อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDS)หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นตัวป้องกันไฟกระชากหรือสายฟ้า (สำหรับประเภทเฉพาะ) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย พวกเขาทำหน้าที่เป็นผู้รักษาประตูเฝ้าระวังอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนจากผลกระทบที่สร้างความเสียหายของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว - กระพริบตาสั้น ๆ สั้น ๆ ในแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าระดับการทำงานปกติอย่างมีนัยสำคัญ ไฟกระชากเหล่านี้เกิดจากการโจมตีด้วยฟ้าผ่าการสลับกริดยูทิลิตี้หรือการขี่จักรยานอุปกรณ์ขนาดใหญ่อาจทำให้เกิดความล้มเหลวอย่างรุนแรงการสูญเสียข้อมูลและการหยุดทำงานที่มีราคาแพง SPDs ให้การป้องกันบรรทัดแรกที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้
SPD เป็นอุปกรณ์ป้องกันที่ใช้งานอยู่ที่ออกแบบมาเพื่อ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวและเบี่ยงเบนกระแสไฟกระชากออกจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ มันประสบความสำเร็จโดยการให้เส้นทางที่มีความต้านทานต่ำสู่พื้นดิน (พื้นดิน) สำหรับพลังงานกระชากเมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ที่สำคัญมันกลับสู่สถานะความต้านทานสูงภายใต้เงื่อนไขการทำงานปกติซึ่งยังคงมองไม่เห็นในระบบ
SPDSดำเนินการตามหลักการของการยึดแรงดันไฟฟ้าและการเบี่ยงเบนพลังงาน เมื่อแรงดันไฟฟ้าข้ามขั้ว SPD เพิ่มขึ้นเป็น "แรงดันไฟฟ้าที่หนีบ" หรือ "ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า" (ขึ้น) อุปกรณ์จะผ่านการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในความต้านทาน:
1.Detection: SPD ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเส้นอย่างต่อเนื่อง
2. การเปิดใช้งาน: เมื่อมีการเพิ่มขึ้นชั่วคราวเกินกว่าแรงดันไฟฟ้าของ SPD ส่วนประกอบภายในจะเปิดใช้งานภายในนาโนวินาที (โดยทั่วไป <25 ns)
3.Clamping: แคลมป์ SPD (จำกัด ) แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจากอุปกรณ์ดาวน์สตรีมในระดับที่ปลอดภัยกว่า (ขึ้น)
4.Diversion: ในเวลาเดียวกันมันสร้างเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำเบี่ยงเบนความสนใจของกระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าสูงอย่างปลอดภัยไปยังระบบสายดิน
5.reset: เมื่อการลดลงและแรงดันไฟฟ้าจะกลับมาเป็นปกติ SPD จะรีเซ็ตเป็นสถานะความต้านทานสูงซึ่งจะช่วยให้การไหลของกระแสปกติปกติ
องค์ประกอบหลักภายใน SPD ขึ้นอยู่กับประเภทและระดับการป้องกัน (ประเภท 1, 2, 3) แต่โดยทั่วไปจะรวม:
1. ความแปรปรวนของออกไซด์ออกไซด์ (MOV): ส่วนประกอบที่พบบ่อยที่สุด เม็ดซิงค์ออกไซด์ที่ถูกเผารวมกันมีความต้านทานสูงที่แรงดันไฟฟ้าปกติ แต่กลายเป็นตัวนำสูงในระหว่างการกระชาก พวกเขาจัดการระดับพลังงานปานกลางถึงสูง แต่ลดลงเล็กน้อยด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญแต่ละครั้ง
2. ท่อปล่อยก๊าซ (GDTS): มีก๊าซเฉื่อยระหว่างขั้วไฟฟ้า ภายใต้คลื่นแรงดันสูงก๊าซไอออไนซ์สร้างเส้นทางพลาสมาที่มีความต้านทานต่ำมากเหมาะสำหรับการเบี่ยงเบนกระแสที่สูงมาก (เช่นจากสายฟ้าโดยตรง) พวกเขามีการจัดการพลังงานที่ยอดเยี่ยม แต่การตอบสนองช้ากว่า MOV เล็กน้อยและแรงดันไฟฟ้าที่โดดเด่นสูง
