집에 값비싼 가전제품이 많다면 종합적인 전기 보호 장치를 마련하는 것이 좋습니다. 이 기사에서는 서지 보호 장치, 필요한 이유, 정의 및 설치 방법에 대해 설명합니다.

펄스 과전압의 특성과 기술에 미치는 영향

많은 사람들은 어린 시절부터 뇌우가 다가오고 있다는 첫 징후가 나타나면 가전 제품의 플러그를 뽑아야 하는 소란에 익숙했습니다. 오늘날 도시 네트워크의 전기 장비는 더욱 발전해 많은 사람들이 기본 보호 장치를 무시하는 이유입니다. 동시에 문제는 완전히 사라지지 않았으며 특히 개인 주택의 가전 제품은 여전히 ​​​​위험에 처해 있습니다.

펄스 과전압(OS)의 발생 특성은 자연적이거나 인위적일 수 있습니다. 첫 번째 경우, IP는 번개가 치는 가공 전력선으로 인해 발생하며 충격 지점과 위험에 처한 소비자 사이의 거리는 최대 수 킬로미터에 이릅니다. 주 접지 회로에 연결된 라디오 타워와 피뢰침에 충격을 가하는 것도 가능하며, 이 경우 유도된 과전압이 가정용 네트워크에 나타납니다.

1 - 전력선에 대한 원격 낙뢰; 2 - 소비자; 3 - 접지 루프; 4 - 전력선에 번개가 치는 경우; 5 - 피뢰침에 직접 낙뢰

인공 전원은 예측할 수 없으며 변압기 및 배전 변전소의 과부하 전환으로 인해 발생합니다. 비대칭 전력 증가(한 위상에서만)로 급격한 전압 서지가 가능하며 이를 예측하는 것은 거의 불가능합니다.

펄스 전압은 시간이 매우 짧으며(0.006초 미만) 네트워크에 체계적으로 나타나며 관찰자가 알아차리지 못하는 경우가 가장 많습니다. 가전 ​​제품은 최대 1000V의 과전압을 견딜 수 있도록 설계되었으며, 이는 가장 자주 발생합니다. 더 높은 전압에서는 전원 공급 장치의 고장이 보장되며 집 배선의 절연 파괴도 가능하여 여러 번의 단락 및 화재가 발생할 수 있습니다.

SPD의 작동 방식 및 작동 방식

보호 등급에 따라 SPD에는 배리스터 기반의 반도체 장치가 있거나 접촉 피뢰기가 있을 수 있습니다. 일반 모드에서 SPD는 바이패스 모드로 작동하며 내부 전류는 전도성 션트를 통해 흐릅니다. 션트는 배리스터 또는 엄격하게 조절된 간격이 있는 두 개의 전극을 통해 보호 접지에 연결됩니다.

전압 서지가 발생하는 동안, 매우 짧은 순간이라도 전류는 이러한 요소를 통과하여 접지를 따라 확산되거나 위상 0 루프(단락)에서 급격한 저항 강하로 보상됩니다. 전압이 안정되면 피뢰기는 용량을 잃고 장치는 다시 정상 모드로 작동합니다.

따라서 SPD는 과잉 전압을 열에너지로 변환할 수 있도록 잠시 동안 회로를 닫습니다. 이 경우 수십에서 수백 킬로암페어에 이르는 상당한 전류가 장치를 통과합니다.

보호 등급의 차이점은 무엇입니까

IP의 원인에 따라 증가된 전압 파동의 두 가지 특성, 즉 8/20 및 10/350 마이크로초가 구별됩니다. 첫 번째 숫자는 PI가 최대값에 도달하는 시간이고, 두 번째 숫자는 PI가 공칭 값으로 떨어지는 데 걸리는 시간입니다. 보시다시피 두 번째 유형의 과전압이 더 위험합니다.

클래스 I 장치는 소비자에게 1500m보다 가까운 전력선에서 낙뢰 방전 중에 가장 자주 발생하는 10/350μs 특성의 전력 서지로부터 보호하도록 설계되었습니다. 이 장치는 자체적으로 25~100kA의 전류를 잠시 통과시킬 수 있으며 거의 ​​모든 클래스 I 장치는 어레스터를 기반으로 합니다.

클래스 II SPD는 8/20μs 특성의 IP 보상에 중점을 두고 있으며, 피크 전류 값의 범위는 10~40kA입니다.

