Quais são as diferenças entre um dispositivo de proteção contra surtos e um protetor contra surtos para sistemas trifásicos?

A principal diferença é o escopo e a instalação: os SPDs protegem o sistema elétrico em nível de painel (incluindo modos de surto trifásicos, como L–L e L–G), enquanto os protetores contra surtos protegem um dispositivo no terminal.

Em sistemas trifásicos, um dispositivo de proteção contra surtos (SPD) é tipicamente um dispositivo com fio montado em painéis instalados na entrada de serviço ou nos painéis de distribuição para proteger uma zona de distribuição trifásica, limitando as sobretensões transitórias e desviando a corrente de surto.

Um “protetor de surtos” geralmente se refere à proteção de ponto de uso próximo a uma única carga (geralmente estilo plug-in), que pode reduzir os surtos no terminal do equipamento, mas não protege a fiação a montante ou a rede de distribuição trifásica completa.

Este artigo irá discutir as diferenças entre um dispositivo de proteção contra surtos (SPD) usado na distribuição elétrica trifásica e um protetor contra surtos usado para proteção do equipamento no ponto de uso.

O que significa "dispositivo de proteção contra surtos" em sistemas elétricos trifásicos

Na prática de engenharia e distribuição elétrica, uma Dispositivo de proteção contra sur é tipicamente um Componente de proteção conectado permanentemente instalado no entrada de serviço, distribuição principal, ou Panelboards a jusante Para limitar as sobretensões transitórias no sistema de energia.

Em um contexto trifásico, um SPD montado em painel faz parte da infraestrutura elétrica da instalação. Seu trabalho não é “proteger um dispositivo”, mas reduzir o estresse por um Zona do sistema elétrico, ajudando a proteger vários circuitos e cargas a jusante.

Conceito de proteção montado em painel / em nível de distribuição

Um SPD de distribuição é instalado em um ponto em que pode interceptar a energia de surto antes de se propagar profundamente na fiação da instalação. O SPD fornece um caminho de desvio de baixa impedância durante um evento transitório, limitando a tensão que aparece em cargas conectadas.

Em uma distribuição trifásica típica, os SPDs são selecionados e conectados para lidar com os modos de surto relevantes, como:

• L–G (linha para terra): um condutor de fase em ascensão em relação ao solo
  
• L–L (linha a linha): um pico de tensão entre condutores de duas fases
  
• (quando aplicável) N–G (neutro em terra): especialmente relevante em sistemas com condutor neutro e cargas sensíveis
  

A eficácia prática de um SPD depende fortemente de onde está instalado, não apenas como é chamado. Dois dispositivos com componentes internos semelhantes podem se comportar de maneira muito diferente, dependendo da localização do painel, do comprimento do condutor, da qualidade de ligação e da impedância do caminho de retorno.

Por que a localização da instalação importa mais do que o nome

Em instalações reais, a fiação de distribuição entre um SPD e o equipamento protegido não é “ideal”. Possui resistência e indutância. Os surtos são eventos rápidos, portanto, a indutância da fiação se torna um fator importante para a voltagem que realmente atinge os terminais do equipamento.

Um SPD de painel instalado perto do barramento do painel e ligado corretamente pode reduzir o estresse de surto de forma muito mais eficaz do que um dispositivo instalado mais longe com ligações longas, mesmo que suas classificações nominais pareçam semelhantes no papel.

Nota curta: comportamento de surto trifásico (por que é diferente)

Em sistemas trifásicos, o comportamento de surto pode incluir:

Surtos fase a fase:
Comutar eventos, falhas ou efeitos de acoplamento podem criar picos entre as fases (L1–L2, L2–L3, L1–L3). Isso importa porque alguns equipamentos (como unidades e fontes de alimentação) podem ser enfatizados por transientes L–L mesmo quando L–G parece aceitável.

