Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN pentru sisteme industriale de distribuție a energiei electrice

Ce este un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN în distribuția industrială a energiei electrice?

Definiția dispozitivului de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN

A Protector de supratensiune pentru șină DIN, cunoscut și sub denumirea de SPD pe șină DIN sau dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii montat pe șină DIN, este un dispozitiv de protecție instalat în tablourile de distribuție industriale, dulapurile de comandă, panourile de automatizare sau sistemele de distribuție a energiei electrice. De obicei, acesta este montat pe o șină DIN standard de 35 mm, împreună cu întrerupătoare automate, contactoare, relee, blocuri de borne și module de alimentare, pentru a forma un sistem complet de protecție a alimentării industriale.

În rețelele electrice industriale, supratensiunile pot fi generate de supratensiuni provocate de fulgere, comutațiile rețelei de distribuție, comutațiile transformatoarelor, pornirea și oprirea motoarelor, funcționarea contactorilor, convertizoarele de frecvență sau alte perturbații tranzitorii cauzate de echipamente de mare putere. Deși aceste supratensiuni durează doar o perioadă scurtă de timp, vârfurile lor de tensiune pot fi mult mai mari decât nivelul normal de rezistență al echipamentelor electrice. Acest lucru poate deteriora PLC-urile, interfețele om-mașină (HMI), convertizoarele de frecvență variabile (VFD), sistemele UPS, modulele de alimentare, senzorii, modulele de comunicații și alte componente electronice de control.

Funcția principală a unui dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor montat pe șină DIN este aceea de a limita rapid supratensiunile tranzitorii înainte ca acestea să ajungă la echipamentele din aval și de a devia curentul de supratensiune către sistemul de împământare. Pentru fabrici, linii de producție, camere de date, producători de tablouri electrice și sisteme de automatizare industrială, acesta reprezintă o componentă de protecție importantă pentru îmbunătățirea fiabilității alimentării cu energie electrică, reducerea deteriorării echipamentelor și minimizarea pierderilor cauzate de perioadele de nefuncționare.

Cum funcționează dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN în rețelele de alimentare de joasă tensiune

În sistemele industriale de distribuție a energiei electrice de joasă tensiune, un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor (SPD) montat pe șină DIN este de obicei conectat în paralel între linia de alimentare și sistemul de împământare. Atunci când tensiunea de supratensiune depășește pragul de funcționare al SPD-ului, componentele sale interne de protecție intră rapid în circuit și deviază curentul de supratensiune către borna PE sau către sistemul de legătură echipotentială.

Acest proces poate fi împărțit în trei etape:

• Condiție normală: SPD-ul rămâne într-o stare de impedanță ridicată și nu afectează alimentarea normală cu energie electrică.
• Eveniment de supratensiune: SPD-ul conduce curentul rapid și limitează supratensiunea tranzitorie pe linie.
• După supratensiune: SPD-ul revine la o stare de impedanță ridicată, iar sistemul își continuă funcționarea normală.

Un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii montat pe șină DIN nu este, de obicei, utilizat ca dispozitiv autonom. Acesta face parte dintr-o strategie coordonată de protecție împotriva supratensiunii pentru distribuția industrială a energiei electrice, funcționând împreună cu protecția la punctul de intrare al rețelei, protecția la nivel de distribuție, protecția dulapurilor de comandă și protecția de precizie la nivelul echipamentelor.

De ce montarea pe șină DIN este potrivită pentru tablourile de distribuție industriale

Montarea pe șină DIN este extrem de potrivită pentru sistemele industriale de distribuție a energiei electrice, deoarece tablourile de distribuție industriale și dulapurile de comandă necesită dispuneri modulare, standardizate și ușor de întreținut ale componentelor. Un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii pentru șină DIN poate fi fixat direct pe o șină DIN standard și amplasat alături de întrerupătoare automate, blocuri de borne și componente de comandă.

Această metodă de instalare oferă mai multe avantaje:

• Economisește spațiu în panou și se potrivește în dulapurile compacte de comandă industriale
• Permite instalarea rapidă pentru producătorii de panouri și asamblarea în serie
• Facilitează întreținerea prin inspecție și înlocuire rapidă
• Asigură o dispunere ordonată și coordonată a cablurilor cu barele de împământare și dispozitivele de protecție de rezervă
• Asigură protecție pe mai multe niveluri în tablourile principale de distribuție, în tablourile secundare de distribuție și în panourile echipamentelor

Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN vs. dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii montat pe panou

Atât dispozitivele SPD montate pe șină DIN, cât și dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii montate pe panou pot fi utilizate pentru protecția împotriva supratensiunii în sistemele de distribuție a energiei electrice, dar diferă în ceea ce privește structura, metoda de instalare și scenariul de aplicare.

