SPD อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

การวิเคราะห์

ภัยพิบัติจากฟ้าผ่าเป็นภัยธรรมชาติที่ร้ายแรงที่สุดอย่างหนึ่ง ทั่วโลกมีผู้เสียชีวิตและสูญเสียทรัพย์สินจำนวนนับไม่ถ้วน ด้วยการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากความเสียหายของระบบและอุปกรณ์ที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าเกินและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่าจึงเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องแก้ไขปัญหาการป้องกันภัยฟ้าผ่าของอาคารและระบบข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์โดยเร็วที่สุด

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากฟ้าผ่าอาจเกิดขึ้นระหว่างเมฆหรือเมฆหรือระหว่างเมฆและพื้นดิน นอกเหนือจากไฟกระชากภายในที่เกิดจากการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าความจุสูงจำนวนมากระบบจ่ายไฟ (มาตรฐานระบบจ่ายไฟแรงดันต่ำของจีน: AC 50Hz 220 / 380V) และผลกระทบของอุปกรณ์ไฟฟ้าและการป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชาก ได้กลายเป็นจุดสนใจของความสนใจ

สายฟ้าฟาดระหว่างเมฆและพื้นดินของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากประกอบด้วยหนึ่งหรือหลายฟ้าแลบแยกกันแต่ละแห่งมีกระแสน้ำสูงมากโดยมีระยะเวลาสั้นมาก การปล่อยฟ้าผ่าโดยทั่วไปจะรวมถึงการฟ้าผ่าสองหรือสามครั้งโดยประมาณหนึ่งในยี่สิบของวินาทีระหว่างการเกิดฟ้าผ่าแต่ละครั้ง กระแสฟ้าผ่าส่วนใหญ่ตกอยู่ระหว่าง 10,000 ถึง 100,000 แอมป์และโดยทั่วไประยะเวลาจะน้อยกว่า 100 ไมโครวินาที

การใช้อุปกรณ์ความจุขนาดใหญ่และอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ในระบบจ่ายไฟป้องกันไฟกระชากทำให้เกิดปัญหาไฟกระชากภายในที่รุนแรงมากขึ้น เราระบุว่าเป็นผลของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว (TVS) ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตมีอยู่สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานใด ๆ บางครั้งแม้แต่การช็อตแรงดันไฟฟ้าเกินที่แคบมากก็อาจทำให้เกิดไฟฟ้าหรือทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ เป็นกรณีที่เกิดความเสียหายกับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว (TVS) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนบางครั้งไฟกระชากเล็กน้อยอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงได้

ด้วยข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับการป้องกันฟ้าผ่าของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เพื่อป้องกันไฟกระชากและแรงดันเกินชั่วคราวในสายและกระแสเกินบนสายไล่อากาศได้กลายเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีป้องกันฟ้าผ่าที่ทันสมัย หนึ่ง.

