Punti chiave per la selezione del dispositivo di protezione da sovratensioni e analisi dei problemi correlati

Il limitatore di sovratensione è un protettore di circuito ad alta efficienza, in grado di resistere ad alta tensione transitoria, impulsi ad alta energia, rapidi (10-9 s) dall'alta impedenza originale alla bassa impedenza e all'impulso di interferenza ad alta tensione transitoria alla tensione predeterminata, in modo da proteggere efficacemente l'apparecchiatura e i dispositivi sensibili da danni, facendo funzionare il circuito senza interferenze.

(1) I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono suddivisi in tre livelli
Il primo livello può scaricare la corrente diretta di fulmine o l'enorme energia trasmessa quando la linea di trasmissione elettrica viene colpita direttamente da un fulmine. La protezione di primo livello deve essere costituita da uno scaricatore di corrente trifase a commutazione, il cui flusso di fulmine non deve essere inferiore a 60 kA. Generalmente utilizzato per la distribuzione generale.
Lo scopo del secondo livello è quello di limitare ulteriormente il valore della sovratensione residua attraverso il parafulmine del primo livello a 1500-2000 V e di implementare il collegamento equipotenziale per LPZ1-LPZ2. Quando l'uscita del parafulmine di potenza dalla linea del quadro di distribuzione viene utilizzata come protezione di secondo livello, deve essere utilizzato il parafulmine di potenza con limitazione di tensione, la cui capacità di corrente di fulmine non deve essere inferiore a 20 kA.

Lo scopo del terzo livello è proteggere definitivamente l'apparecchiatura e ridurre il valore della sovratensione residua a meno di 1000 V. Come protezione di terzo livello, deve essere uno scaricatore di potenza a limitazione di tensione in serie, con una capacità di corrente di fulmine non inferiore a 10 kA. Generalmente utilizzato per apparecchiature di distribuzione di energia terminali.
I diversi sistemi di distribuzione devono selezionare dispositivi di protezione contro le sovratensioni corrispondenti, che possono essere suddivisi in TN (TN-S, NC, TN-CS), IT e TT.

1) Protezione primaria
Lo scopo è impedire che la sovratensione venga condotta direttamente dall'area lpz0 all'area lpz1 e limitare la sovratensione da decine di migliaia a centinaia di migliaia di volt a 2500-3000 V.
Quando lo scaricatore di potenza installato sul lato bassa tensione del trasformatore di alimentazione domestico viene utilizzato come protezione di primo livello, deve essere uno scaricatore di potenza a commutazione trifase e il suo flusso di fulmine non deve essere inferiore a 60 kA. Questo livello di scaricatore di potenza deve essere uno scaricatore di potenza ad alta capacità collegato tra ciascuna fase della linea in ingresso all'ingresso del sistema di alimentazione dell'utente e la terra. L'insegnante Di, docente di insegnamento online di progettazione elettrica, generalmente richiede che questo livello di scaricatore di potenza abbia una capacità di impatto massima superiore a 100 kA per fase e che la tensione limite richiesta sia inferiore a 1500 V, il che viene definito scaricatore di potenza di livello classico. Questi scaricatori di potenza elettromagnetici sono progettati per resistere all'elevata corrente di fulmine e di fulminazione indotta e per attrarre sovratensioni ad alta energia, che possono deviare una grande quantità di corrente di sovratensione verso terra. Forniscono solo la tensione limite (quando la corrente impulsiva scorre attraverso il parafulmine, la tensione massima sulla linea è chiamata tensione limite) come protezione di livello medio, perché il protettore di livello classico assorbe principalmente la grande corrente di sovratensione e da solo non può proteggere completamente le apparecchiature elettriche sensibili all'interno del sistema di alimentazione.