Impacto do sistema de aterramento:
A rede de ligação à terra e de ligação determina com que eficácia a corrente de surto pode ser desviada. Um caminho de solo de alta impedância, uma ligação ruim ou vários caminhos paralelos podem aumentar as tensões residuais durante os surtos.

Impedância + efeito de comprimento de chumbo:
As correntes de surto rápidas por meio da indutância da fiação criam uma queda de tensão extra. Até mesmo um SPD de alta qualidade pode parecer “fraco” se for instalado com condutores longos ou mal direcionado.

O que as pessoas geralmente querem dizer com “protetor de surto” 

o termo protetor contra surtos É amplamente utilizado como um rótulo geral para muitos produtos e estilos de instalação diferentes. Na linguagem cotidiana, muitas vezes se refere a:

• Reparadores de energia plug-in com supressão de surtos
  
• Dispositivos de ponto de uso próximos a uma carga específica
  
• Pequenos módulos de proteção integrados aos cabos de alimentação do equipamento
  

Esse uso amplo causa confusão no design trifásico comercial e industrial porque o termo não comunica claramente:

• Se o dispositivo está conectado ou plug-in permanentemente,
  
• Quais modos de surto ele realmente protege (L–L vs L–G),
  
• Se ele foi projetado para topologias trifásicas,
  
• Como ele coordena com a proteção upstream.
  

Em outras palavras, “protetor de surto” é frequentemente um voltado para o consumidor ou sem formalidades termo, enquanto SPD (dispositivo de proteção contra surtos) normalmente é usado como Termo de engenharia no nível do sistema Atrelados à prática de distribuição elétrica, padrões e zonas de instalação.

Isso não significa que os dispositivos de ponto de uso sejam “ruins” ou “inúteis”. Isso significa que o nome por si só não informa o suficiente sobre a adequação de um sistema trifásico.

Diferenças essenciais: protetor contra surtos SPD vs em sistemas trifásicos 

Tabela de comparação: dispositivo de proteção contra surtos versus protetor contra surtos 

1) Local de instalação e função do sistema

Um SPD de nível de distribuição é instalado na entrada do serviço, central telefônica ou painéis de distribuição para interceptar a energia de surto antes que ela se propague mais profundamente na fiação da instalação. Em um contexto trifásico, ele suporta proteção em uma zona do sistema elétrico em vez de apenas um dispositivo.

Um protetor contra surtos (em uso comum) é normalmente colocado perto do equipamento ou receptáculo. Isso pode ser útil para a proteção local, mas não protege automaticamente os alimentadores, painéis ou outras cargas conectadas à mesma rede trifásica.

2) Função principal (proteção de zona versus proteção de dispositivo)

Um SPD faz parte da infraestrutura elétrica da instalação. Seu objetivo é reduzir o estresse transitório em vários circuitos e cargas a jusante.

Um protetor contra surtos geralmente é selecionado para proteger um dispositivo ou tomada específica. É uma solução localizada e não pode abordar o ambiente de surto completo de um sistema de distribuição trifásico comercial/industrial.

3) Modos de ajuste e surto de topologia em sistemas trifásicos

Os sistemas trifásicos podem ter surtos em vários modos, incluindo:

• L–G (linha para terra)
  
• L–L (linha a linha)
  
• N–G (neutro em terra) Quando aplicável
  

Um SPD trifásico é normalmente selecionado e conectado para atender aos modos relevantes para a configuração do sistema (3 fios versus 4 fios, delta vs WYE). Muitos produtos chamados “protetores de surto” são orientados para a fase monofásica, a menos que explicitamente projetados para trifásicos, o que pode levar a proteção incompleta (especialmente para eventos L–L).

4) Exposição de energia de surto e ciclo de trabalho

Os SPDs montados em painel geralmente enfrentam uma exposição mais alta porque operam no nível da infraestrutura e podem lidar com os transientes de comutação repetidos, além dos distúrbios recebidos em longos períodos de serviço.

