SPD とその役割の概要

電気で システムでは、SPD は通常、タップオフ構成 (並列) で取り付けられます。 生きている導体と地球の間。 SPD の動作原理は次のとおりです。 サーキットブレーカーと同様のものです。

通常の使用では (いいえ 過電圧): SPD は開回路ブレーカーに似ています。

あるとき 過電圧: SPD がアクティブになり、雷電流を放電します。 地球。これはサーキットブレーカーが閉じることに似ています。 等電位を介して電気ネットワークをアースと短絡する 接地システムと露出した導電性部分がほんの一瞬の間、 過電圧の持続時間に制限されます。

ユーザーにとって、 SPD の動作は、ほんのわずかしか持続しないため、完全に透過的です。 2番目。

とき 過電圧が放電されると、SPD は自動的に通常の状態に戻ります。 状態（サーキットブレーカーが開いている）。

1. 保護原則

1.1 保護モード

二つあります 雷過電圧モード: コモンモードと残留電流モード。

稲妻 過電圧は主にコモンモードで発生し、通常は電圧の発生源で発生します。 電気設備。残留電流モードでの過電圧は通常発生します。 TT モードでは、主に敏感な機器 (電子機器、 コンピュータなど）。

相/中性点とアース間のコモンモード保護

位相/ニュートラル TT 接地システムでの保護は、中性線の場合に正当化されます。 ディストリビュータ側は低い値（数オーム）の接続にリンクされていますが、 設備の接地電極は数十オームです）。

残留電流 位相と中性点の間のモード保護

現在のリターン その場合、回路は、設置されたニュートラルを経由する可能性が高くなります。 地球。

残りの 相と中性点の間の電流モード電圧 U は、次の値まで増加する可能性があります SPD の各要素の残留電圧の合計に等しい、つまり コモンモードの保護レベルが2倍になります。

位相/ニュートラル TT 接地システムでの保護

似たような この現象は、N 導体と PE 導体の両方が接続されている場合、TN-S 接地システムで発生する可能性があります。 別々であるか、適切に等電位ではありません。その場合、電流は次のようになります。 復帰時には保護導体ではなく中性線に従います そして絆システム。

理論的 すべての接地システムに適用される最適な保護モデルを作成できます。 定義されていますが、実際には SPD はほぼ常にコモンモード保護と 残留電流モード保護 (IT または TN-C モデルを除く)。

必要不可欠なものは、 使用されている SPD が接地システムと互換性があることを確認してください。

1.2 カスケード保護

同じように 過電流保護は、適切な定格を持つデバイスによって提供される必要があります。 インストールの各レベル (オリジン、セカンダリ、ターミナル) と調整 相互に、過渡過電圧に対する保護は同様のことに基づいています。 複数の SPD を「カスケード」組み合わせて使用​​するアプローチです。

2 つまたは 3 つ 通常、エネルギーを吸収して制限するには、SPD レベルが必要です。 高周波発振現象によるカップリングによって誘発される過電圧。

以下の例 エネルギーの 80% だけが地球に転用されるという仮説に基づいています (80%: SPD のタイプと電気的特性に依存する経験値 インストールされますが、常に 100% 未満です)。

の原理 カスケード保護は、低電流アプリケーション (電話、 通信およびデータ ネットワーク)、最初の 2 つの保護レベルを組み合わせたもの 通常はインストール元にある単一のデバイス内にあります。

スパークギャップベース エネルギーの大部分を地球に放出するように設計されたコンポーネントは、 電圧を互換性のあるレベルに制限するバリスタまたはダイオード 保護されるべき機器。

ターミナル 通常、保護はこの発信元保護と組み合わされます。ターミナル 近接 SPD を使用して、機器の近くで保護を提供します。

1.2.1 複数の SPD の組み合わせ

制限するために 過電圧が発生しないように、SPD は常に電源の近くに設置する必要があります。 保護すべき機器 3.

ただし、これは 保護は、直接接続されている機器のみを保護しますが、それ以上の機器を保護します。 ただし、エネルギー容量が低いため、すべてのエネルギーを放出することはできません。

これを行うには、SPD インストール元で必要です 1.

