Ограничитель перенапряжения: нормы, проверяемые параметры, образец протокола

Назначение

Сначала нужно разобраться, как работает ограничитель перенапряжения. Его главная черта – это предохранение электрических приборов от высоковольтных перегрузок, влияющих на напряжение. Энергетики решили отдать предпочтение именно этому виду устройств, так как они достаточно просты и надежны в применении.

Предшествующие образцы работали с промежутками искр. Здесь же уже в бой идут нелинейные резисторы. Они выполнены на основе, где главной составляющей является окись цинка.

Устройство

Если посмотреть на фото ограничителя от перенапряжения, то можно быстро разобраться даже на глаз во многих частях, из которых он состоит. Во главе угла тут варистор, который берет на себя роль переменного нелинейного резистора. Их в составе несколько штук. Все они размещаются в корпусе, которые выполнен из фарфоровой части и полимеров высокой прочности.

По конструкции ОПН создается таким образом, чтобы вся система была полностью безопасна от возгораний и взрывов. Особенно это характерно в моменты, когда происходит замыкание.

Очень многое в данном случае зависит от того, куда вы хотите поставить этот прибор. Из-за этого фактора подбираются виды ограничителей перенапряжения. Есть те, кто созданы для защитных функций на линиях электропередач и на оборудовании громоздких промышленных объектах.

На корпусе можно увидеть болт для контактов. Через него и подключаются к системе. Основание должно быть полностью защищено от любых контактов с поверхностью земли.

Если же говорим про приборы, используемые в квартирах, частных домах и дачах, то они компактны. Их главная функция – предохранение электрических устройств от пиковых показателей.

У них всегда есть удобные крепежные элементы, да и над дизайном уже стали неплохо работать, хотя обычно это элементы находятся далеко от человеческих глаз. Уже есть специальные пульты дистанционного управления и индикаторы, которые влияют на режимы работы.

Что входит в модульный ограничитель:

• Корпус
• Предохраняющая часть
• Сменный варистор
• Указывающий износ модуль варистора
• Зажимные насечки
• Принципы работы

Некоторые технические характеристики опн вам уже известны, а вот принципы их жизнедеятельности не совсем. Вольтамперные характеристики (ВАХ) действуют нелинейно у варисторов. Для их трудоспособности необходим материал с примесями окиси цинка и оксидами иных металлов.

Получается своеобразная колонка из цепи варисторов, которая работает как с параллельными, так и с последовательными подключениями p-n переходов. Это и обуславливает природу ВАХ резисторных ограничителей

Резистор находится в состоянии покоя, когда напряжение соответствует значениям по номиналу. В варисторах совсем незначительные величины, что объясняется характером емкости.

Если возникает какой-то импульс, который может в конечном итоге привести к поломке изоляционных свойств, то ОПН переносит серьезные колебания тока. Перенапряжения не происходит, а величина в электрооборудовании быстро снижается до безопасных величин.

Виды ОПН

Вы уже поняли, что конструкция бывает совершенно разных типов в зависимости от способов применения, но всё-таки со всеми устройствами так и не ознакомились. Как выбрать ограничитель перенапряжения для дома вы узнаете ниже, узнав в деталях все возможные видовые особенности.

Различаются ОПН по следующим характеристикам:

• Изоляционный тип (полимерный или фарфорный)
• Количество колонок
• Величина стандартного напряжения
• Установочное место прибора

Можно потом углубиться в конкретные особенности и отличия трехфазных и однофазных приборов. Есть к тому же и классификация, которая относится к месту установки – делятся на B, C и D. Но нам куда важнее разобраться с техническими свойствами.

Технические характеристики

Разобрать обозначение опн на схеме не так уж и сложно, а вот понять все более мелки детали потруднее. Вы должны определить максимально возможное напряжение, которое не помешает работать ОПН без ввода ограничительных значений по времени.

Надо узнать и напряжение по номиналу, которое способе выдерживать прибор в рабочем состоянии в течении десяти минут. Также понять необходимо значения тока во время действия значений по номиналу. Обычно, это незначительные цифры.

Разрядный ток по номиналу – это величина, которая будет определять условие работы опн во время грозы. Есть ещё и значение тока при сильных перенапряжениях в коммутации, а также вся пропускная способность. Самое важное, это устойчивая работа при коротком замыкании, не ведущая к перегреву проводов и оболочек защиты.

Конечно, есть в интернете инструкция как подключить опн своими руками, но лучше всё-таки доверять профессионалам, если не совсем уверены в своих силах. Защищать надо не только серьезные объекты с дорогостоящим оборудованием, но и дома, квартиры и даже летние домики. Это не только обезопасить электроприборы, но и обезопасит человека, когда он будет находиться внутри помещения днем и ночью.

Сейчас это вполне себе решаемый вопрос. От вас требуется только выбрать подходящую модель. Подключить все не так уж и сложно, если есть маломальский опыт в электромонтаже. Всё это пригодится, чтобы подобрать нужный вариант по цене и качеству для конкретного случая.

Фото ограничителя перенапряжения

назначение, принцип работы и конструкция

Возникновение аварийных ситуаций при эксплуатации электрических сетей и оборудования в большинстве ситуаций вызываются импульсными скачками напряжения в результате замыкания линий, воздействия атмосферного электричества, ошибок при коммутационных переключениях. Для исключения подобного применяются ОПН.

Аббревиатура ОПН расшифровывается как ограничитель перенапряжения. Данные устройства предназначены для защиты линий и оборудования в ситуациях, когда по той или иной причине нагрузка возрастает в разы, с опасностью возникновения аварии. Рассмотрим особенности конструктивного устройства данных элементов, применяемые разновидности и их технические характеристики, прочие сопутствующие моменты.

Конструкция

ОПН представляет собой полупроводниковый элемент, отличающийся нелинейным значением сопротивления. Он выполнен в виде вилитовых дисков, в качестве материала которого используется оксид цинка с добавлением различных примесей.

Указанные диски снабжены защитным покрытием, с электрическими выводами на концах. На один из контактов подаётся напряжение, второй выводится на землю.

ОПН состоит из следующих конструктивных элементов:

• электрода,
• полиамидного корпуса,
• термоусадочной трубки,
• варистора,
• силиконовой оболочки.

Принцип действия

В основу принципа действия данного элемента заложена нелинейная характеристика сопротивления. При штатных характеристиках напряжения, его величина близка к нулю, поэтому цепь не замыкается через указанный прибор.

При резком возрастании напряжения, одновременно увеличивается сопротивление. В результате ток проходит через ОПН, замыкаясь на землю. Таким способом обеспечивается выполнение защитной функции.

Виды

В связи с большим разнообразием выполняемых функций, ОНП классифицируют по следующим показателям:

Может использоваться комбинация нескольких устройств, с выполнением ступенчатой защиты.

Материал

В зависимости от применённого материала защитной рубашки, защита может производиться посредством следующих видов устройств:

1. Фарфоровых – наиболее распространённая разновидность. Керамика устойчива к ультрафиолетовому излучению, поэтому может свободно применяться на открытых установках. Благодаря большой механической прочности, такие элементы могут одновременно выполнять роль опорной конструкции. К недостаткам следует отнести большой вес и хрупкость, что грозит травмами персонала при разлёте осколков в результате разрушения элемента.
2. Полимерных – в качестве материала наружного покрытия используется каучук, винил и другие искусственные составы. Данные устройства не поддаются воздействию влаги, обладают меньшим весом и хорошими диэлектрическими свойствами, способны выдерживать значительные механические воздействия, но накапливают на поверхности атмосферную влагу и плохо реагируют на солнечный свет.
3. Одноколонковых – в виде полупроводникового элемента с нелинейными характеристиками напряжения, с количеством дисков, в зависимости от категории оборудования.
4. Многоколонковых – используются на высоковольтном оборудовании и состоят из нескольких компонентов, объединённых в единый узел. Отличаются повышенной надёжностью и способностью реагировать на различные характеристики нагрузки.

Выбор вида ОПН зависит от параметров оборудования и условий его эксплуатации.

Технические характеристики

Конкретная модель отличается следующими техническими характеристиками:

• временем срабатывания – в зависимости от скорости реакции на перепад напряжения;
• рабочим напряжением – значением данной величины, при которой элемент способен функционировать без разрушения на определённый временной промежуток;
• номинальным повышенным напряжением – величиной, которую изделие способно выдержать в течение 10 секунд;
• током утечки – от воздействия напряжения на ОПН и зависит от омического сопротивления элемента. Значение указанной характеристики – в сотых или тысячных долях ампер, перетекающих по защитному покрытию и полупроводниковому элементу;
• разрядным током – значение при импульсном скачке напряжения;
• устойчивостью к току волны перенапряжения – способностью не подвергаться разрушению при воздействии повышенного напряжения.

ОПН стандартизированы по величине указанных характеристик.

Применение и требования к эксплуатации

Указанные защитные устройства широко применяются для защиты линий электропередач, различных электроустановок промышленного назначения, трансформаторных подстанций, распределительных узлов. В быту ОПН используются для защиты вводных распределительных щитков или оборудования высокой ценности.

ОПН должны эксплуатироваться, согласно требованиям действующих правил и нормативов. Подбор устройств производится, исходя из особенностей эксплуатации и характеристик оборудования.

Техническое обслуживание

Данные ограничители не предусматривают разового применения и способны многократно выполнять свою защитную функцию, сбрасывая напряжение на заземлённую шину. Но в процессе эксплуатации элементы могут частично утрачивать рабочие характеристики, вплоть до полной негодности устройств.

Чтобы избежать внепланового выхода элементов из строя, в ходе эксплуатации они должны подвергаться плановым проверка и техническому обслуживанию, с контролем следующих параметров:

• сопротивления – замеряется мегомметром, не реже 1 раза в каждые 6 лет;
• тока проводимости – необходимость его проверки возникает при снижении отмеченной выше характеристики;
• пробивного напряжения и герметичности – проводится перед пуском в работу новых устройств или в случае проведения заводского восстановительного ремонта;
• тепловизионных измерений – по регламенту изготовителя и составленному на предприятии графику профилактических работ.

Также элементы осматриваются на предмет наличия внешних дефектов в виде подгораний, скопления пыли и загрязнений, разрушения изоляционного покрытия.

Использование ОПН позволяет обеспечить штатную работу электрического оборудования, исключив опасность его повреждения при резких скачках напряжения. Но указанные ограничители должны правильно выбираться и проходить регламентированное обслуживание, для их сохранности и продления срока службы.

Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений

Узнайте, какие бывают классы УЗИП и где применяется каждый вариант исполнения. Принцип работы устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Классификация УЗИП

Аппараты защиты от импульсных напряжений являются широким и обобщенным понятием. В эту категорию устройств входят приборы, которые можно подразделить на классы:

• I класс. Предназначены для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Данными устройствами в обязательном порядке должны укомплектовываться вводно-распределительные устройства (ВРУ) административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
• II класс. Обеспечивают защиту электрических распределительных сетей от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции второй ступени защиты от воздействия удара молнии. Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах.
• III класс. Применяются, чтобы обезопасить аппаратуру от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нулевым проводом. Устройства данного класса работают также в режиме фильтров высокочастотных помех. Наиболее актуальны для условий частного дома или квартиры, подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей. Особой популярностью пользуются устройства, которые изготавливаются, как модули, оснащенные быстросъемным креплением для установки на din-рейку, либо имеют конфигурацию электрических штепсельных розеток или сетевых вилок.

