3 fazlı aşırı gerilim koruyucular elektrik dalgalanmalarını azaltmada nasıl çalışır?

3 fazlı bir sistemde, aşırı gerilimi algılayarak, yüksek empedans durumundan düşük empedans durumuna geçiş yaparak, aşırı akımı topraklama veya bağlama yoluna yönlendirerek ve bağlı ekipmana ulaşan voltajı sınırlayarak aşırı gerilim koruması çalışır. Bir dalgalanmayı "engellemez". Dalgalanma hassas yüklerden uzakta kontrollü bir yol vererek tepe voltajını azaltır. Sonuç, yalıtım, güç kaynakları, sürücüler ve kontrol elektroniği üzerindeki daha düşük elektriksel strestir.

Üç fazlı sistemler, daha fazla olası dalgalanma yollarına sahip oldukları için bu yaklaşıma tek fazlı sistemlerden daha fazla ihtiyaç duyar. Dalgalanmalar, hattan zemine (L–G), hattan çizgiye (L–L) ve nötr, bazen nötrden toprağa (N–G) sahip sistemlerde görünebilir. Bu nedenle, sadece bir tane değil, aynı anda birkaç aşırı gerilim modunu yönetmek için 3 fazlı bir aşırı gerilim koruyucu cihaz üretilmiştir.

Bu makalede, aşırı gerilim koruma cihazlarının 3 fazlı güç sistemlerinde nasıl çalıştığını, geçici aşırı gerilimleri nasıl yönlendirdiklerini ve sınırlandırdıklarını, farklı SPD tiplerinin (Tip 1, Tip 2 ve Tip 3) nasıl kullanıldığını ve yerleştirme ve koordinasyonun gerçek dünyadaki aşırı gerilim azaltma performansını nasıl etkilediğini açıklar.

3 fazlı sistemlerde “elektrik dalgalanması” ne anlama geliyor? 

Daha doğrusu geçici aşırı gerilim olarak adlandırılan bir elektrik dalgalanması, voltajda çok kısa ve çok hızlı bir artıştır. Genellikle mikrosaniyeden birkaç milisaniyeye kadar sürer. En yaygın iki kaynak, elektrik sistemi içindeki yıldırım (yakın hatlar üzerinde doğrudan çarpma veya indüklenmiş etkiler) ve anahtarlama olaylarıdır.

Endüstriyel ve ticari 3 fazlı tesisatlarda dahili olarak birçok dalgalanma yaratılır. Büyük motorlar, değişken frekanslı sürücüler, kontaktörler ve kapasitör bankalarının tümü önemli enerjiyi değiştirir. Her akım kesildiğinde veya yeniden yönlendirildiğinde, sistem endüktansı bir voltaj artışı oluşturabilir. Bu, harici elektrik hizmeti arzı kararlı olsa bile, bir tesisin yine de sık geçici aşırı gerilimler yaşayabileceği anlamına gelir.

3 fazlı bir SPD nasıl çalışır? 

Genellikle SPD (Dalgalı Koruyucu Cihaz) olarak kısaltılan bir aşırı gerilim koruma cihazı, basit ama dikkatli bir şekilde tasarlanmış bir prensipte çalışır: normal çalışma sırasında görünmez kalır ve yalnızca voltaj tehlikeli hale geldiğinde iletken hale gelir.

İzleme ve Eşik Davranışı

Normal koşullarda, cihazın iç koruyucu elemanları yüksek empedans durumundadır. Bu, neredeyse hiç akım çekmedikleri ve güç sistemini etkilemedikleri anlamına gelir. SPD, voltajı sürekli olarak “izliyor”.

Geçici bir durum, voltajı tanımlanmış bir eşik seviyesinin üzerine ittiğinde, davranış değişir. İç elemanlar hızla iletken bir duruma geçer. Bu anahtarlama mekanik değildir; cihazın içindeki bileşenlerin elektriksel özelliklerinden dolayı gerçekleşir.

Yönlendirme (akım yeniden yönlendirme) + sıkıştırma

SPD iletken hale geldiğinde, enerji verilen iletken ile topraklama veya bağlama sistemi arasında kontrollü bir düşük empedans yol oluşturur. Dalgalanma akımı, hassas ekipmanlardan geçmek yerine bu düşük empedanslı yolu tercih eder.

Aynı zamanda, cihaz yük boyunca görünebilecek tepe voltajını sınırlar. Buna genellikle "klempleme" denir. Voltajın sıfıra indirilmediğini anlamak önemlidir. Belirli bir "artık" veya "geçişten" voltaj her zaman kalır. Amaç, bu artık voltajı, yalıtım sistemlerinin ve elektronik bileşenlerin hasar görmemesi veya aşırı strese girmemesi için yeterince düşük tutmaktır.

