서지 보호 장치 작동 원리. 서지 보호 장치

펄스 과전압(IP)은 단기간 동안 지속되며 전압의 급격한 증가(점프)로, 파괴적인 영향으로 인해 전선 및 전기 장비에 위험합니다.

IP 출현 이유

IP가 등장한 데에는 자연적 요소와 기술적 요소라는 두 가지 주요 이유가 있습니다. 첫 번째 경우, 원인은 송전선(PTL)이나 보호 대상 건물의 낙뢰 보호 장치에 직간접적으로 낙뢰가 발생한 경우입니다. 두 번째 경우에는 변전소의 스위칭 과부하로 인해 전압 서지가 나타납니다.

SPD의 목적

전선, 전기 장비 및 전기 장치서지 보호 장치(SPD로 약칭)는 갑작스러운 전압 서지 및 위험한 전류 펄스로부터 보호하는 데 사용됩니다.

SPD는 적어도 하나의 비선형 요소를 포함합니다. 그 중 여러 개가 있는 경우 SPD의 내부 연결은 서로 다른 위상 사이, 위상과 접지(접지) 사이, 0과 위상 사이, 0과 접지 사이에서 이루어질 수 있습니다. 또한, 비선형 요소들의 연결도 일정한 조합의 형태로 이루어집니다.

SPD의 유형

입력 수에 따라 SPD는 단일 입력 또는 이중 입력이 될 수 있습니다. 첫 번째 유형의 연결은 보호된 전기 회로와 병렬로 이루어집니다. 두 번째 유형의 SPD에는 입력과 출력이라는 두 가지 터미널 세트가 있습니다.

비선형 요소의 유형에 따라 다음과 같이 구분됩니다.

● 스위칭 유형 SPD;

● 제한형 SPD;

● 복합형 SPD.

1. 정상 작동 모드의 스위칭 유형 SPD는 저항 값이 상당히 높습니다. 그러나 급격한 전압 서지가 발생하는 경우 SPD의 저항은 매우 낮은 값으로 급격하게 변합니다. 스위칭 유형 SPD는 "어레스터"를 기반으로 합니다.
2. 제한형 SPD도 초기에는 저항이 높으나 네트워크의 전압이 증가하고 전류파가 증가함에 따라 저항이 점차 감소합니다. 이러한 유형의 SPD를 종종 "리미터"라고 합니다.
3. Combined SPD는 각각 스위칭 기능을 갖는 소자와 제한 기능을 갖는 소자로 구조적으로 구성되어 있으며, 전압을 스위칭하여 전압 상승을 제한할 수 있으며, 이 두 가지 기능을 동시에 수행할 수도 있습니다.

SPD 수업

SPD는 세 가지 클래스로 구분됩니다. 클래스 1 SPD는 낙뢰 보호 시스템이나 전력선에 직접적인 낙뢰로 인한 전기 서지로부터 보호하는 데 사용됩니다. 클래스 1 SPD는 일반적으로 IDC(입력 배전반) 내부 또는 MSB(주 배전반) 내부에 설치됩니다. 클래스 1의 SPD는 펄스로 평가됩니다. 전기 충격 10/350 µs의 파형으로. 이것은 펄스 전류의 가장 위험한 값입니다.

클래스 2의 SPD는 낙뢰에 대한 추가 보호로 사용됩니다. 또한 스위칭 노이즈 및 과전압에 대한 보호가 필요한 경우에도 사용됩니다. 클래스 2 SPD 설치는 클래스 1 SPD 이후에 수행됩니다. 클래스 2 SPD는 8/20μs 파형의 펄스 전류로 평가됩니다. 클래스 2 서지 보호 장치의 설계는 베이스(본체)와 신호 표시기가 있는 교체 가능한 특수 모듈로 구성됩니다. 표시기는 SPD의 상태를 표시합니다. 표시기의 녹색은 장치의 정상 작동을 나타내고, 표시기의 주황색은 교체 가능한 모듈을 교체해야 함을 나타냅니다. 때때로 SPD 설계는 장치 상태에 대한 신호를 원격으로 전송하는 특수 전기 접점을 사용합니다. 이는 SPD 서비스에 매우 편리합니다.

