Hur väljer man rätt överspänningsskydd?
Hur man väljer rätt överspänningsskydd?
Jag minns fortfarande den dagen då ett enda blixtnedslag kostade min klient 80 000 USD i PLC-kort.
Jag väljer SPD:er genom att först kartlägga nätets felström och spänningstålighet, matcha sedan en enhet vars Uc ≥ 1,2 × systemspänning, In ≥ 5 kA, och Up ≤ 0,8 × utrustningens tålighet.
Fortsätt läsa så visar jag dig exakt den checklista jag använder så att du aldrig betalar för mycket eller underbeskyddar igen.
Hur väljer man överspänningsskydd?
Jag begränsar fältet genom att ställa tre frågor: Vilken är systemets spänning och jordningstyp? Hur mycket blixtnedslag utsätts kablarna för? Vilken är den svagaste länken inuti maskinen som jag vill spara?
När dessa siffror väl finns på en sida blir rätt SPD uppenbar på mindre än fem minuter.
Jag börjar varje citat med en "riskkarta" på en sida.
Först skriver jag systemspänningen högst upp.
Sedan lägger jag till kabellängden från huvudbrytaren till maskinen.
Långa löprundor utomhus får höga poäng på min blixtskala.
Efter det öppnar jag maskinmanualen och letar efter impulsspänningens märkvärde.
De flesta PLC:er listar 1 kV, frekvensomriktare listar 2 kV och servodrivare listar 1,5 kV.
Jag ringar in det lägsta numret; det är min målskyddsnivå (Upp).
Sedan väljer jag SPD-klassen.
För en huvudcentral använder jag klass I om byggnaden har en extern åskledare; klass I klarar 25 kA 10/350 µs.
Om det inte finns någon stång räcker det med klass II 8/20 µs.
För underpaneler håller jag mig till klass II, och på sockelnivå lägger jag till en klass III med Up
Jag blandar aldrig märken i samma riktning; olika klämkurvor kan förskjuta spänningen till den svagare enheten.
Priset kommer sist.
Jag frågar fabriken om två priser: standard 40 kA och tung 80 kA.
Om skillnaden är mindre än 4 % av panelkostnaden tar jag den större enheten.
Den extra kopparen betalar sig själv första gången en storm drar in.
Snabbvalstabell
| Plats | Klass | I (8/20) | Uc (V) | Upp (kV) |
| Huvudpanel TN-S | I/II | 60 kA | 275 | 1,5 |
| Underpanel | II | 40 kA | 275 | 1.2 |
| PLC-rack | III | 20 kA | 275 | 0,8 |
Vilka överspänningsskydd bör väljas och var bör de installeras?
Jag placerar en klass I- eller II-enhet vid huvudcentralen, en klass II vid varje undercentral och en klass III i alla skåp som innehåller elektronik värda mer än 2 000 USD.
Kabellängden mellan stegen måste vara längre än tio meter, annars lägger jag till en avkopplingsspole.
Huvudkortet är den enkla delen.
Jag bultar fast SPD:n i samma mässingsstång som elmätaren.
Jag håller ledningslängden kortare än 30 cm totalt; varje extra 10 cm lägger till 100 V till klämspänningen.
Om stången är trång böjer jag kabeln en gång och klämmer fast den, men jag tar aldrig genvägar på vajertjockleken.
Jag använder 16 mm² flertrådig koppar eftersom den passar i kabelsko och håller temperaturökningen under 30 K vid 100 kA.
Underpaneler behöver mer eftertanke.
Jag går runt anläggningen och räknar metallgångarna: kabelstegar, stålbalkar och kopparrör.
Om två paneler delar samma stål, ger jag fortfarande var och en sin egen SPD.
Delade vägar delar inte ökningar; de delar potential, och det är det som dödar chips.
Inuti maskinen monterar jag den minsta överspänningsskyddet på DIN-skena precis bredvid 24 V-matningen.
Jag använder en smält version så att underhållspersonalen kan dra ut den med handskar på händerna.
Jag märker säkringen "SPD ISOLATOR" på engelska och spanska eftersom våra besättningar roterar.
Regel för installationsavstånd
| Avstånd från huvud-SPD | Behövs nästa SPD? | Klass |
|
| Inga | – |
| 10–30 meter | Ja | II |
| > 30 m | Ja | II |
Samordning mellan överspänningsskyddet och dess frånskiljare strömbrytare
Jag dimensionerar brytaren så att dess magnetiska utlösning är över SPD:ns maximala följström, men under panelens kortslutningsklassning.