Типы устройств

Все устройства, обеспечивающие защиту от импульсных перенапряжений, подразделяются на два типа, которые отличаются по конструкции и принципу действия. Рассмотрим, как работает УЗИП разных видов.

Вентильные и искровые разрядники. Принцип действия разрядников основан на использовании эффекта искровых промежутков. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы линии электропередач с заземляющим контуром. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае воздействия грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей замыкается, импульс высокого напряжения уходит напрямую в землю. Конструкция вентильного разрядника в цепи с искровым промежутком предусматривает резистор, на котором происходит гашение высоковольтного импульса. Разрядники в большинстве случаев находят применение в сетях высокого напряжения.

Ограничители перенапряжения (ОПН). Данные устройства пришли на смену устаревшим и громоздким разрядникам. Для того чтобы понять, как работает ограничитель, надо вспомнить свойства нелинейных резисторов, принцип работы ОПН построен на использовании их вольтамперных характеристик. В качестве нелинейных резисторов в УЗИП используется варистор. Для людей не искушенных в тонкостях электротехники, немного информации, из чего состоит и как он работает. В качестве основного материала для изготовления варисторов служит оксид цинка. В смеси с окислами других металлов создается сборка, состоящая из p-n переходов, обладающая вольтамперными характеристиками. Когда величина напряжения в сети соответствует номинальным параметрам, ток в цепи варистора близок к нулю. В момент возникновения перенапряжения на p-n переходах происходит резкое возрастание тока, что приводит к снижению напряжения до номинальной величины. После нормализации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим и влияние на работу устройства не оказывает.

Компактные размеры ОПН и обширный диапазон разновидностей данных приборов позволили значительно расширить область применения этих устройств, появилась возможность использования УЗИП, как средства защиты от перенапряжений для частного дома или квартиры. Однако ограничители импульсных напряжений, собранные на варисторах, несмотря на все свои преимущества по сравнению с разрядниками, имеют один существенный недостаток – ограничение ресурса работы. Вследствие встроенной в них тепловой защиты, прибор после срабатывания остается некоторое время неработоспособным, по этой причине на корпусе УЗИП предусмотрено быстросъемное устройство, позволяющее произвести быструю замену модуля.

Более подробно о том, что такое УЗИП и какое у него назначение, вы можете узнать из видео:

Как обустроить защиту?

Прежде чем приступить к установке и подключению средств защиты от импульсных перенапряжений, необходимо сделать заземление в доме, иначе все работы по обустройству УЗИП потеряют весь смысл. Классическая схема предусматривает 3 уровня защиты. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класс I) , обеспечивающие грозозащиту. Следующее защитное устройство класс II, как правило, ОПН подключается в распределительном щите дома. Степень его защиты должна обеспечивать снижение величины перенапряжения до параметров безопасных для бытовых приборов и сети освещения. В непосредственной близости электронных изделий, чувствительных к колебаниям по току и напряжению желательно подключить УЗИП класса III.

При подключении УЗИП необходимо предусмотреть их токовую защиту и защиту от коротких замыканий вводным автоматическим выключателем или плавкими предохранителями. Подробнее о монтаже данных защитных устройств мы расскажем в отдельной статье.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео, в котором подробно рассмотрена классификация устройств защиты от перенапряжений, принцип действия и советы по выбору подходящего аппарата:

Вот мы и рассмотрели принцип работы УЗИП, классы и разницу между ними. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Будет интересно прочитать:

• Как сделать громоотвод в частном доме
• Для чего нужна главная заземляющая шина
• Для чего нужен дифавтомат

Испытания ограничителей перенапряжения нелинейных

Обзор методик испытания ограничителей перенапряжения. Нормы и объемы испытаний согласно ПУЭ.

Важность испытаний

Пожалуй, основной нормативный документ, который мы используем и с которым чаще всего сталкиваемся при производстве приемо-сдаточных испытаний – это ПУЭ. Применительно к ограничителям перенапряжения в нем существует глава 1.8, а конкретно пункт 1.8.3. Он устанавливает нормы и объемы испытаний для ОПН и вентильных разрядников.

Кроме приемо-сдаточных, в соответствии с вышеприведенными документами, могут проводиться такие испытания:

• периодическое;
• квалификационное;
• типовое.

Квалификационная проверка данных устройств нужна для того, чтобы определить имеет ли готовность предприятие для выпуска продукции в данном объеме. Это касается первой промышленной серии либо установочной партии. Немаловажным этапом здесь является проверка взрывобезопасности. В процессе эксплуатации ОПН вследствие воздействия различных факторов, одним из которых является нерасчетный режим применения, внутри него может возникать повышенное давление. Как результат возможен взрыв, который влечет за собой повреждения оборудования, которое установлено поблизости, а также, что самое главное – людей, работающих на объекте.

Давайте подробнее остановимся на рассмотрении приемо-сдаточных испытаний. Как отмечалось выше, они регламентируются главой 1.8 ПУЭ п. 1.8.3. Если свести все данные из нее, то получим удобную табличку:

Таким образом, для ОПН существует методика измерения сопротивления и тока проводимости. Как проверить эти параметры рассмотрим ниже.

Замер тока проводимости

На картинке представлены различные схемы подключения для проведения испытаний ОПН, связанных с измерением тока проводимости:

В основном нормативное значение тока проводимости завод изготовитель указывает в техническом паспорте к изделию. Это значение берется на основании проводимых на предприятии испытаний и напрямую зависит от наибольшего длительно прикладываемого напряжения.

Измерение величины тока проводится амперметром или миллиамперметром. К выводам собранной схемы подключается лабораторный источник питания. При подаче нагрузки проводятся измерения тока. Нагрузка должна соответствовать величине наибольшего допустимого длительного напряжения.

Нужно отметить, что работы должны проводиться при установившейся температуре окружающей среды 20 ±15°С, на очищенных и вытертых досуха ограничителях перенапряжения, которые необходимо предварительно отключить от сети.

Замер сопротивления изоляции

Исходя из данных, приведенных в выше представленной таблице, видно, что при испытании ОПН до 3 кВ необходимо использовать мегомметр напряжением 1000 В, если свыше 3 кВ – нужен мегомметр на 2500 В. Измеренное сопротивление для ОПН до 3 кВ должно быть выше 1000 мОм, напряжением от 3 до 35 кВ – должно быть в пределах рекомендованного изготовителем значения, выше 110 кВ – должно составлять не меньше 3000 мОм, в то же время результат не должен отличаться больше чем на ±30% от ранее произведенных испытаний или значений, указанных изготовителем.

О том, как правильно пользоваться мегаомметром, мы рассказали в соответствующей статье, с которой настоятельно рекомендуем ознакомиться!

Помните, что гарантировать безопасное и качественное выполнение работ может только электролаборатория, у которой есть свидетельство на проведение данного вида мероприятий. По окончании замеров составляется протокол о проведении испытаний ОПН. В нем указывается наименование и тип ограничителя, значения замеров сопротивления изоляции и тока проводимости, погодные условия, а также приборы, с помощью которых были произведены замеры. Образец протокола приведен ниже:

Напоследок рекомендуем ознакомиться с полезным материалом, предоставленном на видео (качество видеоролика не очень, но все же информация изложена понятно):

Вот и все, что мы хотели рассказать о методике испытания ОПН. Теперь вы знаете, как проводятся работы и для чего это нужно делать!

Интересное по теме:

• Испытания кабеля повышенным напряжением
• Что такое отделитель с короткозамыкателем
• Устройства защиты от перенапряжения в сети

все про защиту от скачков напряжения

Даже представить страшно загородную собственность без электроприборов. Пусть и в ночном кошмаре не снятся лучина или коромысло с корытом. Да здравствуют стиральные машины, насосы, светильники, водонагреватели и еще масса полезных изобретений, участвующих в формировании цивилизованных условий! Однако для стабильной работы оборудования оды слагать недостаточно. Нужно позаботиться о том, чтобы трудолюбивые «железные помощники» получали питание требующихся им параметров, а способ доставки энергии был надежным и предельно безопасным. Вот для этого и нужен ограничитель перенапряжения – компактный потомок устаревших разрядников.

Служебные обязанности старых и новых разрядников

Теплую симпатию Тютчева к майским грозам вряд ли смогут разделить владельцы электрооборудования. Угодивший в воздушную электролинию меткий грозовой разряд создаст в ней перенапряжение, значение которого достигает порой десятков кВ. Даже если дело не дойдет до десятков, а обойдется единицами, приборам может быть нанесен серьезный ущерб. Ведь преобладающее количество бытовых агрегатов с электронной начинкой устойчиво лишь к 1,5 кВ.

Молниеносно разбегаясь по проводке крутые волны перенапряжения способны вызвать пробой, могут перегреть изоляцию до стадии возгорания. И вовсе необязательно, чтобы разрушительная грозовая «стрела» попала в сеть рядом со строением. За пару микросекунд она преодолевает километровые расстояния. От предсказуемых последствий жильцов многоэтажек обязаны защитить электрики управляющей организации. А вот частники смогут предъявить претензии только Илье Громовержцу.

Это не единственная причина, с целью исключения которой нужна защита от перенапряжения. Аналогичную угрозу представляют:

• коммутационные скачки, возникающие на подстанции вследствие отключающих/подключающих манипуляций с мощными потребителями;
• броски перенапряжения, распространяемые другим оборудованием;
• электростатические разряды, которые периодически появляются между работающими рядом устройствами.

Для того чтобы все перечисленные обстоятельства не влияли ни на работу электротехники, ни на целостность ее изоляции, были изобретены разрядники.

Wikipedia

Устройство защиты от перенапряжения (или ограничитель перенапряжения , или ограничитель перенапряжения , или отклонитель перенапряжения ^[1] ) — это прибор или устройство, предназначенное для защиты электрических устройств от скачков напряжения.

Обзор []

Скачок напряжения — это переходное явление, которое обычно длится от 1 до 30 микросекунд и может достигать более 1000 вольт. Молния, попадающая в линию электропередачи, может дать много тысяч, а иногда и 100000 вольт.Выключенный двигатель может генерировать скачок напряжения в 1000 или более вольт. Скачки могут ухудшить изоляцию проводов и разрушить электронные устройства, такие как зарядные устройства, модемы и телевизоры.

Пики могут также возникать на телефонных линиях и линиях передачи данных, когда к ним случайно подключаются главные линии переменного тока (AC), или когда в них попадает молния, или когда телефонные линии и линии передачи данных проходят рядом с линиями с пиковыми импульсами и индуцируется напряжение.

