bedrijfsnieuws over Wat is de betekenis van SPD in elektrische?

Wanneer een elektrische piek optreedt, kan spanning die de geaccepteerde piekspanningsniveaus aanzienlijk overschrijdt, door de circuits van een gebouw naar elektrische apparatuur gaan. Zonder de juiste bescherming is deze apparatuur gevoelig voor schade of uitval door een spanningspiek. Het type bescherming dat nodig is
om deze pieken te neutraliseren, kan worden geleverd door een overspanningsbeveiliging (SPD).

Voor het specificeren van de juiste SPD moet u de classificaties die bij de toepassing horen, identificeren en begrijpen. Er zijn veel prestatiewaarden en classificaties verbonden aan een SPD, zoals maximale continue bedrijfsspanning (MCOV), spanningsbeschermingsclassificatie (VPR), nominale ontlaadstroom (In) en kortsluitstroomclassificatie (SCCR). De meest verkeerd begrepen classificatie is de piekspanningsclassificatie, doorgaans gekwantificeerd in kilo-Ampère (kA).

Wat is het type overspanningsbeveiliging (SPD)?

Het type overspanningsbeveiliging (SPD) is een classificatiemethode die wordt gebruikt om apparaten die elektrische systemen beschermen tegen spanningspieken, te categoriseren op basis van hun beschermingsfuncties, installatielocaties en het vermogen om verschillende piekstromen te weerstaan. SPD's worden geclassificeerd volgens twee belangrijke normen: IEC (International Electrotechnical Commission) en UL (Underwriters Laboratories). Elke norm heeft zijn eigen classificatie en vereisten om ervoor te zorgen dat de apparaten elektrische systemen beschermen tegen piekgerelateerde incidenten.

Type overspanningsbeveiliging volgens de IEC-norm

De IEC 61643-11-norm specificeert prestatie-eisen en testmethoden voor SPD's die worden gebruikt in wisselstroomsystemen. Volgens deze norm worden SPD's ingedeeld in drie hoofdtypen met de volgende kenmerken:

Type 1 SPD (Klasse I):

- Functie: Beschermt het elektrische systeem tegen directe blikseminslagen.
- Installatielocatie: Geïnstalleerd bij de systeemingang, in de buurt van de hoofddistributiepaneel.
- Piek golfvorm: 10/350 µs. Deze golfvorm simuleert directe blikseminslagen, met een stijgtijd tot piek in 10 µs en een verval tot 50% in 350 µs.
- Piekstroomweerstand (Iimp): Hoog, doorgaans vanaf 10 kA.
- Nominale ontlaadstroom (In): Vanaf 10 kA, volgens IEC 61643-11, Klasse I. Dit is de stroom die de SPD meerdere keren kan weerstaan zonder schade.
- Spanningsbeschermingsniveau (Up): Van 1,5 kV tot 2 kV. Up is de maximale spanning die de SPD mag doorlaten tijdens de ontlading.
- Toepassingen: Geschikt voor hoogbouw, industriële faciliteiten en gebieden met een hoog risico op blikseminslagen.

Type 2 SPD (Klasse II):

- Functie: Beschermt het elektrische systeem tegen spanningspieken veroorzaakt door indirecte blikseminslagen of schakelbewerkingen.
- Installatielocatie: Geïnstalleerd op subdistributiepanelen of na een Type 1 SPD.
- Piek golfvorm: 8/20 µs. Deze golfvorm simuleert spanningspieken die zich binnen het elektrische systeem voortplanten, met een stijgtijd tot piek in 8 µs en een verval tot 50% in 20 µs.
- Nominale ontlaadstroom (In): Gemiddeld, doorgaans van 5 kA tot 20 kA. Dit is de stroom die de SPD meerdere keren kan weerstaan zonder schade.
- Spanningsbeschermingsniveau (Up): Van 1,5 kV tot 2 kV. Up is de maximale spanning die de SPD mag doorlaten tijdens de ontlading.
- Toepassingen: Geschikt voor commerciële, residentiële gebieden en regio's met een matig bliksemrisico.

