อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก: คู่มือทางเทคนิคที่สมบูรณ์

ระหว่างการทำงาน แรงดันไฟฟ้าสูงในทันที (ไฟกระชาก) ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง LED ทำหน้าที่เหมือน "ตัวลอบกระแส" ที่มองไม่เห็นซึ่งอาจเกิดขึ้นอย่างกะทันหันจากฟ้าผ่า สวิตช์กริด สตาร์ท/หยุดมอเตอร์ และการทำงานที่คล้ายคลึงกัน

แม้ว่าไฟกระชากเหล่านี้จะอยู่ได้เพียงเสี้ยววินาที (โดยทั่วไปคือมิลลิวินาทีถึงไมโครวินาที) แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของพวกมันอาจสูงถึงสิบหรือหลายร้อยเท่าของแรงดันไฟฟ้าปกติ ซึ่งเพียงพอที่จะทำลายหรือเผาผลาญส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้เกิดความเสียหายที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

การป้องกันไฟกระชากทำหน้าที่เป็น "เส้นชีวิต" สำหรับโคมไฟ LED กับความไม่เสถียรของกริดและฟ้าผ่า ดังนั้นการเลือกแหล่งจ่ายไฟของไดรเวอร์ที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญ เมื่อจำเป็น ควรเพิ่มอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากลงในอุปกรณ์ติดตั้ง

บทความนี้ให้การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับตัวป้องกันไฟกระชาก ครอบคลุมหลักการทางเทคนิค การใช้งานทางวิศวกรรม และเทคนิคการติดตั้ง

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับไฟ LED คืออะไร?

ตัวป้องกันไฟกระชากคืออะไร? พูดง่ายๆ ก็คือ ตัวป้องกันไฟกระชาก "ปล่อย" แรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปอย่างกะทันหัน (ไฟกระชาก) ในวงจร ป้องกันความเสียหายต่อระบบไฟ มันทำหน้าที่เหมือน "วาล์วนิรภัย" ในวงจร: เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินขีดจำกัด มันจะดำเนินการอย่างรวดเร็วเพื่อเปลี่ยนทิศทางกระแส จากนั้นรีเซ็ตเป็นสถานะเปิดเมื่อแรงดันไฟฟ้ากลับสู่ปกติ เพื่อให้แน่ใจว่าไฟ LED จะทำงานภายในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัยเสมอ

ตัวป้องกันไฟกระชากส่วนใหญ่กล่าวถึงสถานการณ์ "แรงดันไฟกระชาก" ทั่วไปสองสถานการณ์: ไฟกระชากฟ้าผ่า ต้องใช้ SPD ประเภท I และ Type II และไฟกระชากสวิตช์ที่เกิดจากสตาร์ทอัพและปิดอุปกรณ์อุตสาหกรรม ซึ่งจำเป็นต้องมีการป้องกัน SPD ที่จำกัดแรงดันไฟฟ้า ทั้งสองสกัดแรงดันไฟฟ้าโดยพื้นฐานเกินช่วงความคลาดเคลื่อนของอุปกรณ์ ให้การป้องกันที่ครอบคลุมสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า

โดยสรุป ตัวป้องกันไฟกระชากมีจุดประสงค์สองประการ: ป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงอย่างกะทันหันจากอุปกรณ์ที่สร้างความเสียหายและลดไฟกระชากที่ช่วยเร่งการเสื่อมสภาพบ่อยครั้ง ซึ่งจะช่วยป้องกันระบบไฟ LED ที่ครอบคลุม

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากในแอปพลิเคชันไฟ LED โปรดอ่านบล็อก: “อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) สำหรับไฟ LED: คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการใช้งานในร่มและกลางแจ้ง-

มีอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากประเภทใดบ้าง?