Длительный скачок напряжения, длящийся секунды, минуты или часы, вызванный отказами силового трансформатора, такими как потеря нейтрали или другая ошибка энергокомпании, не защищены устройствами защиты от переходных процессов.Длительные скачки напряжения могут вывести из строя защитные устройства во всем здании или на всей территории. Даже десятки миллисекунд могут оказаться дольше, чем может выдержать протектор. Долгосрочные скачки напряжения могут подавляться или не подавляться предохранителями и реле максимального напряжения.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений пытается ограничить напряжение, подаваемое на электрическое устройство, путем блокировки или замыкания тока, чтобы снизить напряжение ниже безопасного порога. Блокировка осуществляется с помощью катушек индуктивности, предотвращающих резкое изменение тока. Замыкание осуществляется с помощью искровых разрядников, разрядных трубок, полупроводников стабилитрона и металлооксидных варисторов (MOV), каждый из которых начинает проводить ток при достижении определенного порогового значения напряжения, или конденсаторами, которые препятствуют внезапному изменению напряжения.В некоторых устройствах защиты от перенапряжения используется несколько элементов.

Наиболее распространенным и эффективным способом является метод закорачивания, при котором электрические линии временно замыкаются вместе (как искровым разрядником) или фиксируются до заданного напряжения (как посредством MOV), что приводит к большому току. Напряжение снижается, поскольку ток короткого замыкания протекает через сопротивление в линиях электропередач. Энергия шипа рассеивается в линиях электропередач (и / или в земле) или в корпусе MOV, преобразуясь в тепло. Поскольку всплеск длится всего 10 микросекунд, повышение температуры минимально.Однако, если шип достаточно большой или достаточно длинный, например, при ударе молнии поблизости, может не хватить линии электропередачи или сопротивления заземления, и MOV (или другой элемент защиты) может быть разрушен, а линии электропередач расплавятся.

Устройства защиты от перенапряжения для дома могут быть в удлинителях, используемых внутри, или в устройстве снаружи на силовой панели. В розетках в современном доме используются три провода: линейный, нейтральный и заземляющий. Многие устройства защиты будут подключаться ко всем трем парам (линия – нейтраль, линия – земля и нейтраль – земля), потому что есть условия, такие как молния, когда и линия, и нейтраль имеют выбросы высокого напряжения, которые необходимо замкнуть на землю.

Определения []

Термины устройство защиты от перенапряжения ( SPD ) и ограничитель импульсных перенапряжений ( TVSS ) используются для описания электрических устройств, обычно устанавливаемых в распределительных щитах, системах управления технологическими процессами, системах связи и других тяжелых условиях эксплуатации. промышленные системы с целью защиты от скачков и скачков напряжения, в том числе от молнии.Уменьшенные версии этих устройств иногда устанавливают в электрические панели подъезда жилых помещений, чтобы защитить домашнее оборудование от подобных опасностей. ^[2]

Многие удлинители имеют встроенную защиту от перенапряжения; они обычно четко обозначены как таковые. Однако в нерегулируемых странах есть удлинители с маркировкой «защита от скачков» или «пиков», которые имеют только конденсатор или цепь RFI (или ничего), которые не , а не обеспечивают настоящую (или любую) защиту от скачков напряжения.

Важные характеристики []

Это одни из наиболее заметных спецификаций, определяющих устройство защиты от перенапряжения для сети переменного тока, а также для некоторых приложений защиты передачи данных.

Напряжение зажима []

Также известное как сквозное напряжение , это определяет, какой всплеск напряжения вызовет короткое замыкание или зажим защитных компонентов внутри устройства защиты от перенапряжения. ^[3] Более низкое напряжение ограничения указывает на лучшую защиту, но иногда может привести к сокращению ожидаемого срока службы всей защитной системы.Три нижних уровня защиты, определенные в рейтинге UL, составляют 330 В, 400 В и 500 В. Стандартное сквозное напряжение для устройств на 120 В переменного тока составляет 330 вольт. ^[4]

Underwriters Laboratories (UL), ^[5] , глобальная независимая научная компания по безопасности, определяет, как можно безопасно использовать протектор. UL 1449 стал обязательным в юрисдикциях, которые приняли NEC с 3-м ионом в сентябре 2009 года, чтобы повысить безопасность по сравнению с продуктами, соответствующими 2-му иону.Измерение предельного напряжения с использованием в шесть раз большего тока (и энергии) определяет номинал защиты по напряжению (VPR). Для конкретного устройства защиты это напряжение может быть выше по сравнению с номинальными значениями подавленного напряжения (SVR) в предыдущих ионах, которые измеряли сквозное напряжение с меньшим током. Из-за нелинейных характеристик протекторов, сквозные напряжения, определенные 2-м и 3-м ионными испытаниями, не сопоставимы. ^{[4] [6]}

Протектор может быть больше, чтобы получить такое же сквозное напряжение во время 3-го ионного тестирования.Следовательно, протектор 3-го иона или более поздний должен обеспечивать повышенную безопасность с увеличенным сроком службы.

Устройство защиты с более высоким сквозным напряжением, например 400 В против 330 В, будет передавать более высокое напряжение на подключенное устройство. Конструкция подключенного устройства определяет, приведет ли этот сквозной шип к повреждению. Двигатели и механические устройства обычно не страдают. Некоторые (особенно старые) электронные компоненты, такие как зарядные устройства, светодиодные или CFL-лампы и компьютеризированные приборы, чувствительны и могут выйти из строя, а их срок службы сократится.

Рейтинг в джоулях []

Номинальное значение в Джоулях определяет, сколько энергии устройство защиты от перенапряжения на основе MOV теоретически может поглотить без сбоев за один раз. Лучшие протекторы превышают номинальные значения в 1 000 джоулей и 40 000 ампер. Поскольку фактическая продолжительность всплеска составляет всего около 10 микросекунд ^{[требуется ссылка ]} , фактическая рассеиваемая мощность мала. Если больше, то MOV будет плавиться, а иногда закорачивать и плавиться, надеясь, что сработает предохранитель, отключив себя от цепи.

MOV (или другое закорачивающее устройство) требует сопротивления в линии питания, чтобы ограничить напряжение. Для больших линий электропередач с низким сопротивлением требуется MOV с более высоким номиналом в джоулях. Внутри дома с проводами меньшего размера и большим сопротивлением приемлемо меньшее MOV.

Каждый раз, когда MOV закорачивает, его внутренняя структура изменяется, а его пороговое напряжение немного снижается. После множества скачков пороговое напряжение может снизиться до уровня, близкого к линейному, то есть 120 или 240 В переменного тока.В этот момент MOV будет частично проводить и нагреваться и в конечном итоге выйдет из строя, иногда в результате драматического расплавления или даже пожара. Большинство современных устройств защиты от перенапряжения имеют автоматические выключатели и предохранители для предотвращения серьезных последствий. Многие также имеют светодиодный индикатор, указывающий, работают ли все еще MOV.

Рейтинг в джоулях обычно указывается для сравнения устройств защиты от перенапряжения на основе MOV. Средний всплеск (всплеск) имеет короткую продолжительность, от наносекунд до микросекунд, а экспериментально смоделированная энергия всплеска может быть меньше 100 джоулей. ^[7] Хорошо спроектированные устройства защиты от перенапряжения учитывают сопротивление линий, по которым подается питание, вероятность удара молнии или другого серьезного всплеска энергии и соответственно определяют MOV. Небольшое зарядное устройство может включать в себя MOV всего 1 Вт, тогда как импульсная полоса будет иметь MOV 20 Вт или несколько из них, подключенных параллельно. Защитник дома будет иметь большой ДВС блочного типа.

Некоторые производители обычно проектируют устройства защиты от перенапряжения с более высоким номиналом джоулей путем параллельного подключения нескольких MOV, что может привести к ошибочным результатам.Поскольку отдельные MOV имеют немного разные пороги напряжения и нелинейные характеристики при воздействии одной и той же кривой напряжения, любой данный MOV может быть более чувствительным, чем другие. Это может привести к тому, что один MOV в группе будет проводить больше (явление, называемое текущим перегревом), что приведет к возможному чрезмерному использованию и, в конечном итоге, к преждевременному отказу этого компонента. Однако другие MOV в группе действительно немного помогают, поскольку они начинают проводить, поскольку напряжение продолжает расти, как это происходит, поскольку MOV не имеет резкого порога.Он может начать короткое замыкание при 270 вольт, но не достигнет полного короткого замыкания до 450 или более вольт. Второй MOV может начинаться с 290 вольт, а другой — с 320 вольт, поэтому все они могут помочь ограничить напряжение, а при полном токе есть эффект последовательного балласта, который улучшает распределение тока, но с указанием фактического рейтинга в джоулях как суммы всех отдельных MOV не точно отражает общую зажимную способность. Первый MOV может нести большую нагрузку и выйти из строя раньше. Один производитель MOV рекомендует использовать меньшее количество MOV, но большего размера (например,g. 60 мм против 40 мм в диаметре), если они могут поместиться в устройстве и соответствовать им и уменьшать их характеристики. В некоторых случаях может потребоваться четыре 40 мм MOV, чтобы быть эквивалентным одному 60 мм MOV. ^[8]

Еще одна проблема заключается в том, что если один встроенный предохранитель включен последовательно с группой параллельно включенных MOV в качестве средства защиты от отключения, он откроет и отключит все оставшиеся рабочие MOV.

Эффективная способность поглощать импульсную энергию всей системы зависит от согласования MOV, поэтому обычно требуется снижение номинальных характеристик на 20% или более.Этим ограничением можно управлять, используя тщательно согласованные наборы , MOV, согласованные в соответствии со спецификацией производителя. ^{[9] [8]}

Согласно отраслевым стандартам тестирования, основанным на предположениях IEEE и ANSI, скачки напряжения в линии электропередач внутри здания могут достигать 6000 вольт и 3000 ампер и обеспечивать до 90 джоулей энергии. включая скачки напряжения от внешних источников, исключая удары молнии.

Общие предположения в отношении молний, ​​в частности, на основе ANSI / IEEE C62.41 и UL 1449 (3-е издание) на момент написания этой статьи гласит, что минимальные скачки напряжения в линии электропередач, связанные с молнией, внутри здания обычно составляют 10 000 ампер или 10 кА (кА). Это основано на воздействии 20 кА на линию электропередачи, затем переданный ток равномерно распространяется в обоих направлениях по линии электропередачи, в результате чего 10 кА проходят в здание или дом. Эти предположения основаны на среднем приближении для тестирования минимальных стандартов. В то время как 10 кА обычно достаточно для минимальной защиты от ударов молнии, при ударе молнии может передаваться до 200 кА в линию электропередачи с перемещением 100 кА в каждом направлении.

Молния и другие переходные скачки напряжения высокой энергии могут быть подавлены с помощью устанавливаемых на столбах ограничителей электросети или с помощью устройства защиты от перенапряжения для всего дома, поставляемого владельцем. Изделие для всего дома дороже, чем простые сетевые фильтры с одной розеткой, и часто требует профессиональной установки на входящей линии электропитания; однако они предотвращают попадание в дом шипов линии электропередачи. Ущерб от прямых ударов молнии другими путями должен контролироваться отдельно.

