Utworzony przez: Glen Zhu | Data aktualizacji: 16 kwietniath, 2024
Ograniczniki przepięć prądu przemiennego są przeznaczone do ochrony sprzętu i urządzeń elektrycznych przed skokami napięcia lub przepięciami w systemach zasilania prądem przemiennym.
Ograniczniki przepięć prądu przemiennego działają poprzez przekierowanie nadmiaru napięcia z przepięcia w stronę masy lub przewodu neutralnego, skutecznie ograniczając napięcie do bezpiecznego poziomu. Mogłyby szybko reagować na wahania napięcia w ciągu nanosekund, zapobiegając w ten sposób uszkodzeniom podłączonych produktów i urządzeń elektronicznych.
Istnieją trzy główne typy urządzeń SPD prądu przemiennego – typ 1, typ 2 i typ 3 w oparciu o normy IEC 61643 – 11. Ochronniki przeciwprzepięciowe typu 1, typu 2 i typu 3 charakteryzują się różnymi kształtami fal, zastosowaniem, miejscem instalacji i poziomem ochrony.
Aby zrozumieć, czym są urządzenia zabezpieczające przed przepięciami prądu przemiennego, kluczową kwestią jest system zasilania prądem przemiennym. Ograniczniki przepięć prądu przemiennego powinny mieć zastosowanie w różnych systemach zasilania prądem przemiennym, głównie w systemach TN, TT i IT. System TN dzieli się na TN-C, TN-S i TN-CS.
System TN
System TN to zazwyczaj trójfazowy system sieci elektrycznej z uziemionym punktem neutralnym. Jego charakterystyka polega na bezpośrednim połączeniu odsłoniętych części przewodzących sprzętu elektrycznego z punktem uziemienia systemu, tworząc obwód zamknięty przez metalowe przewodniki w przypadku wystąpienia zwarcia powłoki.
Powoduje to metaliczne zwarcie jednofazowe, które generuje wystarczająco duży prąd zwarciowy, aby niezawodnie uruchomić urządzenia zabezpieczające i odciąć zwarcia.
Jeżeli jednak robocza linia neutralna N jest wielokrotnie uziemiana, część prądu podczas zwarć powłoki może zostać przekierowana do powtarzającego się punktu uziemienia, powodując zawodność urządzeń ochronnych lub odmowę ich działania, co pogłębia awarie.
W sieci TN: Punkt neutralny transformatora mocy jest uziemiony, a osłony urządzeń są połączone z punktem neutralnym linią PE (dedykowaną linią zabezpieczającą), podzieloną na TN-C, TN-S i TN-CS w oparciu o położenie połączenia.
W konfiguracji TN-C obudowa urządzenia jest podłączona bezpośrednio do roboczej ochronnej linii neutralnej (PEN), gdzie linia PEN nie ma napięcia prądu, gdy obciążenie trójfazowe jest zrównoważone. Jeżeli jednak jest ona niezrównoważona, na tej linii pojawi się napięcie odnoszące się do ziemi, co stwarza ryzyko ze względu na naładowaną powłokę.
System zasilania TT
System TT to system, w którym punkt neutralny źródła zasilania jest bezpośrednio uziemiony, a dostępne części przewodzące sprzętu elektrycznego są również bezpośrednio uziemione.
W systemie TT te dwie podstawy muszą być od siebie niezależne. Uziemienie sprzętu można uzyskać za pomocą indywidualnych urządzeń uziemiających dla każdego urządzenia lub wspólnych urządzeń uziemiających dla wielu urządzeń.
Charakterystyka systemu TT jest następująca:
Zarówno punkt neutralny transformatora mocy, jak i obudowa urządzenia są uziemione, a linia neutralna wychodzi na zewnątrz, zapewniając źródła zasilania o napięciu 220 i 380 V.