1 ลักษณะฟ้าผ่า

การป้องกันฟ้าผ่ารวมถึงการป้องกันฟ้าผ่าภายนอกและการป้องกันฟ้าผ่าภายใน การป้องกันฟ้าผ่าภายนอกส่วนใหญ่จะใช้สำหรับตัวรับฟ้าผ่า (แท่งฟ้าผ่าตาข่ายป้องกันฟ้าผ่าเข็มขัดป้องกันฟ้าผ่าสายป้องกันฟ้าผ่า) ตัวนำลงและอุปกรณ์ต่อสายดิน หน้าที่หลักของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากคือเพื่อให้แน่ใจว่าตัวอาคารได้รับการปกป้องจากฟ้าผ่าโดยตรง สลักเกลียวสายฟ้าที่อาจชนอาคารจะถูกปล่อยลงสู่พื้นโลกโดยใช้แท่งฟ้าผ่า (สายพานตาข่ายสายไฟ) ตัวนำลง ฯลฯ การป้องกันฟ้าผ่าภายในรวมถึงการป้องกันฟ้าผ่าไฟกระชากการตอบโต้ที่อาจเกิดขึ้นจากพื้นดินการบุกรุกของคลื่นฟ้าผ่าและแม่เหล็กไฟฟ้าและไฟฟ้าสถิต การเหนี่ยวนำ. วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อแบบ Equipotential ซึ่งรวมถึงการเชื่อมต่อโดยตรงและการเชื่อมต่อทางอ้อมผ่าน SPD เพื่อให้ตัวโลหะสายอุปกรณ์และพื้นโลกรวมตัวกันเป็นอุปกรณ์ที่มีเงื่อนไขตามเงื่อนไขและสิ่งอำนวยความสะดวกภายในจะถูกปัดและเหนี่ยวนำโดยฟ้าผ่าและไฟกระชากอื่น ๆ กระแสฟ้าผ่าหรือกระแสไฟกระชากจะถูกปล่อยลงสู่พื้นโลกเพื่อป้องกันความปลอดภัยของผู้คนและอุปกรณ์ในอาคาร

ฟ้าผ่ามีลักษณะการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าที่รวดเร็วมาก (ภายใน10μs) แรงดันไฟฟ้าสูงสุดสูง (หมื่นถึงล้านโวลต์) กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ (หลายหมื่นถึงหลายแสนแอมป์) และระยะเวลาสั้น ๆ (สิบถึงหลายร้อยไมโครวินาที)) ความเร็วในการรับส่งข้อมูลนั้นเร็ว (ส่งด้วยความเร็วแสง) พลังงานมีขนาดใหญ่มากและเป็นสิ่งที่ทำลายล้างมากที่สุดในบรรดาแรงดันไฟกระชาก

2 การจำแนกประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

SPD เป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้สำหรับการป้องกันฟ้าผ่าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หน้าที่ของมันคือการ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเกินทันทีของสายไฟและสายส่งสัญญาณให้อยู่ในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์หรือระบบสามารถทนได้หรือปล่อยกระแสฟ้าผ่าที่ทรงพลังลงสู่พื้นดิน ปกป้องอุปกรณ์หรือระบบที่ได้รับการป้องกันจากแรงกระแทก

2,1 การจำแนกตามหลักการทำงาน

จำแนกตามหลักการทำงาน SPD สามารถแบ่งออกเป็นประเภทสวิตช์แรงดันไฟฟ้าชนิดขีด ​​จำกัด แรงดันไฟฟ้าและประเภทการรวมกัน

(1) สวิตช์แรงดันไฟฟ้าชนิด SPD ในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวจะแสดงความต้านทานสูง เมื่อมันตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวของฟ้าผ่าอิมพีแดนซ์ของมันจะเปลี่ยนเป็นอิมพีแดนซ์ต่ำทำให้กระแสฟ้าผ่าไหลผ่านหรือที่เรียกว่า “สวิทช์ลัดวงจรชนิด SPD”

(2) SPD จำกัด แรงดัน เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวจะมีความต้านทานสูง แต่เมื่อกระแสไฟกระชากและแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นความต้านทานจะลดลงอย่างต่อเนื่องและลักษณะของกระแสและแรงดันไฟฟ้าไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมากบางครั้งเรียกว่า “SPD ชนิดยึด”

(3) SPD รวม เป็นการรวมกันของส่วนประกอบประเภทสวิตช์แรงดันไฟฟ้าและส่วนประกอบประเภท จำกัด แรงดันไฟฟ้าซึ่งสามารถแสดงเป็นประเภทสวิตช์แรงดันไฟฟ้าหรือชนิด จำกัด แรงดันไฟฟ้าหรือทั้งสองอย่างขึ้นอยู่กับลักษณะของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

