Verschil tussen bliksemafleider en overspanningsbeveiliging
Wat is een Overvoltageschakelaar?
Een overvoltageschakelaar is een cruciaal spanningsbeperkend apparaat dat meestal binnen het schakelbord van een elektrische installatie wordt geïnstalleerd. De primaire functie ervan is om de isolatie, apparatuur en machines te beschermen tegen verschillende elektrische gevaren. Het beschermt niet alleen tegen de schadelijke effecten van blikseminslagen, maar ook tegen tijdelijke overspanningen die worden veroorzaakt door gebeurtenissen zoals schakeloperaties, boogvorming, lastafname en elektrische fouten zoals aardfouten.
Overvoltageschakelaars spelen een cruciale rol in elektrische systemen door stroom- en spanningspieken effectief te beperken. Deze bescherming strekt zich uit tot zowel laagspannings- als hoogspanningsapparatuur, evenals communicatielijnen, waardoor de betrouwbare en ononderbroken werking van deze componenten wordt gewaarborgd. Onder de verschillende soorten die beschikbaar zijn, is de meest gebruikte overvoltageschakelaar voorzien van niet-lineaire metaloxideresistoren die in een porselein- of siliconerubberhuis worden verpakt. Deze schakelaars zijn parallel met het circuit verbonden dat ze moeten beschermen, waardoor ze tijdens een piekevenement overtollige elektrische energie veilig kunnen afleiden naar het aardrooster. Deze parallelle verbinding zorgt ervoor dat de normale werking van het circuit onaangetast blijft terwijl er onmiddellijke bescherming wordt geboden wanneer er een spanningsspike optreedt.
Evolutie van Terminologie en Definities van Schakelaars
In het verleden werd de term "bliksemovervoltageschakelaar" vaak gebruikt in energievoorzieningen. Echter, deze term is nu vervangen door de meer omvattende term "overvoltageschakelaar." In de vroege dagen van het ontwerp van energievoorzieningen, die relatief minder complex waren, was bliksem de belangrijkste oorzaak van de meeste overspanningen. Maar in moderne, geavanceerde ontwerpen van energievoorzieningen kunnen diverse factoren leiden tot overspanningen. Dit omvat lastafname, plotselinge veranderingen in krachtige belastingen en loskoppeling in extra-hoogspannings (EHS) stations. Als gevolg hiervan worden overvoltageschakelaars nu in stations gebruikt in plaats van traditionele bliksemovervoltageschakelaars. Overvoltageschakelaars zijn ontworpen om het systeem te beschermen tegen al deze diverse bronnen van spanningspieken, niet alleen bliksem. In laagspannings- (LS) en middenspannings- (MS) transmissie- en distributielijnen wordt de term "lijnovervoltageschakelaar" ook gebruikt om apparaten aan te duiden die beschermen tegen zowel bliksemgeïnduceerde als andere soorten pieken.
Wat is een Bliksemovervoltageschakelaar?
Een bliksemovervoltageschakelaar is een cruciaal beschermend apparaat dat specifiek is ontworpen om elektrische circuits te beschermen tegen de schadelijke effecten van bliksemslagen. Deze slagen genereren uiterst hoge tijdelijke spanningspieken, evenals stroompieken als gevolg van bliksem, vonken en isolatieboogjes.
De primaire functie van een bliksemovervoltageschakelaar is om het energievoorzieningsysteem te beschermen door hoge spanningspieken veilig af te leiden naar de aarde. Hoewel aarding of aarddraden enigszins bescherming bieden aan luchtlijnen en het energievoorzieningsysteem tegen directe bliksemslagen, kunnen ze mogelijk ontoereikend zijn om reizende golven te beschermen. Deze reizende golven kunnen eindapparatuur en -uitrusting bereiken, wat potentiële aanzienlijke schade kan veroorzaken. Dit is waar overvoltageafleiders, of bliksemovervoltageschakelaars, een cruciale rol spelen. Ze zijn ontworpen om het energievoorzieningsysteem te beschermen tegen pieken veroorzaakt door storingen of bliksemslagen.
Bliksemovervoltageschakelaars worden strategisch geïnstalleerd op de hoogste punten van structuren, zoals transmissiepalen, torens en gebouwen. Door dit te doen, bieden ze een veilige weg voor de afvoer van de stroom en spanning die worden gegenereerd door bliksemslagen rechtstreeks naar de aarde. Dit beschermt effectief het hele elektrische systeem tegen bliksemgeïnduceerde problemen, waardoor de integriteit en betrouwbare werking van verbonden apparatuur en infrastructuur wordt gewaarborgd.
