Ing listrik sistem, SPD biasane diinstal ing konfigurasi tap-off (sejajar) antarane konduktor urip lan bumi. Prinsip operasi SPD bisa padha karo pemutus sirkuit.
Ing panggunaan normal (ora overvoltage): SPD padha karo mbobol sirkuit mbukak.
Nalika ana overvoltage: SPD dadi aktif lan discharges saiki kilat kanggo bumi. Iku bisa diibarataké kanggo nutup sirkuit breaker kang bakal short-circuit jaringan listrik karo bumi liwat equipotensial sistem earthing lan bagean konduktif sing kapapar kanggo cepet banget, winates kanggo durasi overvoltage.
Kanggo pangguna, ing operasi saka SPD babar blas transparent amarga mung tahan bagian sekedhik cilik saka sedhela.
Nalika ing overvoltage wis kosong, SPD otomatis bali menyang normal negara (circuit breaker mbukak).
1. Prinsip pangayoman
1.1 Mode pangayoman
Ana loro mode overvoltage kilat: Mode umum lan mode saiki Sisa.
kilat overvoltages katon utamané ing mode umum lan biasane ing asal saka instalasi listrik. Overvoltages ing mode saiki residual biasane katon ing mode TT lan utamane mengaruhi peralatan sensitif (peralatan elektronik, komputer, lsp).
Proteksi mode umum antarane fase / netral lan bumi
Fase/netral pangayoman ing sistem TT earthing sabdho nalika Neutral ing sisih distributor disambungake menyang sambungan karo nilai kurang (sawetara ohms elektroda grounding instalasi sawetara puluhan ohm).
Sisa saiki pangayoman mode antarane phase lan netral
Bali saiki sirkuit banjur kamungkinan liwat instalasi Neutral tinimbang ing bumi.
Sisa voltase mode saiki U, antarane phase lan netral, bisa nambah nganti nilai witjaksono kanggo jumlah saka voltase ampas saben unsur saka SPD, i.e. pindho tingkat pangayoman ing mode umum.
Fase/netral proteksi ing sistem TT earthing
A mirip Fenomena bisa kedadeyan ing sistem pembumian TN-S yen konduktor N lan PE kapisah utawa ora equipotential bener. Saiki kamungkinan kanggo tindakake konduktor netral nalika bali tinimbang konduktor protèktif lan sistem ikatan.
A teoritis model pangayoman paling luweh, kang ditrapake kanggo kabeh sistem earthing, bisa ditetepake, sanajan nyatane SPDs meh tansah gabungke pangayoman mode umum lan proteksi mode saiki ampas (kajaba model IT utawa TN-C).
Iku penting kanggo priksa manawa SPD sing digunakake kompatibel karo sistem pembumian.
1.2 Proteksi Cascaded
Minangka pangayoman overcurrent kudu diwenehake dening piranti karo ratings cocok kanggo saben tingkat saka instalasi (asal, secondary, terminal) tumata karo saben liyane, pangayoman marang overvoltages dilut adhedhasar padha pendekatan nggunakake kombinasi "cascaded" sawetara SPDs.
Loro utawa telu tingkat SPDs umume perlu kanggo nresep energi lan watesan overvoltages sing disebabake kopling amarga fenomena osilasi frekuensi dhuwur.
Tuladha ing ngisor iki adhedhasar hipotesis sing mung 80% energi sing dialihake menyang bumi (80%: Nilai empiris gumantung saka jinis SPD lan listrik instalasi, nanging tansah kurang saka 100%).
Prinsip saka proteksi cascaded uga digunakake kanggo aplikasi saiki sing sithik (telepon, komunikasi lan jaringan data), nggabungake rong tingkat proteksi pisanan ing piranti siji sing biasane dumunung ing asal saka instalasi.
Spark gap adhedhasar komponen dirancang kanggo discharge paling saka energi kanggo bumi digabungake karo varistors utawa diode sing matesi voltase kanggo tingkat kompatibel karo peralatan kanggo dilindhungi.