3 fazlı ağlarda çoklu mod koruması

3 fazlı sistemlerde dalgalanmalar tek bir şekilde ortaya çıkmaz. Pratik bir cihaz aynı anda birkaç yolu ele almalıdır:

• Yere hat (L–G)
  
• Çizgiye Çizgi (L–L)
  
• Nötr, bazen nötr olan sistemlerde (N–G)
  

Bu nedenle, bu modları birlikte kontrol etmek için dahili olarak 3 fazlı bir aşırı gerilim koruma cihazı düzenlenmiştir. Bir dalgalanmanın her zaman zemine referans vereceğini varsaymaz. 3 fazlı ekipmanda birçok zarar verici geçiş, fazlar arasında görünür.

3 fazlı bir aşırı gerilim koruyucu cihazın içindeki temel bileşenler 

en modern Aşırı gerilim koruma cihazları Gerekli voltaj ve akım seviyeleri için düzenlenmiş ve koordine edilmiş az sayıda kanıtlanmış bileşene güvenin.

En yaygın aktif element metal oksit varistörüdür (MOV). Bir MOV, normal voltajda çok yüksek bir direnç ve voltaj eşiğini aştığında düşük bir direnç gibi davranır. Bu özellik, SPD'nin bir mikrosaniyenin bir bölümünde "hiçbir şey yapmamak"tan "yönlendirme akımını" değiştirmesine izin veren şeydir.

MOV'lar ve benzeri elemanlar, birçok güçlü dalgalanmadan sonra aşırı ısınabileceği veya bozulabileceği için, pratik bir cihazda termal bağlantı kesme veya benzer bir koruma da bulunur. Bu, başarısız bir bileşenin sisteme güvenli olmayan bir şekilde bağlı kalmasını önler. Birçok cihaz, koruma elemanlarının hala bağlı olup olmadığını göstermek için pencere veya LED gibi basit göstergeler içerir. Bazı tasarımlar, durumun bir kontrol sistemi tarafından izlenebilmesi için uzaktan alarm kontağı sağlar.

Kritik bir pratik nokta, bu cihazların kalıcı olmamasıdır. Dalgalanma enerjisini her emdiklerinde, kapasitelerinin küçük bir kısmı kullanılır. Birçok olayda yavaş yavaş azalırlar. Bu “tüketilebilir” davranış normaldir ve koşul göstergelerinin var olmasının nedenidir.

3 fazlı sistemlerde SPD türleri 

için şartlar SPD Türleri Cihazın güç sisteminde nereye kurulduğunu ve ne tür bir dalgalanma ortamıyla yüzleşmek için tasarlandığını açıklayın. Kalite seviyeleri değil, uygulama kategorileridir.

• Tip 1 aşırı gerilim koruma cihazı: Ana dağıtımın yukarısında, servis girişine veya çok yakınına monte edilmiştir. Tedarik hatlarındaki yıldırımla ilgili olaylar gibi dışarıdan gelen yüksek enerjili dalgalanmaları ele almayı amaçlamaktadır.
  
• Tip 2 aşırı gerilim koruma cihazı: Dağıtım panellerine, motor kontrol merkezlerine ve benzeri iç panolara monte edilir. 3 fazlı endüstriyel ve ticari panelleri hem gelen hem de dahili olarak üretilen dalgalanmalardan korumak için en yaygın seçimdir.
  
• Tip 3 aşırı gerilim koruma cihazı: Hassas ekipmanlara yakın monte edilmiştir. Büyük dalgalanma enerjisini kendi başına işlemek için tasarlanmamıştır ve ana dalgalanmayı görmeden önce azaltmak için yukarı akış cihazlarına bağlıdır.

• FDS20C/4-275 Sınıf II
• atama: Tip2
• Sınıflandırma: Sınıf II
• Koruma modu: L→PE , N→PE
• Nominal voltaj UN: 230 VAC/50(60)Hz
• Maks. Sürekli çalışma voltajı UC (L-N): 275 VAC/50(60)Hz
• Kısa devre dayanma özelliği: 20 KA
• Sürekli çalışma akımı IC: <20 µA
• Bekleme güç tüketimi PC: ≤25 MVA
• Maksimum deşarj akımı (8/20μs) IMAX: 40 bin
• Nominal deşarj akımı (8/20μs) İçinde: 20 KA
• Voltaj Koruyucu Seviye Yukarı ≤1.3 kV
• İzolasyon direnci: 1000 MΩ
• Konut malzemesi: UL94V-0
• Koruma derecesi: IP20

Teklif Alın

Eksiksiz bir sistemde, bu türler genellikle birleştirilir, böylece her biri en uygun olan dalgalanma enerjisinin parçasını idare eder.

