Protezione da sovratensione: la linea critica di difesa per la sicurezza elettrica

Introduzione

Nei moderni sistemi elettrici, la protezione delle sovratensioni è diventata una misura di sicurezza indispensabile. Sia nell'alimentazione residenziale, nella produzione industriale o nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica, le fluttuazioni della tensione istantanea possono portare a gravi conseguenze. Questo articolo introduce sistematicamente i principi, le applicazioni e i criteri di selezione della protezione delle sovratensioni per aiutare i lettori a ottenere una comprensione completa di questa tecnologia di sicurezza elettrica vitale.

1. Perché abbiamo bisogno di protezione da sovratensione?

1,1 pericoli di aumento

A ondeggiare(o aumento elettrico) si riferisce a una fluttuazione improvvisa e grave nella tensione o nella corrente, in genere durata da microsecondi a millisecondi, con tensioni che potenzialmente raggiungono migliaia di volt. Queste sovratensioni transitorie provengono principalmente da:

Lightning Strikes: Lightning diretto o indotto

Fluttuazioni della griglia: commutazione del sistema di alimentazione, guasti a corto circuito

Operazioni dell'attrezzatura: startup/arresti di motori di grandi dimensioni, commutazione del trasformatore

1.2 potenziali rischi

I sistemi elettrici non protetti affrontano molteplici rischi:

Danni dell'attrezzatura: rottura dei componenti elettronici, guasto dell'isolamento

Perdita di dati: guasti al server e al dispositivo di archiviazione

Interruzioni di produzione: guasti del sistema di controllo industriale

Pericoli di incendio: archi e cortocircuiti indotti dalla sovratensione

1.3 Perdite economiche

Le statistiche indicano che circa il 30% dei casi di danno alle apparecchiature elettriche sono legati al aumento, con conseguenti perdite economiche annuali pari a miliardi di dollari. Una corretta protezione dell'ondata può mitigare in modo significativo questi rischi.

2. Dove dovrebbe essere installata la protezione da sovratensione?

2.1 Posizioni di protezione chiave

Una solida strategia di protezione da aumento impiega un approccio a più livelli:

Protezione primaria (tipo 1)

Posizione: ingresso del pannello di distribuzione principale

Funzione: protegge dai fulmini diretti e dai principali inglesi

Parametri tipici: IMAX ≥ 50KA

Protezione secondaria (tipo 2)

Posizione: pannelli di sotto-distribuzione

Funzione: limita la tensione residua e fornisce una protezione supplementare

Parametri tipici: IMAX ≥ 20KA

Protezione terziaria (tipo 3)

Posizione: front-end del dispositivo

Funzione: fornisce protezione di precisione per apparecchiature sensibili

Parametri tipici: IMAX ≥ 5KA

2.2 Applicazioni speciali

Sistemi fotovoltaici: richiesti su entrambi i lati DC (moduli a Inverter) e AC (Inverter to Grid)

Dati center: rack server, front-ends di rete di rete

Controlli industriali: attrezzature critiche come PLC e convertitori di frequenza

3. Che cos'è un dispositivo di protezione Surge (SPD)?

3.1 Concetto di base

Un dispositivo protettivo in aumento (SPD) è un dispositivo di sicurezza elettrica progettato per limitare le sovratensioni transitorie e deviare le correnti di aumento. Le specifiche tecniche chiave includono:

Tensione operativa continua massima (UC)

Corrente di scarico nominale (in)

Corrente di scarico massima (IMAX)

Livello di protezione della tensione (UP)

3.2 Tipi principali

Tipo di protezione target tempo di risposta tipica dell'applicazione

Tipo 1 Inletti per la costruzione di fulmini diretti ≤100ns

Pannelli di sottosistema dei fulmini indotti di tipo 2 ≤25ns

Terminali del dispositivo di tipo 3 in aumento residuo ≤1ns

3.3 Funzionalità aggiuntive

ModernoSpdspesso includono:

Indicatori di guasto (meccanico o elettronico)

Interfacce di monitoraggio remoto

Protezione di disconnessione termica

4. Come funziona la protezione da aumento?

4.1 Principio operativo di base

SPDS proteggere i sistemi attraverso i seguenti meccanismi:

Stato di monitoraggio: mantiene un'elevata impedenza durante il normale funzionamento

Conduzione innescata: passa rapidamente a bassa impedenza al rilevamento della sovratensione

Diversione di energia: i canali aumentano la corrente al sistema di messa a terra

Recupero: ritorna automaticamente allo stato di grande impegno dopo l'ondata

4.2 Componenti tecnici principali

Varistor di ossido di metallo (MOV)

Materiale: semiconduttore a base di ossido di zinco

Caratteristiche: resistenza non lineare sensibile alla tensione

Vantaggi: risposta rapida, alta capacità di gestione corrente

Tubo di scarico del gas (GDT)

Struttura: camera piena di gas sigillata

Caratteristiche: alto isolamento, forte capacità di diversione

Applicazione: protezione primaria ad alta energia

Diodo di soppressione della tensione transitoria (TVS)

Caratteristiche: Ultra-Fast Response (a livello di picosecondi)

Applicazione: protezione dell'elettronica di precisione

4.3 Protezione coordinata a più livelli

Un tipico sistema di protezione a tre livelli:

Protezione primaria: devia la maggior parte dell'energia (GDT)

Protezione secondaria: limita ulteriormente la tensione residua (MOV)

Protezione terziaria: protezione di precisione (TVS)

5. Linee guida per la selezione e la manutenzione

5.1 Criteri di selezione

Compatibilità del sistema:

Valutazione della tensione (UC ≥ 1,15 × Tensione di sistema)

Capacità corrente (in ≥ corrente di aumento previsto)

Parametri delle prestazioni:

Livello di protezione della tensione (inferiore è meglio)

Tempo di risposta (più veloce è meglio)

Standard di certificazione:

IEC 61643

UL 1449

5.2 Note di installazione

Ridurre al minimo la lunghezza del filo di collegamento

Garantire la messa a terra affidabile (resistenza al suolo ≤10Ω)

Evita di mescolare diversi tipi SPD

5.3 Raccomandazioni di manutenzione

Ispezioni regolari (almeno ogni anno)

Monitorare gli indicatori di guasto

Stato del documento dopo eventi di fulmine

Conclusione

La protezione da sovratensione è un componente critico dei sistemi di sicurezza elettrica. Comprendendo i suoi principi, selezionando i dispositivi giusti e garantendo una corretta installazione, i pericoli elettrici possono essere efficacemente prevenuti, salvaguardando sia il personale che le attrezzature. Con i progressi tecnologici, i dispositivi di protezione delle sovratensioni si stanno evolvendo verso soluzioni più intelligenti e più affidabili. In CNLONQCOM, ci impegniamo a migliorare il continuo miglioramento tecnologico, sviluppando protettori di aumento più avanzati e completi per fornire una protezione superiore a tutti i tipi di sistemi elettrici.