จำแนกตามหลักการดำเนินงาน:

ก) SPD สลับแรงดันไฟฟ้า

อิมพีแดนซ์สูงระหว่างการทำงานปกติ เปลี่ยนเป็นอิมพีแดนซ์ต่ำอย่างกะทันหันระหว่างแรงดันไฟกระชาก ทำให้กระแสไฟสูง หรือที่เรียกว่า “Sdw switch Type SPD” โดยทั่วไปจะใช้ช่องว่างการคายประจุ ท่อปล่อยก๊าซ ไทริสเตอร์ หรือวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนเป็นส่วนประกอบ ตัวป้องกันไฟกระชากเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า "ประเภทโครบา" เนื่องจากลักษณะกระแสแรงดันไม่ต่อเนื่อง

ข) SPD ที่จำกัดแรงดันไฟฟ้า

แสดงอิมพีแดนซ์สูงในกรณีที่ไม่มีไฟกระชาก อิมพีแดนซ์ลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อกระแสไฟกระชากและแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ส่วนประกอบโดยทั่วไปประกอบด้วยวาริสเตอร์และไดโอดปราบปราม หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก "แบบหนีบ" โดดเด่นด้วยลักษณะกระแสแรงดันต่อเนื่อง

ค) รวม SPD

ตัวป้องกันไฟกระชากที่รวมส่วนประกอบสวิตช์แรงดันไฟฟ้าและขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้า ลักษณะของมันอาจปรากฏเป็นการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า การจำกัดแรงดันไฟฟ้า หรือทั้งสองอย่าง ขึ้นอยู่กับโปรไฟล์แรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ตัวป้องกันไฟกระชากแบบคอมโพสิตสามารถระงับแรงดันไฟกระชากที่เกิน 6kV ไปต่ำกว่าสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดของระบบในการดำเนินการครั้งเดียว หน่วยสามเฟสสามารถระงับได้ถึง 800V ในขณะที่หน่วยเฟสเดียวสามารถระงับได้ต่ำกว่า 600V ในทางตรงกันข้าม ตัวป้องกันไฟกระชากแบบโมดูลาร์ต้องการการป้องกันสามระดับ (คลาส B, C และ D) เพื่อให้สามารถปราบปรามได้ประมาณ 1,000V

การจัดประเภทตามใบสมัคร:

ตามการใช้งาน SPD สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: สายไฟ SPD และ SPDs ของสายสัญญาณ

องค์ประกอบของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

โครงสร้างตัวป้องกันไฟกระชากประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้เป็นหลัก:

• วาริสเตอร์โลหะออกไซด์ (MOV): ส่วนประกอบหลักของตัวป้องกันไฟกระชาก ทำจากวัสดุเช่นซิงค์ออกไซด์ เมื่อแรงดันไฟเกินเกิดขึ้นในวงจร MOV จะเปลี่ยนเป็นสถานะนำไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ดูดซับพลังงานแรงดันเกินและเปลี่ยนเส้นทางลงสู่พื้นดิน

• อารักขา ซ.ยานัตถุ์ ข.คนคุมที่: อยู่ภายในตัวป้องกันไฟกระชาก ควบคุมและตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟและแรงดันไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วประกอบด้วยวงจรรวม เปิดใช้งานฟังก์ชันการสลับและรีเซ็ตอัตโนมัติสำหรับตัวป้องกันไฟกระชาก

• ขั้วปลายสาย ข.กุญแจ: เชื่อมต่อตัวป้องกันไฟกระชากกับวงจร โดยปกติจะมีขั้วสองขั้ว—หนึ่งขั้วสำหรับกำลังไฟฟ้าเข้าและอีกขั้วหนึ่งสำหรับกำลังขับ

• การเคหะ: ปกป้องส่วนประกอบภายในของตัวป้องกันไฟกระชาก ซึ่งโดยทั่วไปทำจากวัสดุฉนวนเพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อตและอันตรายอื่นๆ

ความแตกต่างระหว่าง SPD กับฟิวส์ธรรมดาและวงจรกรอง

ความแตกต่างระหว่าง SPD และฟิวส์

‌SPD‌ : ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อกระจายกระแสไฟกระชากชั่วคราว (เช่น ฟ้าผ่า สวิตชิ่ง) มันส่งกระแสไฟกระชากแรงสูงลงสู่พื้นผ่านส่วนประกอบต่างๆ เช่น วาริสเตอร์โลหะออกไซด์ (MOV) หรือท่อปล่อยก๊าซ (GDT) ปกป้องอุปกรณ์จากความเสียหายจากแรงดันสูงในทันที

‌ฟิวส์‌ : ระบุเฉพาะการโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่องหรือกระแสลัดวงจรโดยการขัดจังหวะวงจรผ่านการหลอม พวกเขาไม่สามารถจัดการกับคลื่นระดับนาโนวินาทีได้

