三相産業パネルに最適なサージ保護装置はどれですか?

ほとんどの三段階産業パネルでは、通常、最良の選択は、 タイプ 2 サージ保護装置がパネルに取り付けられています (配布レベル)、上流の保護と良好な接地を調整。 あ 1型 ユニットの方が良い選択肢になります サービス入口 サージの露出が多い場合、 タイプ3 デバイスは主にセンシティブ エンドポイント向けであり、パネル保護の主要なオプションではありません。

この記事では、3 フェーズの産業用パネルに適切な SPD タイプを選択する方法、どのような実用的な要素が最も重要か、そして設置の詳細が実際のパフォーマンスにどのように影響するかについて説明します。

三段階産業パネルにとって「最良」とは何か

産業用電力システムでは、「最高」とは「最大」または「最高評価」を意味するものではありません。 これは、提供するデバイスとインストール アプローチを意味します。 繰り返し可能なサージ制限 実際の動作条件下で。

3 フェーズ パネルの場合、「ベスト」は通常、次のことを意味します。

• 信頼できる操作 頻繁な切り替えイベントの下で
  
• 協調保護 メインパネルとダウンストリームパネルの間
  
• 再現性のあるパフォーマンス サージ イベントの多くを超えて (1 つの大きなイベントだけではありません)
  
• 保守性、明確なステータス表示と実用的な交換を含む
  
• スイッチング サージの効果的な取り扱い モーター、コンタクタ、VFD 駆動の負荷から
  

実用的なソリューションは、パネルの電気トポロジに適合し、短く低インダクタンス接続で取り付けることができる必要があります。

工業用三相パネルに共通するサージ源

産業用サージは、雷だけでなく、施設内で発生することがよくあります。 ストーム アクティビティがない場合でも、スイッチング操作により、ドライブ、PLC 電源、制御変圧器、および計装にストレスを与える高速過渡過電圧が発生する可能性があります。

一般的なサージソースには次のものがあります。

• モーターの切り替え (ラインを越えたスタート、コンタクタ操作、オーバーロードトリップ)
  
• VFD アクティビティ (急速なスイッチング エッジ、DC バスの相互作用、ブレーキ イベント)
  
• コンデンサバンクのスイッチング および力率補正手順
  
• ユーティリティ障害 (障害のクリア、再閉、フィーダの切り替え)
  
• 長いケーブルの実行 アンテナのように振る舞い、過渡現象の結合を増やす
  

産業環境における重要なポイントは、繰り返しです。小規模および中規模のサージは、1 日に何度も発生する可能性があります。

工場での典型的なサージの貢献者は次のとおりです。

• 大きな誘導性負荷の切り替え (モーター、ソレノイド、クレーン)
  
• VFD 入力のスイッチングおよびドライブ ライン サイド イベント
  
• 変圧器の通電と突入関連のトランジェント
  
• ユーティリティ フィーダーの切り替えと障害の除去操作
  
• リモート MCC またはサブパネルへの長いフィーダ
  

タイプ 2 SPD: 工業用パネルの最も実用的な選択肢

A タイプ 2 サージ保護装置 一般的に、三相産業用パネルは、次の目的で設計されているため、最も実用的なオプションです。 配布レベルのインストール そして取り扱いのため 反復スイッチング過渡.

実際の産業用パネルでは、最も頻繁に発生する問題は、1 回の極端なサージではなく、長い一連の小さなトランジェントです。 タイプ 2 デバイスは、パネル バスに現れるサージをクランプして複数の下流の分岐回路を保護することを目的として、この任務のために一般的に選択されます。