Element de comparație	Protector de supratensiune pentru șină DIN	Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii cu montare pe panou
Metoda de instalare	Montat pe o șină DIN de 35 mm	De obicei, se montează pe suprafața unui panou sau pe o carcasă exterioară
Aplicații tipice	Dulapuri de comandă industriale, tablouri de subdistribuție, panouri pentru echipamente, cutii de racordare fotovoltaice	Tablouri principale de distribuție, sisteme electrice ale clădirii, puncte de racordare a echipamentelor
Structura	Modular, compact, ușor de înlocuit	De obicei, integrate sau montate extern
Întreținere	Poate fi întreținut prin intermediul indicatorilor de stare sau al modulelor conectabile	Depinde de structura produsului
Adecvarea pentru utilizarea industrială	Potrivit pentru proiectarea standardizată a dulapurilor și asamblarea în serie	Potrivit pentru spații specifice destinate panourilor sau pentru protecția la nivelul intrării

În cazul sistemelor industriale de distribuție a energiei electrice, avantajul unui dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii montat pe șină DIN constă în faptul că acesta poate fi integrat direct în interiorul unui tablou de distribuție sau al unui dulap de comandă. Este potrivit pentru instalarea alături de alte componente electrice modulare. Acest lucru îl face deosebit de util în aplicațiile industriale care necesită un design standardizat, producție în serie, întreținere rapidă și o cablare clară.

Aplicații industriale obișnuite ale dispozitivelor de protecție împotriva supratensiunii montate pe șină DIN

În sistemele industriale de distribuție a energiei electrice, un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN nu este instalat doar într-o singură poziție fixă. În funcție de nivelul de distribuție, de sensibilitatea echipamentelor, de lungimea cablurilor și de sursa supratensiunii, dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN pot fi instalate în tablourile principale de distribuție, în tablourile de subdistribuție, în centrele de comandă a motoarelor, în panourile PLC, în circuitele de alimentare ale UPS-urilor, în panourile echipamentelor de automatizare, precum și în sistemele fotovoltaice solare sau în sistemele de stocare a energiei.

Sistemele industriale au, de obicei, mai multe niveluri de distribuție a energiei electrice. Dacă în tabloul principal de distribuție este instalat un singur dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii (SPD), este posibil ca acesta să nu asigure o protecție suficientă pentru dulapurile de comandă la distanță, echipamentele sensibile sau traseele lungi de cabluri. O abordare mai bună constă în realizarea unui sistem coordonat de protecție împotriva supratensiunilor, în conformitate cu structura sistemului, care să permită dispozitivelor SPD montate pe șină DIN în diferite poziții să asigure protecția la punctul de intrare, protecția la nivelul distribuției și protecția precisă la nivelul echipamentelor.

Tablouri principale de distribuție a curentului de intrare

Tabloul principal de distribuție de intrare reprezintă punctul de intrare al rețelei electrice industriale și primul punct cheie prin care supratensiunile pot pătrunde în rețeaua de distribuție a fabricii. Atunci când o supratensiune pătrunde prin linia de alimentare a rețelei publice, prin linia aeriană, prin partea de joasă tensiune a transformatorului sau prin sistemul extern de protecție împotriva trăsnetelor, dispozitivul SPD din tabloul principal de distribuție de intrare poate descărca supratensiunile de mare energie înainte ca acestea să se propage în aval.

Opțiunile obișnuite pentru tablourile principale de distribuție includ dispozitive de protecție împotriva supratensiunii (SPD) de tip 1 pe șină DIN, dispozitive combinate de tip 1+2 sau dispozitive de tip 2 cu capacitate nominală ridicată. Alegerea corectă depinde de existența sau nu a unui sistem extern de protecție împotriva trăsnetelor în clădire, de nivelul de risc de trăsnet din zonă, de metoda de alimentare cu energie electrică, de nivelul curentului de scurtcircuit al sistemului și de sensibilitatea echipamentelor din aval.

Panouri de subdistribuție

Tablourile de subdistribuție sunt amplasate între sistemul principal de distribuție a energiei electrice și echipamentele terminale. Acestea alimentează zone locale, precum ateliere, etaje, zone de echipamente sau linii de producție. Instalarea dispozitivelor de protecție împotriva supratensiunilor pe șină DIN în aceste locații contribuie la limitarea suplimentară a supratensiunilor reziduale provenite din sistemul din amonte și la reducerea supratensiunilor de comutație generate în zona locală a echipamentelor.

Dispozitivele SPD de tip 2 pentru șină DIN sunt utilizate în mod obișnuit în tablourile industriale de subdistribuție. Acestea sunt adecvate pentru limitarea supratensiunilor indirecte cauzate de trăsnet, a supratensiunilor generate de comutațiile din rețea și a supratensiunilor generate de funcționarea echipamentelor. Acest lucru le face să fie unul dintre cele mai comune tipuri de SPD din sistemele industriale de distribuție a energiei electrice.

De exemplu, într-o fabrică mare, tabloul principal de distribuție poate avea deja instalat un dispozitiv SPD de tip 1 sau de tip 1+2. Cu toate acestea, un atelier de producție poate fi situat la o distanță considerabilă de tabloul principal de distribuție. Din cauza distanței mai mari a cablurilor, pot apărea noi diferențe de potențial și supratensiuni reziduale în timpul propagării supratensiunii. În acest caz, adăugarea unui dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor (SPD) de tip 2 în tabloul de subdistribuție al atelierului poate asigura o protecție mai apropiată pentru motoare, dulapuri de comandă, sisteme de iluminat și echipamente de automatizare din zona respectivă.