เวลาตอบสนอง SPD อยู่ในช่วงตั้งแต่นาโนวินาทีถึงไมโครวินาที (เช่น นาโนวินาทีสำหรับ MOV, ไมโครวินาทีสำหรับ GDT) ในขณะที่ฟิวส์ต้องใช้เวลาหลายมิลลิวินาทีในการเป่า ไม่สามารถปกป้องอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนได้ทันเวลา SPD ที่เสื่อมสภาพอาจรั่วไหลหรือลัดวงจร จำเป็นต้องใช้กับฟิวส์ (ไม่ใช่เบรกเกอร์วงจร) เพื่อป้องกันอันตรายจากกระแสไฟ ฟิวส์ที่เป่าต้องเปลี่ยน แต่ไม่มีปัญหาในปัจจุบันที่ตามมา

ความแตกต่างระหว่าง SPD และวงจรกรอง

‌SPD‌ : ป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วคราว (ระดับ KV) เช่น ฟ้าผ่าหรือไฟกระชาก

‌วงจรกรอง‌: ลบสัญญาณรบกวนความถี่สูง (KHZ-MHz) อย่างต่อเนื่อง เช่น การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟ

SPDS ทำงานโดยการคายประจุหรือหนีบแรงดัน (เช่น MOV ดำเนินการเหนือ 600V) วงจรตัวกรองใช้ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุเพื่อสร้างเครือข่ายความถี่ต่ำลดเสียงรบกวน SPDs ป้องกันการกระแทกฟ้าผ่าและไฟกระชากของกริด วงจรกรองทำหน้าที่ที่ต้องการความบริสุทธิ์สูงเช่นอุปกรณ์ทางการแพทย์และระบบสื่อสาร

ตารางเปรียบเทียบสรุป

‌คุณสมบัติ	เอสดีเอ็น	หลอม	‌ตัวกรอง วงจรไฟฟ้า
ฟังก์ชั่นหลัก‌	กระชากชั่วคราว	การป้องกันการโอเวอร์โหลด/ลัดวงจร	กรองสัญญาณรบกวนความถี่สูง
‌เวลาตอบสนอง‌	ช่วงนาโนวินาที-ไมโครวินาที	ช่วงมิลลิวินาที	การทำงานต่อเนื่อง
‌ส่วนประกอบทั่วไป‌	MOV, GDT, TVS2	ฟิวส์โลหะ	ตัวเหนี่ยวนำตัวเก็บประจุ
‌ความล้มเหลวความเสี่ยง‌	การรั่วไหลที่อาจเกิดขึ้นหรือลัดวงจร	ต้องเปลี่ยน	การลดประสิทธิภาพการทำงาน

ดังที่แสดงให้เห็นโดยการเปรียบเทียบข้างต้น SPDs, ฟิวส์ และวงจรตัวกรอง แต่ละวงจรมีบทบาทที่แตกต่างกันภายในระบบพลังงาน การใช้งานร่วมกันเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้รับการคุ้มครองอย่างครอบคลุม

หลักการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

ภายใต้สภาวะปกติ ตัวป้องกันไฟกระชากแสดงสถานะวงจรเปิดสู่พื้นในวงจร ซึ่งหมายถึงสถานะที่มีความต้านทานสูง คุณลักษณะความต้านทานสูงนี้ช่วยลดผลกระทบต่อวงจร มันทำงานเหมือนสวิตช์ โดยยังคงเปิดอยู่เมื่อไม่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของวงจรปกติโดยไม่มีการรบกวน ดังแสดงในรูปที่ 1 ด้านล่าง

เมื่อไฟฟ้าแรงสูงชั่วคราวเกิดขึ้นในวงจรหลัก—เช่น ระหว่างการฟาดฟ้า—ตัวป้องกันไฟกระชากจะตอบสนองทันที ภายใต้สภาวะแรงดันไฟเกินชั่วคราวนี้ ตัวป้องกันไฟกระชากจะทำงานเป็นสถานะที่มีความต้านทานต่ำ ส่วนประกอบภายในของมัน (เช่น วาริสเตอร์ ท่อปล่อยก๊าซ) เปลี่ยนจากสถานะความต้านทานสูงไปเป็นสถานะที่มีความต้านทานต่ำอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดเส้นทางนำไฟฟ้า มันเปลี่ยนเส้นทางกระแสไฟกระชากทันทีและจำกัดแรงดันไฟกระชากให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย ซึ่งจะช่วยปกป้องวงจรและอุปกรณ์จากความเสียหาย ดังแสดงในรูปที่ 2

ดังแสดงในรูปที่ 2 ตัวป้องกันไฟกระชากมีบทบาทในการป้องกันที่สำคัญระหว่างเหตุการณ์แรงดันไฟเกินชั่วคราว มันทำหน้าที่เป็นสิ่งกีดขวาง ป้องกันแหล่งจ่ายไฟและโคมไฟจากผลกระทบของแรงดันไฟเกิน

เหตุใดการป้องกันไฟกระชากจึงมีความสำคัญต่อระบบไฟ LED?