同様にSPD1 ある程度の量が許可されるため、インストール全体を保護することはできません 通過する残留エネルギーの量と、雷は高周波現象であるということです。

状況に応じて、 設置の規模とリスクの種類（暴露と感受性） 機器、サービス継続性の重要性）、回路保護 2 は 1と3に加えて必要です。

カスケード保護

注意してください。 SPD (1) の最初のレベルは、SPD のできるだけ上流に設置する必要があります。 誘発される影響を可能な限り軽減するために設置します。 電磁結合による雷。

1.3 SPD の場所

効果的なために SPD を使用して保護するには、複数の SPD を組み合わせることが必要になる場合があります。

1. メイン SPD ➀

2. 回路 SPD ➁

3. 近接SPD ➂

追加 スケール（線の長さ）や用途によっては保護が必要な場合があります。 保護される機器 (コンピューティング、電子機器など) の感度。もし 複数の SPD がインストールされている場合は、非常に正確な調整ルールを適用する必要があります。

 

の由来 インストール	分布 レベル	応用 レベル
の 設置元の保護 (一次保護) がほとんどをシャントします。 入射エネルギーの（一般的な 電力システムによって伝達されるモード過電圧) を等電位ボンディングに接続します。 システムと地球へ。	回路 保護 (二次保護) は、元の保護を補完します。 調整し、残留電流モードの過電圧から生じる残留電流モードの過電圧を制限します。 インストールの構成。	近接性 保護（端子保護）は、最終的なピーク制限を実行します。 過電圧は機器にとって最も危険です。

のは大事です 設置および機器全体を保護することは重要であることに留意してください。 次の場合にのみ完全に効果的です。

1. 複数のレベル 設置されている機器の保護を確実にするために、SPD が設置 (カスケード) されています。 設置元からある程度の距離: 機器に必要 30 m 以上離れた場所に設置する (IEC 61643-12)、または保護レベルがアップする場合に必要 メイン SPD のカテゴリは機器 (IEC 60364-4-443 および 62305-4)

2. すべてのネットワーク 保護されています:

2.1.力 本館とすべての二次館、外部にネットワークを供給 駐車場の照明システムなど。

2.2.コミュニケーション ネットワーク: 受信回線および異なる建物間の回線

1.4 保護される長さ

それは不可欠です 効果的な電圧サージ保護システムの設計を考慮すること 保護される受信機に供給する回線の長さ (表を参照) 下に）。

実際には、 特定の長さの場合、受信機に印加される電圧は、 共振現象が発生し、予想される制限電圧を大幅に超えます。の この現象の程度は、の特性に直結します。 設置（導体とボンディングシステム）および電流値 点灯放電によって引き起こされます。

SPD は正しくあります 次の場合に有線接続されます。

1. 保護されるもの 機器は SPD が接続されているのと同じアースに等電位で接続されます。 接続されています

2. SPD とその 関連するバックアップ保護が接続されています:

2.1.へ ネットワーク (活線) とボードのメイン保護バー (PE/PEN) に接続します。 導体長はできるだけ短く、0.5 m 未満にしてください。

2.2.と 断面が SPD 要件に適した導体 (「 以下の表）。

表 1 – 最大値 SPDeと保護対象デバイス間の配線長

SPDの位置		インストール元で		インストール元ではありません
導体 断面		配線 （国内）	大きなケーブル （業界）	配線 （国内）	大きなケーブル （業界）
構成 ボンディングシステムの	の上 導体	< 10 メートル	10メートル	< 10m*	20m*
	メッシュ/等電位	10メートル	20メートル	20m*	30m*

* 保護 距離が遠い場合は使用時に推奨

1.4.1 倍電圧の影響

一定以上 長さが d の場合、SPD によって保護されている回路は共振を開始します。 インダクタンスとキャパシタンスは等しい：

Lω = -1 / Cω

回路 その後、インピーダンスはその抵抗まで減少します。 SPDに吸収される部分はあるものの、 回路上の残留雷電流 I は依然としてインパルスベースです。その 共鳴による増加により、Ud、Uc が大幅に増加します。 および Urm 電圧。

これらの下に 条件によっては、受信機に印加される電圧が 2 倍になる可能性があります。

ダブルの効果 電圧

どこ：

•C – 負荷を表す容量

•Ld – 電源ラインのインダクタンス

•Lrm – ボンディングシステムのインダクタンス

インストール SPD の数はサービスの継続性に悪影響を及ぼしてはなりません。 望ましい目的に反します。特に次の場所にインストールする必要があります。 家庭内または同様の設備 (TT 接地システム) の起源、 Sタイプ遅延残留電流装置と併用してください。