Centre de comandă a motoarelor și dulapuri de comandă

Centrele de comandă a motoarelor și dulapurile de comandă industriale reprezintă domenii importante de aplicare pentru dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii montate pe șină DIN. Acestea conțin adesea contactoare, relee, dispozitive de pornire progresivă, variatoare de frecvență, dispozitive de protecție a motoarelor, surse de alimentare pentru sisteme de comandă și module de comunicații. Aceste componente pot genera supratensiuni în timpul funcționării și al comutării și pot fi, de asemenea, afectate de supratensiuni provenite din sistemul de distribuție din amonte.

Instalarea dispozitivelor SPD pe șină DIN în dulapurile de distribuție electrică (MCC) sau în dulapurile de comandă contribuie la reducerea impactului supratensiunilor de comutație și al supratensiunilor tranzitorii de la rețea asupra componentelor de comandă. Acest aspect este deosebit de important în mediile industriale în care există numeroase motoare, pompe, ventilatoare, compresoare, benzi transportoare și sisteme de acționare, unde ciclurile de pornire-oprire ale echipamentelor pot genera în mod repetat solicitări de tensiune tranzitorie.

Printre echipamentele protejate se numără:

• Circuite de comandă pentru contactoare și relee
• Circuite de intrare pentru variatoare de frecvență (VFD) și dispozitive de pornire progresivă
• Module de alimentare pentru controlul motoarelor
• Module PLC sau I/O din interiorul dulapului de comandă
• Interfețe de comunicație pentru echipamente și unități de comandă de la distanță

În cazul centrelor de comandă și al dulapurilor de comandă, dispozitivul de protecție împotriva supratensiunii (SPD) trebuie instalat în apropierea bornei de intrare a alimentării și conectat la bara de împământare cu conductoare scurte și drepte. Atunci când este necesar, trebuie utilizate și dispozitive SPD pentru semnale sau pentru linii de date, pentru a asigura protecția coordonată a semnalelor de comandă și a liniilor de comunicații.

Panouri PLC și sisteme de automatizare

Un panou PLC reprezintă centrul de comandă al unui sistem de automatizare industrială. Acesta primește semnale de la senzori, execută logica de control și comandă motoare, supape, roboți, benzi transportoare și echipamente de producție. În cazul în care PLC-ul, modulul I/O, interfața HMI sau modulul de comunicații sunt avariate de supratensiuni, întregul sistem de automatizare se poate opri.

În panourile PLC, dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii montate pe șină DIN sunt instalate de obicei la intrarea de alimentare a sistemului de control, pentru a proteja circuitele de alimentare de 230 V c.a., 24 V c.c. sau alte circuite de control. Pentru rețelele de comunicații și liniile de semnal de la fața locului, ar trebui instalate, de asemenea, dispozitive de protecție împotriva supratensiunii adecvate pentru semnale sau pentru linii de date, atunci când este necesar.

În sistemele de automatizare, supratensiunile de alimentare și cele de semnal apar adesea simultan. O supratensiune pe linia de alimentare poate deteriora modulul de alimentare al PLC-ului, în timp ce o supratensiune pe cablurile lungi ale senzorilor sau pe cablurile de comunicații poate deteriora porturile I/O sau interfețele de comunicații. Prin urmare, protecția împotriva supratensiunilor pentru dulapurile de comandă industriale nu trebuie să se concentreze doar asupra sursei principale de alimentare. Aceasta trebuie să ia în considerare și protecția coordonată a alimentării de comandă, a liniilor de semnal și a liniilor de date.

Circuite UPS și de alimentare de urgență

În sistemele industriale, sistemele UPS sunt utilizate în mod obișnuit pentru a proteja sarcinile critice, precum sistemele de control, serverele, echipamentele de comunicații, sistemele de monitorizare, sistemele DCS, sistemele SCADA și sistemele instrumentate de siguranță. Un UPS poate asigura alimentarea de rezervă în cazul unei întreruperi a alimentării cu energie electrică, dar nu poate înlocui în totalitate protecția împotriva supratensiunii oferită de un SPD.

Partea de intrare a UPS-ului poate fi în continuare afectată de supratensiuni provocate de fulgere sau de supratensiuni de comutație provenite din sistemul de distribuție din amonte. Fără o protecție adecvată prin dispozitive SPD, supratensiunile pot pătrunde în UPS și pot deteriora modulele redresoare, plăcile de comandă sau circuitele de bypass. Pentru sarcinile critice, se poate instala o protecție mai precisă și la ieșirea UPS-ului sau în apropierea echipamentelor sensibile, în funcție de structura sistemului.

