ความหมายของ spd ในไฟฟ้าคืออะไร

เมื่อเกิดไฟกระชาก แรงดันไฟฟ้าที่เกินระดับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ยอมรับได้จะสามารถผ่านวงจรอาคารไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ หากไม่มีการป้องกันที่เหมาะสม อุปกรณ์นี้จะมีความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายหรือล้มเหลวจากไฟกระชาก ประเภทของการป้องกันที่จำเป็น
เพื่อลบล้างไฟกระชากเหล่านี้สามารถจัดหาได้โดยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD)

การระบุ SPD ที่ถูกต้องต้องระบุและทำความเข้าใจค่าพิกัดที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน มีค่าประสิทธิภาพและค่าพิกัดมากมายที่เกี่ยวข้องกับ SPD เช่น แรงดันไฟฟ้าใช้งานต่อเนื่องสูงสุด (MCOV), ค่าพิกัดการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (VPR), กระแสไฟปล่อยประจุ (In) และค่าพิกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร (SCCR) ค่าพิกัดที่เข้าใจผิดมากที่สุดคือค่าพิกัดกระแสไฟกระชาก ซึ่งโดยทั่วไปจะวัดเป็นกิโลแอมแปร์ (kA)

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) คืออะไร

ประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เป็นวิธีการจำแนกประเภทที่ใช้ในการจัดหมวดหมู่ อุปกรณ์ที่ปกป้องระบบไฟฟ้าจากไฟกระชาก โดยพิจารณาจากฟังก์ชันการป้องกัน ตำแหน่งการติดตั้ง และความสามารถในการทนต่อกระแสไฟกระชากต่างๆ SPDs ถูกจัดประเภทตามมาตรฐานหลักสองประการ: IEC (คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยวิศวกรรมไฟฟ้า) และ UL (Underwriters Laboratories) มาตรฐานแต่ละฉบับมี การจำแนกประเภทและข้อกำหนดของตนเองเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์จะปกป้องระบบไฟฟ้าจากเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับไฟกระชาก

ประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากตามมาตรฐาน IEC

มาตรฐาน IEC 61643-11 ระบุข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและวิธีการทดสอบสำหรับ SPDs ที่ใช้ในระบบไฟ AC ตามมาตรฐานนี้ SPDs แบ่งออกเป็นสามประเภทหลักที่มีลักษณะดังต่อไปนี้:

Type 1 SPD (Class I):

- ฟังก์ชัน: ป้องกันระบบไฟฟ้าจากฟ้าผ่าโดยตรง
- ตำแหน่งการติดตั้ง: ติดตั้งที่ทางเข้าของระบบ ใกล้กับแผงจ่ายไฟหลัก
- รูปคลื่นไฟกระชาก: 10/350 µs รูปคลื่นนี้จำลองฟ้าผ่าโดยตรง โดยมีเวลาขึ้นถึงจุดสูงสุดใน 10 µs และลดลงเหลือ 50% ใน 350 µs
- ความทนทานต่อกระแสไฟกระชาก (Iimp): สูง โดยทั่วไปตั้งแต่ 10 kA ขึ้นไป
- กระแสไฟปล่อยประจุ (In): ตั้งแต่ 10 kA ขึ้นไป ตาม IEC 61643-11, Class I นี่คือกระแสไฟที่ SPD สามารถทนได้หลายครั้งโดยไม่เสียหาย
- ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up): ตั้งแต่ 1.5 kV ถึง 2 kV Up คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ SPD อนุญาตให้ผ่านในระหว่างการปล่อยประจุ
- การใช้งาน: เหมาะสำหรับอาคารสูง สิ่งอำนวยความสะดวกทางอุตสาหกรรม และพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูงต่อฟ้าผ่า

Type 2 SPD (Class II):