การป้องกันไฟกระชากเป็นสิ่งสำคัญสำหรับระบบไฟ LED ด้วยเหตุผลหลักดังต่อไปนี้:

1. ความไวของ LED ต่อไฟกระชาก

ในฐานะอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ไฟ LED มีแรงดันไฟไปข้างหน้าเพียงไม่กี่โวลต์ และมีความต้านทานไฟกระชากที่ต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งความทนทานต่อแรงดันย้อนกลับที่อ่อนแอ แรงดันไฟเกินชั่วคราว (ถึงหลายพันโวลต์) จากฟ้าผ่าหรือสวิตช์กริดสามารถทำลายชิปหรือไดรเวอร์ LED ได้โดยตรง ทำให้เกิดความล้มเหลวในทันทีหรือความเสียหายที่แฝงอยู่

2. แหล่งกำเนิดคลื่นที่หลากหลาย

• ‌การเหนี่ยวนำฟ้าผ่า‌ : กระแสไฟฟ้าผ่าทำให้เกิดการกระชากของพื้นดินอย่างกะทันหัน เข้าสู่โคมไฟผ่านสายไฟ/สัญญาณ

• การดำเนินการ‌กริด‌: สวิตช์เกียร์ ข้อผิดพลาดลัดวงจร ฯลฯ สร้างแรงดันไฟเกินชั่วคราว

• ‌ไฟฟ้าสถิต ฉันการห้วงคำขู่: ไฟฟ้าสถิต (>10kV) ที่สะสมบนปลอกโลหะอาจทำให้วงจรไดรเวอร์พัง

3. ผลของความเสียหายจากไฟกระชาก

เหตุการณ์ไฟกระชากไม่เพียงแต่เร่งการเสื่อมสภาพของแหล่งกำเนิดแสง LED (ประสิทธิภาพการส่องสว่างที่ลดลง) แต่อาจทำให้เกิดความล้มเหลวของน้ำตก: ไฟลัด LED เดียวจะถ่ายโอนแรงดันตกไปยัง LED ที่อยู่ติดกัน เร่งการเผาไหม้ของสายหลอดไฟทั้งหมด ค่าบำรุงรักษาที่สูงสำหรับระบบไฟส่องสว่างกลางแจ้งหมายถึงการป้องกันที่ไม่เพียงพอจะเพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญ

ในเมืองหนึ่ง ผู้ขับขี่ไฟถนนสายหลัก 30% ล้มเหลวหลังจากฤดูฝนฟ้าคะนองเนื่องจากไม่มีการป้องกันไฟกระชาก ซึ่งต้องซ่อมแซมมากกว่า 500,000 หยวน การตรวจสอบพบว่าการกระแทกหลายครั้งทำให้ตัวโลหะออกไซด์ของโลหะออกไซด์ (MOV) เสื่อมโทรมลง ซึ่งทำให้เกิดการกระแทกด้วยฟ้าผ่าที่ตามมาเพื่อสร้างความเสียหายให้กับโมดูล LED โดยตรง

การป้องกันไฟกระชากเป็นมาตรการสำคัญในการรับรองอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของโคมไฟ LED โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ขาดไม่ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงสูง เช่น การตั้งค่ากลางแจ้งและอุตสาหกรรม โคมไฟ LED ที่ติดตั้งระบบป้องกันไฟกระชากแสดงความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น การติดตั้ง SPD ที่สอดคล้องกับมาตรฐานการทดสอบ เช่น IEC 61000-4-5 ช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาอย่างมาก ทำให้ระบบไฟ LED มีความสำคัญอย่างยิ่ง