În sistemele industriale de alimentare cu energie electrică de importanță critică, o abordare obișnuită în materie de protecție este:

Poziția de instalare	Metoda de protecție recomandată	Obiectivul principal de protecție
Tabla principală de distribuție	DPS de tip 1 sau de tip 1+2	Limitați supratensiunile de înaltă energie la nivelul de intrare
Partea de intrare a UPS-ului	Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii (SPD) de tip 2 pentru șină DIN	Protejarea circuitelor de intrare ale UPS-ului
Partea de ieșire a UPS-ului	DOCUP de tip 2 sau de tip 3	Reducerea tensiunii reziduale pentru sarcinile critice
Partea de echipamente	SPD de tip 3 sau dispozitiv de protecție dedicat	Protejați serverele, controlerele logice programabile (PLC) și echipamentele de comunicații

Această configurație coordonată contribuie la reducerea riscului de pătrundere a supratensiunilor în sistemele UPS și în sarcinile critice, îmbunătățind continuitatea alimentării cu energie a sistemelor industriale de control și de date.

Sisteme fotovoltaice, stocarea energiei și sisteme industriale de curent continuu

Tot mai multe instalații industriale utilizează în prezent panouri solare fotovoltaice montate pe acoperiș, sisteme de stocare a energiei, unități de distribuție de curent continuu sau echipamente pentru energie regenerabilă. Cablurile de pe partea de curent continuu din aceste sisteme sunt adesea lungi, iar unele dintre ele sunt instalate în aer liber sau în zone expuse, ceea ce le face mai vulnerabile la supratensiunile provocate de fulgere.

În sistemele fotovoltaice industriale, dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii (SPD) de curent continuu montate pe șină DIN sunt instalate de obicei în Cutii combinatoare fotovoltaice, circuitele de intrare de curent continuu ale invertoarelor și circuitele de distribuție de curent continuu. Pentru sistemele fotovoltaice de 600 V CC, 1000 V CC sau 1500 V CC, trebuie selectate dispozitive de protecție împotriva supratensiunii (SPD) concepute special pentru aplicații de curent continuu. Dispozitivele SPD standard de curent alternativ nu trebuie utilizate ca înlocuitori.

În sistemele de stocare a energiei, rafturile de baterii, unitățile PCS, sistemele BMS și EMS, precum și barele colectoare de curent continuu pot fi, de asemenea, afectate de supratensiuni tranzitorii. În funcție de structura sistemului, poate fi necesară instalarea unor dispozitive SPD pe partea de curent continuu, pe partea de curent alternativ și pe liniile de comunicații.

Printre punctele cheie de protecție împotriva supratensiunii pentru sistemele industriale de curent continuu se numără:

• Alegeți SPD-ul de curent continuu în funcție de tensiunea maximă în circuit deschis
• Confirmați că SPD-ul respectă cerințele standardului IEC/EN 61643-31
• Diferențiați dispozitivele SPD fotovoltaice de curent continuu de cele de curent alternativ
• Luați în considerare asigurarea protecției atât la intrarea de curent continuu a invertorului, cât și la ieșirea de curent alternativ a acestuia
• Proiectați traseul de descărcare ținând cont de împământare și de legarea echipotențială

În cazul sistemelor industriale de distribuție a energiei electrice care includ panouri solare fotovoltaice, sisteme de stocare a energiei sau echipamente de curent continuu, alegerea dispozitivelor de protecție împotriva supratensiunii montate pe șină DIN trebuie să țină cont atât de partea de curent alternativ, cât și de cea de curent continuu. Astfel se evită situația în care se protejează doar sistemul de distribuție de curent alternativ, lăsând circuitele de curent continuu expuse riscurilor de supratensiune.

Cum să alegi tipul potrivit de dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii pe șină DIN pentru rețelele de distribuție industriale

În sistemele industriale de distribuție a energiei electrice, una dintre cele mai importante etape în Alegerea unui dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii pentru șină DIN este determinarea tipului corect de SPD. Diferitele tipuri de SPD sunt concepute pentru niveluri diferite de energie de supratensiune, poziții de instalare și obiective de protecție. Dacă se alege un tip necorespunzător, chiar și un produs cu parametri aparent ridicați ar putea să nu asigure o protecție eficientă în sistemul real.

SPD de curent alternativ vs SPD de curent continuu în aplicații industriale

Sistemele industriale includ adesea atât circuite de curent alternativ, cât și de curent continuu, astfel încât dispozitivele SPD pentru curent alternativ și cele pentru curent continuu trebuie distinse clar. Acestea nu trebuie utilizate în mod interschimbabil.

SPD-uri AC sunt utilizate în principal în rețelele de distribuție de curent alternativ de joasă tensiune, cum ar fi tablourile principale de distribuție, tablourile de subdistribuție, tablourile MCC, dulapurile de comandă a motoarelor, circuitele de intrare ale sistemelor UPS și circuitele de alimentare ale echipamentelor industriale. Acestea sunt utilizate pentru a limita supratensiunile provocate de trăsnet și de comutație în liniile de curent alternativ.

Dispozitive de protecție împotriva supratensiunii (SPD) de curent continuu sunt utilizate în sistemele fotovoltaice solare, în partea de curent continuu a sistemelor de stocare a energiei, în cutiile de combinare a curentului continuu, în circuitele de intrare de curent continuu ale invertoarelor, în sursele de alimentare de control de curent continuu și în alte circuite de curent continuu. Deoarece sistemele de curent continuu nu au un punct natural de trecere prin zero, arcurile electrice de curent continuu sunt mai greu de stins. Prin urmare, dispozitivele SPD de curent continuu necesită structuri de stingere a arcului electric și de deconectare în condiții de siguranță, adecvate pentru aplicațiile de curent continuu.

