Bir spd ne yapar?

Aşırı Gerilim Koruma Cihazı (AGKC), elektronik ekipmanları güç dalgalanmalarından veya geçici gerilimlerden korumak için kullanılan bir cihazdır. Korunması gereken yük güç devresine paralel olarak bağlanırlar ve ayrıca her seviyedeki güç kaynağı ağlarında da kullanılabilirler. Bu makale, aşırı gerilim koruma cihazlarının çalışma prensibini ve elektrik sistemlerindeki önemli rollerini inceleyecektir.

Dalgalanmalar nelerdir?

Dalgalanmalar, onlarca kilovolta ulaşabilen ve mikrosaniyeler mertebesinde sürelere sahip geçici aşırı gerilimlerdir. Kısa sürmelerine rağmen, yüksek enerji içeriği, elektronik bileşenlerin erken yaşlanması, ekipman arızası veya hizmet kesintileri ve mali kayıp gibi hatta bağlı ekipmanlarda ciddi sorunlara neden olabilir.

Dalgalanmaların kökeni

Yıldırımın, dalgalanmaların en önemli kaynağı olduğu bilinmektedir; yıldırım çarpmalarının bir milyondan bir milyar volta ve 10.000 ila 200.000 amper arasında olduğu kaydedilmiştir. Ancak, yıldırım, bir tesisteki tüm geçici olayların yalnızca bir bölümünü oluşturur. Geçici olaylar hem harici kaynaklardan (yıldırım gibi) hem de dahili kaynaklardan kaynaklanabildiğinden, tesislerin hem bir yıldırımdan korunma sistemine hem de aşırı gerilim korumasına sahip olması gerekir.

Yıldırım: En yıkıcı dalgalanma kaynağı. IEC 61643-12 standardına göre, yıldırımdan gelen enerji 200 kA'ya kadar ulaşabilir. Ancak referans olarak, tahminler %65'inin 20kA'dan ve %85'inin 35kA'dan az olduğunu göstermektedir.

Endüksiyon: Kaynaklar arasında buluttan buluta yıldırım veya yakınlardaki yıldırım çarpmaları bulunur; burada akım akışı, besleme hatlarında veya diğer metal iletkenlerde aşırı gerilime neden olur.

Bir dalgalanmanın ne zaman, nerede, ne büyüklükte veya ne kadar süreceğini/dalga biçimini gerçekten bilmenin bir yolu yoktur. Bu nedenle, Standartlar dahilinde bazı varsayımlar yapılmış ve farklı dalgalanma olaylarını simüle etmek için 2 ana dalga biçimi seçilmiştir:

- İletim

İletim veya 10/350μs, doğrudan yıldırım çarpmasından gelen enerjiyi simüle eder.

- Endüksiyon
Endüksiyon veya 8/20μs, dolaylı yıldırım çarpmasından gelen enerjiyi simüle eder.

Dahili kaynaklar:

- Şebeke şebekesi anahtarlaması, motorların veya diğer endüktif yüklerin bağlantısının kesilmesiyle gelirler. Bu kaynaklardan gelen enerji de 8/20 dalga formu ile analiz edilir.

- Geçici aşırı gerilimler yalnızca güç dağıtım hatlarında meydana gelmez ve ayrıca telefon, iletişim, ölçüm ve veri gibi metal iletkenlerden oluşan herhangi bir hatta da yaygındır.

Aşırı Gerilim Koruma Cihazlarının Rolü

Aşırı gerilim koruma cihazları, bilgisayarlar, televizyonlar, çamaşır makineleri ve güvenlik devreleri (yangın algılama sistemleri ve acil durum aydınlatması gibi) gibi kendilerine bağlı hassas elektronik ekipmanları koruyarak, geçici gerilimleri yönlendirerek veya sınırlayarak kontrol eder. Bu cihazlar, geçici aşırı gerilimden zarar görmeye eğilimli hassas elektronik devreler içerir; bu nedenle, aşırı gerilim koruma cihazları, elektrik tesisat sistemlerini korumada çok önemli bir rol oynar.

Uygun AGKC olmadan, geçici olaylar elektronik ekipmana zarar verebilir ve maliyetli kesintilere yol açabilir. Bu nedenle, aşırı gerilim koruma cihazlarının elektrikli ekipmanları korumadaki önemi abartılamaz.

AGKC nasıl çalışır?