วิธีการเชื่อมต่อสำหรับตัวป้องกันไฟกระชากในชุด LED

แนวทางที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการเชื่อมต่อตัวป้องกันไฟกระชากกับอุปกรณ์ติดตั้ง LED เกี่ยวข้องกับการติดตั้งแบบอนุกรมหรือแบบขนานที่ขั้วอินพุตหรือเอาต์พุต ตามสถานที่และวิธีการติดตั้งที่แตกต่างกันสามารถแบ่งประเภทได้ดังนี้:

1. ตัวป้องกันไฟกระชากที่รวมเข้ากับ คนขับรถs

ตัวป้องกันไฟกระชากในตัวช่วยลดผลกระทบของแรงดันไฟเกินชั่วคราวที่เกิดจากฟ้าผ่า การทำงานสลับ หรือการคายประจุไฟฟ้าสถิตในระบบ พวกเขารักษาเสถียรภาพของแหล่งจ่ายไฟและรับประกันการทำงานอย่างต่อเนื่องของระบบไฟ ด้วยการตอบสนองอย่างรวดเร็วและปราบปรามแรงดันไฟเกินชั่วคราว ตัวป้องกันไฟกระชากจะลดความเสียหายให้กับโมดูลไดรเวอร์ LED และโมดูลเปล่งแสงที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าที่ผิดปกติ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานโดยรวมของอุปกรณ์

2. ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ คนขับรถ ฟรอนต์เอนด์

วิธีการนี้เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีฟ้าผ่าบ่อยครั้งและมีความชื้นในสิ่งแวดล้อมสูง การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ส่วนหน้าของไฟถนน เช่น ให้การป้องกันความเสียหายจากไฟฟ้าจากการกระแทกฟ้าผ่าและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันคู่ นอกจากนี้ยังช่วยให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้นในภายหลัง อย่างไรก็ตาม จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแน่ใจว่า SPD ที่เพิ่มเข้ามาใหม่นั้นเข้ากันได้และจับคู่กับวิธีการลงกราวด์ของระบบที่มีอยู่

3. การเชื่อมต่อแบบอนุกรมที่อินพุต

เชื่อมต่อตัวป้องกันไฟกระชากในอนุกรมด้วยอินพุตของแหล่งจ่ายไฟไดรเวอร์ LED เมื่อเกิดไฟกระชากที่อินพุต ตัวป้องกันไฟกระชากจะขัดจังหวะการไหลของกระแสไฟ ซึ่งจะช่วยป้องกันหลอดไฟ LED

4. การเชื่อมต่อแบบขนานที่อินพุต

เชื่อมต่อตัวป้องกันไฟกระชากแบบขนานกับอินพุตของไดรเวอร์ LED เมื่อเกิดไฟกระชากที่อินพุต ตัวป้องกันไฟกระชากจะนำกระแสไฟที่เกินออกออกไป

ประเภทป้องกันไฟกระชากที่แตกต่างกันมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน โดยต้องเลือกตามเงื่อนไขเฉพาะ

โดยทั่วไป ตัวป้องกันไฟกระชากแบบอนุกรมให้เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว การป้องกันที่แข็งแกร่ง และผลกระทบน้อยที่สุดต่อการทำงานปกติ แต่มีข้อเสียอยู่ เช่น การติดตั้งที่ซับซ้อน ความต้องการพื้นที่ และความอ่อนไหวต่อความเสียหาย

ตัวป้องกันไฟกระชากแบบขนานมีการติดตั้งที่เรียบง่าย รอยเท้าที่กะทัดรัด และการเปลี่ยนได้ง่าย แต่ต้องทนกับเวลาตอบสนองที่ช้าลง การป้องกันที่อ่อนแอลง และการรบกวนที่อาจเกิดขึ้นกับการทำงานปกติ

SPD ชนิดใดที่ใช้ในไฟ LED?

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ส่วนใหญ่จำแนกตามความสามารถในการป้องกัน ตำแหน่งการติดตั้ง และลักษณะความทนทานต่อรูปคลื่น มาตรฐานสากลจะแบ่งเป็น 3 ประเภท ดังนี้

ประเภท 1 SPD

ออกแบบมาสำหรับการกระแทกฟ้าผ่าโดยตรงหรือไฟกระชากพลังงานสูง ติดตั้งที่แผงกระจายหลักหรือจุดเข้าออกกำลังของอาคาร มีระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น (ขึ้น) ตั้งแต่ 1.5kV ถึง 4kV โดยมีกระแสไฟจ่ายเล็กน้อย (IN) โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 12.5KA ถึง 200KA