通常、タイプ 2 がパネルに最適な理由

パネルに取り付けられたタイプ 2 ユニットは、次のことができます。

• 守る 複数のロード パネルの下流で接続
  
• ストレスを軽減する 制御電源装置、PLC I/O モジュール、およびインストルメンテーション
  
• 迷惑なトリップやコントローラのリセットを引き起こす過渡電圧レベルを安定させるのに役立ちます
  
• MCC、配電盤、機械パネルに実用的な保護層を提供します
  

パフォーマンスに影響を与える実用的なインストール ノート

パネル レベルの保護の場合、デバイスの選択が重要ですが、配線レイアウトの方が重要です。

バスバー付近の配置:
パネル SPD は、フェーズ バスとニュートラル/グランド バーの接続点にできるだけ近づけて接続すると、最も効果的です。 ワイヤ長が長いと、サージが急激に発生する場合の誘導電圧降下が増加します。

短いリード:
導体が短くまっすぐであるほど、サージ時の有効インピーダンスが低くなります。 導体長が多すぎると、機器から見られるレトスルー電圧が大幅に上昇する可能性があります。

接地と接合の品質:
高品質のサージ保護装置でさえ、パネルの接地と接合が一貫性がなく、緩んでいるか、長い経路を通って配線されている場合、パフォーマンスが低下します。

タイプ 2 は、通常、複数のパネルで調整するのも簡単です。1 つはメインの配布ポイントで、さらにユニットは下流のサブパネルに敏感な荷物を送ります。

タイプ 1 SPD の方が適している場合

A タイプ 1 サージ保護装置 設置場所が サービス入口 または施設が持っている 高露出 入ってくるサージに。 これは、架空のユーティリティ ライン、長時間のサービス導体、屋外用品、または頻繁なユーティリティ スイッチング アクティビティを備えたプラントで発生する可能性があります。

タイプ 1 デバイスは、一般的に、建物のサービスに到達するサージ エネルギーが高く、下流の配電配線が施設全体にサージを広げる前に保護が必要な場合に使用されます。

サービスの入口露出とサージ エネルギーの着信

サービスの入り口では、サージの大きさとエネルギーが高くなる可能性があります。 これは、施設が最も堅牢な「最前線」の保護を必要とする場所です。

ただし、サービスの入り口にタイプ 1 デバイスを取り付けても、配電パネルでタイプ 2 ユニットが不要になるわけではありません。 目標は 調整、単一デバイス戦略ではありません。

タイプ 2 との調整

一般的な産業アプローチは次のとおりです。

• サービスの入り口でタイプ 1 (入ってくる保護層)
  
• 主要な配電盤および MCC でタイプ 2 (機器レベルの保護層)
  

これにより、メイン エントリ ポイントでのサージ ストレスが軽減され、荷重の近くでの過渡現象がさらに制限されます。

通常、タイプ 1 デバイスは次の場合に適しています。

• SPD はサービスの入り口またはメインの切断位置に設置されています
  
• サイトには、オーバーヘッドの供給ラインまたは頻繁な嵐の暴露があります
  
• メインの配電盤に給電する長時間のサービス導体があります
  
• 施設は、ユーティリティの切り替え障害が繰り返されます
  
• ダウンストリームの配布保護の前に、強力なアップストリーム レイヤが必要です
  

タイプ 3 が適合する場所 

タイプ 3 デバイスは、主に、高感度の電子機器に近い使用ポイント保護を目的としています。 産業環境では、計測用電源装置、PLC ラック、通信デバイスなどの特定のエンドポイントを保護することができます。

それらは代替品ではありません サージ保護装置 電気パネルの取り付け用。 パネル レベルの保護は、最初に分配点で対処する必要があります。これは、サージが複数の回路に入って伝播する場所であるためです。

右三相サージ保護装置の選択基準

「最良」は、デバイスをシステムとインストールの制約に合わせることに依存するため、これが最も重要なセクションです。 あ 3 相サージ保護装置 システム トポロジ、予想されるサージ モード、デューティ サイクル、および保守性に基づいて選択する必要があります。

システムの電圧とトポロジ (3 線式と 4 線式)