3 fazlı SPD'lerin en çok dalgalanmaları azalttığı yer 

aşırı gerilim koruması Aşamalar halinde uygulandığında en iyi şekilde çalışır. Servis girişindeki bir cihaz, binaya yayılmadan önce gelen büyük dalgalanmaların enerjisini azaltır. Dağıtım panellerindeki cihazlar daha sonra kalan enerjiyi azaltır ve dahili anahtarlama ile oluşturulan dalgalanmaları da kaldırır. Son olarak, kullanım noktası koruması, kalan daha küçük, daha hızlı geçiş olaylarıyla başa çıkabilir.

Fiziksel kurulum detayları çok önemlidir. SPD ile baralar veya iletkenler arasındaki bağlantı mümkün olduğunca kısa ve doğrudan olmalıdır. Uzun uçlar endüktans ekler ve endüktans, hızlı akım değişiklikleri sırasında ek voltaj oluşturur. Uygulamada bu, çok iyi bir aşırı gerilim koruma cihazının bile uzun, döngülü tellerle kurulursa kötü performans gösterebileceği anlamına gelir.

3 fazlı SPD'ler dalgalanmaları nasıl azaltır (Aşamalı Korumaya Genel Bakış)

Bu tablo, aşamalı korumanın mantığını gösterir. Tek bir cihazın her şeyi halletmesi beklenmez. Her konum, dalgalanma enerjisinin bir kısmını ve tepe voltajını azaltır. Bir geçici olay hassas elektroniklere ulaştığında, genliği ve enerjisi servis girişindekinden çok daha düşüktür.

Gerçek dünya performans faktörleri 

3 fazlı sistemlerde aşırı gerilim koruyucu cihazların gerçek performansı, yalnızca cihazın kendisine değil, birkaç pratik faktöre bağlıdır:

• Topraklama ve yapıştırma sisteminin kalitesi, dalgalanma akımının ekipmandan ne kadar kolay uzaklaştırılabileceğini güçlü bir şekilde etkiler.
  
• Kısa, düz bağlantı iletkenleri endüktif voltaj artışını azaltır ve sıkıştırma performansını artırır.
  
• Çoklu aşırı gerilim koruma cihazları arasındaki koordinasyon, bir cihazın tüm stresi ve yaşlanmayı çok hızlı bir şekilde almasını önler.
  
• Birçok 3 fazlı tesiste, dahili olarak üretilen anahtarlama dalgalanmaları, yıldırımla ilgili olaylardan daha sıktır ve koruma stratejisinde dikkate alınmalıdır.
  

yaygın hatalar 

Birkaç yaygın kurulum ve planlama hatası, gerçek sistemlerde aşırı gerilim korumasının etkinliğini azaltır:

• Tüm bir tesis için yalnızca bir aşırı gerilim koruma cihazı kullanmak ve her şeyi eşit olarak koruyacağını varsaymak.
  
• Cihazı baradan uzakta veya gereksiz endüktans ekleyen uzun, döngülü iletkenlerle monte etmek.
  
• Hat-çizgi dalgalanmalarını göz ardı etmek ve 3 fazlı sistemlerde yalnızca hat-toprak yollarına odaklanmak.
  
• Herhangi bir yukarı akış Tip 1 veya Tip 2 koruması olmayan ekipmanın yanında yalnızca Tip 3 cihazı kullanmak.
  
• “Tamam” gösteren bir durum göstergesinin, sistemin olası tüm dalgalanmalara karşı mükemmel şekilde korunduğu anlamına geldiğini varsayarsak.
  

Çözüm 

3 fazlı bir güç sisteminde, aşırı gerilimi algılayarak, düşük empedanslı bir yola geçerek, aşırı akım akımını toprağa yönlendirerek ve ekipmana ulaşan voltajı sınırlayarak aşırı gerilim koruması çalışır. Dalgalanmaları tamamen ortadan kaldırmak yerine elektrik stresini azaltır. 3 fazlı sistemler birden fazla dalgalanma yoluna sahip olduğundan, koruma hat-hat ve hattan topraklama modlarını kapsamalıdır. En etkili sonuçlar, doğru yerleştirme, kısa bağlantılar ve farklı SPD türleri arasındaki koordinasyondan gelir. Doğru uygulandığında, bu cihazlar, hiçbir sistem tüm aşırı gerilim etkilerini ortadan kaldıramasa bile, arıza oranlarını ve arıza süresini önemli ölçüde azaltır.

SSS