Время отклика []

Сетевые фильтры не срабатывают мгновенно; есть небольшая задержка, несколько наносекунд. Из-за более длительного времени отклика и в зависимости от полного сопротивления системы подключенное оборудование может подвергаться некоторым скачкам напряжения. Однако скачки напряжения обычно намного медленнее и достигают своего пикового напряжения за несколько микросекунд, а устройство защиты от перенапряжения с наносекундным временем отклика сработает достаточно быстро, чтобы подавить наиболее разрушительную часть всплеска. ^[10]

Таким образом, время отклика при стандартном тестировании не является полезным показателем способности устройства защиты от перенапряжения при сравнении устройств MOV.Все MOV имеют время отклика, измеряемое в наносекундах, в то время как формы тестовых сигналов, обычно используемые для проектирования и калибровки устройств защиты от перенапряжения, основаны на смоделированных формах импульсов, измеренных в микросекундах. В результате у протекторов на основе MOV нет проблем с впечатляющими характеристиками времени отклика.

Технологии с более медленным откликом (особенно GDT) могут иметь трудности с защитой от быстрых всплесков. Следовательно, хорошие конструкции, включающие более медленные, но полезные в остальном технологии, обычно сочетают их с более быстродействующими компонентами, чтобы обеспечить более полную защиту. ^[11]

[]

Некоторые часто перечисленные стандарты включают:

• IEC 61643-11 Низковольтные устройства защиты от перенапряжений — Часть 11: Устройства защиты от перенапряжений, подключенные к низковольтным энергосистемам — Требования и методы испытаний (заменяет IEC 61643-1)
• IEC 61643-21 Устройства защиты от перенапряжения низкого напряжения. Часть 21: Устройства защиты от перенапряжения, подключенные к телекоммуникационным и сигнальным сетям. Требования к характеристикам и методы испытаний.
• IEC 61643-22 Низковольтные устройства защиты от перенапряжений. Часть 22: Устройства защиты от перенапряжения, подключенные к телекоммуникационным и сигнальным сетям. Принципы выбора и применения.
• EN 61643-11, 61643-21 и 61643-22
• Telcordia Technologies Технический справочник TR-NWT-001011
• ANSI / IEEE C62.хх
• Underwriters Laboratories (UL) 1449.
• AS / NZS 1768

Каждый стандарт определяет различные характеристики защитного устройства, тестовые векторы или операционное назначение.

Третье издание стандарта UL 1449 для SPD было серьезным переписыванием предыдущих ионов и также было впервые принято в качестве стандарта ANSI. ^{[12] [13]} Последующая редакция в 2015 году включала добавление низковольтных цепей для USB-портов зарядки и связанных с ними аккумуляторов. ^{[14] [15]}

EN 62305 и ANSI / IEEE C62.xx определяют, какие всплески можно ожидать от устройства защиты. EN 61643-11 и 61643-21 определяют требования к характеристикам продукта и безопасности. Напротив, МЭК только пишет стандарты и не сертифицирует какой-либо конкретный продукт как соответствующий этим стандартам. Стандарты IEC используются членами Схемы CB международных соглашений для тестирования и сертификации продукции на соответствие требованиям безопасности.

Ни один из этих стандартов не гарантирует, что протектор обеспечит надлежащую защиту в данном приложении.Каждый стандарт определяет, что защитник должен или может выполнить, на основе стандартизованных тестов, которые могут или не могут коррелировать с условиями, присутствующими в конкретной реальной ситуации. Для обеспечения достаточной защиты может потребоваться специальный инженерный анализ, особенно в ситуациях высокого риска молнии.

Основные компоненты []

Системы, используемые для уменьшения или ограничения скачков высокого напряжения ^{[16] [17]} , могут включать в себя один или несколько из следующих типов электронных компонентов.Некоторые системы подавления скачков напряжения используют несколько технологий, поскольку у каждого метода есть свои сильные и слабые стороны. ^{[11] [18] [19]} Первые шесть перечисленных методов работают в основном за счет отвода нежелательной энергии скачков напряжения от защищаемой нагрузки через защитный компонент, подключенный по схеме , параллельной (или шунтированной). Последние два метода также блокируют нежелательную энергию с помощью защитного компонента, подключенного в серии с подачей питания на защищаемую нагрузку, и дополнительно могут шунтировать нежелательную энергию, как в более ранних системах.

Металлооксидный варистор []

Металлооксидный варистор (MOV) состоит из объемного полупроводникового материала (обычно спеченного гранулированного оксида цинка), который может проводить большие токи (эффективно замыкать короткое замыкание) при наличии напряжения, превышающего его номинальное напряжение. ^{[4] [20]} MOV обычно ограничивают напряжение примерно в 3-4 раза превышающим нормальное напряжение цепи, отводя импульсный ток в другое место, кроме защищаемой нагрузки.MOV могут быть подключены параллельно для увеличения допустимого тока и ожидаемого срока службы, если они представляют собой согласованные наборы . (Несогласованные MOV имеют допуск приблизительно ± 10% по номинальному напряжению, чего может быть недостаточно ^[8] .) Для получения дополнительных сведений об эффективности параллельно подключенных MOV см. Раздел, посвященный рейтингу Джоулей в другой части этой статьи.

MOV имеют конечный ожидаемый срок службы и «деградируют» при воздействии нескольких больших переходных процессов или многих небольших переходных процессов. ^{[21] [22]} . Каждый раз, когда MOV активируется (закорачивает), его пороговое напряжение немного снижается. После многих всплесков пороговое напряжение может снизиться настолько, чтобы приблизиться к напряжению защиты, будь то сеть или данные. На этом этапе MOV работает все чаще и чаще, нагревается и, наконец, выходит из строя. В цепях данных канал данных становится закороченным и нефункциональным. В цепи питания вы можете получить резкое расплавление или даже возгорание, если не будете защищены каким-либо предохранителем. ^[23]

Большинство современных полос для перенапряжения и домашних защитных устройств имеют автоматические выключатели и температурные предохранители для предотвращения серьезных последствий.Тепловой предохранитель отключает MOV, когда он становится слишком горячим. Только MOV отключается, остальная часть цепи остается работающей, но не защищенной. Часто светодиодный индикатор показывает, работают ли MOV. Старые защитные полосы не имели плавких предохранителей и полагались на автоматический выключатель на 10 или 15 ампер, который обычно срабатывал только после того, как MOV задымился, сгорел, лопнул, расплавился и навсегда закорочен.

Неисправность MOV представляет собой риск возгорания, что является причиной принятия Национальной ассоциацией противопожарной защиты (NFPA) ^[24] UL1449 в 1986 году ^[25] и последующих поправок в 1998, 2009 и 2015 годах.Первоочередной задачей NFPA является защита от огня. ^{[4] [26]}

Следовательно, все протекторы на основе MOV, предназначенные для длительного использования, должны иметь индикатор отказа защитных компонентов, и этот индикатор необходимо регулярно проверять, чтобы гарантировать, что защита все еще функционирует. ^[27]

Благодаря хорошему соотношению цены и качества, MOV являются наиболее распространенным элементом защиты в недорогих основных устройствах защиты переменного тока.

Диод подавления переходных напряжений (TVS) []

TVS-диод — это тип стабилитрона, также называемый лавинным диодом или кремниевым лавинным диодом (SAD) , который может ограничивать скачки напряжения.Эти компоненты обеспечивают самое быстрое ограничивающее действие защитных компонентов (теоретически в пикосекундах), но обладают относительно низкой способностью к поглощению энергии. Напряжение может быть ограничено до значения, которое меньше чем вдвое превышает нормальное рабочее напряжение. Если текущие импульсы остаются в пределах номинальных значений устройства, ожидаемый срок службы исключительно велик. ^{[ требуется пояснение ]} Если номинальные параметры компонентов превышены, диод может выйти из строя из-за постоянного короткого замыкания; в таких случаях защита может оставаться, но нормальная работа схемы прекращается в случае сигнальных линий малой мощности.Из-за их относительно ограниченной токовой емкости TVS-диоды часто используются только в цепях с меньшими выбросами тока. TVS-диоды также используются там, где всплески случаются значительно чаще, чем один раз в год, поскольку этот компонент не будет ухудшаться при использовании в пределах своих номиналов. Уникальный тип TVS-диодов (торговые марки Transzorb или Transil) содержит обращенные пары лавинных диодов серии для биполярной работы.

TVS-диоды часто используются в высокоскоростных, но маломощных цепях, например, при передаче данных.Эти устройства могут быть спарены в серии с другим диодом для обеспечения малой емкости ^[28] , необходимой в схемах связи.

Тиристорное устройство защиты от перенапряжения (TSPD) []

Trisil — это тип тиристорного устройства защиты от перенапряжения (TSPD) , специализированного твердотельного электронного устройства, используемого в цепях с ломом для защиты от перенапряжения. SIDACtor — еще одно устройство тиристорного типа, используемое для аналогичных защитных целей.

Эти устройства семейства тиристоров можно рассматривать как имеющие характеристики, похожие на искровой разрядник или GDT, но они могут работать намного быстрее.Они похожи на TVS-диоды, но могут «пробиться» до низкого напряжения ограничения, аналогичного ионизированному и проводящему искровому разряднику. После срабатывания низкое фиксирующее напряжение допускает большие скачки тока, ограничивая при этом рассеивание тепла в устройстве.

Газоразрядная трубка (GDT) []

Газоразрядная трубка (GDT) представляет собой герметичное устройство в стеклянном корпусе, содержащее особую газовую смесь, заключенную между двумя электродами, которая проводит электрический ток после ионизации из-за выброса высокого напряжения. ^[29] GDT могут проводить больше тока для своих размеров, чем другие компоненты. Как и MOV, GDT имеют конечный срок службы и могут обрабатывать несколько очень больших переходных процессов или большее количество более мелких переходных процессов. Типичный режим отказа возникает, когда напряжение срабатывания повышается настолько, что устройство становится неэффективным, хотя удары молнии могут иногда вызывать полное короткое замыкание.

GDT запускаются относительно долго, что позволяет пройти через более высокий всплеск напряжения до того, как GDT проведет значительный ток.Нередко GDT пропускают импульсы 500 В и более длительностью 100 нс. В некоторых случаях необходимы дополнительные защитные компоненты, чтобы предотвратить повреждение защищаемой нагрузки, вызванное высокоскоростным пропускным напряжением , которое возникает до начала работы GDT.

GDT создают эффективное короткое замыкание при срабатывании, так что если присутствует какая-либо электрическая энергия (всплеск, сигнал или мощность), GDT закорачивает это. После срабатывания GDT будет продолжать проводить (называемый последующим током ) до тех пор, пока весь электрический ток в достаточной степени не уменьшится и газовый разряд не погаснет.В отличие от других устройств защиты от шунта, один раз сработавший GDT будет продолжать проводить при напряжении на меньше, чем высокое напряжение, которое первоначально ионизировало газ; такое поведение называется отрицательным сопротивлением. Дополнительные вспомогательные схемы могут потребоваться в приложениях постоянного (и некоторых переменного тока) для подавления последующего тока, чтобы предотвратить его разрушение GDT после рассеивания инициирующего выброса. Некоторые GDT предназначены для намеренного замыкания на заземленную клемму при перегреве, тем самым срабатывая внешний предохранитель или автоматический выключатель. ^[30]

Многие GDT чувствительны к свету, так как воздействие света снижает их напряжение срабатывания. Следовательно, GDT должны быть защищены от воздействия света или должны использоваться непрозрачные версии, нечувствительные к свету.