配布構成を確認することから始めます。

• 3 線式システム (ニュートラルなし): 通常、デルタ アレンジメント
  
• 4線式システム (ニュートラルあり): 通常、YYE アレンジ
  

SPD はシステムに存在するサージ パスに対処できなければならないため、これは重要です。

三相パネルで重要なサージモード

三相パネルでは、サージは位相から地面に現れるだけではありません。 一般的なモードには次のものがあります。

• 線間 (L ～ L) サージ、特に 3 線式デルタ システムでは
  
• ラインからグランドへの (L–G) サージ、接地系でよく見られる
  
• 線から中立へ (L–N) 4線式システムのサージ
  

SPD 構成と実際のサージ モードが一致しないと、デバイスがインストールされている場合でも機器が露出する可能性があります。

設置場所: メインパネルとサブパネル

デバイスがインストールされている場所で、表示されるストレスが変わります。

• メインサービスの入り口: より高い入射エクスポージャー、より多くのユーティリティ関連のサージ
  
• 配布パネル / MCC: モーターやドライブからの頻繁な内部スイッチング サージ
  
• マシンパネル: 敏感なコントロールに近づきますが、限られたスペースと短い配線が必要です
  

全体的な結果としては、通常、サージが入る場所に保護を配置することで達成できます。 そして 敏感な荷重が集中している場所。

頻繁なスイッチングサージに対する耐久性

モーターや VFD に給電する産業用パネルは、過渡過渡を経験することがよくあります。 まれな極端なイベントだけでなく、その環境での耐久性を考慮してデバイスを選択する必要があります。

軽い商用環境でうまく機能するデバイスは、1 日中大きな負荷を循環させるパネルには最適ではないかもしれません。

監視と保守性

産業環境では、保護は時間の経過とともに劣化する可能性があるため、保守性が重要です。

有用な保守性の特性には、次のものがあります

• ローカル ステータスの表示をクリア
  
• アラームのリモート ステータス連絡先 (施設がモニタリングを使用している場合)
  
• メンテナンス ウィンドウでの実用的な交換方法
  

物理的な配線の制約とリードの長さ

サージの性能は、配線の形状に大きく影響されます。

• ロング リード レイズ レイズ スルー電圧
  
• ループは誘導結合を増やします
  
• ノイズの多い導体と並んでルーティングを行うと、効果が低下する可能性があり
  

パネル レイアウトが長時間導体の実行を強制すると、紙に描かれた「より良い」装置は、適切に設置され、適切に配置されたユニットよりもパフォーマンスが低下する可能性があります。

主な違い

以下は、産業用パネルの意思決定に焦点を当てた実用的な比較です。

機能/基準	タイプ 1 サージ保護装置	タイプ 2 サージ保護装置	産業用パネルに最適 (短い答え)
典型的な設置場所	サービスの入り口/上流の場所	配電盤 / サブパネル / MCC	ほとんどのパネル レベルのインストールではタイプ 2
主な目的	入ってくるサージに対する第一線の防御	下流回路用のパネルバスでの実用的なクランプ	複数の分岐回路を保護するためのタイプ 2
露出プロファイル	より高い入射サージエネルギー	スイッチング過渡の高反復	日常の産業用スイッチング用のタイプ 2
調整の役割	下流のストレスを軽減する上流層	荷重に近い下流層	露出が多い場合に両方を使用
配線感度	リードの長さにはまだ敏感ですが、メインギアに取り付けることが多いです。	パネル レベルでの高速トランジェントにより、リードの長さに非常に敏感です	タイプ 2 は、慎重で短い配線が必要です
最高のユースケース	高露出サイト、サービスの入り口の保護	ほとんどの産業用配電盤	通常、タイプ 2 が主な選択肢です

この表は、タイプ 2 デバイスが通常、産業用パネルのデフォルトの選択肢である理由を反映していますが、タイプ 1 はサービスの入り口または高露出環境で推奨されるオプションになります。

インストールのベスト プラクティ 

設置品質により、サージ保護装置が期待どおりに動作するかどうかを判断できます。 配線の少ない適切に選択されたデバイスは、より高い過渡電圧が機器に到達する可能性があります。