Os dispositivos de ponto de uso geralmente são destinados a transientes localizados menores. Se um grande pico atingir a extremidade da carga sem o estágio upstream, os dispositivos de ponto de uso podem ser forçados a absorver mais energia do que o pretendido.

5) limitação de tensão nos terminais do equipamento

A proteção do ponto de uso pode prender mais perto do equipamento, o que pode ajudar a reduzir a tensão residual nos terminais do dispositivo.

No entanto, os SPDs em nível de distribuição reduzem a energia de surto no início do sistema, o que pode diminuir o estresse entre os painéis, alimentadores e vários circuitos a jusante. Nas instalações trifásicas, o melhor desempenho geralmente vem da proteção encenada, em vez de depender apenas de um local de proteção.

6) Monitoramento, manutenção e reposição de capacidade

As instalações comerciais e industriais geralmente exigem manutenção e visibilidade. Os SPDs de distribuição frequentemente incluem indicação de status e contatos opcionais de sinalização remota para dar suporte ao planejamento de manutenção.

Os dispositivos de ponto de uso geralmente fornecem indicadores básicos e são tratados como acessórios substituíveis em vez de componentes de infraestrutura.

Tipos de SPD em sistemas trifásicos

o termo Tipos de SPD Normalmente se refere a categorias de instalação que indicam onde e como um SPD é aplicado no sistema de energia. Em sistemas trifásicos, o tipo afeta o nível de exposição e a coordenação.

Dispositivo de proteção contra surtos tipo 1

A Dispositivo de proteção contra surtos tipo 1 Geralmente é usado no lado da entrada de serviço e destina-se a lidar com eventos de energia mais alta na fonte ou perto de perturbações de energia de entrada. Ajuda a reduzir a energia de surto que entra na instalação.

que é não substitui:
Ele não elimina a necessidade de proteção a jusante em grandes instalações, porque distâncias de fiação e comutação interna ainda podem gerar transientes prejudiciais mais profundos no sistema.

Dispositivo de proteção contra surtos tipo 2

A Dispositivo de proteção contra surtos tipo 2 É comumente instalado em painéis de distribuição e subpainéis. Em muitos edifícios trifásicos, esta é a camada de “cavalo de trabalho” mais comum, porque fica perto de circuitos e cargas de ramificação.

Por que é comum em painéis:
Oferece proteção prática em pontos de distribuição, onde os surtos de comutação internas e as interações do equipamento a jusante são frequentes.

Dispositivo de proteção contra surtos tipo 3

A Dispositivo de proteção contra surtos tipo 3 Normalmente é usado no nível do equipamento ou no ponto de uso. Geralmente é mais eficaz quando é Coordenado com proteção upstream tipo 1 e/ou tipo 2.

Dependência na proteção upstream:
Em sistemas trifásicos, um dispositivo tipo 3 sozinho pode ser exposto a mais energia do que o pretendido se não houver SPD upstream para reduzir a magnitude do surto primeiro.

Orientação de seleção para um dispositivo de proteção contra surtos trifásico 

• FDS20C/4-275 Classe II
• Designação: tipo2
• Classificação: Classe II
• Modo de proteção: L→PE, N→PE
• Tensão nominal Un: 230 VAC/50(60)Hz
• máx. Tensão de operação contínua UC (L-N): 275 VAC/50(60)Hz
• Capacidade de suporte a curto-circuito: 20 ka
• IC de corrente de operação contínua: <20 µa
• PC de consumo de energia em espera: ≤25 MVA
• Corrente de descarga máxima (8/20μs) IMAX: 40 ka
• Corrente de descarga nominal (8/20μs) em: 20 ka
• Nível de proteção de tensão: ≤1,3 kV
• Resistência ao isolamento: ＞1000 mΩ
• Material da carcaça: UL94V-0
• Grau de proteção: IP20

Obter uma cotação

Os engenheiros normalmente selecionam uma fase trifásica Dispositivo de proteção contra sur Com base na configuração elétrica do sistema, ambiente de surto esperado e como a proteção será coordenada entre as zonas.