การใช้งานทั่วไป: ตำแหน่งที่มีความเสี่ยงสูงมีแนวโน้มที่จะเกิดฟ้าผ่าโดยตรง เช่น โรงงานอุตสาหกรรมและสถานีฐานสื่อสาร

ประเภท 2 SPD

เหมาะสำหรับการกระแทกฟ้าผ่าทางอ้อมหรือรบกวนกริด ติดตั้งในแผงจำหน่ายหรือตู้จำหน่ายระดับพื้น โดยทั่วไปคือ 5KA ถึง 20KA และโดยทั่วไปแล้ว UP จะอยู่ที่ 1.5kV ถึง 2.5kV

การใช้งานทั่วไป: การใช้งานไฟ LED กลางแจ้งและเชิงพาณิชย์และผู้ผลิตป้ายไฟ LED และไฟจราจรรวมถึงไฟถนน, ไฟที่จอดรถ, ไฟล้างผนัง, ไฟจราจร, ไฟน้ำท่วม, ป้ายดิจิตอล, ไฟแฟลชบนถนนและไฟในอุโมงค์

ประเภท 3 SPF

เหมาะสำหรับการป้องกันอุปกรณ์ปลายทางติดตั้งที่ส่วนหน้าของอุปกรณ์หรือเต้าเสียบ โดยทั่วไปใน ≤10KA ให้การป้องกันที่ดี (สูงสุด ≤1 kV) พร้อมเวลาตอบสนองที่เร็วขึ้น (ระดับนาโนวินาที)

การใช้งานทั่วไป: มักจะรวมเข้ากับไดรเวอร์ LED สำหรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าในพื้นที่

แผงกระจายหลักทั่วไปใช้อุปกรณ์ประเภท 1 หรือประเภท 2 กล่องจำหน่ายอาจใช้อุปกรณ์ประเภท 2 และประเภท 3 โดยประเภทที่ 2 และประเภทที่ 3 ยังเหมาะสำหรับการใช้งานส่วนหลัง

สำหรับสายจ่ายไฟ AC ที่เข้าสู่อาคาร ให้ติดตั้งตัวป้องกันไฟกระชากแบบที่ 1 หรือ 2 เป็นการป้องกันหลักที่ขอบเขตระหว่างโซน LPZ0A/LPZOB และ LPZ1 (เช่น ที่แผงกระจายหลัก)

ที่ขอบเขตของเขตป้องกันที่ตามมา เช่น แผงจำหน่ายในสายจ่ายไฟฟ้าหรือห้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวป้องกันไฟกระชากแบบที่ 2 อาจถูกติดตั้งเป็นการป้องกันรอง สำหรับอุปกรณ์อย่างเช่น โคมไฟ LED ตัวป้องกันไฟกระชากแบบที่ 2 หรือ 3 อาจจะติดตั้งก่อนพอร์ตจ่ายไฟ

วิธีการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากอย่างถูกต้อง?

ในการใช้งานทางไฟฟ้า การเลือกตัวป้องกันไฟกระชากเป็นปัญหาที่ซับซ้อนสูงซึ่งเกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เช่น การกำหนดค่าการลงกราวด์ของระบบ ระดับการเปิดรับแสง โซนป้องกันฟ้าผ่า ความยาวของสายเคเบิล การป้องกันระหว่างระดับ ขนาดกระแสไฟลัดวงจรที่จุดป้องกัน และจำนวนวงจรแบ่ง

ผู้ผลิตจำนวนมากผลิตอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากในตลาด ดังนั้นเมื่อเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับจุดต่อไปนี้:

1. กำหนดค่า UC

การเลือกแรงดันไฟทำงานต่อเนื่องสูงสุดของตัวป้องกันไฟกระชาก (UC) จำเป็นต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของระบบ อุปกรณ์ทนต่อแรงดันไฟฟ้า และข้อกำหนดมาตรฐาน ค่า UC ขั้นต่ำควรเป็น 1.15 เท่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

ตัวอย่างเช่นในระบบแรงดันเฟส 220V UC = 1.15 × 220V = 253V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า AC สูงสุดสามารถสูงถึง 1.1 เท่าของค่า RMS (253V × 1.414 = 357V; ประมาณ 350V พีคสำหรับระบบ 220V) UC ต้องเกินค่านี้ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ เพื่อหลีกเลี่ยงการเปิดใช้งานบ่อยครั้ง ขอแนะนำให้เลือกค่าที่สูงกว่า เช่น 385V พร้อมกันนั้น แรงดันกระตุ้นของ varistor (U1mA) ควรตรงกับช่วงความผันผวนของกริด