AGKC'nin, farklı koşullar altında yüksek ve düşük empedans durumu arasında geçiş yapan en az bir doğrusal olmayan bileşeni vardır. Normal çalışma gerilimlerinde, AGKC'ler yüksek empedans durumundadır ve sistemi etkilemez. Devrede geçici bir gerilim meydana geldiğinde, AGKC iletime (veya düşük empedans) durumuna geçer ve geçici enerjiyi ve akımı kaynağına veya toprağa yönlendirir. Bu, gerilim genliğini daha güvenli bir seviyeye sınırlar veya kıskaçlar. Geçici olay yönlendirildikten sonra, AGKC otomatik olarak yüksek empedans durumuna geri döner.

Aşırı gerilim koruyucunun çalışma prensibi aşağıdaki gibidir:

- Normal Çalışma

Aşırı gerilim olmaması durumunda, aşırı gerilim koruma cihazının takılı olduğu sistem üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Açık devre gibi davranır, korur

canlı iletkenler ve toprak arasındaki izolasyon.

- Aşırı Gerilim Sırasında
Bir gerilim dalgalanması meydana geldiğinde, aşırı gerilim koruma cihazı empedansını nanosaniyeler içinde azaltacak ve dalgalanma akımını yönlendirecektir. Bu noktada, AGKC bir kapalı devre gibi davranır, aşırı gerilimi kısa devre yapar ve elektrik bağlantılı olanlara kabul edilebilir değerlerle sınırlar

aşağı yönlü ekipman.

- Aşırı Gerilim Sonrası

Darbe dalgalanması sona erdiğinde, aşırı gerilim koruma cihazı orijinal empedansını geri yükleyecek ve açık devre durumuna dönecek ve devam edecektir.
elektrik sistemindeki gerilim koşullarını izlemek.

3P mi yoksa 4P mi? N-PE kutbuna ne zaman ihtiyaç duyulur?

Aşırı Gerilim Koruma Cihazları (AGKC'ler), herhangi bir aşırı gerilim olayında AGKC'nin toprağa düşük empedanslı bir yol gibi davranacağı bir konumda, elektrikli ekipmanın yukarısına paralel olarak kurulur. Bu, yüksek gerilim enerjisini, gerilim dayanım derecesini aşmadan önce aşağı yönlü ekipmandan uzaklaştırır ve böylece hasarı önler.

AGKC'lerle ilgili yaygın bir soru, 3 kutuplu ve 4 kutuplu cihazların uygulaması arasındaki ayrımdır. TN-C-S kablolama sistemleri söz konusu olduğunda, nötr iletken doğrudan toprağa bağlanır (MEN bağlantısı). Bir AGKC bu MEN bağlantısından 10 metre içinde kurulursa, yalnızca 3 kutuplu bir cihaz gereklidir. 4 kutuplu cihazlar tarafından sağlanan ek N-PE kutbu, bu durumda MEN bağlantısı üzerinden nötr yoluyla zaten bir toprak yolu olduğundan gereksizdir.

Ancak, bir AGKC bir MEN bağlantısından 10 metreden daha uzakta kurulursa, 4 kutuplu bir AGKC gereklidir. Toprağa empedans kablo uzunluğu ile arttığından, bir dalgalanma enerjisi artık MEN bağlantısından sonra şebekeye girme ve aşağı yönlü ekipmana zarar verme potansiyeline sahiptir.

Koruyucuların sınıflandırılması

Koruma cihazları, deşarj kapasitelerine göre tiplere ayrılır.

Tip 1:

• 10/350 μs dalga formu (Sınıf I testi) ile test edilmiştir; bu, doğrudan bir yıldırım çarpmasıyla üretilen akımı simüle eder.
• Çok yüksek akımları toprağa deşarj etme yeteneği, yüksek bir Yukarı - gerilim koruma seviyesi sağlar.
• Aşağı yönlü Tip 2 koruyucular eşlik etmelidir. Dış bir koruma sistemine sahip binalarda olduğu gibi, yıldırım çarpma riski yüksek olan gelen güç kaynağı panellerinde kullanım için tasarlanmıştır.

Tip 2:

• 8/20 μs dalga formu (Sınıf II testi) ile test edilmiştir; bu, bir anahtarlama veya yıldırım çarpması durumunda, dağıtım hattında veya yakınında üretilen akımı simüle eder.

