Quelles sont les différences entre un dispositif de protection contre les surtensions et un parasurtenseur pour les systèmes triphasés ?

La principale différence est la portée et l'installation : les SPD protègent le système électrique au niveau du panneau (y compris les modes de surtension triphasés clés comme L–L et L–G), tandis que les parafoudres protègent un appareil au point de terminaison.

Dans les systèmes triphasés, un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) est généralement un dispositif monté sur panneau, monté sur panneau, installé à l'entrée de service ou dans les panneaux de distribution pour protéger une zone de distribution triphasée en limitant les surtensions transitoires et en détournant le courant de surtension.

Un «protecteur de surtension» fait généralement référence à la protection au point d'utilisation à proximité d'une seule charge (souvent de style plug-in), qui peut réduire les surtensions au terminal de l'équipement mais ne protège pas le câblage en amont ou le réseau de distribution triphasé.

Cet article abordera les différences entre un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) utilisé dans la distribution électrique triphasée et un parasurtenseur utilisé pour la protection des équipements au point d'utilisation.

Ce que signifie « dispositif de protection contre les surtensions » dans les systèmes électriques triphasés

en ingénierie et en pratique de distribution électrique, un Dispositif de protection contre les surtension est généralement un Composant de protection connecté en permanence installé au Entrée de service, distribution principale, ou Panneaux de panneau en aval Pour limiter les surtensions transitoires sur le système d'alimentation.

Dans un contexte triphasé, un SPD monté sur panneau fait partie de l'infrastructure électrique de l'installation. Son travail n'est pas de « protéger un seul appareil », mais de réduire le stress de surtension dans un Zone du système électrique, aidant à protéger plusieurs circuits et charges en aval.

Concept de protection monté sur panneau / niveau de distribution

Un SPD de distribution est installé à un point où il peut intercepter l'énergie de surtension avant de se propager profondément dans le câblage de l'installation. Le SPD fournit un chemin de dérivation à faible impédance lors d'un événement transitoire, limitant la tension qui apparaît aux charges connectées.

Dans une distribution typique en 3 phases, les SPD sont sélectionnés et câblés pour traiter les modes de surtension pertinents, tels que :

• L–G (ligne au sol): un conducteur de phase qui monte par rapport à la terre
  
• L–L (ligne à ligne): un pic de tension entre deux conducteurs de phase
  
• (le cas échéant) N–G (neutre-sol): particulièrement pertinent dans les systèmes avec conducteur neutre et charges sensibles
  

L'efficacité pratique d'un SPD dépend fortement de où il est installé, pas seulement comme ça s'appelle. Deux dispositifs avec des composants internes similaires peuvent se comporter de manière très différente selon l'emplacement du panneau, la longueur du conducteur, la qualité de liaison et l'impédance du chemin de retour.

Pourquoi l'emplacement d'installation est plus important que le nom

Dans les installations réelles, le câblage de distribution entre un SPD et l'équipement protégé n'est pas « idéal ». Il a une résistance et une inductance. Les surtensions sont des événements rapides, de sorte que l'inductance de câblage devient un facteur majeur dans la tension qui atteint réellement les terminaux de l'équipement.

Un panneau SPD installé à proximité du bus du panneau et collé correctement peut réduire les contraintes de surtension beaucoup plus efficacement qu'un appareil installé plus loin avec des fils longs, même si leurs cotes nominales semblent similaires sur le papier.

Note courte : comportement de surtension triphasé (pourquoi c'est différent)

Dans les systèmes triphasés, le comportement de surtension peut inclure :

Surtensions phase-phase :
Les événements de commutation, les défauts ou les effets de couplage peuvent créer des pics entre les phases (L1–L2, L2–L3, L1–L3). Cela compte car certains équipements (comme les variateurs et les alimentations électriques) peuvent être stressés par des transitoires L–L même lorsque L–G semble acceptable.

Impact du système de mise à la terre :
Le réseau de mise à la terre et de liaison détermine l'efficacité avec laquelle le courant de surtension peut être détourné. Un chemin de masse à haute impédance, une mauvaise liaison ou plusieurs trajectoires parallèles peuvent augmenter les tensions résiduelles pendant les surtensions.