注意！もしそこにあるなら 重大な落雷 (> 5 kA) の場合、二次残留電流 デバイスは依然としてトリップする可能性があります。

2. SPD の取り付け

2.1 SPD の接続

2.1.1 ボンディングシステムまたはアース接続

標準化団体 両方の結合概念を表すために「接地装置」という総称を使用します。 システムと接地電極のシステムの間には区別はありません。 二。一般に受け入れられている意見に反して、両者の間に直接の相関関係はありません。 安全性を確保するために低周波で提供される接地電極の値 人の数と、SPD が提供する保護の有効性。

以下に示すように、 このタイプの保護は、接地がない場合でも確立できます。 電極。

のインピーダンス SPD によって分流された電流の放電回路は次のように分解できます。 2つの部分。

まず、 接地電極は、通常はワイヤである導体と、 地面の抵抗。その本質的に帰納的な性質は、 配線上の注意にもかかわらず、周波数とともに効果は低下します （長さ制限、0.5mルール）。このインピーダンスの 2 番目の部分は小さくなります。 目に見えますが、実際には次のもので構成されているため、高周波では不可欠です。 設置場所とアース間の浮遊容量。

もちろん、 これらの各成分の相対値は、種類や種類によって異なります。 設置規模、SPDの設置場所（メインタイプまたは近接タイプ）、 接地電極方式（接地システム）に従ってください。

ただし、それは 電圧サージ保護装置が放電電流に占める割合が大きいことが証明されています。 等電位系では 50 ～ 90% に達する可能性がありますが、その量は直接 接地電極による放電は約 10 ～ 50% です。絆システムは、 低い基準電圧を維持するために不可欠であり、基準電圧はほぼ同じです インストール全体にわたって。

SPD は次のようにする必要があります。 最大限の効果を得るためにこの結合システムに接続されています。

最小値の 接続導体の推奨断面積は、 最大放電電流値と寿命特性 保護装置。

それは非現実的です この断面積を増やして、そうでない接続の長さを補います。 0.5mルールを遵守します。実際、高周波では、 導体はその長さに直接関係します。

電気分野 配電盤や大型パネルの場合は、 露出した金属導電部分を使用してリンクのインピーダンスを調整します。 シャーシ、プレート、エンクロージャ。

表 2 – 最小値 SPD接続導体の断面図

SPD容量		断面積 (mm2)
クラス II SPD	S標準: Imax < 15 kA (x 3-class II)	6
	E増加: Imax < 40 kA (x 3-class II)	10
	H高: Imax < 70 kA (x 3 クラス II)	16
クラス 私はSPD		16

の使用 エンクロージャの露出した金属導電部分は保護導体として使用されます。 によって認定されている限り、規格 IEC 60439-1 によって許可されます。 メーカー。

いつものこと 保護導体を接続するためのワイヤ導体を保持することが望ましい 端子台またはコレクタに接続し、経由で作成されたリンクを二重化します。 エンクロージャシャーシの露出した導電性部分。

2.1.2 接続長さ

実際にはそうなります SPD 回路の全長は 50 cm を超えないようにすることをお勧めします。 この要件を実装するのは必ずしも簡単ではありませんが、利用可能な 近くの露出した導電性部品が役立つ場合があります。

全長 SPD回路

* インストールされる場合があります 同じ DIN レール上にあります。ただし、両方の場合にインストールの保護が強化されます。 デバイスは 2 つの異なる DIN レールに取り付けられます (保護の下に SPD)

の数 SPD が吸収できる落雷は、 放電電流 (値 In の電流の 15 回のストライクから 1 回のストライクまで) Imax/Iimp で)。

0.5mルールで 理論上、雷が落ちたとき、受信機の電圧 Ut は 対象となるのは電圧サージの保護電圧Upと同じです プロテクター（そのIn用）ですが、実際には後者の方が高いです。

実際、 SPD 接続導体のインピーダンスによって引き起こされる電圧降下とその これに保護装置が追加されます。

Ut = UI1 + Ud + UI2 + 上 + UI3

たとえば、 10kAのインパルス電流が通過した1mの導体における電圧降下 10μsで1000Vに達します。

Δu = L × di / dt

• ディ – 電流変動 10,000 A

• dt – 時間変化 10μs

• L – 1 m の導体のインダクタンス = 1 μs

• 価値 電圧Upに加算されるΔu

全長 したがって、Lt はできるだけ短くする必要があります。実際には、次のことをお勧めします。 0.5mを超えないこと。難しい場合は、広くて平らなものを使用すると役立つ場合があります 導体（絶縁編組、フレキシブル絶縁バー）。

