Överspänningsskyddsenheten (SPD)

Surge Protection Devices (SPD) används för elnät, telefonnät och kommunikation och automatiska styrbussar.

 

Överspänningsskyddsanordningen (SPD) är en komponent i skyddssystemet för elektriska installationer.

Denna enhet är parallellkopplad på strömförsörjningskretsen för de laster som den måste skydda (se fig.1). Det kan även användas på alla nivåer i strömförsörjningsnätet.

Detta är det vanligaste och mest använda effektiv typ av överspänningsskydd.

Fig.1 – Princip för skyddssystem i parallell

SPD parallellkopplad har en hög impedans. När den transienta överspänningen visas i systemet, impedansen av enheten minskar så att överspänningsströmmen drivs genom SPD, förbikopplad den känsliga utrustningen.

Princip

SPD är utformad för att begränsa transient överspänningar av atmosfäriskt ursprung och avleda strömvågor till jorden, för att begränsa amplituden för denna överspänning till ett värde som inte är farligt för elinstallation och elektriska ställverk och manöverdon.

SPD eliminerar överspänningar

=i common mode, mellan fas och neutral eller jord;

=i differentialläge, mellan fas och neutral.

Vid överspänningsöverskridande drifttröskeln, SPD

=leder energin till jorden, i vanligt läge;

=fördelar energin till de andra strömförande ledarna, i differential läge.

De tre typer av SPD

Typ 1 SPD

Typ 1 SPD rekommenderas i Särskilt fall av tjänstesektorn och industribyggnader, skyddade av en åskskyddssystem eller en maskad bur.

Det skyddar elektriska installationer mot direkta blixtar. Den kan ladda ut backströmmen från blixtar sprider sig från jordledaren till nätverksledarna.

Typ 1 SPD kännetecknas av en 10/350 µs nuvarande våg.

Typ 2 SPD

Typ 2 SPD är huvudskyddet system för alla lågspänningsinstallationer. Installerad i varje elcentral förhindrar den spridning av överspänningar i det elektriska installerar och skyddar lasterna.

Typ 2 SPD kännetecknas av en 8/20 µs nuvarande våg.

Typ 3 SPD

Dessa SPD:er har låg urladdningskapacitet. De måste därför obligatoriskt installeras som ett komplement till typ 2 SPD och i närheten av känsliga laster.

Typ 3 SPD kännetecknas av en kombination av spänningsvågor (1,2/50 μs) och strömvågor (8/20 μs).

SPD normativ definition

Fig.2 – SPD standarddefinition

Egenskaper för SPD

Internationell standard IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) definierar egenskaperna och testerna för SPD kopplad till låg spänningsdistributionssystem (se Fig.3).

Fig.3 – Tid/strömkarakteristik för en SPD med varistor

Allmänning egenskaper

=Uc: Maximal kontinuerlig driftspänning

Detta är AC- eller DC-spänningen över vilken SPD blir aktiv. Detta värde väljs i enlighet med märkspänningen och systemets jordning arrangemang.

=Upp: Spänningsskyddsnivå (vid In)

Detta är den maximala spänningen över terminalerna på SPD när den är aktiv. Denna spänning uppnås när strömmen som flyter i SPD är lika stor till In. Den valda spänningsskyddsnivån måste vara under överspänningen tål lasternas förmåga. I händelse av blixtnedslag, spänningen över terminalerna på SPD förblir i allmänhet mindre än upp.

=In: Nominell urladdningsström

Detta är toppvärdet för en ström på 8/20 µs vågform som SPD kan ladda ur minst 19 gånger.

Varför är jag_nViktig?

I_nmotsvarar en nominell urladdningsström som en SPD tål minst 19 gånger: ett högre värde på jag_ninnebär en längre livslängd för SPD, så det rekommenderas starkt att göra det valde högre värden än minimivärdet på 5 kA.

Typ 1 SPD

=I_imp: Impulsström

Detta är toppvärdet för en ström på 10/350 µs vågform som SPD kan ladda ur eller urladdning minst en gång.

Varför är Iimp viktigt?

IEC 62305-standarden kräver ett max impulsströmvärde på 25 kA per pol för trefassystem. Detta innebär att för ett 3P+N-nätverk bör SPD:en kunna motstå en total maximal impuls ström på 100kA som kommer från jordanslutningen.

=I_fi: Autosläck följ ström

Gäller endast gnistgapstekniken. Detta är den nuvarande (50 Hz) att SPD är kapabel att avbryta av sig själv efter överslag. Detta strömmen måste alltid vara större än den potentiella kortslutningsströmmen vid installationspunkten.

Typ 2 SPD

=I_max: Maximal urladdningsström

Detta är toppvärdet för en ström på 8/20 µs vågform som SPD kan laddas ur en gång.

Varför är_ImaxViktig?

Om du jämför 2 SPD med samma I_n, men med olika jag_max: SPD med högre Imax-värde har ett högre "säkerhetsmarginal" och tål högre överspänningsström utan att vara det skadad.

Typ 3 SPD

=Uoc: Öppen spänning applicerad under klass III (Typ 3) tester.

Huvudapplikationer

=Lågspänning SPD

Mycket olika enheter, från både en teknisk och användning synvinkel, betecknas med denna term. Lågspännings-SPD: er är modulära att vara lätt att installera inuti LV-centraler.

Det finns också SPD:er som kan anpassas till eluttag, men dessa enheter har låg urladdningskapacitet.

=SPD för kommunikationsnätverk

Dessa enheter skyddar telefonnät, kopplade nätverk och automatiska styrnät (buss) mot överspänningar som kommer utifrån (blixtnedslag) och de som är interna i elnätet (förorenande utrustning, ställverksdrift etc.).

Sådana SPD är också installerade i RJ11, RJ45, ... kontakter eller integrerade i laster.