클래스 1+2의 SPD는 개별 주거용 건물을 보호하는 데 사용됩니다. 이 유형의 SPD는 전기 장비 근처에 설치됩니다. 이는 작은 잔류 과전압으로부터 장비를 보호하기 위한 최종 장벽으로 사용됩니다. 이 등급의 서지 보호기로 특수 전기 플러그, 소켓 등이 생산됩니다.

세 가지 클래스 모두의 SPD를 사용하면 3단계 서지 보호 구성이 가능합니다.

SPD는 단상 220V 네트워크 또는 3상 380V 네트워크에 연결됩니다. 산업 시설에서는 3상 SPD가 가장 자주 사용됩니다. 개인 주택 및 가정용 전기 네트워크에는 220V 전압의 SPD가 사용됩니다. 따라서 SPD가 사용되는 완전한 회로는 이 전압에 맞게 설계되고 적절한 유형의 SPD를 사용해야 합니다. 사용되는 SPD의 연결 다이어그램과 설계는 중립 모드에 따라 다릅니다.

중성 N과 보호 도체 PE가 하나의 공통 도체 PEN으로 결합된 경우 전력 서지로부터 보호하기 위해 하나의 블록으로만 구성된 가장 간단한 SPD가 사용됩니다. 이러한 SPD의 연결 다이어그램은 SPD의 입력에 연결된 상 전선 - PEN 도체에 연결된 출력 전선 - 병렬 연결된 보호 전기 장비 또는 전기 장치 형식으로 수행됩니다.

최신 전기 요구 사항에 따라 전기 네트워크의 중성선은 보호 도체 PE와 별도로 설치해야 합니다. 이 경우 두 개의 모듈과 별도의 터미널 L, N, PE가 있는 SPD가 사용됩니다. 이 연결 다이어그램의 변형은 다음과 같습니다. 위상 와이어가 장치의 터미널에 연결됩니다. 보호 종료 L은 루프를 통해 보호된 장비로 이동합니다. 중성 도체는 SPD 장치의 N 단자에 연결되며 루프를 통해 장비로 연결됩니다. SPD 장치의 PE 단자는 PE 보호 버스에 연결됩니다. 보호되는 장비도 같은 방식으로 접지됩니다.

따라서 첫 번째와 두 번째 경우 모두 과전압이 발생하면 펄스 전류가 보호되는 전기 장비에 영향을 주지 않고 PEN 도체 또는 보호 도체 PE를 통해 접지로 들어갑니다.

SPD의 분류 및 적용

일반적으로 배리스터 기반 서지 보호기는 DIN 레일 장착으로 제조됩니다. 단선된 배리스터는 SPD 하우징에서 모듈을 제거하고 새 모듈을 설치하기만 하면 교체할 수 있습니다.

응용실습

과전압의 영향으로부터 물체를 안정적으로 보호하려면 먼저 효과적인 전위 균등화를 생성해야 합니다. 이 경우 중성선과 보호 도체가 분리된 TN-S 또는 TN-CS 접지 시스템으로 전환해야 합니다.

다음 단계는 보호 장치를 설치하는 것입니다. SPD를 설치할 때 인접한 보호단 사이의 거리는 전원 공급 케이블을 따라 최소 10m 이상이어야 합니다. 보호 장치의 올바른 작동 순서를 위해서는 이 요구 사항을 준수하는 것이 매우 중요합니다.

연결을 위해 가공선을 사용하는 경우 어레스터 기반의 SPD를 사용하는 것이 좋습니다. 퓨즈 링크. Class I 또는 II 배리스터 서지 보호기는 건물의 주 배전반에 설치되고 Class III 서지 보호기는 바닥 패널에 설치됩니다. 장비를 추가로 보호해야 하는 경우 삽입 및 확장 형태의 SPD가 소켓에 포함됩니다.

결론

결론적으로 나열된 모든 조치는 물론 전압 증가로 인해 CEA와 사람에 대한 피해 가능성을 줄이지만 만병 통치약은 아닙니다. 따라서 뇌우가 발생하는 경우 가능하다면 가장 중요한 노드를 끄는 것이 좋습니다.

서지 억제기는 네트워크를 보호하는 데 사용되는 가장 널리 알려진 고전압 장치 중 하나입니다.