Il parafulmine di primo livello è in grado di prevenire fulmini da 10/350us e 100 kA, raggiungendo il più alto standard di protezione specificato dalla IEC.
Il riferimento tecnico è: il flusso del fulmine è maggiore o uguale a 100 kA (10/350 µs); Il valore della tensione residua non deve essere maggiore di 2,5 kV; Il tempo di risposta è minore o uguale a 100 ns.
2) Protezione secondaria
Lo scopo è quello di limitare ulteriormente il valore della tensione di sovratensione residua attraverso il parafulmine di primo livello a 1500-2000 V e di implementare il collegamento equipotenziale per lpz1-lpz2.
Quando l'uscita dello scaricatore di sovratensione dalla linea del quadro di distribuzione viene utilizzata come protezione di secondo livello, lo scaricatore di sovratensione a limitazione di tensione deve essere installato nel punto di distribuzione derivato che fornisce energia ad apparecchiature elettriche importanti o sensibili e la sua capacità di corrente di fulmine non deve essere inferiore a 20 kA. Sig. Di, insegnamento online di progettazione elettrica, questi scaricatori di sovratensione di potenza possono assorbire meglio l'energia di sovratensione residua che passa attraverso lo scaricatore di sovratensione all'ingresso dell'alimentazione dell'utente e hanno un eccellente effetto inibitorio sulle sovratensioni transitorie.

La capacità impulsiva massima dello scaricatore di corrente da fulmini di potenza utilizzato in questo caso deve essere superiore a 45 kA per fase e la tensione limite richiesta deve essere inferiore a 1200 V, il che lo rende uno scaricatore di corrente da fulmini di potenza di Classe II. In generale, se il sistema di alimentazione dell'utente raggiunge il secondo livello di protezione, può soddisfare i requisiti di funzionamento delle apparecchiature elettriche.
Il protettore di classe C è adottato per gli scaricatori di corrente di classe II per la protezione in modalità completa di fase I, fase I e fase I, e i principali parametri tecnici sono: la capacità di corrente di fulmine è maggiore o uguale a 40 ka (8/20 µs); il valore di picco della tensione residua non deve essere maggiore di 1000 V; il tempo di risposta non deve essere maggiore di 25 ns.

3) Protezione di terzo livello
Lo scopo è quello di proteggere definitivamente l'apparecchiatura riducendo la tensione di sovratensione residua a meno di 1000 V, in modo che l'energia di sovratensione possa danneggiare l'apparecchiatura.
Quando il parafulmine installato all'estremità in ingresso dell'alimentazione CA di apparecchiature informatiche elettroniche viene utilizzato come protezione di terzo livello, deve essere un parafulmine con limitazione della tensione in serie e la sua capacità di corrente di fulmine non deve essere inferiore a 10 kA.
Infine, è possibile utilizzare un parafulmine integrato nell'alimentazione interna delle apparecchiature elettriche per eliminare completamente le piccole sovratensioni transitorie. Sig. Di, docente online di progettazione elettrica, la capacità di impatto massima del parafulmine utilizzato in questo caso deve essere di 20 kA per fase o inferiore, e la tensione limite richiesta deve essere inferiore a 1000 V. Per alcune apparecchiature elettroniche particolarmente importanti o sensibili, è necessario disporre di un terzo livello di protezione, che può anche proteggere l'apparecchiatura elettrica dalle sovratensioni transitorie generate all'interno del sistema. Per l'alimentazione del raddrizzatore utilizzato per apparecchiature di comunicazione a microonde, apparecchiature di comunicazione per stazioni base mobili e apparecchiature radar, è necessario selezionare parafulmini con alimentazione in corrente continua con tensione di esercizio adeguata, come protezione senza livello, in base alle esigenze di protezione della loro tensione di esercizio.

4) In base al livello di tensione di tenuta dell'apparecchiatura protetta
Se la protezione contro i fulmini a due livelli riesce a limitare la tensione al di sotto del livello di tensione di tenuta dell'apparecchiatura, è richiesta solo la protezione a due livelli. Se il livello di tensione di tenuta dell'apparecchiatura è basso, potrebbero essere necessari quattro o più livelli di protezione. La capacità di corrente di fulmine della protezione di quarto livello non deve essere inferiore a 5 kΩ.
(2) Perché un fusibile e un interruttore automatico dovrebbero essere installati davanti al dispositivo di protezione da sovratensioni?
Quando la corrente di spunto che attraversa il limitatore di sovratensione è superiore al suo IMAX, il limitatore di sovratensione si guasta, causando un cortocircuito nel circuito. Per interrompere il cortocircuito, è necessario installare un interruttore automatico o un fusibile. Il Sig. Di, insegnante online di progettazione elettrica, afferma che ogni fulmine causa l'invecchiamento del limitatore di sovratensione. Ad esempio, se la corrente persiste per un lungo periodo, il limitatore di sovratensione si surriscalda e ne accelera l'invecchiamento. In questo caso, il sistema di protezione termica dell'interruttore automatico o del fusibile deve intervenire per scollegare il limitatore di sovratensione prima che raggiunga il calore massimo consentito.