Type 3 SPD (Klasse III):

- Functie: Beschermt gevoelige elektronische apparatuur tegen restspanningspieken nadat deze zijn afgezwakt door Type 1 en Type 2 SPD's.
- Installatielocatie: Geïnstalleerd in de buurt van gevoelige elektronische apparatuur zoals stopcontacten, kleine verdeelborden of eindapparaten.
- Piek golfvorm: 8/20 µs en 1,2/50 µs. Deze golfvormen simuleren restpieken, met snellere stijgtijden (1,2 µs) en langzamere vervaltijden (50 µs).
- Nominale ontlaadstroom (In): Laag, doorgaans minder dan 5 kA.
- Spanningsbeschermingsniveau (Up): Van 1 kV tot 1,5 kV. Up is de maximale spanning die de SPD mag doorlaten tijdens de ontlading.
- Toepassingen: Geschikt voor gevoelige elektronische apparaten zoals computers, telecommunicatieapparatuur en medische apparatuur.

Type overspanningsbeveiliging volgens de UL-norm

De UL 1449-norm specificeert vereisten voor SPD's die worden gebruikt in elektrische systemen in Noord-Amerika. Volgens deze norm worden SPD's ingedeeld in vier typen:

Type 1 SPD:

- Functie: Beschermt tegen spanningspieken veroorzaakt door directe of nabije blikseminslagen van buiten het elektriciteitsnet.
- Installatielocatie: Geïnstalleerd vóór de elektriciteitsmeter, vóór of na de hoofdschakelaar.
- Piekstroomweerstand: Ontworpen om hoge piekstromen te weerstaan.
- Toepassingen: Geschikt voor grote industriële en commerciële gebouwen.

Type 2 SPD:

- Functie: Beschermt tegen spanningspieken die zich binnen het systeem of van het elektriciteitsnet voortplanten.
- Installatielocatie: Geïnstalleerd na de hoofdschakelaar of op subdistributiepanelen.
- Piekstroomweerstand: Ontworpen om piekstromen van het elektriciteitsnet of interne systeemfouten te weerstaan.
- Toepassingen: Geschikt voor residentiële en commerciële gebieden.

Type 3 SPD:

- Functie: Beschermt gevoelige elektronische apparaten tegen restspanningspieken.
- Installatielocatie: Geïnstalleerd bij stopcontacten of in de buurt van gevoelige apparaten.
- Piekstroomweerstand: Ontworpen om restpiekstromen te weerstaan na passage door Type 1 en Type 2 SPD's.
- Toepassingen: Geschikt voor elektronische apparaten in huis en op kantoor.

Type 4 SPD:

- Functie: Modulaire of assemblage-SPD's geïntegreerd in elektrische apparatuur.
- Installatielocatie: Doorgaans geïntegreerd in apparaten of verdeelborden.
- Piekstroomweerstand: Ontworpen om te voldoen aan de eisen van geïntegreerde elektrische apparatuur.
- Toepassingen: Geschikt voor elektrische apparaten met ingebouwde SPD's.

SPD: Werkingsprincipe

De werking van een SPD is eenvoudig maar effectief. Wanneer een spanningspiek optreedt, verminderen de MOV's snel hun weerstand, waardoor hun geleidbaarheid toeneemt. Hierdoor kunnen ze het grootste deel van de piek stroom veilig naar de aarde afvoeren voordat deze de aangesloten apparaten kan bereiken en beschadigen. Door dit te doen, wordt de piek geneutraliseerd, waardoor apparatuur stroomafwaarts wordt beschermd tegen hoogspanning of stroompieken.

Wat zijn transiënte overspanningen?

Transiënte overspanningen zijn korte, hoogwaardige spanningspieken die zich over een korte periode voordoen. Deze pieken ontstaan door de plotselinge vrijgave van opgeslagen energie of worden veroorzaakt door externe factoren. Ze kunnen worden geclassificeerd als natuurlijk voorkomend, zoals blikseminslagen, of door de mens veroorzaakt, zoals schakelbewerkingen in elektrische systemen.

Hoe ontstaan transiënte overspanningen?

Transiënte overspanningen veroorzaakt door menselijke activiteit zijn vaak het gevolg van de werking van motoren, transformatoren en bepaalde verlichtingssystemen. In het verleden kwamen deze gebeurtenissen zelden voor in woonomgevingen. De opkomst van moderne technologieën zoals elektrische voertuigladers, lucht- en grondwaterwarmtepompen en wasmachines met variabele snelheid heeft de kans op transiënten in huishoudelijke elektrische systemen echter aanzienlijk vergroot.

Natuurlijke transiënte overspanningen worden doorgaans veroorzaakt door indirecte blikseminslagen. Een directe blikseminslag op nabijgelegen bovengrondse stroom- of telefoonlijnen kan bijvoorbeeld een piek langs de lijnen sturen. Dit kan ernstige schade aan elektrische installaties en aangesloten apparatuur veroorzaken.