導体を短く直接に保つ

短い導体は、高速サージ イベント中の誘導電圧上昇を低減します。 実際の用語で:

• 余分な緩みや長いルーティング パスを避ける
  
• 最も近い実用的な接続点を使用する
  
• 位相を維持し、パスを物理的に近づけます
  

ループや不要な曲がりを避ける

大きなループはインダクタのように動作し、高速トランジェント時に有効インピーダンスを上げます。 タイトでクリーンなルーティングにより、デバイス クランプ サージがより速く、より低くなります。

結合と接地の整合性

パネル SPD は、基準点への低インピーダンス パスに依存します (システム設計によっては、グランド/ニュートラル)。 ラグが緩んでいる、ボンディングポイントの下でペイントする、または長いボンディング ジャンパーがパフォーマンスを低下させます。

正しい接続点

分岐配線の遠端ではなく、パネルバスと接地/中立バーにできるだけ近づけます。

上流および下流の保護との調整

産業用施設は、段階的な保護の恩恵を受けることがよくあります。 アップストリーム保護により、着信ストレスが軽減され、下流保護により、ローカル スイッチング トランジェントが臨界負荷に近づく制限があります。

パネル レベルのインストールのベスト プラクティスには、次のものが

• SPD をフェーズ バス接続ポイントの近くに取り付けます。
  
• リードを短く、まっすぐで、しっかりとルーティングする
  
• 高ノイズの電源ケーブルと一緒に SPD 導体を配線しないでください。
  
• しっかりとしたボンディングを確保し、終端トルクの実践を正しく行う
  
• 階層保護のためにメインとダウンストリームの SPD を調整します
  

SPD のパフォーマンスを低下させるよくある間違い

工業用地での「SPD 障害」の多くは、デバイスの欠陥によって引き起こされるのではなく、デバイスの不必要な貫通電圧または応力を増加させる設置の選択によって引き起こされます。

バスから離れすぎている

距離はインピーダンスを追加します。 SPD を遠くに取り付け、長い導体で配線すると、SPD が動作している場合でも、バスで見られるサージ電圧は高いままになる可能性があります。

長いワイヤと大きなループ

長い導体とループはインダクタのように機能し、高速サージ電流の変化に抵抗します。 これにより、機器の端子に高電圧が発生する可能性があります。

施設全体で 1 つのデバイスのみに依存しています

サービスの入り口にある 1 つのデバイスでは、遠くにあるサブパネルや敏感な荷物を十分に保護できない場合があります。 内部スイッチング サージは、施設内の奥深くで発生する可能性があります。

接地品質を無視する

接地と接合が一貫していない場合、SPD が効果的にクランプできないか、電子機器にストレスを与えるような予期しない参照シフトが発生する可能性があります。

場所のタイプの選択が間違っています

インストール ポイントにデバイス タイプを誤って使用すると、効果が低下する可能性があります。 サービスの入口露出と配電レベルの切り替え環境は、さまざまな応力プロファイルです。

パフォーマンスを低下させるよくある間違いは次のとおりです。

• SPD をパネル バス接続点から遠ざける
  
• 余分なたるみのある、ルーズな配線の長い導体を使用する
  
• 1 つの SPD ですべてのサブパネルとマシン パネルを等しく保護すると仮定します
  
• パネル内の接地と接合経路の品質を見落としています
  
• インストール場所と一致しないデバイス タイプの選択
  

結論

ほとんどの三段階産業パネルでは、 タイプ 2 サージ保護装置 通常、パネルに取り付けることが最良の実用的な選択肢です。 あ 1型 ユニットは、 サービス入口 サージの露出が多い場合、下流のタイプ 2 保護と調整されることがよくあります。 実際の産業環境では、 設置品質と配線レイアウト 多くの場合、デバイスのサイズを大きくするよりも重要です。

よくある質問