Ylijännitesuoja: Mikä se on ja miten se toimii?

---

Sähköpiikit vahingoittavat laitteita hiljaa, lyhentävät niiden käyttöikää ja aiheuttavat suunnittelemattomia seisokkeja. Usein näen tämän riskin aliarvioitavan, kunnes kriittisissä järjestelmissä alkaa ilmetä vikoja.

A ylijännitesuojalaite on suunniteltu suojaamaan sähkö- ja elektroniikkalaitteita ohimeneviltä ylijännitetapahtumilta ohjaamalla ylimääräisen energian turvallisesti maahan ennen vaurioiden syntymistä.

Seuraavissa osioissa erittelen, miten erityyppiset ylijännitesuojalaitteet toimivat, missä niitä käytetään ja miten insinöörien tulisi valita oikea ratkaisu teollisuusjärjestelmiin.

---

Miten tyypin 1 ja tyypin 2 ylijännitesuojat toimivat?

Erilaiset ylijännitetapahtumat vaativat erilaisia ​​suojausstrategioita. Tyypin 1 ja tyypin 2 ylijännitesuojat toimivat yhdessä sieppaamalla ylijännitettä useissa sähköjärjestelmän pisteissä estäen tuhoavan energian pääsyn herkille kuormille. Ylijännitesuoja toimii valvomalla jännitetasoja ja reagoimalla välittömästi, kun ohimenevä ylijännite ylittää määritellyn kynnysarvon. Nämä ylijännitesuojat johtuvat tyypillisesti salamaniskuista, sähköverkkojen kytkentätoimista tai suurista induktiivisista kuormista. Tyypin 1 ja tyypin 2 laitteiden keskeinen ero on jossa ja miten ne sieppaavat syöksyenergiaa.

A tyypin 1 ylijännitesuojalaite on asennettu syöttösisäänkäynnille, pääjakokeskuksen ylävirtaan. Se on suunniteltu käsittelemään salamasta tai sähköverkoista peräisin olevia suuritehoisia jännitepiikkejä. Nämä laitteet voivat turvallisesti purkaa osittaisen salamavirran suoraan maahan ilman ylävirran suojausta.

Sitä vastoin tyypin 2 ylijännitesuojalaite asennetaan alavirtaan, tyypillisesti jakelupaneeleihin. Se vaimentaa jäännösjännitepiikkejä, jotka kulkevat tyypin 1 kerroksen läpi tai syntyvät sisäisesti laitteiden kytkennän yhteydessä. Yhdessä tämä kerrostettu suojausmenetelmä vähentää merkittävästi alavirran elektroniikan rasitusta.

Todellisissa teollisuusympäristöissä yhden suojakerroksen käyttö on harvoin riittävää. Koordinoitu tyypin 1 ja tyypin 2 suojaus varmistaa, että ylijännitettä vähennetään asteittain ja jännitetasot pysyvät laitteen toleranssirajoissa.

Kuinka tyypin 1 ylijännitesuoja käsittelee suuritehoisia ylijännitteitä

Tyypin 1 laitteet on suunniteltu kestämään äärimmäisiä syöksyvirtoja ja toimimaan ilman ylävirran suojausta.

• Asennettu pääsisäänkäynteihin

• Suunniteltu salamavirran purkaukseen

• Testataan usein 10/350 μs:n aaltomuotostandardien mukaisesti

• Välttämätön salamanalttiiden alueiden laitoksille

Tämä tekee ylijännitesuoja tyyppi 1 ratkaisuja, jotka ovat kriittisiä teollisuuslaitoksille, datakeskuksille ja infrastruktuuriprojekteille, joissa on avoimet sisääntulevat sähkölinjat.

Kuinka tyypin 2 ylijännitesuoja rajoittaa jäännösylijännitettä

Tyypin 2 laitteet keskittyvät jännitteen rajoittamiseen raakavirran käsittelyn sijaan.

• Asennettu jakokeskuksiin

• Reagoi nopeammin matalaenergisiin transientteihin

• Suojaa PLC:t, käyttölaitteet ja ohjauselektroniikka

• Vähennä kumulatiivista eristysrasitusta

Oikein valittu ylijännitesuoja tyyppi 2 vähentää merkittävästi herkkien laitteiden pitkäaikaista vikaantumisastetta.

Miksi koordinoidulla suojelulla on merkitystä

Pelkästään tyypin 1 tai tyypin 2 käyttö luo suojausaukkoja.

• Tyyppi 1 ilman tyyppiä 2 jättää jäännösjännitteen tarkistamatta

• Tyypin 2 ilman tyyppiä 1 on katastrofaalisen ylikuormituksen riski

• Koordinoidut järjestelmät parantavat IEC-vaatimustenmukaisuutta

• Huoltovälit pidenevät

---

Missä käytetään tyypin 1 ja tyypin 2 ylijännitesuojalaitteita?

Väärä sijoitus heikentää suojauksen tehokkuutta. Tyypin 1 ja tyypin 2 ylijännitesuojalaitteet on asennettava tiettyihin sähköjärjestelmän kohtiin ylijännitesuojauksen tehokkaan hallitsemiseksi.

Sovellus on yhtä tärkeä kuin laitteen valinta. Näen usein, että hyvin arvioidut ylijännitesuojalaitteet toimivat heikosti yksinkertaisesti siksi, että ne on asennettu väärään paikkaan. Tyypin 1 ja tyypin 2 laitteilla on eri roolit sähköarkkitehtuurissa.