Ограничители перенапряжения серии CG2 SN, ранее производившиеся компанией C P Clare, рекламируются как нерадиоактивные, и в таблице данных для этой серии указано, что некоторые элементы серии CG / CG2 (75-470 В) являются радиоактивными. ^[31]

Из-за своей исключительно низкой емкости GDT обычно используются в высокочастотных линиях, например, в телекоммуникационном оборудовании.Из-за их способности выдерживать большие токи, GDT также могут использоваться для защиты линий электропередач, но проблема последующего тока должна контролироваться.

Селеновый ограничитель напряжения []

Объемный полупроводник с ограничением перенапряжения, похожий на MOV, но он также не фиксирует. Однако он обычно имеет более длительный срок службы, чем MOV. Он используется в основном в цепях постоянного тока с высокой энергией, таких как поле возбудителя генератора переменного тока. Он может непрерывно рассеивать мощность и сохраняет свои характеристики фиксации в течение всего выброса, если его размер соответствует требованиям.

Ограничитель перенапряжения искрового разрядника с угольным блоком []

Искровой разрядник — одна из старейших защитных электрических технологий, которые до сих пор используются в телефонных цепях, она была разработана в девятнадцатом веке. Электрод из углеродного стержня удерживается изолятором на определенном расстоянии от второго электрода.Размер зазора определяет напряжение, при котором искра будет прыгать между двумя частями и замыкаться на землю. Типичный интервал для телефонных приложений в Северной Америке составляет 0,076 мм (0,003 дюйма). ^[32] Подавители угольных блоков похожи на газоуловители (GDT), но два электрода находятся под воздействием воздуха, поэтому на их поведение влияет окружающая атмосфера, особенно влажность. Поскольку при их работе образуется открытая искра, эти устройства никогда не следует устанавливать в местах, где может образоваться взрывоопасная атмосфера.

Четвертьволновый коаксиальный ограничитель перенапряжения []

Используемая в трактах передачи радиосигналов, эта технология имеет настроенный шлейф короткого замыкания на четверть длины волны, который позволяет ему передавать полосу частот, но обеспечивает короткое замыкание для любых других сигналов, особенно в направлении постоянного тока. Полосы пропускания могут быть узкополосными (от ± 5% до ± 10% ширины полосы) или широкополосными (от ± 25% до ± 50% ширины полосы). Разрядники для четвертьволновых коаксиальных кабелей имеют коаксиальные клеммы, совместимые с обычными разъемами коаксиального кабеля (особенно типов N или 7–16).Они обеспечивают наиболее надежную защиту для радиочастотных сигналов выше 400 МГц; на этих частотах они могут работать намного лучше, чем газоразрядные ячейки, обычно используемые в универсальных / широкополосных коаксиальных разрядниках. Четвертьволновые разрядники полезны для телекоммуникационных приложений, таких как Wi-Fi на частоте 2,4 или 5 ГГц, но менее полезны для частот TV / CATV. Поскольку четвертьволновый разрядник замыкает линию на низких частотах, он несовместим с системами, которые посылают мощность постоянного тока для LNB по коаксиальному нисходящему каналу.

(SM) []

Эти устройства не измеряются в джоулях, потому что они работают иначе, чем предыдущие подавители, и они не зависят от материалов, которые по своей природе изнашиваются во время повторяющихся скачков напряжения. Подавители SM в основном используются для контроля переходных скачков напряжения на подаче электроэнергии на защищаемые устройства. По сути, это сверхмощные фильтры нижних частот, подключенные так, чтобы пропускать линейное напряжение 50 или 60 Гц на нагрузку, блокируя и отклоняя более высокие частоты.Этот тип подавителя отличается от других тем, что в нем используются группы катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов, которые подавляют скачки напряжения и пусковой ток на нейтральный провод, тогда как другие конструкции шунтируются на заземляющий провод. ^[33] Скачки не перенаправляются, а фактически подавляются. Катушки индуктивности замедляют энергию. Поскольку катушка индуктивности, включенная последовательно с цепью, замедляет всплеск тока, пиковая энергия всплеска распространяется во временной области, безвредно поглощается и медленно высвобождается из конденсаторной батареи. ^[34]

Экспериментальные результаты показывают, что большая часть энергии выброса происходит при энергии ниже 100 Дж, поэтому превышение проектных параметров SM маловероятно. Глушители SM не представляют опасности возгорания, если поглощенная энергия превышает проектные пределы диэлектрического материала компонентов, потому что энергия скачков напряжения также ограничивается дуговым замыканием на землю во время ударов молнии, оставляя остаток перенапряжения, который часто не превышает теоретический максимум (например, 6000 В при 3000 А с смоделированной формой волны 8 × 20 микросекунд, указанной в IEEE / ANSI C62.41). Поскольку SM работают как при повышении тока, так и при повышении напряжения, они могут безопасно работать в самых тяжелых условиях перенапряжения.

Подавление SM фокусирует свою защитную философию на входе источника питания , но не предлагает ничего для защиты от скачков напряжения, возникающих между входом устройства SM и линиями передачи данных , такими как антенны, телефонные соединения или соединения LAN, или несколько таких устройств каскадно подключены к основным устройствам. Это потому, что они не отводят импульсную энергию на линию заземления.Передача данных требует линии заземления должна быть чистая порядок, в который будет использоваться в качестве опорной точки. Согласно этой философии проектирования, такие события уже защищены устройством SM до подачи питания. NIST сообщает, что «отправка им [скачки] в канализацию заземляющего проводника только заставляет их снова появиться в течение микросекунды примерно в 200 метрах от другого проводника ». ^[35] Таким образом, наличие защиты на линии передачи данных требуется только в том случае, если перенапряжения перенаправляются на линию заземления. Energy Safe Victoria. Ибакаче, Родриго (13 января 2009 г.). «Защита от перенапряжения в низковольтных цепях переменного тока» (PDF). NIST.gov . Проверено 18 января 2018.

36. Важные моменты, касающиеся устройств защиты от перенапряжения. Защита от перенапряжения Tech.

Внешние ссылки []

Основы устройства защиты от перенапряжений, TVSS, ограничителя перенапряжения при переходных процессах

Сетевые фильтры — InterNACHI®

от Ника Громико, CMI®

бывают самых разных конфигураций, форм и размеров, чтобы приспособить к работе как самые маленькие электрические устройства, так и самое большое и сложное высоковольтное оборудование. Может не быть видимой разницы во внешнем виде между удлинителем, который просто действует как удлинитель, и удлинителем, который содержит дополнительную защиту встроенного ограничителя перенапряжения.По этой причине потребители должны знать, что они покупают, чтобы убедиться, что приобретаемое устройство подходит для предполагаемого использования.

• молния. Когда молния ударяет рядом с линией электропередачи, в здание могут подаваться миллионы вольт электричества и перегрузить любые подключенные устройства. Единственная защита от этой формы скачка напряжения — отключение чувствительных приборов во время шторма, поскольку типичные устройства защиты от перенапряжения не обеспечивают достаточной защиты;
• эксплуатация мощных электрических устройств, таких как пылесосы, холодильники и кондиционеры.Эти устройства могут вызвать большие и внезапные нагрузки на электрическую систему здания, нарушая постоянный поток электричества к чувствительным приборам и электронике по всему дому. Даже незначительные скачки напряжения, если они происходят регулярно, могут повредить чувствительные компоненты электроники по всему зданию; и
• механический отказ, такой как неисправная проводка или вышедшие из строя линии электропередач.

Подавление перенапряжения обычно обеспечивается одним или несколькими металлооксидными варисторами (MOV), которые представляют собой двухконтактные полупроводники, функция которых аналогична чувствительным к давлению клапанам, проводя электричество только тогда, когда уровень мощности достигает порога, превышающего безопасные колебания. .Избыточное напряжение перенаправляется на заземляющий провод, безопасно рассеивая напряжение в землю. Поскольку MOV только отводит импульсный ток, оставляя нормальный ток течь в прибор, работа электрических устройств с защитой от перенапряжения не должна прерываться во время скачков напряжения или скачков напряжения. Тот же принцип используется с газоразрядными разрядниками (GDA), в которых используется инертный газ, который ионизируется и становится эффективным проводником только при небезопасных напряжениях. Подавление перенапряжения может быть достигнуто за счет использования любой из этих конструкций, которые могут сопровождаться резервными предохранителями, которые сгорают и замыкают цепь, когда ограничитель перенапряжения не останавливает избыточное напряжение.

Инспекторы и домовладельцы могут обратить внимание на несколько предупреждений, касающихся MOV и GDA:

• Они в конечном итоге выйдут из строя после повторных скачков напряжения, поэтому высококачественные устройства защиты от перенапряжения включают в себя сигнальные лампы или сигналы тревоги, чтобы информировать домовладельцев о том, что подавитель больше не работает. Однако световые индикаторы и сигнализация не гарантируют работоспособность ограничителя перенапряжения, поэтому их следует периодически заменять, чтобы обеспечить безопасность чувствительной электроники. Известно, что неисправные MOV, которые не отключены, сами вызывают возгорание.
• Они не будут работать, если в силовой или электрической розетке нет заземляющего провода. Если перенапряжение или всплеск не будут отправлены на землю сетевым фильтром, это приведет к повреждению хрупкой электроники, которую они должны были защищать. Гарантия, предоставляемая производителем устройства защиты от перенапряжения, действительна только в том случае, если фильтр используется в правильно заземленной розетке.

Инспекторы InterNACHI могут проверить наличие наклейки, на которой указано, что устройство является ограничителем перенапряжения переходных процессов.Эти устройства соответствуют критериям Underwriters Laboratories (UL) 1449, минимальному стандарту производительности UL для ограничителей перенапряжения. Инспекторы InterNACHI должны осознавать распространенное заблуждение, что ограничители перенапряжения и удлинители — это одно и то же, поскольку многие удлинители не имеют возможности защиты от скачков напряжения. На удлинитель, предназначенный только для использования в качестве удлинителя и имеющий наклейку с надписью «перемещаемый ответвитель питания», не следует полагаться для защиты во время скачков напряжения.

Из-за электрической чувствительности и дороговизны компьютеров настоятельно рекомендуется подключать их к устройству защиты от перенапряжения, внесенному в список UL, которое содержит следующие показатели:

• ограничивающее напряжение, которое является наименьшим напряжением, которое вызывает MOV. провести электричество к заземляющему проводу. Есть три уровня защиты: 330 В, 400 В и 500 В. Более низкое напряжение зажима обеспечивает лучшую защиту;
• поглощение энергии — оценка в джоулях, используемая для определения того, сколько энергии подавитель может поглотить до того, как выйдет из строя.Более высокие числа, например 600 джоулей или более, указывают на лучшую защиту; и время отклика
• , которое указывает количество времени, в течение которого оборудование будет подвергаться скачку напряжения, прежде чем сработает подавитель. Высококачественные подавители сработают менее чем за одну наносекунду.

Таким образом, устройства защиты от перенапряжения — это небольшие устройства, используемые для предотвращения опасных колебаний электричества от повреждения чувствительных и дорогостоящих приборов и электроники. Потребители должны знать, что удлинители не обязательно обеспечивают такую ​​защиту, и инспекторы могут помочь потребителям понять разницу между этими устройствами, а также их правильное использование.

часто задаваемых вопросов | Институт защиты от перенапряжения NEMA

Не можете найти здесь то, что вам нужно? Ознакомьтесь с нашим онлайн-глоссарием или напишите сотрудникам по электронной почте.