Terminal pangayoman umume digabungake karo pangayoman asal iki. Terminal pangayoman cedhak peralatan, kasedhiya nggunakake SPDs jarak.
1.2.1 Kombinasi saka sawetara SPDs
Kanggo mbatesi overvoltages okehe, SPD kudu tansah diinstal cedhak peralatan sing kudu dilindhungi 3.
Nanging, iki pangayoman mung nglindhungi peralatan sing langsung disambungake menyang, nanging ndhuwur kabeh, kapasitas energi kurang ora ngidini kabeh energi bakal kosong.
Kanggo nindakake iki, SPD dibutuhake ing wiwitan instalasi 1.
Uga, SPD 1 ora bisa nglindhungi kabeh instalasi amarga kasunyatan sing ngidini jumlah energi residual kanggo pass lan kilat iku fenomena frekuensi dhuwur.
Gumantung ing skala instalasi lan jinis risiko (paparan lan sensitivitas saka peralatan, kritisitas lampahing layanan), pangayoman sirkuit 2 punika perlu saliyane 1 lan 3.
Proteksi Cascaded
Elinga yen ing tingkat pisanan SPD (1) kudu diinstal minangka adoh hulu sabisa saka instalasi supaya bisa nyuda sabisa efek saka kilat dening kopling elektromagnetik.
1.3 Lokasi SPD
Kanggo efektif proteksi nggunakake SPD, bisa uga perlu kanggo nggabungake sawetara SPD:
1. SPD Utama ➀
2. Sirkuit SPD ➁
3. Jarak SPD ➂
Tambahan pangayoman bisa uga perlu gumantung ing ukuran (garis dawa) lan sensitivitas peralatan sing kudu dilindhungi (komputasi, elektronik, lsp). Yen sawetara SPDs diinstal, aturan koordinasi banget pas kudu Applied.
|
Asal saka instalasi |
Distribusi tingkat |
Aplikasi tingkat |
|
Ing
pangayoman ing asal saka instalasi (proteksi utami) shunt paling
saka energi insiden (umum |
Sirkuit pangayoman (pangayoman secondary) tambahan pangayoman asal dening koordinasi lan watesan ampas mode saiki overvoltages njedhul saka konfigurasi saka instalasi. |
Jarak pangayoman (pangayoman terminal) performs final puncak matesi saka overvoltages, kang paling mbebayani kanggo peralatan. |
Iku penting kanggo mbudidaya sing pangayoman saka instalasi sakabèhé lan peralatan punika mung efektif yen:
1. Multiple level saka SPD dipasang (cascading) kanggo njamin pangayoman saka peralatan dumunung sawetara kadohan saka asal saka instalasi: dibutuhake kanggo peralatan dumunung 30 m utawa luwih adoh (IEC 61643-12) utawa dibutuhake yen tingkat proteksi munggah SPD utama luwih dhuwur tinimbang kategori peralatan (IEC 60364-4-443 lan 62305-4)
2. Kabeh jaringan dilindhungi:
2.1. daya jaringan nyedhiyakake bangunan utama lan uga kabeh bangunan sekunder, njaba sistem cahya saka parkir mobil, etc.
2.2. Komunikasi jaringan: garis mlebu lan garis antarane bangunan beda
1.4 dawa dilindhungi
Iku penting sing desain sistem pangayoman mundhak voltase efektif njupuk akun dawa garis sing nyedhiyakake panrima sing kudu dilindhungi (pirsani tabel ngisor).
Ing kasunyatan, ing ndhuwur a dawa tartamtu, voltase Applied kanggo panrima bisa, kanthi a kedadean resonansi, banget ngluwihi voltase watesan samesthine. Ing ombone saka kedadean iki langsung disambungake karo karakteristik saka instalasi (konduktor lan sistem iketan) lan karo Nilai saka saiki diakibatake dening discharge cahya.
