Dlaczego zespół ochronny przeciwpiorowe (SPD) w sieci AC często się przepala?

Ochraniacz przeciwprzepięciowy zasilania przemiennego (znany również jako urządzenie ochronne przed przepięciami lub SPD) może często ulegać uszkodzeniu z wielu powodów, które mogą być związane z konstrukcją, montażem, utrzymaniem i czynnikami zewnętrznymi. Poniżej przedstawiono niektóre typowe przyczyny i wyjaśnienia:

1. Niska Jakość Ochraniacza Przeciwprzepięciowego

• Niewystarczająca Wartość Napięcia: Jeśli nominalne napięcie ochraniacza przeciwprzepięciowego lub maksymalne ciągłe napięcie pracy (UC) jest niższe niż rzeczywiste napięcie systemu lub najwyższe możliwe napięcie przewrotne, może on być poddawany nadmiernemu napięciu w normalnym trybie pracy, co prowadzi do częstych uszkodzeń lub wybuchów.

• Wady Produkcji: Ochraniacze przeciwprzepięciowe niskiej jakości mogą posiadać wewnętrzne defekty komponentów, takie jak niskiej jakości warystory lub wady spajania, które mogą wpływać na ich wydajność i powodować awarię w warunkach przepięcia.

2. Brak lub Nieprawidłowa Ochrona Frontowa

• Brak Zapasowej Ochrony: Zgodnie ze standardami, powinno być zainstalowane bezpiecznik lub wyłącznik obok ochraniacza przeciwprzepięciowego, aby zapobiec przepływowi stałego prądu przewrotnego (tj. prądu sieciowego) w przypadku awarii ochraniacza. Bez tej ochrony, gdy ochraniacz przeciwprzepięciowy ulegnie awarii z powodu przepięcia, stały prąd przewrotny może przez niego przepływać, powodując przegrzewanie lub nawet pożar.

• Niepoprawny Wybór Bezpiecznika: Nawet jeśli zainstalowany jest bezpiecznik, jeśli jego nominalny prąd lub typ nie są odpowiednie, może on nie odciąć prądu przewrotnego na czas, co prowadzi do przeciążenia i uszkodzenia ochraniacza przeciwprzepięciowego.

3. Słaba Ziemia

• Wysoka Oporność Ziemi: Przewód ziemny ochraniacza przeciwprzepięciowego musi być podłączony do niezawodnego systemu ziemnego, z opornością ziemi spełniającą standard (zazwyczaj poniżej 10 omów). Jeśli ziemia jest słaba, prądy błyskawiczne nie mogą być skutecznie odprowadzone, a ochraniacz przeciwprzepięciowy będzie narażony na nadmierne napięcie i prąd, co prowadzi do częstych uszkodzeń.

• Niedostateczne Parametry Przewodu Ziemnego: Przekrój poprzeczny przewodu ziemnego powinien być wystarczający (zwykle co najmniej 4 mm²), aby obsłużyć prądy błyskawiczne. Jeśli przewód ziemny jest zbyt cienki, może się przegrzać i zepsuć podczas uderzenia pioruna, co wpływa na wydajność ochraniacza przeciwprzepięciowego.

4. Częste Uderzenia Piorunów

• Obszary Podatne na Błyskawice: W regionach, gdzie często występują uderzenia piorunów, zwłaszcza tam, gdzie urządzenia są instalowane na otwartych polach lub szczytach gór (np. systemy fotowoltaiczne lub stacje transformatorowe), ochraniacz przeciwprzepięciowy może być często narażony na uderzenia piorunów. Jeśli poziom ochrony ochraniacza nie jest wystarczający, aby sprostać tak częstym uderzeniom, może on często ulegać uszkodzeniu.

• Indukowane Błyskawice: Oprócz bezpośrednich uderzeń piorunów, indukowane błyskawice mogą wprowadzać nadnapięcia przez linie zasilające lub komunikacyjne. Jeśli środki ochrony wielopoziomowe są niewystarczające, indukowane błyskawice mogą powodować częste działanie ochraniacza przeciwprzepięciowego, co prowadzi do jego uszkodzenia.

5. Przepięcia Przelęczowe i Tymczasowe Napięcia

• Przepięcia Spowodowane Urządzeniami Przelęczowymi: Operacje przełączania dużych obwodów zasilających, podłączenie lub odłączenie obciążeń indukcyjnych lub pojemnościowych, oraz przełączanie dużych systemów elektrycznych lub transformatorów może generować znaczne przepięcia przelęczowe i tymczasowe napięcia. Te tymczasowe napięcia mogą przekraczać możliwości ochraniacza przeciwprzepięciowego, prowadząc do częstych uszkodzeń.

• Fluktuacje Sieci: W obszarach, gdzie napięcie sieci jest niestabilne, szczególnie tam, gdzie fluktuacje napięcia są znaczne, ochraniacz przeciwprzepięciowy może działać często, szczególnie jeśli jego maksymalne ciągłe napięcie pracy jest bliskie zakresowi fluktuacji napięcia.