장치 설명

우선, 원칙적으로 펄스 과전압이 발생하는 이유와 이것이 위험한 이유를 설명하는 것이 좋습니다. 이 프로세스가 나타나는 이유는 대기 또는 전환 프로세스의 교란 때문입니다. 이러한 결함은 그러한 영향에 노출된 전기 장비에 막대한 손상을 일으킬 수 있습니다.

여기서 피뢰침의 예를 들어볼 가치가 있습니다. 이 장치는 물체에 부딪히는 강한 방전을 전환하는 데 탁월한 역할을 하지만, 방전이 가공선을 통해 네트워크로 유입되는 경우에는 어떤 식으로도 도움이 되지 않습니다. 이런 일이 발생하면 이러한 방전을 방해하는 첫 번째 도체가 고장나고 동일한 전기 네트워크에 연결된 다른 전기 장비가 고장날 수도 있습니다. 기본 보호는 뇌우 중에 모든 장치를 끄는 것이지만 어떤 경우에는 이것이 불가능하므로 서지 피뢰기와 같은 장치가 발명되었습니다.

장치를 사용하면 무엇을 얻을 수 있습니까?

기존 보호 수단에 대해 이야기하면 해당 디자인은 서지 피뢰기보다 다소 나쁩니다. 일반 버전에는 카보런덤 저항기가 설치됩니다. 추가 디자인은 직렬 방식으로 서로 연결된 스파크 갭입니다.

서지 억제기에는 비선형 트랜지스터와 같은 요소도 포함되어 있습니다. 이 원소의 기초는 산화아연이었습니다. 이러한 부품이 여러 개 있으며 모두 하나의 기둥으로 결합되어 도자기 또는 폴리머와 같은 재료로 만들어진 특수 케이스에 배치됩니다. 이는 해당 장치의 완전히 안전한 사용을 보장하고 외부 영향으로부터 장치를 안정적으로 보호합니다.

서지 억제기의 주요 특징은 산화 아연 저항기의 설계라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이 디자인을 통해 장치가 수행할 수 있는 기능을 크게 확장할 수 있습니다.

기술 사양

다른 장치와 마찬가지로 어레스터에도 성능과 품질을 결정하는 기본 특성이 있습니다. 이 경우 이 표시는 시간 제한 없이 장치의 단자에 공급할 수 있는 작동 전압의 양이었습니다.

전도 전류라는 또 다른 특징이 있습니다. 이는 전압의 영향으로 장치를 통과하는 전류의 값입니다. 이 표시기는 장치를 실제 사용하는 조건에서만 측정할 수 있습니다. 이 매개변수의 주요 수치 지표는 용량과 활동입니다. 일반 지표이 특성은 수백 마이크로암페어에 달할 수 있습니다. 이 특성으로부터 얻은 값을 바탕으로 서지 억제기의 성능을 평가합니다.

피뢰기 장치 설명

이 장치를 만들기 위해 제조업체는 다른 제품을 만드는 데 사용되는 것과 동일한 전기 공학 및 설계 기술을 사용합니다. 이는 케이스를 만드는 데 사용된 치수와 재료를 검토할 때 가장 두드러집니다. 모습다른 장치와도 몇 가지 유사점이 있습니다. 그러나 서지 억제기 설치 및 일반 소비자 유형 전기 설비와의 추가 연결과 같은 사항에 특별한 주의를 기울인다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

이 등급의 장치에는 특별히 적용되는 몇 가지 요구 사항이 있습니다. 서지 방지기 하우징은 직접적인 인간 접촉으로부터 완전히 보호되어야 합니다. 과부하로 인해 장치에 화재가 발생할 위험을 완전히 제거해야 합니다. 요소에 오류가 발생하더라도 이로 인해 라인에 단락이 발생해서는 안 됩니다.

서지 피뢰기의 목적 및 사용

비선형 서지 억제기의 주요 목적은 대기 또는 스위칭 과전압으로부터 전기 장비를 분리하는 것입니다. 이 장치는 고전압 장치 그룹에 속합니다.