A SPD bener kabel nalika:
1. Sing dilindhungi peralatan wis equipotentially kaiket kanggo bumi sing padha karo SPD disambungake
2. SPD lan sawijining proteksi serep sing gegandhengan disambungake:
2.1. Menyang jaringan (kabel urip) lan kanggo garis protèktif utama (PE / PEN) Papan karo dawa konduktor minangka cendhak sabisa lan kurang saka 0,5 m.
2.2. karo konduktor sing bagean silang cocok kanggo syarat SPD (pirsani tabel ing ngisor iki).
Tabel 1 - Maksimal dawa baris antarane SPDe lan piranti kanggo dilindhungi
|
Posisi SPD |
Ing asal saka instalasi |
Ora ing asal saka instalasi |
|||
|
Konduktor salib-bagean |
wiring |
kabel gedhe |
wiring |
kabel gedhe |
|
|
Komposisi saka sistem ikatan |
ON konduktor |
< 10 m |
10 m |
< 10 m* |
20 m* |
|
meshed / equipotensial |
10 m |
20 m |
20 m* |
30 m* |
|
* Proteksi dianjurake ing titik panggunaan yen jarak luwih gedhe
1.4.1 Efek saka voltase pindho
Ndhuwur tartamtu dawa d, sirkuit dilindhungi dening SPD bakal miwiti resonating nalika ing induktansi lan kapasitansi padha:
Lω = -1 / Cω
Sirkuit impedansi banjur suda kanggo resistance sawijining. Sanajan bagean sing diserap dening SPD, saiki bledhek ampas I ing sirkuit isih basis impuls. Sawijining mundhak, amarga résonansi, bakal kasil mundhak pinunjul ing Ud, Uc lan voltase Urm.
Ing ngisor iki kahanan, voltase Applied kanggo panrima bisa pindho.
Efek dobel voltase
ngendi:
• C - kapasitas makili beban
•Ld - induktansi garis sumber daya
•Lrm – induktansi sistem ikatan
Panginstalan saka SPD kudu ora mengaruhi lampahing layanan, kang bakal nglawan tujuan sing dikarepake. Padha kudu diinstal, utamané ing asal saka instalasi domestik utawa padha (TT earthing sistem), ing magepokan karo piranti saiki tundha jinis S.
Ati-ati! Yen ana yaiku sambaran petir sing signifikan (> 5 kA), arus sisa sekunder piranti isih bisa trip.
2. Nginstal SPDs
2.1 Nyambungake SPDs
2.1.1 Sistem ikatan utawa sambungan bumi
Badan standar nggunakake istilah umum "piranti bumi" kanggo nunjukake konsep ikatan sistem lan elektroda earthing, nggawe ora mbedakake antarane kalih. Beda karo pendapat sing ditampa, ora ana hubungan langsung antarane nilai elektroda earthing, kasedhiya ing frekuensi kurang kanggo njamin safety saka wong, lan efektifitas saka pangayoman sing diwenehake dening SPDs.
Kaya sing dituduhake ing ngisor iki, jinis pangayoman iki bisa ditetepake sanajan ora ana earthing elektroda.
Impedansi saka sirkuit discharge saka saiki shunted dening SPD bisa bejat mudhun menyang rong bagéan.
Pisanan, ing elektroda earthing, kawangun dening konduktor, kang biasane kabel, lan dening resistance saka lemah. Sifat induktif sing sejatine tegese efektifitas sudo karo frekuensi, senadyan pancegahan wiring (watesan dawa, aturan 0,5 m). Bagian kapindho impedansi iki kurang katon nanging penting ing frekuensi dhuwur amarga iku nyatane dumadi saka kapasitas kesasar antarane instalasi lan bumi.
Mesthi ing nilai relatif saben komponen iki beda-beda miturut jinis lan ukuran instalasi, lokasi SPD (jinis utama utawa jarak) lan miturut skema elektroda pembumian (earthing system).
Nanging wis dibuktekake manawa bagean proteksi lonjakan voltase saka arus discharge bisa tekan 50 kanggo 90% ing sistem equipotential dene jumlah langsung dibuwang dening elektroda earthing kira-kira 10 nganti 50%. Sistem ikatan yaiku penting kanggo njaga voltase referensi kurang, kang luwih utawa kurang padha ing kabeh instalasi.