• Yüksek akımları toprağa deşarj etme yeteneği, orta bir Yukarı - gerilim koruma seviyesi sağlar. Tip 1 koruyucuların aşağısında veya yıldırım çarpmasına maruz kalma riski düşük olan alanlardaki gelen güç kaynağı panellerinde kullanım için tasarlanmıştır.
Tip 3:

• 1.2/50 μs - 8/20 μs birleşik dalga formu (Sınıf III testi) ile test edilmiştir; bu, korunacak ekipmana ulaşabilecek akımı ve gerilimi simüle eder.
• Orta akımları toprağa deşarj etme yeteneği, düşük bir Yukarı - gerilim koruma seviyesi sağlar. Her zaman, hassas ekipmanı veya Tip 2 cihazından 20 metreden daha uzakta bulunan ekipmanı korumak için tasarlanmış bir Tip 2 korumasının aşağısına kurulur.

IEC 61643 standardına göre AGKC özellikleri

Koruyucu parametreleri:
- Yukarı Koruma seviyesi: Bir tepe akımının uygulanması sırasında koruma cihazının terminalleri arasındaki maksimum artık gerilim.

- İç Nominal akım: Koruma cihazının ömrünün sonuna ulaşmadan 20 kez dayanabileceği 8/20 μs dalga formundaki tepe akımı
- Imax Maksimum deşarj akımı: Koruma cihazının dayanabileceği 8/20 μs dalga formundaki tepe akımı.

- Uc Maksimum sürekli çalışma gerilimi: Koruma terminallerine kalıcı olarak uygulanabilen maksimum etkin gerilim

cihazı.

- Iimp Darbe akımı: Koruma cihazının ömrünün sonuna ulaşmadan dayanabileceği 10/350 μs dalga formundaki tepe akımı.

Koruma tasarımına nereden başlanır?

Kurulumun kaynağı olarak, ana şalter panosu, ağdaki AGKC'lerin tasarımına başlamak için yerdir.

Koruma tasarımına nasıl başlanır?

Daha önce belirtildiği gibi, AGKC koruma tasarımı, transformatör tarafından verilen arıza derecelerine bağlı değildir, yalnızca dalgalanmaya maruz kalma seviyesine bağlıdır. Peki, ana şalter panosuna hangi AGKC'yi kurmalıyız?

En yüksek yıldırımın dağılımını gösteren IEC 63205-1 standardından yukarıdaki diyagrama bakın: 200kA @ 10/350μs.

En kötü senaryoda, bu enerjinin %50'si toprağa iletilir ve ağların 3 fazı ve nötrü boyunca 100kA potansiyel bırakır.

Burada, bir yıldırım binanın toprak bağlantısına veya yakınına çarptığında, özellikle bir binanın bir yıldırım çubuğu varsa, 25kA @ 10/350μs (Iimp) Tip 1 AGKC şiddetle tavsiye edilir.

“Normal Senaryo”da, şebekeye doğrudan bir yıldırım çarpmasının, kurulumunuzdan, enerjinin %50'sinin bağlantı noktanıza girmeden önce diğer iletkenler aracılığıyla toprağa dağıtılacağı kadar uzakta olduğu varsayılır. Bu senaryoda, 12.5kA @ 10/350μs (Iimp) Tip 1'li bir cihaz önerilir. Ayrıca, IEC 61643-12 standardına göre, Tip 1'e ihtiyaç duyulduğunda 12.5 kA minimum kA derecesidir.

Kurulumun maruz kalma seviyesi yukarıda açıklanan senaryolardan daha düşükse, Tip 2 AGKC (Imax), ekipman ve kesinti maliyeti ve riski ile birlikte değerlendirilebilir.

Üçüncü bir aşama aşırı gerilim koruma cihazı kurmam gerekiyor mu?

Neye yüklendiğine, ne kadar kritik, pahalı, kesinti maliyetine ve hassas olduğuna bağlı olarak, son yüke kurulan üçüncü bir aşama aşırı gerilim koruması düşünülebilir. Ekipmanın ve/veya kesintinin maliyeti yüksekse, üçüncü bir aşama Tip 3 (1.5/50μs) cihazı kurmak, ekipmanınıza ulaşan son dalgalanma enerjisi riskini daha da azaltacaktır.

3. aşama aşırı gerilim koruması içermesi gereken uygulama örnekleri şunlardır:

• Hastaneler

• Veri Merkezleri

• Havaalanları

• Bankacılık ve Sigorta

• Ulaşım