- ฟังก์ชัน: ป้องกันระบบไฟฟ้าจากแรงดันไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่าทางอ้อมหรือการทำงานของสวิตช์
- ตำแหน่งการติดตั้ง: ติดตั้งที่แผงจ่ายไฟย่อยหรือหลังจาก Type 1 SPD
- รูปคลื่นไฟกระชาก: 8/20 µs รูปคลื่นนี้จำลองแรงดันไฟกระชากที่แพร่กระจายภายในระบบไฟฟ้า โดยมีเวลาขึ้นถึงจุดสูงสุดใน 8 µs และลดลงเหลือ 50% ใน 20 µs
- กระแสไฟปล่อยประจุ (In): ปานกลาง โดยทั่วไปตั้งแต่ 5 kA ถึง 20 kA นี่คือกระแสไฟที่ SPD สามารถทนได้หลายครั้งโดยไม่เสียหาย
- ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up): ตั้งแต่ 1.5 kV ถึง 2 kV Up คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ SPD อนุญาตให้ผ่านในระหว่างการปล่อยประจุ
- การใช้งาน: เหมาะสำหรับพื้นที่เชิงพาณิชย์ ที่อยู่อาศัย และภูมิภาคที่มีความเสี่ยงจากฟ้าผ่าปานกลาง

Type 3 SPD (Class III):

- ฟังก์ชัน: ป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนจากแรงดันไฟกระชากที่เหลือหลังจากที่ลดลงโดย Type 1 และ Type 2 SPDs
- ตำแหน่งการติดตั้ง: ติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน เช่น เต้ารับ บอร์ดจ่ายไฟขนาดเล็ก หรืออุปกรณ์ปลายทาง
- รูปคลื่นไฟกระชาก: 8/20 µs และ 1.2/50 µs รูปคลื่นเหล่านี้จำลองไฟกระชากที่เหลือ โดยมีเวลาขึ้นที่เร็วขึ้น (1.2 µs) และเวลาลดลงที่ช้าลง (50 µs)
- กระแสไฟปล่อยประจุ (In): ต่ำ โดยทั่วไปน้อยกว่า 5 kA
- ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (Up): ตั้งแต่ 1 kV ถึง 1.5 kV Up คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ SPD อนุญาตให้ผ่านในระหว่างการปล่อยประจุ
- การใช้งาน: เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน เช่น คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์โทรคมนาคม และอุปกรณ์ทางการแพทย์

ประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากตามมาตรฐาน UL

มาตรฐาน UL 1449 ระบุข้อกำหนดสำหรับ SPDs ที่ใช้ในระบบไฟฟ้าในอเมริกาเหนือ ตามมาตรฐานนี้ SPDs แบ่งออกเป็นสี่ประเภท:

Type 1 SPD:

- ฟังก์ชัน: ป้องกันแรงดันไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่าโดยตรงหรือใกล้เคียงจากภายนอกโครงข่ายไฟฟ้า
- ตำแหน่งการติดตั้ง: ติดตั้งก่อนมิเตอร์ไฟฟ้า ไม่ว่าจะก่อนหรือหลังเซอร์กิตเบรกเกอร์หลัก
- ความทนทานต่อกระแสไฟกระชาก: ออกแบบมาให้ทนต่อกระแสไฟกระชากสูง
- การใช้งาน: เหมาะสำหรับอาคารอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่

Type 2 SPD:

- ฟังก์ชัน: ป้องกันแรงดันไฟกระชากที่แพร่กระจายภายในระบบหรือจากโครงข่ายไฟฟ้า
- ตำแหน่งการติดตั้ง: ติดตั้งหลังจากเซอร์กิตเบรกเกอร์หลักหรือที่แผงจ่ายไฟย่อย
- ความทนทานต่อกระแสไฟกระชาก: ออกแบบมาให้ทนต่อกระแสไฟกระชากจากโครงข่ายไฟฟ้าหรือความผิดพลาดของระบบภายใน
- การใช้งาน: เหมาะสำหรับพื้นที่ที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์

Type 3 SPD:

- ฟังก์ชัน: ป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนจากแรงดันไฟกระชากที่เหลือ
- ตำแหน่งการติดตั้ง: ติดตั้งที่เต้ารับไฟฟ้าหรือใกล้กับอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน
- ความทนทานต่อกระแสไฟกระชาก: ออกแบบมาให้ทนต่อกระแสไฟกระชากที่เหลือหลังจากผ่าน Type 1 และ Type 2 SPDs
- การใช้งาน: เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในบ้านและสำนักงาน