Impédance + Effet de longueur de plomb :
Les courants de surtension rapides grâce au câblage créent une chute de tension supplémentaire. Même un SPD de haute qualité peut sembler "faible" s'il est installé avec de longs conducteurs ou mal acheminé.

Ce que les gens entendent généralement par « protecteur de surtension » 

le terme parasurtenseur Est largement utilisé comme étiquette générale pour de nombreux produits et styles d'installation différents. Dans le langage courant, il s'agit souvent de :

• Strips d'alimentation enfichables avec suppression des surtensions
  
• Dispositifs au point d'utilisation proches d'une charge spécifique
  
• Petits modules de protection intégrés aux cordons d'alimentation de l'équipement
  

Cette large utilisation entraîne une confusion dans la conception commerciale et industrielle en 3 phases car le terme ne communique pas clairement :

• Que l'appareil soit connecté en permanence ou enfichable,
  
• Quels sont les modes de surtension qu'il protège réellement (L–L vs L–G),
  
• Qu'il soit conçu pour des topologies triphasées,
  
• Comment il se coordonne avec la protection en amont.
  

En d'autres termes, le «protecteur de surtension» est souvent un orienté vers le consommateur ou informel terme, tandis que SPD (paramétrage de protection) est généralement utilisé comme un Terme d'ingénierie au niveau du système Lié à la pratique de la distribution électrique, aux normes et aux zones d'installation.

Cela ne signifie pas pour autant que les appareils au point d'utilisation soient "mauvais" ou "inutiles". Cela signifie que le nom à lui seul ne vous en dit pas assez sur la pertinence d'un système triphasé.

Différences essentielles : SPD vs Protecteur de surtension dans les systèmes triphasés 

Tableau de comparaison : Dispositif de protection contre les surtensions vs parafoudre 

1) Emplacement de l'installation et rôle du système

Un SPD au niveau de la distribution est installé à l'entrée de service, au standard principal ou aux panneaux de distribution pour intercepter l'énergie de surtension avant qu'elle ne se propage plus profondément dans le câblage de l'installation. Dans un contexte triphasé, il prend en charge la protection sur une zone du système électrique plutôt qu'un seul appareil.

Un parasurtenseur (en usage courant) est généralement placé à proximité de l'équipement ou du réceptacle. Cela peut être utile pour la protection locale, mais il ne protège pas automatiquement les chargeurs en amont, les panneaux ou autres charges connectées au même réseau triphasé.

2) Rôle principal (protection de zone vs protection des appareils)

Un SPD fait partie de l'infrastructure électrique de l'installation. Son objectif est de réduire les contraintes transitoires sur plusieurs circuits et charges en aval.

Un parasurtenseur est généralement sélectionné pour protéger un appareil ou une prise spécifique. Il s'agit d'une solution localisée et ne peut pas s'attaquer à l'environnement de surtension complet d'un système de distribution commerciale/industriel triphasé.

3) Modes d'ajustement et de surtension de la topologie dans les systèmes triphasés

Les systèmes triphasés peuvent connaître des surtensions dans plusieurs modes, notamment :

• L–G (ligne au sol)
  
• L–L (ligne à ligne)
  
• N–G (neutre-sol) le cas échéant
  

Un SPD triphasé est généralement sélectionné et câblé pour adresser les modes appropriés pour la configuration du système (3 fils vs 4 fils, Delta vs Wye). De nombreux produits appelés « protecteurs de surtension » sont orientés vers une phase unique, sauf s'ils sont explicitement conçus pour les 3 phases, ce qui peut entraîner une protection incomplète (en particulier pour les événements L–L).

4) Exposition énergétique des surtensions et cycle d'utilisation

Les SPD montés sur panneau sont généralement confrontés à une exposition plus élevée car ils fonctionnent au niveau de l'infrastructure et peuvent gérer des transitoires de commutation répétés, ainsi que des perturbations entrantes sur de longues périodes de service.