보호 등급 III은 IP 특성이 8/20μs인 10kA 미만의 전류 값으로 과전압을 보상하도록 설계되었습니다. 보호 등급 II 및 III 장치는 반도체 요소를 기반으로 합니다.

가장 강력한 것으로 Class I 장치만 설치하면 충분할 것 같지만 그렇지 않습니다. 문제는 처리량 전류의 낮은 임계값이 높을수록 SPD의 민감도가 낮아진다는 것입니다. 즉, 짧고 상대적으로 낮은 IP 값에서는 강력한 SPD가 작동하지 않을 수 있으며 더 민감한 SPD는 이러한 규모의 전류에 대처하지 못할 수 있습니다.

보호 등급 III을 갖춘 장치는 최저 전압(단 수천 볼트)을 제거하도록 설계되었습니다. 이는 제조업체가 가전 제품용 전원 공급 장치에 설치한 보호 장치와 특성이 완전히 유사합니다. 백업 설치의 경우 서비스 수명이 20-30주기로 제한되는 장치에서 가장 먼저 부하를 받고 SPD의 작동을 방지합니다.

SPD, 위험 평가가 필요합니까?

전원 공급 장치에 대한 보호를 구성하기 위한 전체 요구 사항 목록은 IEC 61643-21에 명시되어 있으며, 낙뢰 위험 정도에 대한 구체적인 평가와 IEC 62305-2 표준을 사용하여 필수 설치를 결정할 수 있습니다. 그로 인한 결과는 정해져 있습니다.

일반적으로 가공 전력선에서 전력을 공급할 때 뇌우가 전원 공급 모드에 미치는 영향을 줄이기 위한 일련의 조치(지원 재접지, PEN 도체)를 취하지 않는 한 클래스 I 서지 보호기를 설치하는 것이 거의 항상 바람직합니다. 및 금속 하중 지지 요소, 별도의 접지 루프가 있는 피뢰침 설치, 전위 균등화 시스템 설치.

위험을 평가하는 더 쉬운 방법은 보호되지 않은 가전 제품과 보안 장치의 비용을 비교하는 것입니다. 과전압이 8/20의 특성으로 매우 낮은 값을 갖는 다층 건물에서도 절연 파괴 또는 장치 고장의 위험이 상당히 높습니다.

주 배전반에 장치 설치

대부분의 서지 보호기는 모듈식이며 35mm DIN 레일에 설치할 수 있습니다. 유일한 요구 사항은 SPD 설치용 실드에 보호 도체에 필수 연결이 가능한 금속 케이스가 있어야 한다는 것입니다.

SPD를 선택할 때 주요 성능 특성 외에도 바이패스 모드의 정격 작동 전류도 고려해야 하며 이는 전기 네트워크의 부하와 일치해야 합니다. 또 다른 매개변수는 최대 제한 전압이며 일일 변동 내에서 가장 높은 값보다 낮아서는 안 됩니다.

SPD는 2극 및 4극 회로 차단기를 통해 각각 단상 또는 3상 공급 네트워크에 직렬로 연결됩니다. 스파크 갭 전극을 납땜하거나 배리스터가 파손되어 영구적인 단락이 발생하는 경우 설치가 필요합니다. 상 및 보호 도체는 SPD의 상단 단자에 연결되고 중성 도체는 하단 단자에 연결됩니다.

SPD 연결 예: 1 - 입력; 2 - 자동 스위치; 3 - SPD; 4 - 접지 버스; 5 - 접지 루프; 6 - 전기 계량기; 7 - 차동 자동; 8 - 소비자 기계로

보호 등급이 서로 다른 여러 보호 장치를 설치할 때는 SPD와 직렬로 연결된 특수 초크를 사용하여 조정해야 합니다. 보호 장치는 등급이 높은 순서대로 회로에 내장되어 있습니다. 승인이 없으면 보다 민감한 SPD가 주 부하를 담당하고 더 일찍 실패하게 됩니다.

장치 간 케이블 선 길이가 10m를 초과하면 초크 설치를 피할 수 있습니다. 이러한 이유로 Class I SPD는 계량기 이전에도 외관에 장착되어 계량 장치를 과전압으로부터 보호하고, 두 번째 및 세 번째 클래스는 각각 ASU 및 층/그룹 배전반에 설치됩니다.