В чем разница между терминами «Ограничитель перенапряжения», «Ограничитель перенапряжения переходных процессов (TVSS)» и теперь «Устройства защиты от перенапряжения (SPD)»?

Вплоть до третьего издания стандарта ANSI / UL 1449, который был введен и вступил в силу в 2009 году, при обозначении устройств, предназначенных для ограничения эффектов переходных скачков напряжения, использовались различные термины.Ограничители перенапряжения менее 1000 вольт, обычно называемые вторичными ограничителями перенапряжения, были первоначально разработаны и применены на стороне линии системы распределения электроэнергии для защиты оборудования, поставляемого коммунальными предприятиями, и проводки здания. Ограничители перенапряжения были предназначены для защиты структуры системы, а не обязательно подключенного оборудования и нагрузок.

TVSS, как было определено, должен быть применен к стороне нагрузки основного устройства отключения от сверхтока. В отличие от разрядника для защиты от перенапряжений, TVSS был предназначен для защиты чувствительной электроники и нагрузок на базе микропроцессора, обеспечивая более жесткое «ограничение» или ограничивающее влияние на переходные напряжения.

С принятием третьего издания ANSI / UL 1449 термины «Вторичный разрядник для защиты от перенапряжений» и «TVSS» были отменены и заменены более общим термином «Устройства защиты от перенапряжения (SPD)». С этим новым термином возникла необходимость в определении подходящего SPD для предполагаемого применения, поэтому UL также ввел различные типы SPD. Для тех приложений, которые аналогичны тем, в которых разрядник для защиты от перенапряжений использовался бы на стороне линии системы, теперь потребуется SPD 1-го типа. В тех приложениях, где вы когда-то размещали устройства TVSS на стороне нагрузки системы, эти же установки требуют как минимум SPD типа 2.Объединение этих устройств под одним «зонтиком SPD» и одним стандартом тестирования ANSI / UL 1449 гарантирует стабильный продукт.

Электротехническая промышленность последовала за этими изменениями. NEC 2008 Sec 285 обновил свою терминологию, исключив термин TVSS, и описывает правильное применение SPD Type1 и Type2.

TOP

Что на самом деле означают различные маркировки продукта на устройстве защиты от перенапряжения (SPD) и какие из них важны?

Underwriters Laboratories (UL) требует, чтобы определенные маркировки были нанесены на любые зарегистрированные или признанные UL SPD.Некоторые параметры, которые являются важными и которые следует учитывать при выборе SPD, включают:

• SPD Тип — используется для описания предполагаемого места применения SPD, либо до, либо после основного устройства защиты от перегрузки по току объекта. Типы SPD включают:
  • Тип 1 — Постоянно подключенный SPD, предназначенный для установки между вторичной обмоткой служебного трансформатора и стороной линии устройства максимального тока сервисного оборудования, а также стороной нагрузки, включая кожухи розеток для ватт-часов. и УЗИП в литом корпусе, предназначенные для установки без внешнего устройства защиты от сверхтоков.
  • Тип 2 — Постоянно подключенные УЗИП, предназначенные для установки на стороне нагрузки устройства максимального тока сервисного оборудования, включая УЗИП, расположенные на панели ответвления, и УЗИП в литом корпусе.
  • Тип 3 — УЗИП в точке использования, установленные на минимальной длине проводника 10 метров (30 футов) от электрической сервисной панели до точки использования, например, шнур подключен, прямое подключение, установлены УЗИП розеточного типа на защищаемом утилизационном оборудовании.Расстояние (10 метров) не зависит от проводов, поставляемых с SPD или используемых для подключения SPD.
  • Тип 4 — Сборки компонентов — Сборка компонентов, состоящая из одного или нескольких компонентов Типа 5 вместе с разъединителем (внутренним или внешним) или средством обеспечения соответствия испытаниям на ограниченный ток.
  • Узлы компонентов типа 1, 2, 3 — Состоят из узла компонентов типа 4 с внутренней или внешней защитой от короткого замыкания.
  • Тип 5 — Ограничители перенапряжения на дискретных компонентах, такие как MOV, которые могут быть установлены на печатной плате, соединены ее выводами или обеспечены внутри корпуса с монтажными средствами и зажимами для отжима.
• Номинальное напряжение в системе — должно соответствовать напряжению в электросети, в которой будет установлено устройство
• MCOV — Максимальное продолжительное рабочее напряжение, это максимальное напряжение, которое устройство может выдержать до начала проводимости . Обычно оно на 15-25% выше номинального напряжения системы.
• Номинальный ток разряда (I _n ) — это пиковое значение тока, проходящего через SPD с формой волны 8/20, при этом SPD остается работоспособным после 15 скачков.Пиковое значение выбирается производителем из предварительно определенного уровня, установленного UL. Уровни I (n) включают 3 кА, 5 кА, 10 кА и 20 кА, а также могут быть ограничены типом тестируемого SPD.
• VPR — Рейтинг защиты по напряжению. Рейтинг в соответствии с последней редакцией ANSI / UL 1449, означающий «округленное» среднее измеренное предельное напряжение SPD, когда SPD подвергается скачку напряжения, создаваемому генератором комбинированных сигналов 6 кВ, 3 кА, 8/20 мкс. VPR — это измерение напряжения фиксации, округленное до одного из стандартизованных значений таблицы.Стандартные рейтинги VPR включают 330, 400, 500, 600, 700 и т. Д. В качестве стандартизованной рейтинговой системы VPR позволяет напрямую сравнивать одинаковые SPD (то есть того же типа и напряжения).
• SCCR — Номинальный ток короткого замыкания. Пригодность SPD для использования в цепи питания переменного тока, способной выдавать симметричный ток не более заявленного действующего значения при заявленном напряжении в условиях короткого замыкания. SCCR — это не то же самое, что AIC (Amp Interrupting Capacity). SCCR — это количество «доступного» тока, которому SPD может подвергаться и безопасно отключаться от источника питания в условиях короткого замыкания.Количество тока, «прерываемого» SPD, обычно значительно меньше «доступного» тока.
• Степень защиты корпуса — гарантирует, что степень защиты корпуса NEMA соответствует условиям окружающей среды в месте установки устройства.

TOP

Что такое скачки, переходные процессы и временные перенапряжения и каковы их типичные характеристики?

Хотя переходные процессы и скачки часто используются как отдельные термины в индустрии импульсных помех, они представляют собой одно и то же явление.Переходные процессы и скачки могут быть током, напряжением или и тем, и другим и могут иметь пиковые значения, превышающие 10 кА или 10 кВ. Обычно они имеют очень короткую продолжительность (обычно> 10 мкс и <1 мс), с формой волны, которая имеет очень быстрый подъем до пика, а затем спадает с гораздо меньшей скоростью. Переходные процессы и скачки напряжения могут быть вызваны внешними источниками, такими как молния или короткое замыкание, или внутренними источниками, такими как переключение контакторов, приводы с регулируемой скоростью, переключение конденсаторов и т. Д.

Временные перенапряжения (TOV) являются колебательными
между фазами. перенапряжения на землю или между фазами, которые могут длиться от нескольких секунд до нескольких минут.Источники TOV включают АПВ, переключение нагрузки, сдвиги сопротивления заземления, однофазные КЗ и эффекты феррорезонанса и многие другие. Из-за потенциально высокого напряжения и большой продолжительности работы TOV могут быть очень вредными для SPD на основе MOV. Расширенный TOV может привести к необратимому повреждению SPD и вывести устройство из строя. Обратите внимание, что хотя ANSI / UL 1449 гарантирует, что SPD не создаст угрозы безопасности в этих условиях; SPD обычно не предназначены для защиты оборудования, расположенного ниже по потоку, от события TOV.

TOP

Что такое многорежимные SPD — зачем мне нужна защита L-L (линия-линия) и N-G (нейтраль-земля)?

Многорежимные устройства защиты от перенапряжения (SPD) — это устройства, которые состоят из нескольких компонентов SPD в одном корпусе. Эти «режимы» защиты могут быть подключены L-N, L-L, L-G и N-G по трем фазам. Наличие защиты в каждом режиме обеспечивает защиту нагрузок, в частности, от внутренних переходных процессов, когда заземление не может быть предпочтительным обратным путем.В некоторых приложениях, таких как установка SPD на служебном входе, где соединены как нейтральная, так и заземляющая точки, нет преимуществ раздельных режимов LN и LG, однако, когда вы продвигаетесь дальше в распределение, и происходит отделение от этой общей связи NG режим защиты SPD NG будет выгоден.

TOP

Важен ли Джоулевой рейтинг SPD?

Хотя концептуально устройство защиты от перенапряжения (SPD) с большим номиналом энергии будет лучше, сравнение значений энергии SPD (Джоуль) может ввести в заблуждение.Более уважаемые производители больше не предоставляют рейтинги энергопотребления. Номинальная мощность — это сумма импульсного тока, длительности всплеска и напряжения ограничения SPD.

При сравнении двух продуктов устройство с более низким номиналом было бы лучше, если бы это было результатом более низкого напряжения ограничения, в то время как устройство с большой энергией было бы предпочтительнее, если бы это было результатом использования большего импульсного тока. Не существует четкого стандарта для измерения энергии SPD, и, как известно, производители используют длинные хвостовые импульсы для получения более крупных результатов, вводящих в заблуждение конечных пользователей.

Поскольку рейтингом Джоуля можно легко управлять, многие отраслевые стандарты (UL) и руководства (IEEE) не рекомендуют сравнивать джоули. Вместо этого они сосредоточили внимание на фактических характеристиках SPD с помощью таких тестов, как тестирование номинального тока разряда, которое проверяет долговечность SPD, а также тестирование VPR, которое отражает пропускаемое напряжение. С помощью этого типа информации можно сделать лучшее сравнение одного SPD с другим.

TOP

Что означают формы сигналов, такие как 8/20 и 10/1000, и как они взаимосвязаны?

Импульсные токи, индуцированные молнией, характеризуются очень быстро нарастающими «передними фронтами» и длинными затухающими «хвостами».В первом приближении первое число в каждом примере вышеупомянутых форм волны всплеска означает время, необходимое для того, чтобы всплеск достиг 90% своего пикового значения, а второе число — время, необходимое для этого всплеска, чтобы спасть от своего пика до своего пика. половину стоимости. Это время измеряется в микросекундах, хотя по соглашению не требуется, чтобы эта единица отображалась после формы волны. Соотношение между этими различными формами сигналов — сложная функция, основанная на интегрировании содержания энергии.

TOP

А как насчет повторяющихся переходных процессов низкого уровня?

Большая часть всех переходных процессов генерируется внутри объекта, 80%.Этот тип переходных процессов обычно имеет меньшую энергию и повторяется, поскольку они генерируются различными нагрузками внутри объекта, периодически включающимися и выключающимися. Важно понимать, откуда могут возникать эти низкоуровневые переходные процессы, и иметь в этой точке уровень защиты от перенапряжения.

TOP

Как я могу защитить оборудование, работающее от постоянного тока?

