ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟตกค้างของสายดินกับระดับการป้องกันแรงดันไฟ

SPD แรงดันตกค้างและระดับการป้องกันแรงดัน คำศัพท์
แรงดันตกค้าง Ures คือแรงดันไฟสูงสุดที่ตัดผ่านตัวป้องกันไฟกระชากหรือไฟกระชากเมื่อกระแสไฟไหลออก
ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าขึ้น) กำหนดลักษณะพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้ว และสามารถเลือกค่าได้จากรายการค่าลำดับความสำคัญค่าระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าควรมากกว่าค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่จำกัด

รูปด้านล่างเป็นเส้นโค้งแรงดัน-กระแสของตัวป้องกันฟ้าผ่าชนิดวาริสเตอร์ (MOV)ตามลักษณะของ MOV กระแสการคายประจุที่ต่างกันจะสอดคล้องกับแรงดันตกคร่อมที่ต่างกันสำหรับตัวป้องกันไฟกระชากแบบจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ทดสอบสำหรับคลาส II ระดับการป้องกันแรงดันไฟคือค่าแรงดันไฟตกค้างสูงสุดภายใต้กระแสไฟดิสชาร์จที่ระบุ In
ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าขึ้นสามารถจำกัดแรงดันไฟกระชากให้อยู่ในช่วงที่อนุญาตได้เพื่อป้องกันอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันอย่างมีประสิทธิภาพ ควรพิจารณาแรงดันตกเหนี่ยวนำ ΔU ของสายบนและล่างของสายป้องกันฟ้าผ่า และระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ ขึ้น/f ไม่ควรมากกว่า ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อ Uw ของตัวป้องกัน อุปกรณ์ ได้แก่ :
ขึ้น/f = ขึ้น + ΔU ≤ Uw (1)
ที่ไหน:

ขึ้น/f —— ระดับการป้องกันแรงดันไฟที่มีประสิทธิภาพของตัวป้องกันไฟกระชาก kV;

ขึ้น - ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก kV;

Uw —— อุปกรณ์ที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าแรงกระตุ้น kV

วิเคราะห์คดี
กรณีที่ได้รับการกล่าวถึงในวรรณคดี: SPD1 ที่มีใน 20 kA และขึ้น = 1.8 kV ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพคือ: ขึ้น/f = ขึ้น + ΔU = ขึ้น + L × (di/dt) = 1.8 + 0.5 × 20 /8 = 1.8 + 1.25 = 3.05 kV

เมื่อแทนที่ SPD1 ด้วย SPD2 ด้วย In 80 kA และ Up = 2.5 kV ปัญหาต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:

ก.คำถามที่ 1: สำหรับ SPD2 ขึ้น/f = ขึ้น + ΔU ≤ ขึ้น + L × (di/dt) = 2.5 + 5 = 7.5 kV ซึ่งมากกว่าค่า Uw (4 kV) ที่กำหนดโดยอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน ดังนั้น SPD2 อุปกรณ์จะไม่ได้รับการปกป้อง และสูตร (1) นั้นไม่สมเหตุสมผล

ข.คำถามที่ 2: SPD2 ที่มี In 80 kA ใช้วาริสเตอร์ 4 ตัวแบบขนานกันเมื่อกระแสไฟกระชาก 20 kA เกิดขึ้น วาริสเตอร์แต่ละตัวจะแบ่งประมาณ 5 kA และแรงดันตกค้างบน SPD2 จะสูงกว่าใน SPD1เล็ก เอฟเฟกต์การป้องกันจริงยังดีกว่า ซึ่งขัดแย้งกับปัญหาที่ 1

อันที่จริง การเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก SPD ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่สำคัญสองประการ:

ก.ใช้ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อ Uw ของอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันที่ไซต์การติดตั้งเพื่อเลือกระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าขึ้นของ SPD

ข.ควรเลือก In ของ SPD ตามกระแสไฟดิสชาร์จที่คาดไว้ ณ สถานที่ติดตั้ง และกระแสไฟดิสชาร์จที่ระบุของ SPD ที่ประกาศโดยผู้ผลิตควรเป็นไปตามขั้วบวก 8 / 20 μs 15 เท่า In

ประการแรก SPD1 ที่มี In คือ 20 kA และเลือก Up = 1.8 kV สำหรับการออกแบบการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนควรเป็นไปตามข้อกำหนดนี้ไม่สามารถเลือก SPD2 ที่มี In 80 kA ขึ้นไป = 2.5 kV ได้การประสานงานด้านพลังงาน

ประการที่สอง แรงดันตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำ ΔU บน SPD2 ในคำถาม 1 ไม่สามารถคำนวณได้โดยการนำพารามิเตอร์กระแสคายประจุที่ระบุของ SPD (ใน = 80 kA) ลงในสูตร L × (di/dt) แต่กระแสไฟที่คาดหวังไว้ ณ สถานที่ติดตั้ง (ใน = 80 kA) 20 kA) ดังนั้น "ΔU = L × (di/dt) = 5 kV" ไม่ถูกต้อง

ประการที่สาม สำหรับ SPD ที่จำกัดแรงดันไฟฟ้า ตามมาตรา 6.4.6 ของ GB 50057 - 2010 ΔU ณ จุดที่สายภายนอกเข้าสู่อาคารจะคำนวณเป็น 1 kV/m แล้วสามารถคำนวณได้เป็น ΔU = 0.2UPรายการที่ 8 ของข้อ 5.4.3 ของ GB 50343 - 2012 กำหนดว่า "ความยาวรวมของสายนำที่ปลายทั้งสองของ SPD ไม่ควรเกิน 0.5 ม." นั่นคือ ΔU ซึ่งเส้นภายนอกเข้าสู่อาคารไม่ควร มากกว่า 0.5 kV;บทความ 4.3.8 ของ GB 50057 - 2010 4 "ค่าระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากควรน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2.5 kV" และคำนวณ SPD ที่ตามมาของΔU = 0.2UP≤ 0.5 kVวิธีการคำนวณ "ΔU = L × (di/dt) = 1.8 + 0.5 × 20/8 = 1.8 + 1.25" ไม่ได้กำหนดไว้โดยบรรทัดฐาน

ประการที่สี่ เพื่อปรับปรุงความจุปัจจุบันของตัวป้องกันไฟกระชาก SPD ชนิดรางโมดูล จำเป็นต้องเพิ่มพื้นที่และจำนวนการเชื่อมต่อแบบขนานของวาริสเตอร์เพื่อเพิ่มอายุการใช้งาน ความหนาของวาริสเตอร์จะเพิ่มขึ้นเพื่อรองรับกับเกรดต่างๆ และสถานที่ต่างๆความจำเป็นในการป้องกันอุปกรณ์ไม่แนะนำให้แทนที่ SPD1 ด้วย In 20 kA และ Up = 1.8 kV ด้วย SPD2 ด้วย In 80 kA และ Up = 2.5 kV