Protecție împotriva creșterii: linia critică de apărare pentru siguranța electrică

Introducere

În sistemele electrice moderne, protecția împotriva supratensiunii a devenit o măsură de siguranță indispensabilă. Fie în alimentarea rezidențială, producția industrială sau sistemele de generare a energiei fotovoltaice, fluctuațiile de tensiune instantanee pot duce la consecințe severe. Acest articol introduce în mod sistematic principiile, aplicațiile și criteriile de selecție ale protecției împotriva supratensiunii pentru a ajuta cititorii să obțină o înțelegere cuprinzătoare a acestei tehnologii vitale de siguranță electrică.

1. De ce avem nevoie de protecție împotriva supratensiunii?

1.1 Pericole de creștere

A Surge(sau supratensiune electrică) se referă la o fluctuație bruscă și severă a tensiunii sau curentului, care durează de obicei de la microsecunde la milisecunde, cu tensiuni care pot ajunge la mii de volți. Aceste supratensiuni tranzitorii provin în primul rând de la:

Fulgerul de fulgere: fulgere directă sau indusă

Fluctuații ale grilei: comutarea sistemului de alimentare, defecțiuni de scurtcircuit

Operațiuni pentru echipamente: porniri/opriri ale motoarelor mari, comutarea transformatorului

1.2 riscuri potențiale

Sistemele electrice neprotejate se confruntă cu mai multe riscuri:

Deteriorarea echipamentelor: defalcarea componentelor electronice, defecțiunea izolației

Pierderea datelor: eșecurile serverului și dispozitivului de stocare

Întreruperi de producție: eșecuri ale sistemului de control industrial

Pericole de incendiu: arcuri și scurtcircuite induse de supratensiune

1.3 Pierderi economice

Statisticile indică faptul că aproximativ 30% din cazurile de deteriorare a echipamentelor electrice sunt legate de supratensiune, ceea ce duce la pierderi economice anuale în valoare de miliarde de dolari. Protecția adecvată a supratensiunii poate atenua semnificativ aceste riscuri.

2. Unde ar trebui instalată protecția împotriva supratensiunii?

2.1 Locații de protecție cheie

O strategie robustă de protecție împotriva creșterii utilizează o abordare cu niveluri:

Protecție primară (tip 1)

Locație: Intrare principală a panoului de distribuție

Funcție: Protejează împotriva grevelor de fulgere directe și a creșterii majore

Parametri tipici: IMAX ≥ 50KA

Protecție secundară (tip 2)

Locație: panouri sub-distribuție

Funcție: limitează tensiunea reziduală și oferă protecție suplimentară

Parametri tipici: IMAX ≥ 20KA

Protecția terțiară (tipul 3)

Locație: Dispozitiv front-end

Funcție: oferă protecție de precizie pentru echipamente sensibile

Parametri tipici: IMAX ≥ 5KA

2.2 Aplicații speciale

Sisteme fotovoltaice: necesare atât pe părțile DC (module la invertor) cât și pe AC (invertor la grilă)

Centre de date: rafturi de server, front-end-uri pentru echipamente de rețea

Controluri industriale: echipamente critice, cum ar fi PLC și convertoare de frecvență

3. Ce este un dispozitiv de protecție la supratensiune (SPD)?

3.1 Conceptul de bază

Un dispozitiv de protecție la supratensiune (SPD) este un dispozitiv de siguranță electrică conceput pentru a limita supratensiunile tranzitorii și a devia curenții de supratensiune. Specificațiile tehnice cheie includ:

Tensiune maximă de funcționare continuă (UC)

Curent de descărcare nominală (IN)

Curent de descărcare maximă (IMAX)

Nivel de protecție a tensiunii (UP)

3.2 Tipuri principale

Tip protecție țintă Timpul tipic de răspuns al aplicației

Tip 1 Inleții de construcție directă ≤100ns

Panouri de sub-distribuție de fulgere induse de tip 2 ≤25ns

Tipul 3 Rezidual Surges Terminale ≤1ns

3.3 Caracteristici suplimentare

ModernSPDSinclude adesea:

Indicatori de defecțiune (mecanic sau electronic)

Interfețe de monitorizare la distanță

Protecție de deconectare termică

4. Cum funcționează protecția împotriva supratensiunii?

4.1 Principiul de funcționare de bază

SPD -urile protejează sistemele prin următoarele mecanisme:

Stare de monitorizare: menține o impedanță ridicată în timpul funcționării normale

Conducerea declanșată: trece rapid la o impedanță scăzută la detectarea supratensiunii

Diversiune de energie: canalele se ridică la curent cu sistemul de împământare

Recuperare: revine automat la starea cu impedanță mare după creștere

4.2 Componente tehnice de bază

Varistor de oxid de metal (MOV)

Material: semiconductor pe bază de oxid de zinc

Caracteristici: rezistență neliniară sensibilă la tensiune

Avantaje: răspuns rapid, capacitate ridicată de manipulare a curentului

Tub de descărcare de gaz (GDT)

Structura: cameră sigilată cu gaz umplut

Caracteristici: izolare ridicată, capacitate puternică de diversiune

Aplicație: Protecție primară cu energie mare

Diodă de suprimare a tensiunii tranzitorii (televizoare)

Caracteristici: Răspuns ultra-rapid (nivel de picosecundă)

Aplicație: Protecția Electronică Precision

4.3 Protecție coordonată pe mai multe niveluri

Un sistem tipic de protecție pe trei niveluri:

Protecție primară: deviază cea mai mare parte a energiei (GDT)

Protecție secundară: limitează alte tensiune reziduală (MOV)

Protecție terțiară: Protecția preciziei (televizoare)

5. Ghid de selecție și întreținere

5.1 Criterii de selecție

Compatibilitatea sistemului:

Evaluare de tensiune (UC ≥ 1,15 × tensiune a sistemului)

Capacitatea curentă (în ≥ curent de supratensiune preconizat)

Parametri de performanță:

Nivelul de protecție a tensiunii (inferior este mai bun)

Timpul de răspuns (mai rapid este mai bun)

Standarde de certificare:

IEC 61643

UL 1449

5.2 Note de instalare

Minimizați lungimea firului de conectare

Asigurați o împământare fiabilă (rezistență la sol ≤10Ω)

Evitați să amestecați diferite tipuri SPD

5.3 Recomandări de întreținere

Inspecții regulate (cel puțin anual)

Monitorizează indicatorii de eșec

Starea documentului după evenimente fulger

Concluzie

Protecția la supratensiune este o componentă critică a sistemelor de siguranță electrică. Înțelegând principiile sale, selectarea dispozitivelor potrivite și asigurarea instalării corespunzătoare, pericolele electrice pot fi prevenite în mod eficient, protejând atât personal, cât și echipament. Odată cu progresele tehnologice, dispozitivele de protecție la supratensiune evoluează către soluții mai inteligente și mai fiabile. La CNLONQCOM, ne -am angajat să îmbunătățim tehnologic continuu, dezvoltând protectori de creștere mai avansați și cuprinzători pentru a oferi o protecție superioară pentru toate tipurile de sisteme electrice.