Entradas de engenharia chave

Tensão e configuração do sistema:
A seleção deve corresponder ao sistema real (3 fios versus 4 fios, delta x Wye). Uma incompatibilidade pode levar a modos de proteção ineficazes ou operação inadequada.

Zona de instalação:
A proteção de entrada de serviço visa os surtos de entrada. A proteção contra distribuição visa exposição interna e a jusante. A proteção no nível do equipamento visa cargas sensíveis.

Compatibilidade com o arranjo de aterramento:
O método de aterramento influencia quais modos são mais importantes e como o retorno da corrente de pico retorna. A má ligação pode aumentar a tensão residual, independentemente da classificação do dispositivo.

Estratégia de coordenação (proteção encenada):
Em vez de esperar que um dispositivo cubra tudo, os engenheiros geralmente aplicam proteção encenada para que cada camada cuide do que é mais adequado.

Verificações de seleção (máximo 6 balas):

• Confirme a topologia do sistema (3 fios/4 fios, delta/Wye) e os modos de proteção necessários
  
• Escolha a zona de instalação (entrada de serviço, painel de distribuição, nível de equipamento)
  
• Verifique a compatibilidade da classificação de tensão com o nominal e a faixa de tolerância do sistema
  
• Verifique as necessidades de monitoramento (indicação local versus contatos remotos para alarmes)
  
• Planejar um roteamento de condutores curtos e diretos para minimizar a indutância do chumbo
  
• Coordenar dispositivos upstream/downstream para que a energia seja compartilhada adequadamente

Erros comuns na proteção contra surtos trifásicas 

Até mesmo um bom desempenho pode ter um desempenho inferior se aplicado incorretamente. Erros comuns em instalações trifásicas incluem:

• Colocação incorreta ou leads longos: Instalar o SPD longe do barramento ou condutores de roteamento com comprimento desnecessário aumenta a tensão residual.
  
• Assumir que um dispositivo protege toda a instalação: Os sites grandes geralmente precisam de proteção em vários pontos de distribuição.
  
• Usando proteção de ponto de uso sem coordenação upstream: Os dispositivos de nível de equipamento podem ficar sobrecarregados se a energia de surto a montante não for reduzida.
  
• Ignorando a qualidade da ligação/aterramento: A má ligação aumenta a impedância e aumenta a tensão observada pelo equipamento durante um surto.
  
• Selecionando sem a topologia do sistema correspondente: Os modos de proteção devem se encaixar na configuração real de 3 fases (3 fios versus 4 fios, delta versus Wye).
  

Por que essa diferença é importante para projetos trifásicos OEM

Em projetos de painéis trifásicos OEM, a escolha do SPD geralmente é impulsionada por restrições práticas de integração, em vez de rótulos genéricos de produtos. Os engenheiros podem exigir formatos de montagem específicos, modos de fiação (L–L, L–G e manuseio de neutro, quando aplicável), monitorando os contatos para sistemas de controle e restrições térmicas. Nesses casos, a fabricação de fábricas e o suporte à personalização de OEM baseados na China podem ser relevantes para atender aos requisitos elétricos e mecânicos específicos do projeto sem alterar a estratégia de proteção pretendida.

Conclusão 

Em sistemas trifásicos, um dispositivo de proteção contra surtos (SPD) é tipicamente um componente de nível de distribuição instalado em painéis ou painéis para reduzir o estresse transitório em seções do sistema elétrico. O termo protetor de surto é mais amplo e geralmente se refere à proteção do ponto de uso, que pode ajudar em terminais de equipamentos específicos, mas pode não resolver a exposição no nível do sistema.

Para ambientes trifásicos, posicionamento correto, correspondência de topologia e proteção coordenada em estágios geralmente importam mais do que o rótulo. Uma estratégia de surto bem projetada trata a proteção como uma tarefa de engenharia do sistema, não como uma decisão de um único dispositivo.

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