2.2 การจำแนกตามวัตถุประสงค์

ตามการใช้งาน SPD สามารถแบ่งออกเป็น SPD สายไฟและสายสัญญาณ SPD

2.2.1 สายไฟ SPD

เนื่องจากพลังงานของการโจมตีของสายฟ้ามีขนาดใหญ่มากจึงจำเป็นต้องค่อยๆปล่อยพลังงานสายฟ้าฟาดลงมายังพื้นโลกโดยการปล่อยเกรด ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากหรืออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบ จำกัด แรงดันไฟฟ้าที่ผ่านการทดสอบการจำแนกประเภท Class I ที่ทางแยกของเขตป้องกันฟ้าผ่าโดยตรง (LPZ0A) หรือเขตป้องกันฟ้าผ่าโดยตรง (LPZ0B) และเขตป้องกันแรก (LPZ1) การป้องกันหลักซึ่งจะปล่อยกระแสฟ้าผ่าโดยตรงหรือปล่อยพลังงานที่ดำเนินการจำนวนมากเมื่อสายส่งไฟฟ้าถูกฟ้าผ่าโดยตรง มีการติดตั้งเครื่องป้องกันไฟกระชากแบบ จำกัด แรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกของแต่ละโซน (รวมถึงโซน LPZ1) ด้านหลังเขตป้องกันแรกเป็นระดับการป้องกันที่สองสามหรือสูงกว่า ตัวป้องกันระดับที่สองเป็นอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าตกค้างของตัวป้องกันก่อนขั้นตอนและฟ้าผ่าที่เกิดขึ้นในพื้นที่ เมื่อการดูดซับพลังงานสายฟ้าของด่านหน้ามีมากชิ้นส่วนบางชิ้นยังค่อนข้างใหญ่สำหรับอุปกรณ์หรือตัวป้องกันระดับที่สาม พลังงานที่ถูกส่งไปจะต้องดูดซึมต่อไปโดยผู้ป้องกันระดับที่สอง ในเวลาเดียวกันสายส่งของเครื่องป้องกันฟ้าผ่าขั้นแรกจะทำให้เกิดรังสีพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่า เมื่อสายยาวเพียงพอพลังงานของสายฟ้าที่เหนี่ยวนำจะมีมากพอและจำเป็นต้องใช้ตัวป้องกันระดับที่สองเพื่อทำให้พลังงานสายฟ้าไหลออกไปอีก เครื่องป้องกันขั้นที่สามป้องกันพลังงานฟ้าผ่าที่ตกค้างผ่านตัวป้องกันขั้นที่สอง ตามระดับแรงดันไฟฟ้าที่ทนได้ของอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันหากการป้องกันฟ้าผ่าสองระดับสามารถบรรลุขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าระดับแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์จำเป็นต้องมีการป้องกันเพียงสองระดับเท่านั้น หากอุปกรณ์ทนต่อระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำอาจต้องใช้ระดับการป้องกันสี่ระดับหรือมากกว่านั้น

เลือก SPD คุณต้องเข้าใจพารามิเตอร์บางอย่างและวิธีการทำงาน

(1) คลื่น 10 / 350μsเป็นรูปคลื่นที่จำลองการโจมตีด้วยฟ้าผ่าโดยตรงและพลังงานรูปคลื่นมีขนาดใหญ่ คลื่น 8 / 20μsเป็นรูปคลื่นที่จำลองการเหนี่ยวนำฟ้าผ่าและการนำฟ้าผ่า

(2) กระแสจำหน่ายเล็กน้อย In หมายถึงกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่าน SPD และคลื่นกระแส 8/20 μs

(3) Imax สูงสุดในปัจจุบันหรือที่เรียกว่าอัตราการไหลสูงสุดหมายถึงกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ SPD สามารถทนได้ด้วยคลื่นกระแส 8 / 20μs

(4) แรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อเนื่องสูงสุด Uc (rms) หมายถึงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงสุด rms หรือแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่สามารถใช้กับ SPD ได้อย่างต่อเนื่อง

