Zabezpieczenia przepięciowe

Z angielskiego: surge protector (lub spike suppressor, lub surge suppressor, lub surge diverter) to urządzenie lub urządzenie przeznaczone do ochrony urządzeń elektrycznych przed skokami napięcia

Wstęp

Skok napięcia jest zdarzeniem przejściowym, zwykle trwającym od 1 do 30 mikrosekund, które może osiągnąć wartość ponad 1000 woltów.
Piorun, który uderza w linię elektroenergetyczną, może wytworzyć wiele tysięcy(czasem 100 000 lub więcej) woltów. Silnik po wyłączeniu może generować impuls o wartości 1000 lub więcej woltów.
Skoki mogą uszkodzić izolację przewodów i, lub zniszczyć urządzenia elektryczne i elektroniczne, takie jak ładowarki, modemy i telewizory. Skoki mogą również wystąpić na liniach telefonicznych i liniach danych, gdy główne linie prądu przemiennego (AC) przypadkowo się z nimi połączą, uderzy w nie piorun lub gdy linie telefoniczne i transmisji danych poruszają się w pobliżu linii w której występuje gwałtowna zmiana napięcia - wtedy indukowane jest napięcie.

Długotrwały wzrost napięcia, trwający sekundy, minuty lub godziny, spowodowany awariami transformatora mocy, takimi jak utrata przewodu neutralnego lub inne uszkodzenie sieci energetycznej - nie jest chroniony przez zabezpieczenia przeciwprzepięciowe.
Długotrwałe przepięcia mogą zniszczyć zabezpieczenia w całym budynku lub obszarze. Nawet dziesiątki milisekund ponad wartość graniczną wystarczą aby, niż wytrzymało zabezpieczenie. Długotrwałe przepięcia mogą, ale nie muszą, być obsługiwane przez bezpieczniki i przekaźniki przepięciowe.

Zadaniem ochronnika przeciwprzepięciowego jest ograniczenie napięcie dostarczanego do urządzenia elektrycznego poprzez blokowanie lub zwarcie prądu w celu zmniejszenia tego napięcia poniżej bezpiecznego progu. Blokowanie zazwyczaj odbywa się przy pomocy cewek, które hamują nagłą zmianę prądu. Zwarcie jest dokonywane przez iskierniki, rury wyładowcze, półprzewodniki typu dioda Zenera i warystory z tlenku metalu (metal-oxide varistors - MOV), z których wszystkie zaczynają przewodzić prąd po osiągnięciu określonego progu napięcia. Czasami też używa się kondensatoró, które hamują nagłą zmianę napięcia. Niektóre zabezpieczenia przeciwprzepięciowe wykorzystują wiele z powyższych elementów na raz.

Najbardziej powszechnym i skutecznym sposobem zabezpieczenia jest metoda zwarcia, w której linie elektryczne (L, N) są tymczasowo zwarte ze sobą (np przez iskiernik) lub dołączane do napięcia docelowego (jak przez MOV), co powoduje duży przepływ prądu. Napięcie zmniejsza się, gdy prąd zwarciowy przepływa przez rezystancję w liniach elektroenergetycznych. Energia iskry jest rozpraszana w liniach energetycznych, (i / lub ziemi) lub w korpusie MOV - zamienianając się w ciepło. Skok trwa tylko 10 mikrosekund, więc wzrost temperatury jest minimalny. Jeśli jednak przeskok iskry jest wystarczająco duży lub wystarczająco długi (na przykład uderzenie pioruna w pobliżu), może nie być wystarczającej rezystancji linii zasilającej lub uziemienia, wtedy MOV (lub inny element zabezpieczający) może zostać zniszczony, a linie zasilające stopione.

Ochronniki przeciwprzepięciowe do domów mogą znajdować się w listwach zasilających stosowanych wewnątrz lub w urządzeniu na zewnątrz (np. na panelu zasilania - Skrzynka bezpiecznikowa). Gniazda w nowoczesnym domu wykorzystują trzy przewody: liniowy (L), neutralny (N) i uziemiający (E). Wiele ochronników łączy się ze wszystkimi trzema parami (L – N, N – E i L – E), ponieważ istnieją warunki, takie jak wyładowania atmosferyczne, w których zarówno linia (L), jak i przewód neutralny (N) mogą przyjmować skoki wysokiego napięcia, które wymagają zwarcia do masy.