2. การเลือกระดับการป้องกัน

SPD Class I (เช่น IIMP ≥ 100KA) ใช้สำหรับการกระจายหลัก ในขณะที่ Class II SPD (ใน ≥ 40KA) ใช้สำหรับแผงกระจาย ทำให้เกิดการป้องกันหลายระดับ ขนาดและประเภทการติดตั้ง SPD ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดในสถานที่ แนวทางการเลือกแสดงด้านล่าง:

ระดับการป้องกัน	ตำแหน่งการติดตั้ง	应用场景	พารามิเตอร์ที่สำคัญ
ประเภท 1	แผงกระจายหลัก	การป้องกันฟ้าผ่าโดยตรง	≥100KA (10/350μs)
ประเภท 2	กล่องจำหน่าย	เหนี่ยวนำให้เกิดฟ้าผ่า/ปฏิบัติการ	40KA (8/20μs)
ประเภท 3	ไฟหน้าไดรเวอร์ LED	การป้องกันขั้วอุปกรณ์ความแม่นยำ	สูงถึง ≤1.5 kV

3. วิธีการติดตั้ง

เลือก SPD ที่อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องและติดตั้งง่ายตามตำแหน่งของโคมไฟ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว SPD จะถูกซ่อนไว้ในพื้นที่ที่เข้าถึงยาก เช่น ด้านหน้าของโคมไฟ พวกมันจึงสามารถถอดโคมไฟออกจากวงจรเพิ่มเติมได้ในกรณีที่เกิดความล้มเหลว ซึ่งอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนและบำรุงรักษาในอนาคต

4. การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม

สำหรับแสงกลางแจ้ง ให้เลือก SPD ที่มีระดับ IP54 หรือสูงกว่า ในสภาวะที่มีความชื้นหรือมีฝุ่น ให้ใช้ SPD ที่มีระดับ IP สูงกว่าที่ IP67

5. ข้อกำหนดการต่อสายดิน

SPD ต้องต่อสายดินผ่านเทอร์มินัล PE เฉพาะ หลีกเลี่ยงเส้นทางภาคพื้นดินที่ใช้ร่วมกันกับตัวนำขาออก การทดสอบความต้านทานความต่อเนื่องของพื้นดิน ≤0.1Ω

6. การป้องกันหลายระดับ

นอกเหนือจากการป้องกันแหล่งจ่ายไฟ 230V แล้ว ให้พิจารณาปกป้องหน่วยควบคุม เช่น DALI, เฟสที่สอง (ควบคุม), 1-10V หรือ DMX AC แบบรวมและ SPD ควบคุมนั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ติดตั้งเหล่านี้ โดยทั่วไปแล้วจะให้การป้องกันที่ประสานกันได้ดีกว่า SPD สองตัวที่แยกจากกัน

7 . การรับรองและความปลอดภัย

เลือก SPD ที่มีใบรับรองที่เชื่อถือได้ เช่น TUV หรือ UL ทดสอบเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด IEC 61643-11 และ VDE 0100-534

บทสรุป

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันหลักสำหรับระบบไฟส่องสว่างกลางแจ้งจากฟ้าผ่าและไฟกระชากของกริด ด้วยการทำงานร่วมกันของวาริสเตอร์และท่อปล่อยก๊าซ พวกมันเปลี่ยนกระแสไฟแรงสูงไปยังกราวด์ภายในไมโครวินาทีในขณะที่หนีบแรงดันไฟฟ้าไปยังเกณฑ์อุปกรณ์ที่ปลอดภัย

หากไม่มีการป้องกันที่เพียงพอ อุปกรณ์ติดตั้ง LED และผู้ขับขี่ต้องเผชิญกับความเสี่ยงจากความเสียหายที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ประสิทธิภาพที่ลดลง และความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของไฟถนน LED ในสภาพแวดล้อมแบบกริดที่รุนแรง ทำให้เป็นส่วนประกอบป้องกันที่ขาดไม่ได้สำหรับระบบไฟส่องสว่างในเมืองอัจฉริยะ