W przypadku zwarcia faza-ziemia napięcie jest stosunkowo niskie, co jest bezpieczniejsze dla operatorów, ale prąd jest niewielki, co utrudnia wyzwolenie wyłączników automatycznych, a słabe uziemienie może prowadzić do wysokiego napięcia. W obwodach głównych można zainstalować urządzenia zabezpieczające przed wyciekami, aby zwiększyć możliwości ochrony.
Posiada pewną zdolność rozpraszania przepięć piorunowych; jednakże zużywa znaczną ilość stali uziemiającej, co powoduje marnotrawstwo zasobów. System ten był powszechnie stosowany na poprzednich budowach, ale nowe standardy skupiają się przede wszystkim na modernizacji przestarzałych aplikacji.
Ponieważ sprzęt jest uziemiony lokalnie, pojedynczy błąd upływu sprzętu nie będzie miał wpływu na cały system poprzez linię ochronną, dzięki czemu ten system nadaje się głównie do wrażliwych na napięcie precyzyjnych urządzeń elektronicznych lub sprzętu do przetwarzania danych. Nadaje się również dla użytkowników otrzymujących zasilanie niskim napięciem ze źródeł zewnętrznych bez dedykowanych transformatorów.
system informatyczny
System IT to system, w którym punkt neutralny źródła zasilania nie jest uziemiony, a dostępne części przewodzące sprzętu elektrycznego są bezpośrednio uziemione.
Ponieważ nie wyprowadzono przewodu neutralnego, system ten zapewnia jedynie energię elektryczną o napięciu 380 woltów. Urządzenia wymagające napięcia 220 V muszą być podłączone poprzez transformatory lub mieć dedykowane źródła zasilania doprowadzone oddzielnie.
System zasilania w trybie IT charakteryzuje się wysoką niezawodnością i dobrym bezpieczeństwem, gdy odległość zasilania nie jest duża. Jest powszechnie stosowany w miejscach, w których nie są dozwolone przerwy w dostawie prądu lub w miejscach, w których wymagane jest ścisłe, ciągłe zasilanie, takich jak hutnictwo energii elektrycznej, sale operacyjne w dużych szpitalach i podziemne kopalnie.
Jednakże nie nadaje się do stosowania w obszarach cywilnych lub budowlanych wymagających zasilania na duże odległości lub tam, gdzie w pobliżu znajduje się sprzęt dostępny dla operatorów.
Warunki zasilania energią elektryczną w kopalniach podziemnych są stosunkowo złe, a kable są podatne na wilgoć. W przypadku systemu zasilanego przez IT, nawet jeśli punkt neutralny zasilacza nie jest uziemiony, po wystąpieniu nieszczelności względny prąd upływowy do uziemienia jest nadal niewielki i nie uszkodzi równowagi napięcia zasilania.
Dlatego jest bezpieczniejszy niż neutralny system uziemienia zasilacza. Jeśli jednak zasilacz jest używany na duże odległości, nie można zignorować rozproszonej pojemności linii zasilającej w stosunku do ziemi.
Kiedy zwarcie lub upływ obciążenia spowoduje, że obudowa urządzenia stanie się pod napięciem, prąd upływowy utworzy ścieżkę przez ziemię, a urządzenie zabezpieczające niekoniecznie zadziała. To jest niebezpieczne. Tylko wtedy, gdy odległość zasilania nie jest zbyt duża, jest bezpieczniej. Tego typu zasilanie jest rzadkością na placu budowy.
Jeśli chodzi o ochronę przeciwprzepięciową, można zainstalować urządzenia SPD AC w celu ochrony przed przejściowymi przepięciami zarówno na przewodzie liniowym, jak i neutralnym, zapewniając kompleksową ochronę sprzętu podłączonego do systemu.
Urządzenia SPD DC są zwykle stosowane w systemach energii słonecznej, telekomunikacji, automatyce i automatyce przemysłowej. Urządzenia zabezpieczające przed przepięciami prądu stałego służą podobnemu celowi jak urządzenia SPD prądu przemiennego, ale zostały zaprojektowane specjalnie do systemów elektrycznych prądu stałego (DC).