Les dispositifs de point d'utilisation sont généralement destinés aux transitoires plus petits et localisés. Si une forte poussée atteint l'extrémité de la charge sans mise en scène en amont, des dispositifs de point d'utilisation peuvent être contraints d'absorber plus d'énergie que prévu.

5) Limitation de tension aux bornes de l'équipement

Une protection au point d'utilisation peut se rapprocher de l'équipement, ce qui peut aider à réduire la tension résiduelle aux bornes de l'appareil.

Cependant, les SPD au niveau de la distribution réduisent l'énergie de surtension plus tôt dans le système, ce qui peut réduire les contraintes entre les panneaux, les alimentateurs et les circuits multiples en aval. Dans les installations triphasées, les meilleures performances proviennent généralement d'une protection par étapes plutôt que de ne compter que sur un seul emplacement de protection.

6) Surveillance, maintenance et remplacement

Les installations commerciales et industrielles nécessitent souvent une maintenabilité et une visibilité. Les SPD au niveau de la distribution comprennent fréquemment une indication d'état et des contacts de signalisation à distance en option pour prendre en charge la planification de la maintenance.

Les dispositifs de point d'utilisation fournissent souvent des indicateurs de base et sont traités comme des accessoires remplaçables plutôt que comme des composants d'infrastructure.

Types de SPD dans les systèmes triphasés

le terme Types de SPD fait généralement référence aux catégories d'installation qui indiquent où et comment un SPD est appliqué dans le système d'alimentation. Dans les systèmes triphasés, le type affecte le niveau d'exposition et la coordination.

Dispositif de protection contre les surtensions de type 1

A Dispositif de protection contre les surtensions de type 1 est généralement utilisé côté entrée de service et est destiné à gérer les événements d'énergie plus élevée à ou près de la source de perturbations de l'alimentation. Il aide à réduire l'énergie de surtension entrant dans l'installation.

Qu'est-ce que ne remplace pas:
Cela n'élimine pas le besoin de protection en aval dans les grandes installations, car les distances de câblage et la commutation interne peuvent toujours générer des transitoires dommageables plus profondément dans le système.

Dispositif de protection contre les surtensions de type 2

A Dispositif de protection contre les surtensions de type 2 est généralement installé dans les panneaux de distribution et les sous-panneaux. Dans de nombreux bâtiments triphasés, il s'agit de la couche la plus courante de "cheval de travail" car elle se trouve à proximité des circuits et des charges.

Pourquoi est-ce courant dans les panneaux :
Il offre une protection pratique aux points de distribution où les surtensions internes et les interactions en aval des équipements sont fréquentes.

Dispositif de protection contre les surtensions de type 3

A Dispositif de protection contre les surtensions de type 3 est généralement utilisé au niveau de l'équipement ou au point d'utilisation. Il est généralement plus efficace lorsqu'il est Coordonnée avec la protection en amont de type 1 et/ou de type 2.

Dépendance à la protection en amont :
Dans les systèmes triphasés, un dispositif de type 3 seul peut être exposé à plus d'énergie que prévu s'il n'y a pas de SPD en amont pour réduire d'abord la magnitude de la surtension.

Guide de sélection pour un dispositif de protection contre les surtensions triphasées 

• FDS20C/4-275 Classe II
• Désignation : Type2
• Classement : Classe II
• Mode de protection : L→PE , N→PE
• Tension nominale UN : 230 VAC/50(60)Hz
• max. Tension de fonctionnement continue UC (L-N): 275 VAC/50(60)Hz
• Capacité de résistance aux courts-circuits : 20 ka
• IC de courant de fonctionnement continu : <20 µA
• Consommation d'énergie en veille PC : ≤ 25 MVA
• Courant de décharge maximal (8/20μs) Imax : 40 ka
• Courant nominal de décharge (8/20μs) Dans : 20 ka
• Niveau de protection de tension : ≤ 1,3 kV
• Résistance d'isolement : ＞1 000 MΩ
• Matériau du logement : UL94V-0
• Degré de protection : IP20

Obtenir un devis

Les ingénieurs sélectionnent généralement une phase triphasée Dispositif de protection contre les surtension En fonction de la configuration électrique du système, de l'environnement de surtension attendu et de la manière dont la protection sera coordonnée entre les zones.