Tyypin 1 laitteita käytetään tilanteissa, joissa sähköjärjestelmä on yhteydessä ulkoisiin verkkoihin. Näihin kuuluvat sähköverkkoon syötetyt sisäänkäynnit, ilmajohtoliitännät ja ulkoisilla ukkossuojausjärjestelmillä varustetut tilat. Niiden tehtävänä on pysäyttää suuret ylijännitevirrat ennen kuin ne leviävät syvemmälle asennukseen.

Tyypin 2 laitteita käytetään lähempänä herkkiä kuormia. Ne suojaavat automaatiojärjestelmiä, moottorikäyttöjä, kojetauluja ja IT-laitteita sisäisesti syntyviltä kytkentäpiikeiltä ja jäännösylijännitteiltä.

Teollisuuslaitoksille, jotka etsivät vaatimustenmukaista ja luotettavaa suojausta, a tyypin 1 ylijännitesuojalaite Huoltokäynnillä alavirran tyypin 2 suojauksella varustettu putkisto on laajalti hyväksytty insinöörikäytäntö.

Tyypilliset tyypin 1 ylijännitesuojalaitteiden sovellukset

• Pääjännitekeskukset

• Ulkoisilla salamasuojausjärjestelmillä varustetut tilat

• Ilmajohtoja käyttävät teollisuuslaitokset

• Uusiutuvan energian asennukset

Näissä paikoissa esiintyy suurin altistuminen syöksyenergialle.

Tyypilliset tyypin 2 ylijännitesuojalaitteiden sovellukset

• Ohjauspaneelit ja MCC:t

• Automaatio- ja PLC-kaapit

• Liikerakennukset, joissa on herkkää elektroniikkaa

• Teollisuuden alajakokeskukset

Tässä tyypin 2 ylijännitesuojalaite keskittyy elektronisia komponentteja ajan myötä vahingoittavien jännitepiikkien rajoittamiseen.

Sovellusten vertailutaulukko

---

Kuinka valita oikea ylijännitesuojalaite?

Väärän ylijännitesuojan valitseminen johtaa väärään turvallisuuteen. Oikea valinta riippuu järjestelmän topologiasta, ylijännitealtistustasosta ja laitteen herkkyydestä.

Ylijännitesuojan valintaa ei tulisi koskaan tehdä pelkästään nimellisvirran perusteella. Suosittelen aloittamaan järjestelmätason arvioinnilla. Selvitä tulevan virran ominaisuudet, maadoituksen laatu ja suojattujen kuormien kriittisyys.

Salamaniskuille altistuvat tai ilmajohtojen kautta syötetyt tilat vaativat kestävän ylijännitesuoja tyyppi 1 huoltosisäänkäynnillä. Näiden laitteiden on oltava IEC 61643 -standardin mukaisia ​​ja kestettävä suuria purkausvirtoja häiriöttä.

Sisäistä suojelua varten koordinoitu tyypin 2 ylijännitesuojalaite tulisi valita nimellisjännitteen, suojaustason (Up) ja vasteajan perusteella. Pienemmät Up-arvot tarjoavat yleensä paremman suojan herkälle elektroniikalle.

Yhtä tärkeitä ovat koordinointietäisyys, kaapeloinnin pituus ja maadoitusvastus. Huono maadoitus voi merkittävästi heikentää ylijännitesuojan tehokkuutta laitteen nimellisarvosta riippumatta.

Keskeiset tekniset valintakriteerit

• Nimellinen järjestelmäjännite (Uc)

• Purkausvirran nimellisarvo (In / Imax)

• Jännitesuojaustaso (ylös)

• Asennusympäristö

• Yhteensopivuus IEC-standardien kanssa

Yleisiä valintavirheitä

• Tyypin 2 laitteiden käyttö ilman ylävirran suojausta

• Nykyisten luokitusten ylimitoitus jättäen Ylös-arvot huomiotta

• Maadoitusjärjestelmän laadun huomiotta jättäminen

• SPD-laitteiden asentaminen liian kauas suojatuista kuormista

Suositeltu valintalogiikka

• Ulkoinen ylijännitealtistus → Tyyppi 1 vaaditaan

• Herkkä elektroniikka → Tyyppi 2 vaaditaan

• Teollisuusjärjestelmät → Koordinoitu suojaus

• Kriittinen käyttöaika → Redundantit SPD-kerrokset

---

Johtopäätös

Oikein valittu ylijännitesuojalaite Tyypin 1 ja tyypin 2 suojauksen yhdistävä strategia on olennainen teollisuusjärjestelmien suojaamiseksi ja pitkän aikavälin toimintavarmuuden varmistamiseksi.

---

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on tyypin 1 ja tyypin 2 ylijännitesuojalaitteiden välillä?

Tyypin 1 laitteet käsittelevät suuritehoisia salamaniskuja syöttöpisteissä, kun taas tyypin 2 laitteet rajoittavat jäännösjännitteitä jakelujärjestelmissä.

Voiko tyypin 2 ylijännitesuojalaite korvata tyypin 1 laitteen?

Ei. Tyypin 2 laitteita ei ole suunniteltu kestämään suoraa salamavirtaa, ja ne on sovitettava yhteen tyypin 1 suojauksen kanssa.

Minne tyypin 1 ylijännitesuoja tulisi asentaa?

Se tulee asentaa päähuoltosisäänkäynnille, ensisijaisen jakokeskuksen ylävirtaan.

Kuinka monta ylijännitesuojalaitetta tarvitaan teollisuusjärjestelmässä?

Useimmat teollisuusjärjestelmät vaativat vähintään kaksi kerrosta: tyypin 1 sisäänkäynnillä ja tyypin 2 herkkien laitteiden lähellä.