W systemach energii słonecznej urządzenia SPD prądu stałego są niezbędnymi komponentami do ochrony paneli fotowoltaicznych (PV), falowników, kontrolerów ładowania i innych elementów systemu przed przepięciami spowodowanymi uderzeniami pioruna, wahaniami sieci lub operacjami przełączania.
Przepięcia te mogą stanowić poważne ryzyko dla instalacji fotowoltaicznych, potencjalnie powodując uszkodzenie drogiego sprzętu i przerywając wytwarzanie energii.
Podobnie w sieciach telekomunikacyjnych, elektronice automatyki i zastosowaniach przemysłowych urządzenia zabezpieczające przed przepięciami prądu stałego odgrywają istotną rolę w ochronie przed skokami napięcia i przejściowymi zakłóceniami.
Częstotliwość
Urządzenia zabezpieczające przed przepięciami prądu przemiennego służą do ochrony systemów prądu przemiennego, w których napięcie i prąd zmieniają się sinusoidalnie, zwykle przy częstotliwości 50 Hz lub 60 Hz. Podczas gdy napięcie i prąd urządzeń zabezpieczających przed przepięciami prądu stałego są stałe, bez wahań częstotliwości.
Impedancja
Impedancja systemów prądu przemiennego składa się z rezystancji, indukcyjności i pojemności, które zależą od częstotliwości.
Systemy prądu stałego uwzględniają jedynie rezystancję wewnętrzną źródła i rezystancję linii, bez zależnych od częstotliwości składowych indukcyjności i pojemności, co skutkuje niższą rezystancją wewnętrzną.
Efekt polaryzacji
Chipy warystorowe w ochronnikach przeciwprzepięciowych prądu stałego mogą wykazywać efekt polaryzacji, w którym napięcia przebicia w kierunku przewodzenia i wstecz są asymetryczne.
Ochronniki przeciwprzepięciowe prądu przemiennego nie wykazują tego efektu polaryzacji, ponieważ dodatnie i ujemne półcykle są symetryczne.
Mechanizm rozłączenia
Zaletą niskiej rezystancji wewnętrznej prądu stałego w ogranicznikach przeciwprzepięciowych jest wysoka skuteczność, ale wadą jest potencjalne niebezpieczeństwo wystąpienia dużych prądów wyładowczych podczas zwarć. Ochronnikom przeciwprzepięciowym prądu stałego brakuje funkcji przejścia przez zero występującej w systemach prądu przemiennego, co utrudnia odcięcie zasilania, co może prowadzić do trudnych do kontrolowania wypadków pożarowych.
Ta trudność w wyłączaniu prądu stałego, wraz z wyższym procesem produkcyjnym i wymaganiami technicznymi, przyczynia się do wyższej ceny zabezpieczeń przeciwprzepięciowych prądu stałego, wyłączników i przekaźników w porównaniu z ich odpowiednikami na prąd przemienny.
Ponadto konstrukcja mechanizmu odłączającego w ogranicznikach przepięć prądu stałego ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa. Musi szybko reagować i mieć większą odległość odłączania. Mechanizm musi nadawać się do pracy przy minimalnej temperaturze i zapewniać wystarczającą drogę upływu, aby zmniejszyć ryzyko wypadku.
Zasadniczo ochronniki przeciwprzepięciowe prądu stałego muszą działać przed osiągnięciem punktu przebicia, aby zapobiec pożarom. Jednakże ograniczona przestrzeń wewnętrzna stwarza wyzwanie dla producentów w projektowaniu skutecznych mechanizmów rozłączających, testując ich możliwości techniczne. Nasz ulepszony mechanizm odłączania pomaga izolować i gasić łuki.