6. Nieprawidłowy Wybór Ochraniacza Przeciwprzepięciowego

• Niepoprawna Maksymalna Ciągła Wartość Napięcia Pracy (UC): Jak wcześniej wspomniano, wartość UC ochraniacza przeciwprzepięciowego powinna być wyższa niż najwyższe możliwe napięcie przewrotne w systemie. Jeśli wartość UC jest zbyt niska, ochraniacz przeciwprzepięciowy może być poddawany nadmiernemu napięciu w normalnym trybie pracy, co prowadzi do częstych uszkodzeń.

• Niepoprawne Napięcie Residualne (Ures): Napięcie residualne to napięcie między końcówkami ochraniacza przeciwprzepięciowego, gdy absorbuje on prąd przepięcia. Jeśli napięcie residualne jest zbyt wysokie, może uszkodzić urządzenia położone dalej; jeśli jest zbyt niskie, oznacza to, że maksymalne ciągłe napięcie pracy ochraniacza przeciwprzepięciowego jest niższe, co sprawia, że jest on bardziej podatny na częste uszkodzenia.

7. Niezharmonizowane Projektowanie Ochrony Wielopoziomowej

• Brak Ochrony Wielopoziomowej: Aby skutecznie chronić przed błyskawicami i tymczasowymi napięciami, należy zainstalować wiele poziomów ochraniaczy przeciwprzepięciowych na różnych etapach systemu zasilającego. Jeśli zainstalowany jest tylko jeden poziom ochrony, lub jeśli koordynacja między poziomami jest niewłaściwa, pojedynczy ochraniacz przeciwprzepięciowy może być narażony na zbyt dużą ilość energii przepięcia, co prowadzi do częstych uszkodzeń.

• Problemy Koordynacyjne: Ochraniacze wielopoziomowe powinny współpracować, z ochraniaczem frontowym reagującym jako pierwszy, aby absorbuje większość energii przepięcia, podczas gdy ochraniacz tylny zajmuje się pozostałą energią. Jeśli czasy reakcji lub zdolności absorpcji energii są niezgodne, jeden poziom może zostać przeciążony.

8. Starzenie się lub Uszkodzenie Ochraniacza Przeciwprzepięciowego

• Koniec Okresu Życia: Ochraniacze przeciwprzepięciowe mają ograniczony okres użytkowania, a wraz z upływem czasu ich wewnętrzne komponenty (np. warystory) mogą się degradować, zmniejszając ich wydajność. Starzejący się ochraniacz przeciwprzepięciowy może już nie skutecznie absorbuje energię przepięcia, co prowadzi do częstych uszkodzeń.

• Słabe Utrzymanie: Regularne kontrole i utrzymanie są niezbędne, aby zapewnić, że ochraniacz przeciwprzepięciowy pozostaje w dobrym stanie. Jeśli utrzymanie jest zaniedbane, ochraniacz przeciwprzepięciowy może ulec uszkodzeniu z powodu uszkodzenia wewnętrznych komponentów lub słabego kontaktu.

9. Czynniki Środowiskowe

• Wysoka Temperatura: Wysokie temperatury otoczenia mogą wpływać na wydajność ochraniacza przeciwprzepięciowego, powodując jego przegrzewanie i ostatecznie uszkodzenie. Jest to szczególnie prawdziwe dla zewnętrznie zamontowanych ochraniaczy przeciwprzepięciowych, gdzie dyssypacja ciepła jest niewystarczająca.

• Wilgotność i Korozja: Wilgotne środowisko lub korodujące gazy mogą erozować obudowę ochraniacza przeciwprzepięciowego i jego wewnętrzne komponenty, zmniejszając izolację i zwiększając ryzyko krótkiego spięcia lub uszkodzenia.

Rozwiązania

• Wybierz Prawidłowy Ochraniacz Przeciwprzepięciowy: Wybierz ochraniacz przeciwprzepięciowy o odpowiednich parametrach technicznych (takich jak maksymalne ciągłe napięcie pracy, napięcie residualne i nominalny prąd rozładowania) na podstawie poziomu napięcia systemu, częstotliwości uderzeń piorunów i stabilności sieci.

• Zapewnij Prawidłowy Montaż i Ziemię: Zainstaluj ochraniacz przeciwprzepięciowy w odpowiednim miejscu i upewnij się, że ma on bezpiecznik lub wyłącznik obok. Dodatkowo, upewnij się, że system ziemny spełnia wymagania standardowe, z niską opornością ziemi.

• Wprowadź Ochronę Wielopoziomową: Zainstaluj wiele poziomów ochraniaczy przeciwprzepięciowych na różnych etapach systemu zasilającego, aby zapewnić właściwą koordynację i efektywne rozłożenie energii przepięcia.

• Regularne Utrzymanie i Kontrola: Regularnie kontroluj stan ochraniacza przeciwprzepięciowego i zastąp go, jeśli wykazuje oznaki starzenia lub uszkodzenia, aby zapewnić, że pozostaje w optymalnym stanie pracy.