SPD kudune disambungake menyang sistem iketan iki kanggo efektifitas maksimum.
Minimal dianjurake salib-bagean kanggo konduktor sambungan njupuk akun saka nilai saiki discharge maksimum lan karakteristik mburi urip piranti pangayoman.
Iku ora realistis kanggo nambah salib-bagean iki kanggo ijol kanggo dawa sambungan sing ora tundhuk karo aturan 0,5 m. Ing kasunyatan, ing frekuensi dhuwur, impedansi saka konduktor langsung disambungake menyang dawa.
Ing listrik switchboards lan Panel ukuran gedhe, iku uga apike kanggo ngurangi impedansi link kanthi nggunakake bagean konduktif logam kapapar saka sasis, piring lan enclosures.
Tabel 2 - Minimal bagean salib saka konduktor sambungan SPD
|
Kapasitas SPD |
Potongan silang (mm2) |
|
|
kelas II SPD |
SStandar: Imax < 15 kA (x 3-kelas II) |
6 |
|
ETambah: Imax < 40 kA (x 3-kelas II) |
10 |
|
|
HDhuwur: Imax < 70 kA (x 3-kelas II) |
16 |
|
|
kelas Aku SPD |
16 |
|
Panggunaan saka bagean konduktif logam kapapar enclosures minangka konduktor protèktif punika diijini dening standar IEC 60439-1 anggere iki wis certified dening pabrikan.
Iku tansah luwih apik kanggo nahan konduktor kabel kanggo nyambungake konduktor protèktif menyang pemblokiran terminal utawa kolektor, kang banjur pindho link digawe liwat bagean konduktif kapapar chassis enclosure.
2.1.2 Dawane sambungan
Ing laku iku dianjurake supaya total dawa sirkuit SPD ora ngluwihi 50 cm. Persyaratan iki ora gampang ditindakake, nanging nggunakake kasedhiya bagean konduktif kapapar cedhak bisa bantuan.
Total dawa saka Sirkuit SPD
* bisa diinstal ing alur DIN padha. Nanging instalasi bakal luwih dilindhungi yen loro-lorone piranti dipasang ing 2 rel DIN sing beda (SPD ing ngisor proteksi)
Jumlah saka serangan kilat sing SPD bisa nresep bakal ngurangi karo Nilai saka discharge saiki (saka 15 serangan kanggo saiki ing Nilai In kanggo serangan siji ing Imax / Iimp).
Aturan 0,5 m Ing teori, nalika bledhek, voltase Ut kanggo panrima subjected padha karo voltase pangayoman Up mundhak voltase protector (kanggo sawijining Ing), nanging ing laku sing terakhir luwih dhuwur.
Ing kasunyatan, ing dips voltase disebabake impedansi saka konduktor sambungan SPD lan sawijining piranti proteksi ditambahake menyang iki:
Ut = UI1 + Ud + UI2 + Up + UI3
Contone, ing voltase dip ing 1 m saka konduktor kesah liwat dening 10 kA saiki impuls kanggo 10 μs bakal tekan 1000 V.
Δu = L × di / dt
• di - Variasi saiki 10.000 A
• dt - Variasi wektu 10 μs
• L – induktansi 1 m konduktor = 1 μs
• Nilai Δu kanggo ditambahake menyang voltase Up
Total dawa Lt kudu dadi cendhak sabisa. Ing laku dianjurake sing 0,5 m ora ngluwihi. Ing kasus kangelan, bisa uga migunani kanggo nggunakake sudhut, flat konduktor (kepang terisolasi, bar terisolasi fleksibel).
0,5 m SPD aturan sambungan
Link bumi konduktor saka proteksi mundhak voltase ngirim ora ijo / kuning ing raos definisi konduktor PE.
Praktek umum yaiku supaya tandha iki Nanging asring digunakake.
Sawetara wiring konfigurasi bisa nggawe kopling antarane hulu lan hilir konduktor SPD, sing bisa nyebabake gelombang kilat nyebar saindhenging instalasi.