MOV
Podstawowym elementem SPD AC lub DC jest MOV. Istnieje kilka kluczowych różnic w wyborze MOV.
Urządzenia SPD prądu przemiennego muszą radzić sobie z dwukierunkowymi skokami napięcia, ponieważ napięcie prądu przemiennego zmienia się między wartościami dodatnimi i ujemnymi. Urządzenia SPD DC muszą radzić sobie jedynie z jednokierunkowymi skokami napięcia, ponieważ napięcie DC jest stałe i jednokierunkowe.
MOV w SPD prądu przemiennego muszą dostosować się do napięć sieci prądu przemiennego, które mogą wynosić od 120 V do 480 V. Przetworniki MOV w SPD prądu stałego muszą wytrzymywać wyższe ciągłe napięcia prądu stałego występujące w systemach fotowoltaicznych, które mogą wahać się od kilkuset woltów do 1500 V.
Urządzenia SPD DC mogą wymagać MOV o wyższych możliwościach obsługi prądu ze względu na możliwość wystąpienia większych prądów zwarciowych w systemach prądu stałego w porównaniu z systemami prądu przemiennego.
Ograniczniki przepięć prądu przemiennego dla systemu elektroenergetycznego
Urządzenia chroniące przed przepięciami prądu przemiennego są niezbędne do ochrony sprzętu i systemów elektrycznych przed szkodliwymi skokami napięcia i przepięciami, pomagając zapewnić niezawodne działanie i większe bezpieczeństwo.
Rysunek 1 – Ochrona przeciwprzepięciowa dla lokalnych sieci operacyjnych
Lokalne sieci operacyjne (LON) umożliwiają urządzeniom i systemom bezproblemową komunikację w ramach wspólnej sieci, wspierając interoperacyjność i efektywną kontrolę.
Jednakże urządzenia elektroniczne z systemami operacyjnymi są podatne na skoki napięcia, nagły wzrost napięcia przekroczy bezpieczne granice i uszkodzi lub zniszczy komponenty.
Dlatego na wejściu linii energetycznej montuje się ograniczniki przepięć prądu przemiennego typu 3, a do ochrony transmisji danych i sygnału sterującego wymagane są specjalne zabezpieczenia przeciwprzepięciowe.
Rysunek 2 – Ochrona przeciwprzepięciowa dla przemysłowych paneli sterowania
Przemysłowe panele sterowania łączą się z różnymi urządzeniami elektrycznymi, gdy wyładowania atmosferyczne i przepięcia mogą łatwo spowodować uszkodzenie sprzętu, zakłócenia w pracy i straty w wyniku przestojów.
Kompleksowa strategia ochrony obejmuje instalację urządzeń przeciwprzepięciowych typu 1 AC w głównej skrzynce rozdzielczej w celu obsługi najcięższych przetężeń, ochronników przeciwprzepięciowych typu 2 AC w celu pośredniej ochrony przed przepięciami oraz ochronników przeciwprzepięciowych typu 3 w celu ochrony zacisków.
Rysunek 3 – Ochrona przeciwprzepięciowa w budynkach mieszkalnych
Budynki mieszkalne są podatne na przepięcia spowodowane uderzeniami piorunów i wahaniami zasilania, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że nowoczesne domy w dużym stopniu opierają się na elektronice.
Do zabezpieczenia systemu zasilania, infrastruktury ładowania elektrycznego, sprzętu telekomunikacyjnego i systemów oświetleniowych stosuje się różne typy ograniczników przepięć prądu przemiennego.
Urządzenia zabezpieczające przed przepięciami prądu stałego dla instalacji fotowoltaicznej
Rysunek 4 – Ochrona przeciwprzepięciowa dla falowników pomp solarnych
W skrzynkach przyłączeniowych modułów fotowoltaicznych instalowane są zabezpieczenia przeciwprzepięciowe prądu stałego, które zapewniają działanie falownika pompy solarnej i pozwalają uniknąć awarii pompowania wody na skutek nagłych przepięć.