Защита оборудования, подключенного к источникам постоянного тока (dc) или источникам питания, обычно включает установку защиты на входе переменного тока (ac) в источник питания.Однако с увеличением использования солнечной и ветровой генерации возрастает потребность в SPD для обеспечения определенного уровня защиты на стороне постоянного тока. Индустрия SPD признает это, и становится доступным все больше и больше SPD, предназначенных для DC. При применении SPD к шине постоянного тока, SPD должен быть маркирован и утвержден для этих типов приложений.

TOP

Скорость ответа — это важно само по себе?

Да и Нет. Способность устройства защиты от перенапряжения (SPD) или компонента защиты от перенапряжения реагировать на напряжение, превышающее его порог включения, будет определять остаточное измеренное ограничивающее напряжение, которое должно выдерживать последующее оборудование. .Если устройство работает слишком медленно, фиксирующее напряжение будет высоким, и оборудование может быть недостаточно защищено. При этом производители слишком много говорят о «скорости реакции». Что более важно, так это характеристики SPD «фиксирующее или остаточное напряжение». Также стоит отметить, что наносекундные переходные процессы не могут проходить далеко по силовой проводке, тем самым ограничивая их появление на практике.

TOP

Что такое распределенная защита?

Распределенная защита — это процесс координации защиты между первичным служебным входом в большой объект и внутренними распределительными панелями филиала.В промышленности это обычно называется наслоением или каскадом защиты от перенапряжения. Обычно устройство защиты от перенапряжения (УЗИП) с высокой способностью выдерживать перенапряжения устанавливается на служебном входе, в то время как УЗИП с более низким рейтингом перенапряжения устанавливаются на панелях ответвлений или выделенных источниках питания для чувствительного оборудования. Этот подход может быть применен и для включения SPD в точках использования на длинных линиях, где они подключаются к чувствительному или критически важному оборудованию. Еще один пример такой философии распределенной защиты может включать в себя аппаратные SPD на главной и вспомогательных панелях и дополнительные съемные устройства защиты на выбранном оборудовании.

TOP

Где лучше всего разместить защиту?

В идеале защиту всегда следует устанавливать у главного служебного входа. Это гарантирует, что генерируемая извне импульсная энергия будет направлена ​​на землю наиболее прямым путем. На более крупных объектах, где расстояния между этой первичной защитой и защищаемым оборудованием велики, также рекомендуется обеспечить еще один уровень защиты ближе к защищаемому оборудованию. Защита точки использования обеспечит максимально возможный уровень защиты.

TOP

Что такое ANSI / UL 1449?

ANSI / UL 1449 — это стандарт, необходимый для внесения (или признания) устройства защиты от перенапряжения в спецификации Underwriters Laboratories, Inc. Этикетки UL требуются на каждом зарегистрированном или признанном UL SPD с указанием номинальных значений защиты по напряжению (VPR), номинального тока короткого замыкания (SCCR), ТИПА SPD, максимального непрерывного рабочего напряжения (MCOV) и номинального тока разряда I (n) ..

TOP

Что беспокоит устойчивые перенапряжения?

Устойчивые перенапряжения не являются переходными событиями и являются основной причиной отказов SPD.Для получения дополнительной информации о длительном перенапряжении см. IEEE C62.72

TOP

Защищены ли подземные кабели от молнии?

Подземные кабели обеспечивают лучшую изоляцию от воздействия молнии по сравнению с воздушными кабелями; однако они все еще подвержены наведенному электромагнитному взаимодействию энергии от ближайших наземных вспышек. По существу, защиту от перенапряжения следует устанавливать на объектах, снабжаемых как воздушными, так и подземными фидерами.

TOP

Что такое повышение потенциала земли (GPR)?

Когда большое количество энергии быстро депонируется в землю в результате удара молнии «облако-земля» или электрического повреждения в энергосистеме общего пользования, потенциал земли в этой точке инжекции повышается до более высокого уровня по сравнению с более далекие земли.
Это приводит к созданию градиента потенциала напряжения в земле, который может вызвать опасное прикосновение и наличие ступенчатого потенциала для персонала. Эта опасность для персонала и оборудования может быть уменьшена путем создания заземляющего слоя с равным потенциалом под оборудованием путем электрического соединения всех отдельных «заземлений» в «систему» ​​или путем закапывания заземляющих матов и сеток. Также важно отметить, что георадар не только опасен для персонала, но и может вызвать повреждение оборудования — см. Ниже.

TOP

Я слышал, что не следует использовать отдельные системы заземления?

Отдельное «заземление» или «заземление» может привести к повреждению оборудования во время грозы.Разряд облака на землю может очень быстро накапливать обширный заряд в локальной массе земли, вызывая повышение напряжения земли в точке инжекции по сравнению с более удаленными землями. Результирующий градиент потенциала, установленный в земле, означает, что отдельные заземления могут подняться до разных потенциалов, что приведет к возникновению петлевого тока и возможному повреждению оборудования, привязанного к этим двум разным точкам. Это явление может проявляться более тонко, когда оборудование подключено к нескольким службам.
Примером этого может быть персональный компьютер с модемом, который подключается к электросети и телекоммуникационной линии. Если эти две службы не связаны вместе, чтобы создать общий равнопотенциальный заземляющий слой, это может привести к повреждению. Фактически, это одна из наиболее частых причин поломки оборудования. Хорошо спроектированное устройство защиты с несколькими портами обеспечит такое выравнивание между услугами на оборудовании.

TOP

Важно убедиться, что разность потенциалов земли не возникает между оборудованием внутри объекта во время повышения потенциала земли.Один из способов обеспечить это — применить одноточечный подход к заземлению оборудования и служб на объекте. Обычно это влечет за собой привязку всего оборудования на объекте к одной шине заземления (или нескольким шинам заземления, которые прочно электрически соединены вместе) и обеспечение того, чтобы эта внутренняя система заземления была подключена к внешней системе заземления. «Одноточечное заземление» относится к одиночному соединению между внутренней системой заземления объекта и внешней сетью заземления.Внешняя сеть заземления может использовать несколько элементов заземления, таких как заземляющие стержни и / или противовесы.

TOP

Как измерить сопротивление заземления?

Существует ряд методов измерения сопротивления заземления, наиболее популярным из которых является «метод падения потенциала». Для измерений требуется прибор для проверки сопротивления заземления и квалифицированный персонал. Для более крупных объектов важно снимать показания сопротивления заземления, помещая инжекционный электрод и электрод сравнения в «дальнее поле» — по существу, на расстоянии нескольких сотен футов от точки заземления для проверки.
Это гарантирует, что ложные или вводящие в заблуждение результаты не будут получены из-за слишком близкого расположения электродов к заглубленным частям общей системы заземления. Инструменты зажимного типа не являются предпочтительными в таких ситуациях из-за возможности больших ошибок в результатах.

TOP

Какое сопротивление заземления я должен добиться?

Это, наверное, один из наиболее часто задаваемых вопросов специалистов по заземлению. Опять нет однозначного ответа. Как показывает практика, эффективное заземление для защиты от грозовых разрядов и перенапряжения должно быть где-то около 10 Ом.Очевидно, этого может быть трудно достичь в плохих почвенных условиях, и здесь играет роль рентабельность. Также важно подчеркнуть, что к ценностям заземления не применимо однозначное определение.

В качестве примера бессмысленно настаивать на том, чтобы подрядчик достигал сопротивления заземления ровно 10 Ом или меньше, когда метод испытания может подвергаться колебаниям до 2 Ом в зависимости от того, как уложены испытательные стержни. Также стоит иметь в виду, что содержание влаги в почве может варьироваться до 50% в зависимости от времени года.Существуют «материалы для улучшения грунта», которые можно использовать для улучшения (уменьшения) местного удельного сопротивления грунта.

Более важным, чем абсолютное значение сопротивления заземления, является обеспечение того, чтобы все оборудование в помещении было привязано к плоскости заземления с равнопотенциальным потенциалом посредством надлежащего соединения. Благодаря этому все отдельные части оборудования будут повышать до одного и того же потенциала во время скачка напряжения. Это утверждение можно проиллюстрировать на примере космического челнока, он не является «заземленным», однако все оборудование на борту будет привязано к внутренней плоскости заземления с равнопотенциальным потенциалом.

TOP

Некоторые люди говорят о сопротивлении и сопротивлении, когда говорят о заземлении?

Событие грозового перенапряжения характеризуется очень быстрыми изменениями тока и напряжения, иногда называемыми dv / dt и di / dt. По сути, это высокочастотное событие, и поэтому заземляющую систему лучше рассматривать как импеданс переменного тока, а не как сопротивление постоянному току. Предмет сложный и требует знания теории линий электропередачи и специальных методов измерения эффективного импеданса системы заземления в импульсных условиях.Достаточно сказано!

TOP

Для получения дополнительной информации об установке SPD посетите наши разделы, посвященные промышленной, коммерческой или бытовой установке.

Достаточно ли только первичных УЗИП для защиты оборудования?

Нет, от небольшого объекта до большого объекта обычно необходимо применять каскадный или многоуровневый подход, когда первичная защита устанавливается на панели служебного входа, а вторичная защита — на панелях ответвлений. Каждый объект требует индивидуального анализа для определения правильной защиты, отвечающей потребностям используемого оборудования.Может даже потребоваться включение дополнительных SPD в точке использования, если это оборудование расположено на некотором расстоянии от панели питания. IEEE рекомендует каскадный подход, и этот тип подхода обеспечит наиболее эффективную защиту от перенапряжения на всем объекте. Для получения дополнительной информации о том, где применять SPD, выберите интересующий вас тип среды: промышленная, коммерческая или жилая.

TOP

Зачем мне SPD, если у меня уже есть изолирующий трансформатор?

Изолирующие трансформаторы обеспечивают очень хорошее подавление синфазного сигнала, но не обеспечивают хорошее подавление дифференциального (нормального) режима.Другими словами, перенапряжение, наложенное в равной степени как на линейный (L), так и на нейтральный (N) проводники, будет отклоняться изолирующим трансформатором, в то время как скачок, возникающий по-разному между L и N проводниками, будет проходить через трансформатор. Кроме того, имейте в виду, что большинство переходных процессов генерируется нагрузками внутри объекта на стороне нагрузки этих трансформаторов. Чтобы свести к минимуму влияние этих внутренних переходных процессов от одной единицы оборудования к другой, следует разместить SPD.

TOP

Что такое практический рейтинг перенапряжения для защиты входа в служебные помещения?

Это сложный вопрос, который зависит от многих аспектов, в том числе от воздействия на площадку, региональных изокераунических уровней и электроснабжения. Статистическое исследование вероятности удара молнии показывает, что средний разряд молнии составляет от 30 до 40 кА, в то время как только 10% разрядов молнии превышают 100 кА. Учитывая, что удар по фидеру передачи, вероятно, разделит весь полученный ток на несколько путей распределения, реальность выброса тока, проникающего в объект, может быть намного меньше, чем при ударе молнии, который его вызывает.

Стандарт ANSI / IEEE C62.41.1-2002 стремится охарактеризовать электрическую среду в разных местах на предприятии. Он определяет местоположение служебного входа как между средами B и C, что означает, что в таких местах могут возникать импульсные токи до 10 кА 8/20. При этом SPD, расположенные в таких средах, часто имеют номинальные характеристики выше таких уровней, чтобы обеспечить подходящий ожидаемый срок службы, обычно 100 кА / режим или 200 кА / фаза. УЗИП с очень большим номиналом кА не обеспечат лучшего уровня защиты для оборудования, расположенного ниже по потоку, однако они будут обеспечивать тот же уровень защиты, что и УЗИП меньшего номинала, в течение более длительного периода времени.