O greșeală frecventă în sistemele fotovoltaice industriale este utilizarea unui dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii (SPD) de curent alternativ (CA) într-un circuit fotovoltaic de curent continuu (CC). Acest lucru poate împiedica SPD-ul să se deconecteze în condiții de siguranță în cazul unor defecțiuni și poate chiar genera un risc de arc electric prelungit. Prin urmare, sistemele fotovoltaice de curent continuu ar trebui să utilizeze dispozitive SPD de curent continuu care să îndeplinească cerințele standardului IEC/EN 61643-31.

Diferența dintre dispozitivele SPD pentru curent alternativ și cele pentru curent continuu poate fi rezumată după cum urmează:

Element de comparație	Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii (SPD) pentru șină DIN de curent alternativ	Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii (SPD) pentru șină DIN de curent continuu
Sistem aplicabil	Sistem de distribuție de curent alternativ de joasă tensiune	Sisteme fotovoltaice, de stocare a energiei și de distribuție a curentului continuu
Locație comună	Tablou principal de distribuție, tablou secundar de distribuție, intrare UPS, dulap de comandă	Cutie de combinare a modulelor fotovoltaice, intrare curent continuu a invertorului, circuit de curent continuu
Comportamentul arcului	Curentul alternativ (AC) are o trecere naturală prin zero, astfel încât arcurile electrice sunt mai ușor de stins	Curentul continuu nu prezintă o trecere naturală prin zero, astfel încât arcurile electrice sunt mai greu de stins
Focalizare standard	IEC/EN 61643-11	IEC/EN 61643-31
Punctul central al selecției	Uc, Up, In, Imax, sistem de împământare	Tensiunea maximă în circuit deschis, stingere a arcului electric în curent continuu, deconectare termică, polaritate
Interschimbabilitate	Nu trebuie utilizat la întâmplare în circuitele de curent continuu	Nu trebuie utilizat la întâmplare în sistemele de curent alternativ

Sisteme industriale monofazate vs trifazate

Sistemele industriale de distribuție a energiei electrice pot include atât surse de alimentare monofazate, cât și trifazate. Numărul de faze influențează în mod direct configurația polilor și metoda de cablare a dispozitivului SPD montat pe șină DIN.

Sistemele monofazate sunt utilizate în mod obișnuit pentru alimentarea sistemelor de control, iluminat, echipamente de birou, sisteme UPS de mici dimensiuni, circuite de prize monofazate și anumite echipamente auxiliare. Configurațiile obișnuite ale dispozitivelor SPD includ 1P, 1P+N sau 2P, protejând în principal căile de supratensiune precum L-N, L-PE și N-PE.

Sistemele trifazate sunt utilizate în mod obișnuit pentru motoare, variatoare de frecvență (VFD), compresoare, pompe, ventilatoare, echipamente industriale de încălzire, centre de comandă a motoarelor și sisteme principale de distribuție. Configurațiile obișnuite ale dispozitivelor SPD includ 3P, 3P+N, 4P, 3+1 sau 4+0, acoperind căile de supratensiune dintre conductoarele de fază, neutru și împământare.

Dacă ar fi doar un SPD monofazat în cazul utilizării într-un sistem industrial trifazat, este posibil ca unii conductori de fază să rămână neprotejați sau ca căile de descărcare între conductorii de fază, neutru și PE să nu fie acoperite în totalitate. Prin urmare, dispozitivele SPD multipolare montate pe șină DIN trebuie selectate în funcție de metoda efectivă de cablare din sistemele trifazate.

Tipul sistemului	Cerere comună	Configurație SPD obișnuită	Selecția Focus
Sistem de curent alternativ monofazat	Controlul alimentării cu energie electrică, al iluminatului și al UPS-urilor de mici dimensiuni	1P, 1P+N, 2P	Confirmați traseele de protecție L, N și PE
Sistem trifazat cu trei fire	Motoare, anumite echipamente industriale	3P	Protejați căile de descărcare între faze și PE
Sistem trifazat cu patru fire	Tablouri principale și secundare de distribuție din fabrică	4P, 3+1, 4+0	Luați în considerare protecția împotriva curentului de scurgere (L), a curentului de rezonanță (N) și a curentului de echilibru (PE)
Circuitul de comandă de curent continuu	PLC-uri, senzori, surse de alimentare de 24 V c.c.	DC SPD	Verificați cerințele privind tensiunea continuă și polaritatea

Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii de tip 1, montat pe șină DIN, pentru protecția rețelei de alimentare principale

Un dispozitiv SPD de tip 1 montat pe șină DIN este utilizat în principal la intrarea într-o rețea electrică industrială, cum ar fi tabloul principal de distribuție de intrare, tabloul principal de joasă tensiune, tabloul de ieșire de joasă tensiune al transformatorului sau punctul de intrare al rețelei de utilități a clădirii. Funcția sa principală este de a descărca curentul de fulger de mare energie și de a împiedica pătrunderea supratensiunilor severe în rețeaua internă de distribuție a fabricii.