Energia słoneczna jest gromadzona przez panele fotowoltaiczne i magazynowana jako energia elektryczna w skrzynkach przyłączeniowych. Energia elektryczna prądu stałego jest następnie przekształcana w prąd przemienny w falowniku pompy słonecznej w celu aktywacji silnika pompy wodnej, kończąc w ten sposób proces nawadniania.
Rysunek 5 – Ochrona przeciwprzepięciowa systemu magazynowania baterii
Systemy magazynowania energii są jedną z kluczowych technologii rewolucji energetycznej, ponieważ umożliwiają magazynowanie lokalnie wyprodukowanej energii elektrycznej na miejscu. Kontenerowe systemy magazynowania baterii magazynują energię wygenerowaną np. przez systemy fotowoltaiczne i turbiny wiatrowe i oddają ją na żądanie.
Wymagane są urządzenia SPD DC specjalnie zaprojektowane do zastosowań BESS/ESS, o napięciu znamionowym do 1500 Vdc. Te urządzenia SPD prądu stałego to zazwyczaj urządzenia SPD typu 2 lub typu 1, które radzą sobie z wysokimi napięciami prądu stałego i prądami wyładowczymi.
Wybór odpowiednich urządzeń przeciwprzepięciowych wiąże się z szerokim zakresem parametrów związanych z rodzajami urządzeń przeciwprzepięciowych.
Aktualny typ
Dużą różnicą między urządzeniami przeciwprzepięciowymi prądu przemiennego i stałego są działające systemy zasilania. Urządzenia SPD prądu przemiennego muszą wytrzymać zmienne dodatnie i ujemne napięcie prądu przemiennego, natomiast urządzenia SPD prądu stałego muszą wytrzymywać ciągłe napięcie prądu stałego i wytrzymywać jednokierunkowe przepięcia.
Przed wyborem urządzeń przeciwprzepięciowych do swojej instalacji elektrycznej lepiej jest określić typ posiadanego systemu zasilania i dowiedzieć się, czy system działa w systemie TN, TT, czy IT.
Napięcie znamionowe
W przypadku urządzeń SPD prądu przemiennego typowe zakresy napięć wahają się od 120 V do 480 V, co czyni je odpowiednimi do podłączenia do sieci użyteczności publicznej. Urządzenia te są powszechnie stosowane w budynkach mieszkalnych i środowiskach przemysłowych w celu zabezpieczenia przed skokami napięcia.
Urządzenia SPD prądu stałego zostały zaprojektowane specjalnie dla systemów fotowoltaicznych i obsługują napięcia w zakresie od kilkuset woltów do 1500 V, w zależności od wielkości i konfiguracji systemu. Te ograniczniki SPD są dostosowane do unikalnych wymagań instalacji fotowoltaicznych, zapewniając skuteczną ochronę przed stanami przejściowymi napięcia indukowanymi różnymi czynnikami, takimi jak uderzenia pioruna i wahania sieci.
Zastosowanie
Określ konkretną aplikację i środowisko, w którym SPD zostanie zainstalowany. Urządzenia SPD prądu przemiennego są powszechnie stosowane w budynkach, obiektach i tradycyjnych systemach dystrybucji energii, natomiast urządzenia SPD prądu stałego są często stosowane w takich zastosowaniach, jak systemy fotowoltaiczne (PV), systemy magazynowania akumulatorów i infrastruktura telekomunikacyjna.
Niezawodne urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) firmy LSP zostały zaprojektowane w celu spełnienia wymagań ochrony instalacji przed wyładowaniami atmosferycznymi i przepięciami. Skontaktuj się z naszymi Ekspertami!
Copyright © 2010-2024 Wenzhou Arrester Electric Co., Ltd. Wszelkie prawa zastrzeżone. Polityka prywatności