Hoe SPD's correct te dimensioneren

Er zijn zeer weinig gepubliceerde gegevens of zelfs aanbevelingen over welk niveau van piek stroom (kA) classificatie moet worden gebruikt op de verschillende locaties. Het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) heeft enige input gegeven over wat piekclassificaties zijn en hoe ze te interpreteren, maar publiceert geen aanbevelingen. Helaas is er geen bewezen vergelijking of calculator beschikbaar om systeemvereisten in te voeren en een oplossing te ontvangen. Alle informatie die een fabrikant verstrekt, via calculators of andere middelen, is slechts hun aanbeveling.

Er is een tendens om aan te nemen dat hoe groter het paneel, hoe groter de kA-apparaatclassificatie die nodig is voor bescherming. Een andere misvatting is dat als 200 kA goed is, 400 kA twee keer beter moet zijn. Zoals u in deze whitepaper zult zien, is dit niet altijd het geval. Als gevolg van zijn vele jaren van kennis, ervaring en expertise in de elektrische industrie, heeft Emerson een aantal richtlijnen gegenereerd over hoe piek stroomclassificaties toe te passen. (Zie figuur 1, volgende pagina)

Het selecteren van het juiste type overspanningsbeveiliging en het begrijpen van hun classificaties volgens de IEC- en UL-normen is cruciaal om ervoor te zorgen dat uw elektrische systemen en elektronische apparaten adequaat worden beschermd tegen spanningspieken. Elke norm biedt een andere benadering om elektrische systemen te beschermen, afhankelijk van de specifieke vereisten van de toepassing en locatie.

Het primaire doel van een overspanningsbeveiliging is om de transiënte spanningen die in een elektrische distributiesysteem worden geïntroduceerd, van een externe of interne bron, af te leiden en te onderdrukken. Het selecteren van de juiste piek stroom (kA) geclassificeerde SPD's in het hele elektrische distributiesysteem biedt de beste prestaties voor apparatuur. Houd bij het selecteren van de juiste SPD's voor uw faciliteit rekening met deze belangrijke punten:

1. Het bieden van de juiste piekonderdrukking aan een faciliteit en de apparatuur daarin vereist meer dan één SPD die zich bij de service-ingang bevindt. We raden cascaderende SPD's aan met een juiste piek stroomclassificatie voor elke locatie. Dit biedt superieure onderdrukking voor een servicepaneel of kritieke belasting. Een enkele SPD, hoe groot of duur ook, biedt niet hetzelfde niveau van systeem bescherming.

2. Het overdimensioneren van een SPD voor zijn toepassing kan een systeem geen kwaad doen, maar het onderdimensioneren van de SPD kan leiden tot voortijdige uitval van de SPD, waardoor systemen worden blootgesteld aan transiënten en hun effecten.

3. Voor directe blikseminslagen zijn SPD's alleen geen vervanging voor een uitgebreid bliksembeveiligingssysteem (zie UL96A Master Lightning Certification).

Voorzorgsmaatregelen bij het installeren van SPD

Om ervoor te zorgen dat overspanningsbeveiligingen (SPD's) effectief functioneren, is een zorgvuldige installatie essentieel. Belangrijke voorzorgsmaatregelen zijn onder meer:

- Installeer SPD's parallel, direct voor circuits of apparaten, om piekstromen weg te leiden van gevoelige apparatuur.
- Houd de verbindingsdraden binnen het schakelbord zo kort mogelijk, met een maximale lengte van 0,5 meter.
- Het gebruik van slechts een Type 1 overspanningsbeveiliging is mogelijk niet voldoende voor het beheren van hoogenergetische pieken en het verminderen van overspanningen. Het is raadzaam om deze aan te vullen met een Type 2 of Type 3 overspanningsbeveiliging.
- Alle installaties moeten worden uitgevoerd door gekwalificeerde elektriciens volgens de lokale elektrische voorschriften om een goede aarding en veilige montage van het apparaat te garanderen.

Conclusie

Kortom, overspanningsbeveiligingen zijn essentieel voor het beschermen van elektronica in zowel industriële als commerciële omgevingen. Het installeren van een correct geclassificeerde en gecertificeerde SPD biedt betrouwbare bescherming tegen spanningspieken die de mogelijkheden van standaard stroomonderbrekers overschrijden.

http://mao.ecer.com/test/surge-protectiondevice.com/videos-26647266-br-50gr-4p-ac-lighting-protection-type-1-surge-protective-device-spd-surge-filter-spd-t1-t2.html