Type 4 SPD:

- ฟังก์ชัน: SPDs แบบโมดูลาร์หรือแบบประกอบที่รวมเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้า
- ตำแหน่งการติดตั้ง: โดยทั่วไปจะรวมอยู่ภายในอุปกรณ์หรือบอร์ดจ่ายไฟ
- ความทนทานต่อกระแสไฟกระชาก: ออกแบบมาเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบบูรณาการ
- การใช้งาน: เหมาะสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มี SPDs ในตัว

SPD: หลักการทำงาน

การทำงานของ SPD นั้นง่ายแต่มีประสิทธิภาพ เมื่อเกิดไฟกระชาก MOVs จะลดความต้านทานลงอย่างรวดเร็ว ทำให้การนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถเบี่ยงเบนกระแสไฟกระชากส่วนใหญ่ไปยังพื้นดินได้อย่างปลอดภัยก่อนที่จะไปถึงและทำให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเสียหาย ด้วยการทำเช่นนี้ ไฟกระชากจะถูกทำให้เป็นกลาง ปกป้องอุปกรณ์ปลายน้ำจากแรงดันไฟฟ้าสูงหรือไฟกระชาก

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะคืออะไร

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะคือไฟกระชากแรงดันไฟฟ้าสูงในช่วงเวลาสั้นๆ ไฟกระชากเหล่านี้เกิดขึ้นจากการปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้อย่างกะทันหันหรือเกิดจากปัจจัยภายนอก สามารถจัดประเภทได้ว่าเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่น ฟ้าผ่า หรือสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น การทำงานของสวิตช์ในระบบไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะเกิดขึ้นได้อย่างไร

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์มักเกิดจากการทำงานของมอเตอร์ หม้อแปลงไฟฟ้า และระบบไฟส่องสว่างบางชนิด ในอดีต เหตุการณ์เหล่านี้ไม่ค่อยเกิดขึ้นในที่อยู่อาศัย อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น เครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า ปั๊มความร้อนจากอากาศและพื้นดิน และเครื่องซักผ้าแบบปรับความเร็วได้ ทำให้ความน่าจะเป็นของทรานเซียนต์ในระบบไฟฟ้าภายในประเทศเพิ่มขึ้นอย่างมาก

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะตามธรรมชาติมักเกิดจากฟ้าผ่าทางอ้อม ตัวอย่างเช่น ฟ้าผ่าโดยตรงบนสายไฟเหนือศีรษะหรือสายโทรศัพท์ในบริเวณใกล้เคียงสามารถส่งไฟกระชากไปตามสายได้ ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรงต่อการติดตั้งไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ

วิธีการปรับขนาด SPDs อย่างถูกต้อง

มีข้อมูลที่เผยแพร่น้อยมากหรือแม้แต่คำแนะนำเกี่ยวกับระดับกระแสไฟกระชาก (kA) ที่ควรใช้ในตำแหน่งต่างๆ สถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) ได้ให้ข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับค่าพิกัดไฟกระชากคืออะไรและวิธีการตีความ แต่ไม่ได้เผยแพร่คำแนะนำ น่าเสียดายที่ไม่มีสมการหรือเครื่องคำนวณที่พิสูจน์แล้วพร้อมใช้งานเพื่อป้อนข้อกำหนดของระบบและรับวิธีแก้ไข ข้อมูลใดๆ ที่ผู้ผลิตให้ไว้ ผ่านเครื่องคำนวณหรือวิธีการอื่นๆ เป็นเพียงคำแนะนำของพวกเขา

มีแนวโน้มที่จะสันนิษฐานว่ายิ่งแผงมีขนาดใหญ่เท่าใด ค่าพิกัดอุปกรณ์ kA ที่จำเป็นสำหรับการป้องกันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความเข้าใจผิดอีกประการหนึ่งคือถ้า 200 kA ดีแล้ว 400 kA จะต้องดีกว่าสองเท่า ดังที่คุณจะเห็นในเอกสารไวท์เปเปอร์นี้ ไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป จากความรู้ ประสบการณ์ และความเชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมไฟฟ้าเป็นเวลาหลายปี Emerson ได้สร้างคำแนะนำบางประการเกี่ยวกับวิธีการใช้ค่าพิกัดกระแสไฟกระชาก (ดูรูปที่ 1 หน้าถัดไป)

การเลือกประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ถูกต้องและการทำความเข้าใจการจำแนกประเภทตามมาตรฐาน IEC และ UL เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณได้รับการปกป้องอย่างเพียงพอจากไฟกระชาก มาตรฐานแต่ละฉบับมีแนวทางที่แตกต่างกันในการปกป้องระบบไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งานและตำแหน่ง

วัตถุประสงค์หลักของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากคือการเบี่ยงเบนและระงับแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่ถูกนำเข้าสู่ระบบจ่ายไฟจากแหล่งภายนอกหรือภายใน การเลือก SPDs ที่มีพิกัดกระแสไฟกระชาก (kA) ที่เหมาะสมทั่วทั้งระบบจ่ายไฟจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่ดีที่สุด เมื่อเลือก SPDs ที่เหมาะสมสำหรับโรงงานของคุณ โปรดคำนึงถึงประเด็นสำคัญเหล่านี้:

1. การให้การปราบปรามไฟกระชากที่เหมาะสมแก่โรงงานและอุปกรณ์ภายในต้องใช้อุปกรณ์มากกว่า SPD เดียวที่ทางเข้าบริการ เราขอแนะนำ SPDs แบบเรียงซ้อนพร้อมค่าพิกัดกระแสไฟกระชากที่เหมาะสมสำหรับแต่ละตำแหน่ง ซึ่งจะช่วยให้การปราบปรามที่ดีกว่าสำหรับแผงบริการหรือโหลดวิกฤต SPD เดียว ไม่ว่าจะใหญ่หรือแพงแค่ไหน จะไม่ให้การป้องกันระบบในระดับเดียวกัน

2. การปรับขนาด SPD เกินขนาดสำหรับการใช้งานไม่สามารถทำร้ายระบบได้ แต่การปรับขนาด SPD ที่เล็กเกินไปอาจส่งผลให้ SPD ล้มเหลวก่อนเวลาอันควร ทำให้ระบบสัมผัสกับทรานเซียนต์และผลกระทบ

3. สำหรับฟ้าผ่าโดยตรง SPDs เพียงอย่างเดียวไม่ใช่การทดแทนระบบป้องกันฟ้าผ่าที่ครอบคลุม (อ้างอิงถึง UL96A Master Lightning Certification)

ข้อควรระวังเมื่อติดตั้ง SPD

เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDs) ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ การติดตั้งอย่างระมัดระวังเป็นสิ่งสำคัญ ข้อควรระวังที่สำคัญ ได้แก่:

- ติดตั้ง SPDs แบบขนาน วางตำแหน่งโดยตรงก่อนวงจรหรืออุปกรณ์ เพื่อเปลี่ยนเส้นทางกระแสไฟกระชากออกจากอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน
- รักษาความยาวของสายไฟภายในตู้สวิตช์ให้สั้นที่สุด โดยมีความยาวสูงสุด 0.5 เมตร
- การใช้ตัวป้องกันไฟกระชาก Type 1 เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอสำหรับการจัดการไฟกระชากพลังงานสูงและการลดแรงดันไฟฟ้าเกิน ขอแนะนำให้เสริมด้วยตัวป้องกันไฟกระชาก Type 2 หรือ Type 3
- การติดตั้งทั้งหมดต้องดำเนินการโดยช่างไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติเหมาะสมตามข้อบังคับด้านไฟฟ้าในท้องถิ่น เพื่อให้แน่ใจว่ามีการต่อสายดินที่เหมาะสมและการติดตั้งอุปกรณ์อย่างปลอดภัย

บทสรุป

โดยสรุป อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากมีความจำเป็นสำหรับการปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ การติดตั้ง SPD ที่ได้รับการจัดอันดับและรับรองอย่างถูกต้องช่วยให้มั่นใจได้ถึงการป้องกันที่เชื่อถือได้จากไฟกระชากที่เกินความสามารถของเซอร์กิตเบรกเกอร์มาตรฐาน