Requisiti del limitatore di sovratensione per fusibile e interruttore automatico: quando vengono applicati 20 impulsi di prova standard da 8/20 microsecondi e 1,2/50 microsecondi alla corrente nominale, l'interruttore automatico o il fusibile non scattano. In caso di guasto e cortocircuito del limitatore di sovratensione, l'interruttore automatico o il fusibile devono intervenire. Se il limitatore di sovratensione è un modulo di commutazione, poiché la sua modalità di guasto è a circuito aperto, può essere protetto senza interruttore automatico e fusibile.
Sia il fusibile che l'interruttore automatico possono essere utilizzati come protezione superiore contro le sovratensioni. Caratteristiche del fusibile: il fusibile ha due funzioni di protezione: ritardo prolungato e corrente istantanea con caratteristiche di limite di tempo inverso. Il Sig. Di, insegnamento online di progettazione elettrica, viene utilizzato rispettivamente come protezione da sovraccarico e cortocircuito, ovvero il fusibile deve essere sostituito dopo la fusione per guasto. Caratteristiche dell'interruttore automatico: l'interruttore automatico ha protezione da corrente istantanea e protezione termica da sovraccarico. Dopo la disconnessione per guasto, può essere ripristinato manualmente senza sostituire i componenti.
Osservare la differenza tra le linee in ingresso: un limitatore di sovratensione da 440 V deve essere selezionato per un sistema trifase a 280 V a cinque fili o un sistema trifase a 380 V a quattro fili. Un limitatore di sovratensione da 220 V deve essere selezionato per un sistema monofase a 220 V a due fili o un sistema monofase a 220 V a tre fili. Inoltre, si noti che il livello di protezione del limitatore di sovratensione selezionato è di livello 2 per un sistema trifase a 280 V sulla linea in ingresso dell'edificio residenziale; di livello 3 per un sistema monofase a 220 V.
Dopo che la linea del sistema TN-CS entra nella scatola di distribuzione generale dell'edificio, la linea di alimentazione si divide in linea N e linea PE. È necessario installare un limitatore di sovratensione solo tra la linea di fase I e la linea di alimentazione.
L'interruttore davanti al limitatore di sovratensione consente di selezionare il fusibile e l'interruttore automatico. Generalmente, si consiglia di selezionare 40 ~ 63 A per IMAX > 40 kA e 20 ~ 32 A per IMAX < 40 kA.

(3) Il limitatore di sovratensione e il parafulmine sono la stessa cosa?
Sebbene sia il limitatore di sovratensione che il parafulmine abbiano la funzione di prevenire le sovratensioni, in particolare quelle causate dai fulmini, presentano comunque numerose differenze nella loro applicazione.
1) Gli scaricatori hanno più livelli di tensione, che vanno da 0,38 kV a bassa tensione a 500 kV UHV, mentre i dispositivi di protezione contro le sovratensioni hanno generalmente solo prodotti a bassa tensione;

2) I dispositivi antifulmine vengono installati principalmente sul sistema primario per impedire l'invasione diretta dell'onda del fulmine, mentre i dispositivi di protezione da sovratensione vengono installati principalmente sul sistema secondario, che rappresentano una misura supplementare dopo che il dispositivo antifulmine ha eliminato l'invasione diretta dell'onda del fulmine o quando il dispositivo antifulmine non elimina l'onda del fulmine;

3) Il parafulmine viene utilizzato per proteggere le apparecchiature elettriche, mentre il limitatore di sovratensione viene utilizzato principalmente per proteggere strumenti elettronici o contatori;
4) Poiché lo scaricatore è collegato al sistema elettrico primario, deve avere un isolamento esterno adeguato e dimensioni compatte. Poiché il limitatore di sovratensione è collegato a bassa tensione, le dimensioni possono essere molto ridotte.