD-re?
Igen. A 2. típusú SPD-t jellemzően a PLC vezérlőszekrény tápellátási oldalán helyezik el, és a lehető legközelebb kell csatlakoztatni a tápegységmodulhoz a maradó feszültséghatások minimalizálása érdekében. Ha a rendszer kommunikációs hálózatokat is tartalmaz, mint például RS485 vagy ipari Ethernet, a jel SPD-ket általában a teljesítmény SPD-vel együtt telepítik, hogy egy kombinált teljesítmény + jel védelmi struktúrát hozzanak létre.
Milyen típusú SPD-t kell telepíteni egy ipari elosztószekrénybe?
Az ipari elosztószekrényben használt SPD típusa a teljes elektromos rendszerben elfoglalt helyétől függ. A főelosztószekrényeknél az SPD-nek nagyobb túlfeszültségi energiát kell elviselnie, ezért általában 1. típusú SPD-t vagy 1+2. típusú SPD-t használnak. Az alelosztó táblákhoz vagy a berendezésvezérlő szekrényekhez 2. típusú SPD-t használnak gyakrabban a maradék villámcsapások és a belső kapcsolási túlfeszültségek elnyomására.
Hol a legjobb hely az SPD telepítésére egy elosztószekrényben?
Mérnöki szempontból az egységes európai parlamenti és tanácsi dokumentum legfontosabb telepítési elve a következő: “A lehető legrövidebb csatlakozási útvonallal a lehető legközelebb telepítse a bejövő hálózati ponthoz.”Az SPD-t általában a megszakító után és a gyűjtősínrendszerhez közel kell telepíteni, miközben minimalizálni kell a csatlakozó vezetékek hosszát. Ennek oka, hogy a vezetékek saját induktivitással rendelkeznek. Minél hosszabb a csatlakozó vezeték, annál nagyobb a túlfeszültség után keletkező maradó feszültség, amely az SPD-n áthaladó túlfeszültség után keletkezik, ami csökkenti a védelem hatékonyságát.
Mi a különbség a 3P és a 3P + N 3 fázisú SPD között?
A 3P SPD-t elsősorban olyan rendszerekben használják, amelyekben nincs külön nullavezető. Védelmi funkciója a háromfázisú vezetékek és a földelés közötti túlfeszültség korlátozására összpontosít. A 3P+N SPD azonban további védelmet nyújt a nullavezeték számára, és képes az N és PE közötti feszültségkülönbségeket is elnyomni. A nagyszámú egyfázisú terhelést vagy vezérlő tápegységet tartalmazó ipari rendszerekben általában a 3P+N konfiguráció megfelelőbb.