(5) แรงดันตกค้าง Ur หมายถึงค่าความดันตกค้างที่พิกัดกระแสจำหน่าย In

(6) แรงดันไฟฟ้าป้องกันขึ้นจะแสดงลักษณะพารามิเตอร์ลักษณะแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วขีด จำกัด SPD และสามารถเลือกค่าได้จากรายการค่าที่ต้องการซึ่งควรมากกว่าค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้า จำกัด

(7) สวิทช์แรงดันไฟฟ้าประเภท SPD ส่วนใหญ่ปล่อยคลื่นกระแส 10 / 350μsและ SPD ประเภท จำกัด แรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่ปล่อยคลื่นกระแส 8 / 20μs

2.2.2 สายสัญญาณ SPD

สายสัญญาณ SPD เป็นอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าที่ติดตั้งในสายส่งสัญญาณโดยทั่วไปจะอยู่ที่ส่วนหน้าของอุปกรณ์เพื่อป้องกันอุปกรณ์ที่ตามมาและป้องกันคลื่นฟ้าผ่าไม่ให้มีอิทธิพลต่ออุปกรณ์ที่เสียหายจากสายสัญญาณ

1) การเลือกระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ขึ้น)

ค่า Up ไม่ควรเกินพิกัดแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน Up ต้องการให้ SPD เข้ากันได้ดีกับฉนวนของอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน

ในระบบจ่ายและจ่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำอุปกรณ์ควรมีความสามารถบางอย่างในการทนต่อไฟกระชากนั่นคือความสามารถในการทนต่อแรงกระแทกและแรงดันไฟฟ้าเกิน เมื่อไม่สามารถหาค่าแรงดันไฟฟ้าเกินผลกระทบของอุปกรณ์ต่างๆของระบบสามเฟส 220 / 380V ได้สามารถเลือกได้ตามตัวบ่งชี้ที่กำหนดของ IEC 60664-1

2) การเลือกกระแสจำหน่ายเล็กน้อยใน (ความสามารถในการไหลของผลกระทบ)

กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่าน SPD, คลื่นกระแส 8/20 μs ใช้สำหรับการทดสอบการจำแนกประเภท Class II ของ SPD และสำหรับการปรับสภาพ SPD สำหรับการทดสอบการจำแนกประเภท Class I และ Class II

ในความเป็นจริง In คือค่าสูงสุดสูงสุดของกระแสไฟกระชากที่สามารถส่งผ่านจำนวนครั้งที่ระบุ (โดยปกติคือ 20 ครั้ง) และรูปคลื่นที่ระบุ (8/20 μs) โดยไม่เกิดความเสียหายอย่างมากต่อ SPD

3) การเลือก Imax สูงสุดในปัจจุบัน (ขีด จำกัด การไหลของแรงกระแทก)

กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่าน SPD ซึ่งเป็นคลื่นกระแส 8/20 μsใช้สำหรับการทดสอบการจำแนกประเภท Class II Imax มีความคล้ายคลึงกันมากกับ In ซึ่งใช้กระแสสูงสุดของคลื่นกระแส 8/20 μsเพื่อทำการทดสอบการจำแนกประเภท Class II บน SPD ความแตกต่างยังเห็นได้ชัด Imax ทำการทดสอบผลกระทบกับ SPD เท่านั้นและ SPD ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมากหลังการทดสอบและ In สามารถทำการทดสอบดังกล่าวได้ 20 ครั้งและ SPD จะไม่สามารถทำลายได้อย่างมากหลังการทดสอบ ดังนั้น Imax จึงเป็นขีด จำกัด กระแสของผลกระทบดังนั้นกระแสที่ปล่อยออกมาสูงสุดจึงเรียกอีกอย่างว่าความสามารถในการไหลของอิมพัลส์สูงสุด เห็นได้ชัดว่า Imax> In.

We’re fetching your file…

Please wait a moment while we retrieve your file from its home on the internet