Definicja

Pojęcia urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej (SPD - Surge Protection Device) i tłumik przepięć przejściowych (TVSS - Transient Voltage Surge Suppressor) są używane do opisania urządzeń elektrycznych zwykle instalowanych w rozdzielnicach mocy, systemach sterowania procesami, systemach komunikacyjnych i innych zaawansowanych systemach przemysłowych, w celu ochrony przed przepięciem i skokami elektrycznymi(w tym wywołane piorunami). Mniejsze wersje tych urządzeń są czasami instalowane w panelach elektrycznych wejściowych do budynków mieszkalnych, aby chronić sprzęt w gospodarstwie domowym przed podobnymi zagrożeniami.

Urządzenie przeciwprzepięciowe montowane na panelu wyłączników domowych (Wiele listew zasilających) ma wbudowaną podstawową ochronę przeciwprzepięciową; są one zazwyczaj wyraźnie oznaczone jako takie. Jednak w krajach z nieregulowanymi przepisami istnieją listwy zasilające oznaczone jako „surge” lub „spike”, które mają tylko obwód kondensatora lub obwodu RFI (radio-frequency interference) ,który nie zapewnia prawdziwej (lub jakiejkolwiek) ochrony przed skokami napięcia.

Standardy

Niektóre często wymieniane standardy obejmują:

• IEC 61643-11 Niskonapięciowe urządzenia chroniące przed przepięciami - Część 11: Urządzenia chroniące przed przepięciami podłączone do niskonapięciowych systemów zasilania - Wymagania i metody badań (zastępuje IEC 61643-1)
• IEC 61643-21 Ograniczniki przepięć niskiego napięcia - Część 21: Ograniczniki przepięć podłączone do sieci telekomunikacyjnych i sygnalizacyjnych - Wymagania eksploatacyjne i metody badań
• IEC 61643-22 Ograniczniki przepięć niskiego napięcia - Część 22: Ograniczniki przepięć podłączone do sieci telekomunikacyjnych i sygnalizacyjnych - Dobór i zasady stosowania
• EN 61643-11, 61643-21 and 61643-22
• Dokumentacja techniczna Telcordia Technologies TR-NWT-001011
• ANSI/IEEE C62.xx
• Underwriters Laboratories (UL) 1449.
• AS/NZS 1768

Każdy standard definiuje inną charakterystykę zabezpieczenia, wektory testowe lub cel operacyjny.

Główne komponenty

(Linki do poszczególnych elementów w opracowaniu)

• Metal oxide varistor MOV
• Transient voltage suppression (TVS) diode
• Thyristor surge protection device (TSPD)
• Gas discharge tube (GDT)
• Selenium voltage suppressor
• Carbon block spark gap overvoltage suppressor
• Quarter-wave coaxial surge arrestor
• Series mode (SM) surge suppressors

Przykłady

Listwa przeciwprzepięciowa z podłączonymi urządzeniami

Listwa przeciwprzepięciowa – zestaw zazwyczaj kilku gniazdek elektrycznych umieszczonych wspólnie z łącznikiem instalacyjnym oraz z bezpiecznikiem topikowym i ochronnikiem przepięciowym w postaci warystora w jednej obudowie w kształcie podłużnej listwy.

Urządzenie to stosowane w celu zabezpieczenia aparatury elektronicznej (np. komputera, sprzętu RTV) przed szkodliwymi skutkami przepięć sieci zasilającej.

Listwa przeciwprzepięciowa w pełni zabezpiecza urządzenia tylko wtedy, gdy w instalacji zastosowane są wcześniejsze stopnie ochrony przeciwprzepięciowej (A, B, C). Listwa jest ostatnim stopniem ochrony (D) i likwiduje tylko niewielkie przepięcia.

Linki zewnętrzne

• Surge Protection in Low-Voltage AC Power Circuits: An 8-part Anthology A comprehensive compilation of papers and articles published 1963-2003, hosted by the National Institute of Standards and Technology (NIST), an agency of the US Commerce Department.
• NEMA Surge Protection Institute
• Important Points About Surge Protectors. Surgege Protector Tech.

Zobacz też

• ogranicznik przepięć