Det fönstret är vanligtvis 2 kA till 6 kA, och en C-kurva 32 A MCB landar precis i mitten.
Följström är den fula tvillingen till stötström.
Efter att SPD-spänningen har klämts in fortsätter nätspänningen att mata ström genom enheten.
Om strömmen är högre än så kommer brytaren att lösa ut, SPD:n tar eld.
Jag kontrollerar databladsraden som heter ”Ifi” (följ strömavbrott).
En bra SPD listar 100 A.
Jag jämför det med brytarkurvan: en B-kurva utlöses vid 3 × In, en C-kurva vid 5–10 × In.
För en 32 A-brytare löser C-kurvan ut mellan 160 A och 320 A, så SPD:n är säker.
Jag tittar också på kortslutningsklassificeringen.
I Tyskland ser vi 50 kA-paneler, i Vietnam 10 kA.
Jag väljer en brytare vars ICU överstiger det lokala elverkets värde.
Om SPD:n är klassad till 25 kA men brytaren bara är på 10 kA, blir brytaren säkringen.
Det är bakvänd logik, så jag uppgraderar brytaren först.
Breaker–SPD matchtabell
| Brytartyp | Gradering | Magnetisk resa | SPD Ifi | Match? |
| B32 | 32 A | 96 A | 100 A | Inga |
| C32 | 32 A | 160 A | 100 A | Ja |
| D20 | 20 A | 200 A | 100 A | Ja |
Samordning mellan överspänningsskyddet och dess frånskiljare i händelse av kortslutning
Jag kör ett 50 kA bultfelstest i ETAP och bekräftar att brytaren kommer att lösa ut innan överspänningsskyddshuset når 200 °C.
Om programvaran visar rött, uppskalar jag till en 50 A C-kurva eller lägger till en 50 A gG-säkring i serie.
Det värsta fallet är inte blixtnedslag; det är en fullständig kortslutning mellan SPD-terminalerna.
Kopparånga stiger på mindre än 3 ms.
Jag behöver att den magnetiska utlösningen öppnas på under 1 ms.
Det betyder att felströmmen måste vara minst 5 gånger den magnetiska inställningen.
I en 50 kA-panel ser en C32 1 560 A, så förhållandet är 1 560 / 160 = 9,7.
Brytaren löser ut inom 0,01 s, långt före termisk rusning.
Om elimpedansen är låg kan felet nå 35 kA.
Jag kontrollerar brytarens genomsläppningsenergi (I²t).
SPD måste överleva den energin.
Jag jämför brytarens I²t vid 50 kA med överspänningsskyddets I²t före ljusbågsbildning.
När brytaren är större är jag säker.
När SPD:n är större lägger jag till en säkring.
Samordning mellan överspänningsskyddet och dess frånskiljarsäkring vid kortslutning
Jag väljer en gG-säkring en storlek över MCB-klassningen så att säkringen bara träder in när brytaren fallerar.
En 40 A gG-säkring låter en C32-brytare lösa ut först, men öppnar fortfarande efter 2 ms om felströmmen överstiger 20 kA.
Säkringar är min reservfallskärm.
De ökar kostnaden, så jag använder dem bara när felströmmen är över brytarens Icu.
I Italien ser vi 40 kA-nätverk.
En 32 A brytare med 10 kA Icu är en leksak där.
Jag seriekopplar en 50 A gG-säkring; dess brytförmåga på 50 kA täcker gapet.
Säkringen skyddar även överspänningsskyddet om brytaren svetsar.
Jag monterar säkringen i samma DIN-hölje så teknikern behöver bara en reservsäkring.
Värme är den dolda fienden.
En säkring har en effekt på 1,6 W vid märkström.
Jag minskar temperaturen med 20 % i paneler över 40 °C.
Det betyder att en 50 A säkring räcker för 40 A kontinuerligt.
Jag noterar det på paneldörren så att ingen byter in en 63 A säkring under en panikattack vid midnatt.
Slutsats
Kartlägg risken, matcha siffrorna och låt brytaren leda säkringen.
Gör det en gång, och varje storm kommer att passera utan en enda stekt bräda.