0.5mSPD 接続ルール

地球のリンク 電圧サージ保護装置の導体は、緑色/黄色であってはなりません。 PE導体の定義の意味。

一般的な慣行は、 ただし、このマークは頻繁に使用されます。

一部の配線 構成により、上流と下流の間にカップリングを作成できる 雷波の拡散を引き起こす可能性がある SPD の導体 インストール全体を通して。

SPD配線 構成 #1

上流と 電圧サージ保護端子に接続された下流導体 共通の道。

SPD配線 構成1

SPD配線 構成 #2

入出力 導体は物理的に十分に分離され、同じ端子に接続されています。

SPD配線 構成2

SPD配線 構成 #3

繋がり 導体が長すぎると、出力導体が物理的に分離されます。

SPD配線 構成3

SPD配線 構成 #4

繋がり 導体をできるだけ短くし、アース端子からの戻り導体を使用します。 生の指揮者に近い。

SPD配線 構成4

2.2 SPD のサポート終了時の保護

SPD は、 耐用年数の終了に特別な配慮が必要なデバイス。そのコンポーネントは古くなります 落雷が起こるたびに。

人生の終わりに SPD の内部デバイスにより SPD が電源から切断されます。インジケーター（オン） プロテクター）およびオプションのアラームフィードバック（ステータスフィードバックアクセサリ） 取り付け済み) はこのステータスを示し、モジュールの交換が必要です 心配している。

SPDを超えた場合 容量が制限されているため、それ自体が短絡することによって破壊される可能性があります。あ したがって、短絡および過負荷保護装置を設置する必要があります。 SPD の上流のシリーズ (これは一般に SPD ブランチと呼ばれます)。

図X – 関連する保護を備えた SPD の設置原則

に反して ある一般的な意見では、電圧サージ保護装置は常に保護されなければなりません 短絡電流や過負荷電流の可能性を防ぎます。そしてこれはすべてに当てはまります タイプに関係なく、クラス II とクラス I の両方の電圧サージ保護装置 使用されているコンポーネントまたはテクノロジーの。

この保護 通常の差別規定に従って提供されなければなりません。

2.3 SPD の調整

SPDを複数並べる カスケードでは、それぞれが吸収するように調整する必要があります。 エネルギーを最適な方法で供給し、落雷の広がりを制限します。 可能な限りインストールを通じて。

コーディネート SPD の概念は複雑な概念であり、特定の研究の主題を形成する必要があります そしてテスト。 SPD 間の最小距離またはデカップリング チョークの挿入 メーカーは推奨していません。

プライマリーと 二次 SPD は、総エネルギーが散逸されるように調整する必要があります。 (E1 + E2) は、放電容量に応じてそれらの間で共有されます。の 推奨距離 d1 により、電圧サージ保護装置を切り離すことができます。 したがって、過剰なエネルギーが二次 SPD に直接流れるのを防ぎます。 破壊する危険性を伴います。

これは 実際には、各 SPD の特性によって状況が異なります。

図X – SPDの調整

同じものを 2 つ 電圧サージ保護装置。たとえば、Up: 2​​ kV および Imax: 70 kA) が可能です。 距離 d1 を必要とせずに設置すると、エネルギーが共有されます。 2 つの SPD 間でほぼ同等です。ただし、2 つの異なる SPD (たとえば、 最大: 2 kV/Imax: 70 kA および最大: 1.2 kV/Imax: 15 kA) は、少なくとも 8 m 離す必要があります。 2 番目の電圧サージ保護装置に過度の要求がかかることを避けてください。

記載がない場合は、 d1 分 (メートル単位) を Up1 と Up2 の差 (単位) の 1% とみなします。 ボルト）。例えば：

Up1 = 2.0 kV (2000 V) および Up2 = 1.2 kV (1200 V)

⇒ d1 = 8m以上(2000 – 1200 = 800 >> 800 の 1% = 8 メートル)

もう一つの例、 もし：

Up1 = 1.4 kV および Up2 = 1.2 kV ⇒ d1 = 2 m 分