SPD tip 1 este de obicei luat în considerare în următoarele scenarii industriale:

• Clădirea fabricii este prevăzută cu un sistem exterior de protecție împotriva trăsnetului
• Sursa de alimentare utilizează linii aeriene de alimentare
• Fabrica este situată într-o zonă în care se produc frecvent furtuni cu fulgere
• Sistemul de distribuție este conectat la numeroase dispozitive exterioare
• Clădirea industrială este dotată cu un sistem fotovoltaic instalat pe acoperiș
• Placa principală de intrare este expusă unui risc mai mare de supratensiune

Parametrul cheie al unui SPD de tip 1 este Iimp, care se referă la capacitatea de a suporta curentul de impuls de trăsnet. Acesta este utilizat de obicei pentru a evalua capacitatea SPD-ului de a rezista la o formă de undă a curentului de trăsnet de 10/350 μs. În cazul protecției principale a rețelei de alimentare, Iimp este un indicator important pentru a determina dacă un SPD de tip 1 este adecvat pentru un sistem industrial cu risc ridicat de fulgere.

Este important de reținut că un dispozitiv SPD de tip 1 este responsabil în principal de descărcarea supratensiunilor de înaltă energie. Este posibil ca acesta să nu reducă întotdeauna tensiunea reziduală la un nivel adecvat pentru echipamentele electronice sensibile. Prin urmare, în sistemele industriale, un dispozitiv SPD de tip 1 trebuie, de obicei, să funcționeze împreună cu dispozitive SPD de tip 2 sau de tip 3 montate în aval.

Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii de tip 2, montabil pe șină DIN, pentru tablouri de distribuție industriale

Un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor (SPD) de tip 2 pentru șină DIN este cel mai răspândit tip de SPD în sistemele industriale de distribuție a energiei electrice. Acesta este instalat de obicei în tablourile principale de distribuție, tablourile de subdistribuție, centrele de comandă a motoarelor, circuitele de intrare ale sistemelor UPS, dulapurile de comandă ale echipamentelor sau panourile de alimentare pentru automatizări. Este utilizat pentru a limita supratensiunile indirecte provocate de trăsnet, supratensiunile de comutație ale rețelei și supratensiunile tranzitorii cauzate de funcționarea echipamentelor.

În cazul majorității sistemelor industriale de joasă tensiune, SPD tip 2 reprezintă elementul central al protecției împotriva supratensiunilor la nivel de distribuție. Este potrivit pentru protejarea:

• Tablouri de subdistribuție industriale
• Centre de control al motoarelor
• Dulapuri de control PLC
• Circuite de intrare UPS
• Circuite de intrare pentru variatoare de frecvență (VFD) și dispozitive de pornire progresivă
• Circuite de alimentare pentru echipamente de automatizare
• Iluminat industrial și sisteme auxiliare de alimentare cu energie electrică

Parametrii cheie ai unui SPD de tip 2 includ, de obicei, In, Imax și Up. In se referă la curentul nominal de descărcare pe care SPD-ul îl poate suporta în mod repetat. Imax se referă la curentul maxim de descărcare unic. Up se referă la nivelul de protecție la tensiune. Pentru utilizatorii industriali, alegerea nu trebuie să se bazeze doar pe Imax. Trebuie luate în considerare și sensibilitatea echipamentului, poziția de instalare și riscul sistemului.

Dacă în tabloul principal de intrare este deja instalat un dispozitiv SPD de tip 1 sau de tip 1+2, un dispozitiv SPD de tip 2 montat în aval, în tabloul de subdistribuție, poate reduce și mai mult tensiunea reziduală de supratensiune și poate asigura o protecție mai eficientă pentru dulapurile de comandă și echipamentele critice.

Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii de tip 3, montat pe șină DIN, pentru echipamente terminale sensibile

A SPD tip 3 Este instalat de obicei în apropierea echipamentelor sensibile, pentru a asigura o protecție finală de precizie. Capacitatea sa de descărcare este, de obicei, mai mică decât cea a dispozitivelor SPD de tipul 1 și 2, dar contribuie la reducerea suplimentară a tensiunii reziduale la nivelul echipamentului.

În sistemele industriale, dispozitivele SPD de tip 3 sunt utilizate în mod obișnuit pentru a proteja echipamentele sensibile, cum ar fi:

Echipamente sensibile	De ce este necesară protecția de tip 3
Controler PLC	Porturile I/O și modulele de alimentare sunt sensibile la supratensiunile reziduale
Ecran tactil HMI	Interfețele de comunicație și modulele de afișare sunt vulnerabile la tensiunile tranzitorii
Server industrial	Risc ridicat de pierdere a datelor și de repornire a sistemului
Echipamente de comunicații	Interfețele Ethernet, RS485 și fieldbus se pot deteriora ușor în urma supratensiunilor
Instrument de precizie	Cerințe ridicate privind precizia măsurătorilor și stabilitatea controlului
Echipamente de securitate și monitorizare	Traseele lungi ale cablurilor pot genera supratensiuni induse

Dispozitivul SPD de tip 3 nu este recomandat ca singurul dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor într-un sistem industrial. Fără o protecție prealabilă asigurată de un dispozitiv SPD de tip 1 sau de tip 2, este posibil ca un dispozitiv SPD de tip 3 să nu poată rezista la o energie de supratensiune mai mare.