이러한 장치에는 스파크 갭과 같은 섹션이 없습니다. 어레스터와 기존 어레스터의 작동 범위를 비교해 보면 리미터는 더 깊은 전압 강하를 견딜 수 있습니다. 이 장치의 주요 임무는 시간 제한 없이 이러한 부하를 견디는 것입니다. 서지 억제기와 기존 밸브 사이의 또 다른 중요한 차이점은 이 경우 구조의 크기와 물리적 중량이 훨씬 낮다는 것입니다. 도자기 또는 폴리머로 만든 뚜껑과 같은 요소가 있으면 장치 내부가 외부 환경 영향으로부터 안정적으로 보호된다는 사실이 나타났습니다.

OPN-10

이 장치의 디자인은 기존의 서지 어레스터와 다소 다릅니다. 이 실시예에서는 타이어에 내장된 배리스터 컬럼이 사용됩니다. 이 경우 타이어를 만들기 위해 더 이상 도자기나 폴리머가 사용되지 않고 추적 방지 실리콘 고무 껍질이 눌러진 유리 섬유 파이프가 사용됩니다. 또한 배리스터 컬럼에는 양쪽이 눌려지고 파이프 내부에 나사로 고정되는 알루미늄 리드가 있습니다.

수신 된 주요 지표에 대한 질문을 다루었습니다. 전기 에너지 GOST 13109-97에 따르면 네트워크에서. 링크를 따라가서 자세한 내용을 알아보세요. 여기서는 전압 편차, 전압 강하 및 과전압이 포함된다는 점만 반복하겠습니다.

처음 두 표시기로부터 전기 장비를 보호하려면 전압 안정기를 설치하는 것이 좋습니다. 여기 명확한 예당신 집에 관한 것입니다.

그러나 나는 과전압으로부터 전기 장비와 배선을 보호하는 것을 어떻게 든 놓쳤습니다. 따라서 이 기사의 주제는 유형에 관한 것입니다. 과전압그리고 그들의 위험.

그럼 시작해 보겠습니다.

과전압이란 무엇입니까?

먼저 과전압이 무엇인지 정의합시다.

과전압은 정격 네트워크 전압에 중첩되는 전압 펄스 또는 파동입니다.

대략적인 모습은 이렇습니다.

예를 들어 단상 네트워크 전압은 220(V)입니다. 이것이 실제 전압 값임을 상기시켜 드리겠습니다. 유효 전압에 √2를 곱하여 진폭으로 변환하면 310(V)이 됩니다. 따라서 펄스 과전압 동안 전압의 진폭 값은 최대 수천 볼트의 값에 도달할 수 있습니다. 이러한 펄스 과전압의 지속 시간은 길지 않으며 단지 몇 밀리초(ms)에 불과합니다.

과전압은 어떤 위험을 초래합니까? 예

다음은 전자 "Energomer" CE102를 비활성화한 펄스 과전압의 유해한 결과에 대한 또 다른 예입니다.

그러나 때로는 네트워크의 과전압으로 인해 특정 전기 장치가 고장났다는 의미가 아니라 제조업체의 해당 품질을 참조하는 경우가 있습니다.

서지 전압의 원인과 유형

서지 전압에는 3가지 유형이 있습니다.

• 스위칭
• 뇌우(대기라고도 함)
• 정전기의

각 유형을 개별적으로 고려해 봅시다.

1. 스위칭 과전압

스위칭 과전압은 전기 네트워크의 정상 작동 상태가 갑자기 변경될 때 발생합니다. 이러한 현상을 전환 과정이라고 합니다. 이러한 유형의 과전압을 갖는 펄스 및 파동은 수십에서 수백(kHz)의 고주파수를 가지며 그 값은 최대 수천 볼트에 이르며 주로 전기 회로의 매개변수(인덕턴스, 커패시턴스), 스위칭 속도에 따라 달라집니다. 스위칭 중 장치 및 전류 위상

스위칭 과전압의 원인:

• 및 기타 보호 장치
• 네트워크 시작 또는 연결 끊기 강력함
• 네트워크에서 전력 변압기 켜기 및 끄기
• 네트워크에서 커패시터 뱅크 연결 또는 연결 해제

예를 들어, 전력이 1(kVA)에 불과한 소형 변압기가 전기 네트워크에서 분리되면 약 2000(V)의 펄스 스위칭 과전압이 발생할 수 있습니다. 변압기 권선에 저장된 모든 에너지는 전기 네트워크로 방출되어 전기 장비의 작동에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

스위칭 중에 발생할 과전압을 상상해보십시오. 전력 변압기전력 400(kVA)?

