การเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

01 ความหมายและการจำแนกประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

1.คำจำกัดความของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เป็นอุปกรณ์ป้องกันที่ไม่ใช่-เชิงเส้นที่ใช้ในระบบไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าเพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวและเปลี่ยนกระแสไฟกระชาก ได้รับการออกแบบมาเพื่อปกป้องระบบไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์จากความเสียหายที่เกิดจากฟ้าผ่า แรงดันไฟสลับเกิน และกระแสกระชาก

2. การจำแนกประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
SPD สามารถจำแนกตามคุณลักษณะของส่วนประกอบที่ไม่ใช่-เชิงเส้นหรือตามข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะในระบบต่างๆ

2.1 การจำแนกประเภทตามคุณลักษณะที่ไม่ใช่-องค์ประกอบเชิงเส้น
(1) ประเภทการสลับแรงดันไฟฟ้า SPD:
แสดงอิมพีแดนซ์สูงภายใต้สภาวะปกติ และสลับเป็นอิมพีแดนซ์ต่ำเมื่อเกิดแรงดันไฟกระชาก ส่วนประกอบทั่วไป ได้แก่ ช่องว่างประกายไฟ ท่อระบายก๊าซ ซิลิกอน-วงจรเรียงกระแสควบคุม (SCR) หรือไทรแอก มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า SPD "ประเภทชะแลง" โดยมีลักษณะแรงดันและกระแสไม่ต่อเนื่อง

(2) ประเภทการจำกัดแรงดันไฟฟ้า SPD:
แสดงความต้านทานสูงภายใต้สภาวะปกติ โดยความต้านทานจะลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อกระแสไฟกระชากและแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ส่วนประกอบทั่วไป ได้แก่ วาริสเตอร์ออกไซด์ของโลหะ (MOV) และไดโอดปราบปราม มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า SPD "ประเภทแคลมป์" โดยแสดงคุณลักษณะแรงดันและกระแสต่อเนื่อง

(3) ประเภทการรวมกัน SPD:
ประกอบด้วยส่วนประกอบการสลับแรงดันไฟฟ้าและส่วนประกอบจำกัดแรงดันไฟฟ้า คุณลักษณะของมันอาจปรากฏเป็นชนิดสลับแรงดันไฟฟ้า ชนิดจำกัดแรงดันไฟฟ้า หรือทั้งสองอย่างรวมกัน ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

2.2 การจำแนกประเภทตามความต้องการการใช้งานในระบบต่างๆ
ตามวัตถุประสงค์ SPD สามารถแบ่งได้เป็น: SPD ระบบไฟฟ้า, SPD ระบบสัญญาณ และ SPD ระบบป้อนเสาอากาศ

 

02 พารามิเตอร์หลักสำหรับการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

1.การเลือกประเภทการทดสอบ SPD
หมวดหมู่การทดสอบ SPD แบ่งออกเป็นสามประเภท: Class I, Class II และ Class III โดยทั่วไป Class I หรือ Class II SPD จะถูกนำมาใช้ในตู้กระจายสินค้าหลัก SPD คลาส II หรือคลาส III เหมาะสำหรับแผงการกระจายย่อย-และแอปพลิเคชันดาวน์สตรีม ข้อมูลจำเพาะอธิบายสิ่งนี้ดังนี้:

(1) สำหรับสายไฟ AC ที่เข้าสู่อาคาร ที่ขอบเขตระหว่างโซน เช่น LPZ0A หรือ LPZ0B และ LPZ1 (เช่น ตู้จ่ายไฟหลัก) ควรติดตั้ง SPD ที่ทดสอบ Class I หรือ Class II เป็นการป้องกันหลัก
(2) ที่ขอบเขตโซนป้องกันต่อมา เช่น แผงจ่ายไฟในวงจรย่อยหรือตู้จ่ายไฟในห้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อาจติดตั้ง SPD ที่ทดสอบคลาส II หรือคลาส III เป็นการป้องกันรอง
(3) สำหรับพอร์ตจ่ายไฟของอุปกรณ์ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญอย่างยิ่ง สามารถติดตั้ง SPD ที่ทดสอบ Class II หรือ Class III เพื่อการป้องกันอย่างละเอียด สำหรับอุปกรณ์ข้อมูลที่ใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ควรติดตั้ง SPD ของสายไฟ DC ที่เหมาะสมโดยอิงตามข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน

2. การเลือกแรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่อเนื่องสูงสุด
(1) แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องสูงสุด (Uc) คือแรงดันไฟฟ้า RMS สูงสุด (หรือแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง) ที่สามารถนำไปใช้กับ SPD ได้อย่างต่อเนื่อง ค่านี้ทำหน้าที่เป็นเกณฑ์สำหรับ SPD เมื่อแรงดันไฟฟ้าในการทำงานเกินค่านี้ SPD จะเปิดใช้งาน และกระแสรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ

(2) การเลือก Uc ขึ้นอยู่กับประเภทการต่อลงดินของระบบ แรงดันไฟฟ้าของระบบ และคุณภาพกำลังไฟฟ้า ค่า Uc ต้องมากกว่าแรงดันไฟฟ้าในการทำงานปกติ ตัวอย่างเช่น ในระบบ TN ที่มี 380/220V โดยทั่วไปค่าเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าบวกจะไม่เกิน 7% อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ ค่าเบี่ยงเบนเชิงบวกของแรงดันไฟฟ้าของจีนมักจะเกินค่านี้ เมื่อพิจารณาค่าเบี่ยงเบน 10% และอีก 5% สำหรับปัจจัยด้านอายุ Uc ควรมากกว่าหรือเท่ากับ 1.15Uo

(3) ในสถานที่ซึ่งค่าเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าของระบบจ่ายไฟเกิน 10% หรือในกรณีที่ผลกระทบฮาร์มอนิกทำให้แอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าในการทำงานปกติเพิ่มขึ้น ค่า Uc ของ SPD ควรเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสมตามเงื่อนไขเฉพาะ ในเวลาเดียวกัน ต้องพิจารณาการประสานงานระหว่างระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน (ขึ้น) และอุปกรณ์ป้องกัน โปรดดูรายละเอียดในรูปด้านล่าง โดยที่ Uo แสดงถึงแรงดันไฟฟ้าเฟส และ U แสดงถึงแรงดันไฟฟ้าในสาย

 

ค่าต่ำสุดของแรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่อเนื่องสูงสุดสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก ขึ้นอยู่กับลักษณะของระบบ

การเชื่อมต่อ SPD	ระบบ TN-S	ระบบ TN-C	ระบบทีที	ด้วยระบบไอทีที่ได้รับมาแบบเป็นกลาง	ไม่มีระบบไอทีที่ได้รับมาอย่างเป็นกลาง
L - N	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo	N/A	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo	N/A
ลิตร - วิชาพลศึกษา	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo	N/A	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo	มากกว่าหรือเท่ากับ √3 Uo	มากกว่าหรือเท่ากับ U
ล - ปากกา	N/A	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo	N/A	N/A	N/A
ไม่มี - วิชาพลศึกษา	N/A	N/A	N/A	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 Uo
L - L	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 U	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 U	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 U	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 U	มากกว่าหรือเท่ากับ 1.15 U

ในระบบ DC แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการต่อเนื่องสูงสุด (Uc) ของ SPD จะอยู่ที่ประมาณ 1.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของระบบที่ได้รับการป้องกัน (เป็นค่าเชิงประจักษ์)

 

3. การเลือกกระแสอิมพัลส์และกระแสคายประจุสูงสุด

โดยทั่วไปกระแสอิมพัลส์ (Iimp) จะถูกใช้เป็นพารามิเตอร์สำหรับการทดสอบโหลดการดำเนินการจำแนกประเภท Class I ของ SPD โดยรูปคลื่นของมันมักจะอยู่ที่ 10/350 μs

กระแสคายประจุสูงสุด (Imax) ใช้สำหรับการทดสอบการจำแนกประเภท Class II ของ SPD การเลือกเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งการสัมผัสและสามารถอ้างอิงได้ในตารางด้านล่าง

ตาราง 5.4.3-3 ค่าที่แนะนำสำหรับพารามิเตอร์กระแสอิมพัลส์และกระแสคายประจุที่กำหนดของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากของสายไฟ

ระดับการป้องกันฟ้าผ่า	ตู้กระจายสินค้าหลัก		ตู้ย่อย-การจัดจำหน่าย	ตู้จำหน่ายอุปกรณ์และท่าเรือที่ต้องการการป้องกันเป็นพิเศษ
	LPZ0 ถึง LPZ1		LPZ1 ถึง LPZ2	ขอบเขตเขตคุ้มครองที่ตามมา
	10/350μs (การทดสอบคลาส I)	8/20μs (การทดสอบคลาส II)	8/20μs (การทดสอบคลาส II)	8/20μs (การทดสอบคลาส II)	คลื่นคอมโพสิต (1.2/50μs & 8/20μs) (การทดสอบ Class III)
	อิมม์ (kA)	ใน (กิโลเอ)	ใน (กิโลเอ)	ใน (กิโลเอ)	ยูโอซี (kV) / Isc (kA)
A	มากกว่าหรือเท่ากับ 20	มากกว่าหรือเท่ากับ 80	มากกว่าหรือเท่ากับ 40	มากกว่าหรือเท่ากับ 5	มากกว่าหรือเท่ากับ 10/ มากกว่าหรือเท่ากับ 5
B	มากกว่าหรือเท่ากับ 15	มากกว่าหรือเท่ากับ 60	มากกว่าหรือเท่ากับ 30	มากกว่าหรือเท่ากับ 5	มากกว่าหรือเท่ากับ 10/ มากกว่าหรือเท่ากับ 5
C	มากกว่าหรือเท่ากับ 12.5	มากกว่าหรือเท่ากับ 50	มากกว่าหรือเท่ากับ 20	มากกว่าหรือเท่ากับ 3	มากกว่าหรือเท่ากับ 6/ มากกว่าหรือเท่ากับ 3
D	มากกว่าหรือเท่ากับ 12.5	มากกว่าหรือเท่ากับ 50	มากกว่าหรือเท่ากับ 10	มากกว่าหรือเท่ากับ 3	มากกว่าหรือเท่ากับ 6/ มากกว่าหรือเท่ากับ 3

 

4, การเลือกระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า

ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ขึ้น) เป็นพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของ SPD ที่จำกัดแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วต่อ สำหรับแรงดันไฟฟ้า-SPD ประเภทสวิตช์หมายถึงค่าประกายไฟสูงสุด-แรงดันไฟฟ้าเกินภายใต้อัตราการเพิ่มขึ้นที่ระบุ สำหรับแรงดันไฟฟ้า-ประเภทจำกัด SPD นั้นหมายถึงแรงดันตกค้างสูงสุดภายใต้รูปคลื่นกระแสที่ระบุ

ผลรวมของระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (สูงสุด) ของ SPD และแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำทั่วสายเชื่อมต่อจะต้องน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าทนอิมพัลส์ที่กำหนด (Uw) ของระบบและฉนวนของอุปกรณ์ (ดูรูปด้านล่างสำหรับค่า Uw) และไม่ควรเกิน 80% ของระดับแรงดันไฟฟ้าทนของอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน

ตาราง 5.4.3-1 ค่าแรงดันทนอิมพัลส์พิกัด (Uw) สำหรับอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบจำหน่ายสามเฟส 220V/380V

ที่ตั้งอุปกรณ์	เทอร์มินัลขาเข้าของแหล่งจ่ายไฟ	อุปกรณ์วงจรกระจายสาขา	อุปกรณ์การใช้งาน	อุปกรณ์ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการการป้องกัน
หมวดแรงดันไฟฟ้าทนแรงกระตุ้น	IV	ที่สาม	ครั้งที่สอง	I
เอ่อ (kV)	6	4	2.5	1.5

 

5. หลักการโดยรวมสำหรับการออกแบบการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD)

(1) หลักการองค์รวม
พิจารณาการป้องกันฟ้าผ่าสำหรับระบบเครื่องกลไฟฟ้าทั้งหมดของโครงการวิศวกรรมความปลอดภัยในฐานะวัตถุป้องกันแบบครบวงจร จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องจัดการกับการป้องกันฟ้าผ่าของระบบย่อยแต่ละระบบ ในขณะเดียวกันก็รับประกันการประสานงานที่มีประสิทธิภาพระหว่างระบบย่อยแรงดันไฟฟ้าต่ำต่างๆ- และระหว่างระบบย่อยกับระบบย่อยการจ่ายไฟและการจ่ายไฟ การกำหนดค่าระบบควรเป็นระบบ สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ ปลอดภัย เชื่อถือได้ และรวมถึงการสำรองที่เหมาะสม

(2) การป้องกันแบบบูรณาการ
ใช้มาตรการทางเทคนิคการป้องกันฟ้าผ่าแบบดั้งเดิมอย่างเต็มที่ เช่น "การปรับศักย์ไฟฟ้า การป้องกัน การยุติอากาศ การเบี่ยงเบน การต่อสายดิน และการป้องกัน" เลือกอุปกรณ์ปลายทางอากาศที่เชื่อถือได้และอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เพื่อใช้โซลูชันทางเทคนิคที่ครอบคลุมและเชื่อถือได้

(3) การคัดเลือกอย่างมีเหตุผล
ขึ้นอยู่กับลักษณะสภาพแวดล้อมทางภูมิศาสตร์เฉพาะของโครงการวิศวกรรมความปลอดภัยและโซนป้องกันฟ้าผ่าซึ่งมีอุปกรณ์ไฟฟ้าเครื่องกลตั้งอยู่ ให้เลือกพารามิเตอร์ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า SPD และฟังก์ชันการทำงานของผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสม

 

03 พารามิเตอร์การเลือกสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแต่ละระดับ

1. เอสพีดี1

หากมีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากระดับแรก- SPD1 ในห้องจ่ายไฟหลักของอาคาร โดยทั่วไปแล้ว SPD ประเภทสวิตช์แรงดันไฟฟ้าสามตัว-จะเพียงพอต่อความต้องการของระบบ แม้แต่ภายใต้ระบบจ่ายไฟในปัจจุบันของจีน ซึ่งใช้การกำหนดค่า TN-S สายดินที่เป็นกลาง (N) และสายดินป้องกัน (PE) ก็เชื่อมโยงกันที่จุดเดียวในห้องกระจายสินค้าหลัก ดังนั้น การติดตั้ง SPD ประเภทสวิตช์แรงดันไฟฟ้า-สามตัวในตู้จ่ายไฟหลักของห้องจ่ายไฟจึงมีประสิทธิภาพ ไม่จำเป็นต้องติดตั้ง SPD เพิ่มเติมระหว่าง N และ PE

พารามิเตอร์การเลือกที่แนะนำสำหรับ SPD1 มีดังนี้:

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องสูงสุด:อค=440ว

กระแสคายประจุสูงสุด:ออกแบบโดยทั่วไปและคำนวณตามข้อกำหนดของรหัสหรืออ้างอิงจากมาตรฐาน

ระดับการป้องกัน:ขึ้นไปน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2.5kV

เวลาตอบสนอง:tA น้อยกว่าหรือเท่ากับ 100ns

2. เอสพีดี2

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไฟกระชากระดับที่สอง-เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด สถานการณ์ที่พัลส์แม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่าสามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟกระชากเกิน 20kA บนสายไฟที่บุกรุกเข้าไปในโซน LPZ1 นั้นค่อนข้างหายาก ดังนั้น กระแสไฟฟ้าคายประจุที่กำหนด (In) สำหรับ-SPD ระดับที่สอง ซึ่งเป็น-ประเภทจำกัดแรงดันไฟฟ้า SPD โดยทั่วไปจะระบุไว้ระหว่าง 20~40kA

พารามิเตอร์การเลือกที่แนะนำสำหรับ SPD2 มีดังนี้:

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องสูงสุด:ยูซี=260~320V

กระแสไฟคายประจุที่กำหนด (8/20μs):ใน=20kA

กระแสไฟคายประจุสูงสุด (8/20μs):ไอแม็กซ์=40กิโลเอ

ระดับการป้องกัน:ขึ้นไปน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.5kV

เวลาตอบสนอง:tA น้อยกว่าหรือเท่ากับ 25ns

3. เอสพีดี3

โดยทั่วไป-อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไฟกระชากระดับที่สามจะติดตั้งอยู่ที่ส่วนหน้าของอุปกรณ์สำคัญ ซึ่งทำหน้าที่-เรียกว่าการป้องกันแบบละเอียด

พารามิเตอร์การเลือกที่แนะนำสำหรับ SPD3 มีดังนี้:

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องสูงสุด:อค=255ว

กระแสไฟคายประจุที่กำหนด (8/20μs):

ใน (L→N)=3kA

ใน (N→PE)=5kA

ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ขึ้น):

L→N น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.25kV

L → PE น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.5kV

เวลาตอบสนอง:tA น้อยกว่าหรือเท่ากับ 25ns

04 ข้อกำหนดในการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

ข้อกำหนดพื้นฐานสามประการสำหรับการติดตั้งและการใช้งาน SPD:

(1)หลังจากการติดตั้ง SPD ภายใต้สภาวะการทำงานปกติโดยไม่มีไฟกระชาก SPD ไม่ควรส่งผลเสียต่อการทำงานของระบบไฟฟ้า (หรืออิเล็กทรอนิกส์)

(2)หลังจากการติดตั้ง SPD ในกรณีที่เกิดไฟกระชาก SPD ควรจะสามารถทนต่อกระแสฟ้าผ่าที่คาดหวังได้โดยไม่มีความเสียหาย ขณะเดียวกันก็ควบคุมแรงดันไฟกระชากและเปลี่ยนกระแสไฟกระชากด้วย

(3)หลังจากที่กระแสไฟกระชากผ่านไปแล้ว SPD ควรกลับสู่สถานะ-อิมพีแดนซ์สูงทันที และรบกวนความถี่-กำลังที่ติดตามกระแส

ติดต่อเรา