TOP

Нужно ли координировать устройства SPD, когда несколько устройств используются в одной системе?

Да, поскольку ANSI / IEEE C62.41.1-2002 определяет служебный вход как наиболее серьезное воздействие, категория C, рекомендуется использовать SPD большего размера (кА на режим). Глубже в помещении, где уменьшается воздействие, рекомендуется использовать устройства SPD категорий B и A, меньшие (кА на режим). Для получения дополнительной информации см. IEEE C62.72-2007.

TOP

Как установка влияет на работу SPD? (Какое влияние оказывает длина выводов, требуемый размер проводника, каков реальный риск перекрестной связи между соседними проводниками и т. Д.)?

Установка SPD часто плохо понимается. Хороший SPD, неправильно установленный, может принести мало пользы в реальных условиях перенапряжения. Очень высокая скорость изменения тока, типичная для переходного процесса, приведет к значительному падению напряжения на выводах, соединяющих SPD с панелью или защищаемым оборудованием. Это может означать, что напряжение, достигающее оборудования во время такого скачка напряжения, превышает желаемое. Меры по противодействию этому эффекту включают размещение SPD таким образом, чтобы длина соединительных проводов была как можно короче, и скручивание этих проводов вместе.Использование кабеля AWG большего сечения помогает до некоторой степени, но это только эффект второго порядка. Также важно держать защищенные и незащищенные цепи и выводы отдельно, чтобы избежать перекрестной связи переходной энергии.

TOP

Какие энергосистемы используются в США и каковы потребности в защите для каждой из них?

Система распределения электроэнергии в США — это система TN-C-S. Это означает, что нейтральный и заземляющий проводники соединены на служебном входе каждой и каждой производственной или отдельно выделенной подсистемы.Это означает, что режим защиты нейтраль-земля (N-G) в многорежимном SPD, установленном на панели служебного входа, в основном является избыточным. За пределами этой точки соединения N-G, например, в распределительных щитах ответвлений, необходимость в этом дополнительном режиме защиты более оправдана. В дополнение к режиму защиты N-G, некоторые SPD могут включать защиту от линии к нейтрали (L-N) и от линии к линии (L-L). В трехфазной системе WYE необходимость в дискретной защите L-L вызывает сомнения, поскольку сбалансированная защита L-N также обеспечивает определенную защиту проводников L-L.
Изменения в Национальных электротехнических правилах ^® (NEC ^® ) (www.nfpa.org) в редакции 2002 г. исключили использование SPD в незаземленных системах распределения электроэнергии по схеме треугольника, если SPD не был специально идентифицирован и утвержден для этого. .

TOP

Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) (www.nema.org) Публикация стандартов 250-2014 «Корпуса для электрического оборудования (максимум 1000 В)» дает исчерпывающее определение типов корпусов NEMA (www.nema.org) для заинтересованных сторон.
ПРИМЕЧАНИЕ : рейтинг типа корпуса не следует путать с номиналом типа SPD. Эти рейтинги типов совершенно не связаны.

При выборе «постоянно подключенного» SPD необходимо учитывать тип корпуса и среду установки. УЗИП с подключаемым шнуром, с прямым подключением и постоянно подключенными к розетке не требуют указания типа корпуса. Тип корпуса должен соответствовать условиям окружающей среды в месте установки устройства.Корпус Типы, представляющие интерес для установщиков устройств защиты от перенапряжения в безопасных местах, включают:

• Тип 1 — Корпуса, сконструированные для использования внутри помещений, чтобы обеспечить определенную степень защиты персонала от случайного контакта с закрытым оборудованием и обеспечить определенную степень защиты от падающей грязи.
• Тип 2 — Корпуса, сконструированные для использования внутри помещений, чтобы обеспечить определенную степень защиты персонала от случайного контакта с закрытым оборудованием, обеспечить определенную степень защиты от падающей грязи и обеспечить степень защиты от капель и легких брызг жидкостей.
• Тип 3 — Корпуса, предназначенные для использования внутри или вне помещений, чтобы обеспечить определенную степень защиты персонала от случайного контакта с закрытым оборудованием. Обеспечивает определенную защиту от падающей грязи, дождя, мокрого снега, снега и пыли, переносимой ветром; и это не будет повреждено внешним обледенением корпуса.
• Тип 3R — Корпуса, предназначенные для использования внутри или вне помещений, чтобы обеспечить определенную степень защиты персонала от случайного контакта с закрытым оборудованием.Для обеспечения степени защиты от падающей грязи, дождя, мокрого снега и снега; и это не будет повреждено внешним обледенением корпуса.
• Тип 4 — Корпуса, предназначенные для использования внутри или вне помещений, чтобы обеспечить определенную степень защиты персонала от случайного контакта с закрытым оборудованием. Для обеспечения определенной степени защиты от падающей грязи, дождя, мокрого снега, снега, переносимой ветром пыли, водяных брызг и воды, направляемой из шланга; и это не будет повреждено внешним обледенением корпуса.
• Тип 4X — Корпуса, предназначенные для использования внутри или вне помещений, чтобы обеспечить определенную степень защиты персонала от случайного контакта с закрытым оборудованием. Для обеспечения определенной степени защиты от падающей грязи, дождя, мокрого снега, снега, переносимой ветром пыли, водяных брызг, воды из шланга и коррозии; и это не будет повреждено внешним обледенением корпуса.
• Тип 12 — Корпуса, сконструированные (без отверстий) для использования внутри помещений, чтобы обеспечить определенную степень защиты персонала от случайного контакта с закрытым оборудованием.Чтобы обеспечить степень защиты от падающей грязи; от циркулирующей пыли, ворса, волокон и мух; от капель и легких брызг жидкости.

Каковы новые требования к номинальному току короткого замыкания NEC ^® ?

NFPA 70, издание NEC 2008, статья 285.6, требует, чтобы SPD был испытан и помечен SCCR, равным или превышающим доступный ток короткого замыкания в этой точке системы. ANSI / UL 1449-2006 (3-е издание).Стандарт предусматривает как требования к испытаниям производительности, так и требования к маркировке для SCCR.

TOP

Следует ли мне беспокоиться о действительно быстрых переходных процессах?

Импульсы переключения и последующие повторные разряды при многоразовой молнии могут вызывать переходные процессы с очень быстрым временем нарастания в доли микросекунд. Эти переходные процессы могут емкостно и индуктивно влиять на проводку и вызывать перенапряжения. Чтобы уменьшить потенциальное повреждение от таких быстрых переходных процессов, обычно в SPD включают дополнительные электронные компоненты, которые служат в качестве схемы формирования волны (также известной как электрическая фильтрация или фильтр).Этот « фильтр » может быть просто конденсатором, подключенным параллельно к компонентам защиты от перенапряжения SPD, или он может быть таким же сложным, как последовательный многокаскадный фильтр, часто называемый двухпортовым SPD, где есть отдельные наборы входных и выходных клемм. с сигналом питания или данных, проходящим через электронные компоненты. Многоступенчатый фильтр в двухпортовом SPD может включать в себя комбинацию компонентов с параллельным и последовательным подключением, предназначенных для работы в качестве электрического фильтра. Обычно для SPD переменного или постоянного тока в этих многокаскадных фильтрах используются как конденсаторы (C), так и катушки индуктивности (L).УЗИП, включающие в себя последовательные ЖК-фильтры, обычно обеспечивают лучшую эффективность фильтрации, чем фильтры только для параллельного подключения; однако они более дорогие и должны выбираться для продолжительного тока нагрузки (более высокие токи нагрузки потребуют физически больших индуктивных компонентов). Следует отметить, что SPD с «фильтрами» более точно описываются как устройства формирования волны, поскольку основная роль фильтра заключается в замедлении и ослаблении очень высокой скорости нарастания напряжения (dv / dt), а не в «фильтрации» или удалении .

TOP

Что означает затухание в дБ в SPD?

Существует два основных типа SPD, в которых обычно появляются данные в дБ. Один находится в SPD для использования в информационно-коммуникационных технологиях (ICT), а второй — в SPD переменного или постоянного тока.
Затухание в дБ применяется к SPD, используемым в ICT. В этих продуктах SPD должен иметь низкое значение дБ (затухание) в рабочем диапазоне частот используемой системы передачи данных. Это низкое значение в дБ может указывать на незначительное отрицательное воздействие на полезный сигнал данных или его отсутствие.Число дБ без какой-либо ссылки на конкретную частоту или частотный диапазон не имеет значения; поэтому всегда следует искать как значение в дБ, так и указанную частоту или частотный диапазон. В SPD для ИКТ обычно указывается рабочий диапазон частот со значением в дБ, обозначенным как «вносимые потери». Например, коаксиальный SPD может иметь частотный диапазон от 0 до 3 ГГц с вносимыми потерями <2 дБ. Инженер или техник, знакомый с рассматриваемой системой ИКТ, должен определить, вызывают ли беспокойство значение в дБ и диапазон рабочих частот SPD.
Во-вторых, затухание в дБ применяется к устройствам защиты от скачков напряжения переменного или постоянного тока (SPD), которые включают фильтры или фильтрацию. Затухание в дБ представляет собой значение, которое численно показывает способность фильтра уменьшать переходные процессы и обычно указывается с точки, в которой фильтр уменьшил падающий переходный процесс на 3 дБ (или напряжение в 20 раз) на определенной частоте. . Более эффективный фильтр перенапряжения будет иметь более высокий дБ на более низкой частоте. Например, SPD с ослаблением 60 дБ на 30 кГц более эффективен, чем фильтр с 60 дБ на 100 кГц.
Для SPD, защищающих силовые цепи переменного тока, производители SPD обычно указывают значение в дБ при 100 кГц, а не частоту, на которой происходит затухание на 3 дБ. Вместо того, чтобы приводить один показатель производительности, более полезен график частотной характеристики от 1 кГц до 1 МГц. Характеристики на частотах выше 1 МГц не имеют большого значения, поскольку на этих более высоких частотах между установками будут возникать большие различия. Хотя многие спецификации требуют 60-80 дБ на частоте 100 кГц, при превышении 30 дБ практического преимущества не достигается.

TOP

Это маркетинговый термин для устройства защиты от перенапряжения (SPD), который включает фильтрацию. УЗИП с емкостной фильтрацией могут демонстрировать способность отслеживания синусоидальной волны. Производители SPD могут предлагать продукты с различными характеристиками фильтра, которые могут лучше противодействовать быстрорастущим переходным напряжениям низкого уровня.

TOP

Почему фильтры должны иметь индукторы с воздушным сердечником?

Серийно установленные устройства защиты от импульсных перенапряжений (SPD), которые включают LC (индуктивные (L) емкостные (C)) цепи с последовательным ферритовым индуктором в проводнике со стороны сети, могут испытывать насыщение при высоких уровнях тока во время перенапряжения.Проще говоря, насыщение — это когда индуктивный компонент теряет характеристику и желаемую индуктивность.