Belangrijkste Verschillen tussen Overvoltageschakelaars en Bliksemovervoltageschakelaars
Installatieplaats：Overvoltageschakelaars worden meestal binnen het schakelbord geïnstalleerd, terwijl bliksemovervoltageschakelaars buiten worden geplaatst. Dit verschil in installatieplaats komt voort uit hun verschillende beschermende functies.
Bereik van Bescherming：Overvoltageschakelaars beschermen de elektrische installatie van binnenuit, waardoor interne componenten worden beschermd tegen verschillende elektrische verstoringen. Daarentegen bieden bliksemovervoltageschakelaars externe bescherming, waarbij apparatuur wordt beschermd tegen externe elektrische bedreigingen.
Bescherming Tegen：Overvoltageschakelaars zijn ontworpen om het systeem te beschermen tegen een breed scala aan elektrische fenomenen, waaronder bliksem, schakeloperaties, elektrische fouten en andere tijdelijke spannings- en stroompieken. Bliksemovervoltageschakelaars daarentegen zijn voornamelijk bedoeld om bliksemslagen en de bijbehorende pieken te hanteren.
Energieafvoer Mechanisme：Overvoltageschakelaars onderscheppen elektrische pieken en geleiden de overtollige, ongewenste energie naar de aarddraad. Tegelijkertijd leiden bliksemovervoltageschakelaars de energiestroom rechtstreeks naar de aarde via de schakelaar zelf, waardoor een pad van minste weerstand wordt gecreëerd voor de bliksemgeïnduceerde elektrische ladingen.
Interchangeabiliteit：Overvoltageschakelaars kunnen soms worden gebruikt in plaats van bliksemovervoltageschakelaars vanwege hun bredere beschermingsmogelijkheden. Echter, bliksemovervoltageschakelaars kunnen niet worden gebruikt als vervanging voor overvoltageschakelaars omdat ze het vermogen ontberen om niet-bliksemgerelateerde elektrische pieken te hanteren.
Wat is een Bliksemafleider?
Een bliksemafleider, ook bekend als bliksemleider, is een metalen staaf gemaakt van materialen zoals koper, aluminium of andere elektrisch geleidende stoffen. Hij wordt geïnstalleerd op de top van structuren, inclusief transmissie- en distributietorens, gebouwen en andere hoge constructies. Zijn primaire functie is om deze structuren te beschermen tegen directe bliksemslagen.
Bliksem is een elektrostatische ontlading die optreedt tussen wolken en de aarde. Wanneer bliksem direct elektriciteitsleidingen raakt, kan dit een gevaarlijke piek in het systeemspanning veroorzaken, wat een significante bedreiging vormt voor elektrische installaties en apparatuur. Hier speelt de bliksemafleider een cruciale rol. Door een preferentiële weg te bieden voor de bliksemstroom, beschermt hij elektrische installaties, apparatuur en apparaten tegen de vernietigende impact van directe bliksemslagen.
Een van de voordelen van een bliksemafleider is zijn relatief lage kosten vergeleken met overvoltageschakelaars. Geplaatst op de bovenste oppervlakte van een gebouw of elektriciteitsleidingstoren, biedt hij een veilige route voor hoge waarde elektrostatische ladingen en bliksemstromen om de aarde te bereiken. Echter, om effectief te functioneren, moet hij correct aangesloten zijn op het aardingsysteem, waardoor de elektrische ladingen veilig in de aarde worden afgevoerd.
Wat is een Spanningspiekregelaar?
Een spanningspiekregelaar, ook wel bekend als een overvoltagebeschermer of tijdelijke overvoltagebeschermer, is een essentieel apparaat. Het wordt meestal geïnstalleerd in het huisdistributiepaneel met als primaire functie om huiselektrische installaties te beschermen tegen spanningspieken en schakelpieken.
Deze pieken kunnen een significant gevaar vormen voor elektrische apparaten en de algemene integriteit van het huiselektrische systeem. Bijvoorbeeld, wanneer een inductieve belasting, zoals een koelkast, wasmachine of elektrische motor, wordt uitgeschakeld, genereert dit spanningspieken in het elektrische systeem. Dit fenomeen treedt op volgens de wetten van zelfinductie en tegengestelde electromotorkracht (back EMF). Terwijl de stroom door de inductieve belasting snel afneemt, verzet de inductor zich tegen deze verandering, waardoor een grote spanningsspike ontstaat die veel hoger kan zijn dan de normale werkingsspanning van het elektrische systeem. Dergelijke pieken, als ze ongemoeid blijven, kunnen gevoelige elektronische componenten binnen apparaten beschadigen, de normale werking van elektrische apparaten verstoren en potentieel leiden tot kostbare reparaties of vervangingen. De spanningspiekregelaar komt tussenbeide om deze excessieve elektrische spikes te onderscheppen en veilig af te leiden, waardoor de spanning in het huiselektrische systeem binnen veilige grenzen blijft en de verbonden elektrische apparatuur wordt beschermd.