Prin urmare, dispozitivul SPD de tip 3 este mai potrivit ca nivel final într-un sistem de protecție împotriva supratensiunilor pe mai multe niveluri. Acesta este de obicei coordonat cu un dispozitiv SPD de tip 1 sau de tip 1+2 în tabloul principal de distribuție și cu un dispozitiv SPD de tip 2 în tablourile de subdistribuție, pentru a asigura o protecție mai completă a echipamentelor terminale sensibile.

Dispozitiv combinat de protecție împotriva supratensiunii de tip 1+2, montat pe șină DIN, pentru panouri industriale compacte

Un dispozitiv SPD combinat de tip 1+2 integrează funcțiile de protecție de tip 1 și de tip 2 într-un singur produs. Acesta poate rezista la curenți de impuls de trăsnet cu energie relativ ridicată, limitând în același timp supratensiunile tranzitorii din sistemul de distribuție. Pentru sistemele industriale de distribuție cu spațiu limitat în dulap sau care necesită o structură de protecție simplificată, acesta reprezintă o alegere obișnuită.

Tip 1+2 SPD este potrivit pentru următoarele aplicații:

• Tablouri electrice principale de alimentare industrială cu spațiu limitat
• Sistem combinat de protecție împotriva supratensiunii pentru utilizatori începători
• Sisteme care necesită reducerea numărului de module
• Fabrici dotate cu sisteme externe de protecție împotriva trăsnetului sau cu un risc mai ridicat de lovire de trăsnet
• Producătorii de panouri care au nevoie de o dispunere simplificată a dulapurilor
• Clădiri industriale de mici dimensiuni care necesită o protecție compactă

Deși un dispozitiv SPD de tip 1+2 oferă protecție combinată, aceasta nu înseamnă că toate dispozitivele SPD din aval pot fi omise. Dacă sistemul industrial are trasee lungi de cabluri, echipamente distribuite pe o suprafață extinsă sau PLC-uri, variatoare de frecvență (VFD), sisteme UPS, echipamente de comunicații și sisteme de control de precizie în aval, dispozitivele SPD de tip 2 sau de tip 3 ar trebui totuși instalate în tablourile de subdistribuție sau în apropierea echipamentelor.

Prin urmare, un dispozitiv SPD combinat de tip 1+2 este mai potrivit ca soluție de protecție combinată de bază, nu ca singură măsură de protecție pentru fiecare sistem industrial.

Dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii LSP pentru șină DIN: Protecție fiabilă împotriva supratensiunii pentru sistemele industriale de distribuție a energiei electrice

LSP se concentrează pe cercetarea, dezvoltarea și producția de dispozitive de protecție împotriva supratensiunii, oferind soluții de protecție împotriva supratensiunii montate pe șină DIN pentru sisteme industriale, comerciale și de energie regenerabilă. Gama de produse cuprinde dispozitive de protecție împotriva supratensiunii de tip 1, de tip 1+2, de tip 2, de tip 3 și de curent continuu (DC), asigurând protecția la punctul de intrare a rețelei, protecția la nivel de distribuție, protecția dulapurilor de comandă, protecția fină la nivelul echipamentelor și protecția împotriva supratensiunii pe partea de curent continuu a sistemelor fotovoltaice. Datorită portofoliului complet de produse, inginerii pot realiza sisteme coordonate de protecție împotriva supratensiunii de tip 1 + tip 2 + tip 3 folosind o singură marcă de încredere.

În aplicațiile industriale, dispozitivele SPD LSP pentru șină DIN sunt proiectate pentru montarea standard pe șină DIN de 35 mm, ceea ce le face potrivite pentru configurații modulare în tablourile de distribuție și dulapurile de comandă. Designul modulului de tip plug-in permite o întreținere și o înlocuire mai rapide, în timp ce fereastra transparentă de indicare a stării ajută personalul de întreținere să verifice dacă dispozitivul SPD se află încă în stare normală de protecție. Pentru echipamentele nesupravegheate, liniile de producție continue sau sistemele critice de alimentare cu energie electrică, contactele opționale de semnalizare la distanță pot conecta starea dispozitivului SPD la sistemele de monitorizare sau de alarmă, reducând riscul unei defecțiuni neobservate a dispozitivului SPD.

LSP pune accentul pe fiabilitatea pe termen lung în mediile industriale. Produsele sale SPD utilizează componente de bază precum MOV-urile LKD și GDT-urile Vactech, combinate cu deconectare termică, declanșare la temperatură scăzută, carcasă ignifugă și o structură modulară, pentru a face față supratensiunilor provocate de fulgere, supratensiunilor de comutație și tranziențelor electrice industriale. Proiectarea și testarea produselor se bazează pe cerințele standardului IEC/EN 61643-11 pentru aplicații de protecție împotriva supratensiunilor de curent alternativ de joasă tensiune. Pentru aplicațiile fotovoltaice de curent continuu, se pot selecta soluții SPD adecvate în funcție de tensiunea sistemului și de poziția de instalare.