2. 대기(번개) 과전압

대기(번개) 과전압은 번개 방전으로 인해 발생하는 자연 현상입니다.

번개 방전은 수만 볼트의 강력한 펄스 과전압이며 지속 시간은 1(ms)을 넘지 않습니다.

일반 통계에 따르면 낙뢰의 90%는 40-60(kA) 정도의 방전 전류를 갖습니다. 낙뢰의 1% 미만은 방전 전류가 100(kA) 이상입니다.

전기 네트워크(가공선) 또는 공기 터미널에 직접 낙뢰가 발생하고 최대 1500m 거리에서 원격 낙뢰가 발생하여 임펄스 과전압이 발생합니다. 아래 사진을 참조하세요.

위 그림에서 과전압 파동(임펄스)에는 10/350 또는 8/20이라는 두 가지 문자가 표시되어 있습니다. 이러한 파동(펄스)은 특정한 모양과 파장을 가지고 있습니다.

그래프에서 볼 수 있듯이 10/350의 충격은 8/20보다 보호 대상에 더 위험합니다. 이는 전기 네트워크에 수십 배 더 오랫동안 영향을 미칩니다.

번개 방전 에너지의 재분배에 대해 몇 마디 더 말하고 싶습니다. 일반적으로 우리 집에 낙뢰 보호 시스템이 있고 사용 가능한 경우(시스템, ) 초기 과전압 임펄스의 50%가 땅으로 방전되고 나머지 50%는 전기의 모든 도체 사이에 균등하게 재분배되는 것으로 인정됩니다. 파이프 및 가정용 통신을 포함한 네트워크.

3. 정전기 과전압

우리가 살펴볼 또 다른 유형은 정전기 과전압입니다. 대부분의 경우 정전기 전하의 축적을 통해 건조한 환경에서 발생하며, 이로 인해 강력한 정전기장이 생성됩니다. 이는 매우 예측할 수 없는 유형의 과전압입니다.

예를 들어 카펫 위를 걸어 들어가면 최대 수천 볼트까지 충전할 수 있습니다. 전도성 구조물(배터리, 컴퓨터 케이스)을 만지면 수 나노초(ns) 동안 전기 방전이 발생합니다. 이러한 유형의 과전압은 전자 부품 및 전기 제품 및 장치의 구성 요소에 가장 위험합니다.

서지로부터 집을 보호하는 방법은 무엇입니까?

이제 우리는 위에서 언급한 서지 전압으로부터 전기 제품을 보호하는 방법에 대한 가장 중요한 질문에 도달했습니다.

서지 전압을 완전히 제거하는 것은 불가능하다고 바로 말씀 드리겠습니다. 우리의 목표는 서지 전압 값을 장비를 위협하지 않는 값으로 줄이는 것입니다.

사실 낙뢰 보호 시스템을 올바르게 설치하더라도 펄스 방전 전력의 50%는 땅으로 들어가고 나머지 50%는 가정의 네트워크 및 가정용 통신을 통해 재분배됩니다. 따라서 완전한 서지 보호를 구현하려면 다음이 필요합니다.

• 집에 가공선(OL)을 입력하기 위한 지지대에 있는 PEN 도체의 재접지
• 모든 가공선 지지대의 후크 및 브래킷 재접지
• 낙뢰 보호 시스템 설치
• 낙뢰 보호를 위한 별도의 접지 회로는 집의 주 회로에 연결되어야 합니다.
• (OSUP, DSUP)
• 특수 SPD 장치(서지 보호 장치)를 이용한 단계적 보호

각 보호 방법에 대해서는 별도의 기사에서 자세히 설명하겠습니다. 새로운 기사를 놓치지 않으려면 구독 절차를 진행하세요.

추신 아마 그게 전부일 것입니다. 펄스 신호가 왜 위험한지 이해하시기 바랍니다. 과전압그리고 그들로부터 자신을 보호하는 것이 필수적이라고요?