De Rol en Functie van Spanningspiekregelaars
Deze plotselinge spanningsspijkers en -pieken kunnen elektrische apparaten die gevoelig zijn voor spanningsspanningen ernstig beschadigen. In circuits met inductieve belastingen kan het schakelen van een contactor schakelpieken genereren. Deze pieken vormen niet alleen een bedreiging voor de contactor zelf, maar kunnen ook andere verbonden apparaten in het elektrische systeem schaden. Om dit probleem aan te pakken, worden spanningspiekregelaars vaak geïnstalleerd in laagspannings (LS) contactors. Hun dubbele functie is om de contactor te beschermen tegen externe spanningspieken en het hele systeem te beschermen tegen de potentieel schadelijke effecten van het schakelen van de contactor.
Een typische spanningspiekregelaar is ontworpen als een nutscontactdoos met een geïntegreerde powerschakelaar. Het heeft een drie-wire snoer, waarmee het gemakkelijk in een standaard muurcontact kan worden geplugd. Deze setup maakt het eenvoudig om verschillende elektrische apparaten te verbinden en biedt hen onmiddellijke bescherming tegen spanningsschommelingen.
De standaard spanningvoorzieningen in huizen, zoals 120V AC in de Verenigde Staten en 230V AC in het Verenigd Koninkrijk en de Europese Unie, worden gespecificeerd als wortel-gemiddelde (RMS) waarden, ook bekend als effectieve waarden. Deze RMS-waarden vertegenwoordigen de equivalente DC-spanning die dezelfde hoeveelheid vermogen zou leveren aan een resistieve belasting. Voor een 120V RMS-voorziening (bij een frequentie van 60Hz) is de piekspanning ongeveer 170Vp, terwijl voor een 230V RMS-voorziening (bij een frequentie van 50Hz) de piekspanning rond de 325Vp bereikt.
Echter, in aanwezigheid van elektrische tijdelijke storingen veroorzaakt door factoren zoals blikseminslagen of schakeloperaties, kan de piekspanning pieken naar enkele honderden volts of zelfs duizenden volts in de vorm van onregelmatige pulsen. Deze tijdelijke gebeurtenissen zijn extreem kortstondig, meestal slechts enkele microseconden (10⁻⁶ seconden). Ondanks hun korte duur kunnen ze aanzienlijke schade toebrengen aan gevoelige elektronische apparaten, die vaak zijn ontworpen om binnen een smalle spanningsspanning te opereren.
Hier speelt de spanningspiekregelaar een cruciale rol. Hij is ontworpen om de inkomende spanning te monitoren en elke piekspanning die een vooraf gedefinieerde drempel overschrijdt, te voorkomen. Bijvoorbeeld, een spanningspiekregelaar met een rating van 250V zal normaal functioneren wanneer de inkomende spanning op of onder 230V blijft. Maar zodra de tijdelijke spanningpulsen de 250V-limiet overschrijden, leidt de spanningspiekregelaar onmiddellijk de overtollige lijnenergie af naar de aarde. Deze snelle reactie beschermt de verbonden apparaten effectief door ervoor te zorgen dat de spanning die zij ontvangen nooit de veilige werkingsspanning overschrijdt, waardoor hun functionaliteit en levensduur worden beschermd.
Verschillen tussen Overvoltageschakelaars en Spanningspiekregelaars
De belangrijkste onderscheidingen tussen spanningspiekregelaars en overvoltageschakelaars liggen in hun spanningratings en energieafvoervermogens. Een spanningspiekregelaar heeft doorgaans een relatief lage spanningrating, slechts iets hoger dan de normale werkingsspanning van het elektrische systeem dat het bedient. Zijn energieafvoervermogen is ook beperkt. Daarentegen heeft een overvoltageschakelaar een aanzienlijk hogere spanningrating in vergelijking met de ingeschakelde spanning van het circuit. Belangrijker nog, het heeft een veel grotere capaciteit om elektrische energie af te voeren, terwijl het de isolatie van het elektrische systeem intact en onaangetast houdt.
Belangrijk punt: Het is essentieel om op te merken dat spanningspiekregelaars niet geschikt zijn om circuits te beschermen tegen tijdelijke storingen en -pieken veroorzaakt door blikseminslagen. Hun ontwerp en mogelijkheden maken hen ontoereikend om de uiterst hoge-energie- en hoge-spanningsgebeurtenissen die gepaard gaan met bliksem, te hanteren, wat de robuustere bescherming vereist die overvoltageschakelaars bieden.