Pentru clienții industriali, LSP este mai mult decât un simplu furnizor de produse SPD. Poate fi, de asemenea, un partener în soluții de protecție împotriva supratensiunii. Indiferent dacă proiectul implică selectarea tabloului principal de distribuție, configurarea dulapului de comandă, protecția pe partea de curent continuu a sistemelor fotovoltaice, coordonarea protecției de rezervă, personalizarea OEM, brandingul, ambalarea sau documentația tehnică, LSP poate oferi recomandări privind produsele și îndrumări privind aplicațiile, pentru a contribui la reducerea erorilor de selecție, a riscurilor de instalare și a dificultăților de întreținere.

Întrebări frecvente despre dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii montate pe șină DIN pentru sistemele industriale de distribuție a energiei electrice

La ce servește un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii montat pe șină DIN în sistemele industriale?

Un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor montat pe șină DIN este utilizat pentru a proteja echipamentele electrice și componentele de control din sistemele industriale de distribuție a energiei electrice împotriva supratensiunilor provocate de fulgere, a supratensiunilor de comutație și a supratensiunilor tranzitorii din rețea. Acesta este instalat de obicei în tablourile principale de distribuție, panourile de subdistribuție, dulapurile PLC, dulapurile MCC, circuitele UPS sau sistemele fotovoltaice de curent continuu. Prin limitarea supratensiunii și devierea curentului de supratensiune către pământ, acesta contribuie la îmbunătățirea fiabilității echipamentelor și la reducerea riscului de întrerupere a funcționării.

Unde ar trebui instalat un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunii (SPD) pe șină DIN într-un tablou de distribuție industrial?

Un dispozitiv de protecție împotriva supratensiunilor (SPD) montat pe șină DIN trebuie instalat pe partea de intrare a circuitului protejat într-un tablou de distribuție industrial, cât mai aproape posibil de întrerupătorul principal, de disjunctor, de bornele de intrare și de bara de împământare PE. Acest lucru scurtează calea de descărcare a supratensiunii și reduce tensiunea reziduală suplimentară cauzată de inductanța cablajului. În fabricile de mari dimensiuni, dispozitivele SPD trebuie, de asemenea, coordonate la nivelul tablourilor principale, al tablourilor de subdistribuție, al dulapurilor MCC, al dulapurilor PLC și al circuitelor UPS.

Dulapurile de comandă industriale au nevoie de protecție împotriva supratensiunii?

Da. Dulapurile de comandă industriale au nevoie, de obicei, de protecție împotriva supratensiunilor, deoarece PLC-urile, interfețele HMI, modulele I/O, releele, sursele de alimentare, terminalele VFD și interfețele de comunicații sunt sensibile la supratensiunile tranzitorii. Supraîncărcările pot proveni de la sistemele de distribuție din amonte, de la operațiunile de pornire-oprire a motoarelor, de la comutarea contactorilor sau de la cablurile lungi de semnal. Instalarea unui dispozitiv SPD adecvat pe șină DIN contribuie la reducerea daunelor la echipamente, a defecțiunilor de comunicație și a perioadelor de nefuncționare a producției.

Ar trebui să folosesc un conector SPD de tip 1 sau de tip 2 pentru tabloul principal de distribuție al unei fabrici?

Utilizați un dispozitiv SPD de tip 1 sau de tip 1+2 dacă tabloul principal de distribuție al fabricii se află la punctul de intrare a energiei electrice, este conectat la linii aeriene, este protejat de un sistem extern de protecție împotriva trăsnetului sau este amplasat într-o zonă cu risc ridicat de trăsnet. Dacă principala preocupare o reprezintă supratensiunile de comutație din rețea, supratensiunile indirecte cauzate de trăsnet sau tranzienții de comutație ai echipamentelor, un dispozitiv SPD de tip 2 este, de obicei, adecvat. Sistemele industriale de mari dimensiuni utilizează adesea dispozitive de tip 1 la intrare și de tip 2 în aval.

Poate o singură unitate SPD montată pe șină DIN să protejeze întreaga rețea electrică industrială?

De obicei, nu. Un dispozitiv SPD montat pe șină DIN poate proteja doar o parte a circuitului din apropierea punctului său de instalare și nu poate acoperi întregul sistem industrial de alimentare cu energie electrică. Fabricile mari includ adesea tablouri de distribuție principale, tablouri de subdistribuție, panouri de comandă motorizate (MCC), dulapuri PLC, sisteme UPS, linii de semnal și circuite de curent continuu. Deoarece cablurile sunt lungi și echipamentele sunt distribuite pe o suprafață extinsă, pot apărea în continuare supratensiuni reziduale. De obicei, este necesară o protecție pe mai multe niveluri cu dispozitive SPD de tip 1, tip 2, tip 3 și pentru semnale.