SPD wiring konfigurasi #1
Hulu lan konduktor hilir sing disambungake ing terminal pelindung lonjakan voltase kanthi a dalan umum.
SPD wiring konfigurasi 1
SPD wiring konfigurasi #2
Input lan output konduktor fisik uga dipisahake lan disambungake ing terminal padha.
SPD wiring konfigurasi 2
SPD wiring konfigurasi #3
Sambungan konduktor dawa banget, konduktor output dipisahake sacara fisik.
SPD wiring konfigurasi 3
SPD wiring konfigurasi #4
Sambungan konduktor minangka cendhak sabisa karo konduktor bali saka terminal bumi cedhak karo konduktor urip.
SPD wiring konfigurasi 4
2.2 Proteksi pungkasan urip saka SPDs
SPD yaiku a piranti sing pungkasane urip mbutuhake pertimbangan tartamtu. Komponen umure saben ana bledheg.
Ing pungkasan urip piranti internal ing SPD medhot saka sumber. Indikator (on pelindung) lan umpan balik weker opsional (aksesori umpan balik status dipasang) nuduhake status iki, sing mbutuhake panggantos modul prihatin.
Yen SPD ngluwihi kapasitas watesan sawijining, iku bisa numpes dening short-circuiting dhewe. A piranti pangayoman short-circuit lan kakehan kudu diinstal ing seri hulu SPD (iki umume diarani cabang SPD).
Gambar X- Prinsip instalasi SPD kanthi proteksi sing gegandhengan
nalisir mratelakake panemume tartamtu ditampa, proteksi mundhak voltase kudu tansah direksa marang kemungkinan short-circuit lan arus kakehan. Lan iki ditrapake kanggo kabeh proteksi lonjakan tegangan, loro kelas II lan kelas I, preduli saka jinis komponen utawa teknologi sing digunakake.
Proteksi iki kudu diwenehake miturut aturan diskriminasi sing biasa.
2.3 Koordinasi SPD
Ngatur sawetara SPD ing cascade mbutuhake wong bakal tumata supaya saben wong absorbs ing energi ing cara paling luweh lan matesi panyebaran saka kilat liwat instalasi sabisa.
Koordinasi kasebut SPD minangka konsep kompleks sing kudu dadi subyek studi tartamtu lan tes. Jarak minimal antarane SPD utawa selipan saka decoupling keselak ora dianjurake dening manufaktur.
Utama lan SPD sekunder kudu dikoordinasi supaya energi total bisa dibubarake (E1 + E2) dibagi antarane wong-wong mau miturut kapasitas discharge. Ing kadohan dianjurake d1 mbisakake proteksi mundhak voltase kanggo decoupled lan kanthi mangkono nyegah kakehan energi liwat langsung menyang SPD secondary kanthi resiko ngrusak.
Iki a kahanan sing nyatane gumantung marang karakteristik saben SPD.
Gambar X- Koordinasi SPD
Loro identik proteksi lonjakan tegangan. Contone Up: 2 kV lan Imax: 70 kA) bisa dipasang tanpa jarak d1 sing perlu: energi bakal dienggo bareng luwih utawa kurang merata antarane loro SPDs. Nanging loro SPD beda (contone Up: 2 kV/Imax: 70 kA lan Up: 1.2 kV/Imax: 15 kA) kudu paling sethithik 8 m saka siji liyane. supaya akeh banget dikarepake diselehake ing proteksi mundhak voltase kapindho.
Yen ora dituduhake, njupuk d1 min (ing meter) minangka 1% saka prabédan antarane Up1 lan Up2 (ing volt). Tuladhane:
Nganti 1 = 2,0 kV (2000 V) lan Up2 = 1,2 kV (1200 V)
⇒ d1 = 8 m min. (2000 – 1200 = 800 >> 1% saka 800 = 8 m)
Tuladha liyane, yen:
Up1 = 1,4 kV lan Up2 = 1,2 kV ⇒ d1 = 2 m min