Intrants clés pour l'ingénierie

Tension et configuration du système :
La sélection doit correspondre au système réel (3 fils vs 4 fils, Delta vs Wye). Une inadéquation peut entraîner des modes de protection inefficaces ou un fonctionnement inapproprié.

Zone d'installation :
La protection de l'entrée de service cible les surtensions entrantes. La protection de la distribution vise une exposition interne et aval. La protection au niveau de l'équipement cible les charges sensibles.

Compatibilité avec la mise à la terre :
La méthode de mise à la terre influence les modes les plus importants et le retour de courant de surtension. Une mauvaise liaison peut augmenter la tension résiduelle, quelle que soit la valeur nominale de l'appareil.

Stratégie de coordination (protection par étapes) :
Plutôt que de s'attendre à ce qu'un seul appareil couvre tout, les ingénieurs appliquent souvent une protection par étapes afin que chaque couche gère ce pour quoi elle est la mieux adaptée.

Contrôles de sélection (6 puces maximum) :

• Confirmer la topologie du système (3 fils/4 fils, delta/wye) et les modes de protection requis
  
• Choisissez la zone d'installation (entrée de service, panneau de distribution, niveau d'équipement)
  
• Vérifier la compatibilité avec la tension nominale et la plage de tolérance du système
  
• Vérifier les besoins de surveillance (indication locale vs contacts distants pour les alarmes)
  
• Planifier un acheminement des conducteurs directs et courts pour minimiser l'inductance de plomb
  
• Coordonner les appareils en amont/aval afin que l'énergie soit partagée de manière appropriée

Erreurs courantes dans la protection en 3 phases 

Même un bon matériel peut sous-performer s'il est appliqué de manière incorrecte. Les erreurs courantes dans les installations en 3 phases comprennent :

• Mauvais emplacement ou longues pistes : L'installation du SPD loin du bus ou des conducteurs de routage avec une longueur inutile augmente la tension résiduelle.
  
• En supposant qu'un seul appareil protège l'ensemble de l'installation : Les grands sites ont souvent besoin d'une protection par étapes à plusieurs points de distribution.
  
• Utilisation de la protection au point d'utilisation sans coordination en amont : Les appareils au niveau de l'équipement peuvent être surchargés si l'énergie de surtension en amont n'est pas réduite.
  
• Ignorer la qualité de liaison/mise à la terre : Une mauvaise liaison augmente l'impédance et augmente la tension observée par l'équipement lors d'une surtension.
  
• Sélection sans topologie de système correspondante : Les modes de protection doivent s'adapter à la configuration triphasée réelle (3 fils vs 4 fils, Delta vs Wye).
  

Pourquoi cette différence est importante pour les projets OEM en 3 phases

Dans les projets de panneaux OEM triphasés, le choix du SPD est souvent motivé par des contraintes d'intégration pratiques plutôt que par des étiquettes de produits génériques. Les ingénieurs peuvent exiger des formats de montage, des modes de câblage (L–L, L–G et une manipulation neutre), le cas échéant, des contacts de surveillance pour les systèmes de contrôle et des contraintes de boîtier ou thermiques. Dans de tels cas, la fabrication en usine et la prise en charge de la personnalisation des OEM basées en Chine peuvent être pertinentes pour répondre aux exigences électriques et mécaniques spécifiques au projet sans modifier la stratégie de protection prévue.

Conclusion 

Dans les systèmes triphasés, un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) est généralement un composant au niveau de la distribution installé dans des panneaux ou des tableaux de distribution pour réduire les contraintes transitoires entre les sections du système électrique. Le terme de protection contre les surtensions est plus large et fait souvent référence à une protection au point d'utilisation, qui peut aider à des terminaux d'équipement spécifiques mais ne peut pas s'attaquer au niveau du système.

Pour les environnements triphasés, le placement correct, la correspondance de la topologie et la protection coordonnée par étapes sont généralement plus importantes que l'étiquette. Une stratégie de surtension bien conçue considère la protection comme une tâche d'ingénierie système, et non comme une décision à un seul appareil.

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