3. AVALANCHE/SILICON DIODES (SADS/Transzorbs): อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ให้เวลาตอบสนองที่รวดเร็วมาก (picoseconds) และแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำและหนีบต่ำ เหมาะสำหรับการปกป้องสายข้อมูล/การสื่อสารที่ละเอียดอ่อนหรือเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบลูกผสม โดยทั่วไปจะจัดการกระแสไฟกระชากที่ต่ำกว่า
4. Disconnectors Thermal: คุณลักษณะด้านความปลอดภัยที่สำคัญ หากความร้อนสูงเกินไปเนื่องจากความล้มเหลวหรือแรงดันไฟฟ้าที่ยั่งยืนส่วนประกอบที่คล้ายฟิวส์นี้จะตัดการเชื่อมต่ออย่างถาวรจากวงจรป้องกันความเสี่ยงจากไฟไหม้และมักจะแสดงให้เห็นถึงความล้มเหลวของภาพ
5. ตัวบ่งชี้ Status: Visual (เช่น LED) หรือการส่งสัญญาณจากระยะไกลเพื่อแสดงว่า SPD นั้นใช้งานได้หรือถึงจุดสิ้นสุดของชีวิต
1. ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (UP): แรงดันไฟฟ้าสูงสุด SPD ช่วยให้ผ่านอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันในระหว่างการกระชาก ลดการป้องกันที่ดีขึ้น
2. การปลดปล่อยกระแส (ใน): ค่าสูงสุดของคลื่นกระแส 8/20 µs มาตรฐานที่SPDสามารถทนได้หลายครั้ง (โดยทั่วไป 15 ครั้ง) บ่งบอกถึงความแข็งแกร่ง
3.Maximum Discharge Current (IMAX): ค่าสูงสุดของกระแสไฟกระชาก 8/20 µs เดียว SPD สามารถจัดการได้หนึ่งครั้งโดยไม่ล้มเหลว สูงกว่าใน
4. การตอบสนองเวลา: SPD ตอบสนองเร็วแค่ไหน (นาโนวินาทีถึงไมโครวินาทีต่ำ) เร็วกว่าโดยทั่วไปจะดีกว่าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน
5. แรงดันไฟฟ้าแบบต่อเนื่อง (UC): แรงดันไฟฟ้า RMS สูงสุด SPD สามารถทนต่อการลดลงอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องย่อยสลาย
6. การจัดอันดับกระแสไฟฟ้า-วงจร (SCCR): กระแสความผิดปกติสูงสุด SPD สามารถทนต่อความปลอดภัยได้อย่างปลอดภัยเมื่อการเชื่อมต่อความร้อนเปิดใช้งาน
7. ติดตามการจัดอันดับการหยุดชะงักในปัจจุบัน (ประเภท 1 SPDS): ความสามารถในการดับพลังงานตามกระแสหลังจากเกิดฟ้าผ่า
8. ตัวบ่งชี้สถานะ: ความสามารถในการตรวจสอบภาพหรือระยะไกล
9. การออกแบบแบบโมเดล: ช่วยให้สามารถเปลี่ยนโมดูลที่ล้มเหลวได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องเดินสายใหม่ (ทั่วไปใน Type 2 SPDS)
10. การออกแบบที่ปลอดภัยในการทำงาน: มั่นใจในโหมดความปลอดภัย (เช่นวงจรเปิด) เมื่อสิ้นสุดชีวิต
SPD นั้นแพร่หลายทุกที่ที่อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต้องการการป้องกัน:
1. บริการสร้าง: บอร์ดการกระจายหลัก (ประเภท 1/2), บอร์ดการกระจายย่อย (ประเภท 2), แผงอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน (ประเภท 2/3)
2. อุตสาหกรรม: แผงควบคุม (PLCs, DCs), ศูนย์ควบคุมมอเตอร์ (MCCs), เครื่องมือวัดกระบวนการ, เครื่องจักร CNC, สายการผลิต
3. พลังงานที่สามารถฟื้นฟูได้: อินเวอร์เตอร์ Solar PV (ด้าน AC & DC), คอนโทรลเลอร์กังหันลม, ตัวควบคุมประจุ
4. โครงสร้างพื้นฐาน: ระบบโทรคมนาคม, ศูนย์ข้อมูล (ชั้นวางเซิร์ฟเวอร์, สวิตช์เครือข่าย), สถานีฐาน, ระบบควบคุมการจราจร
5. เชิงพาณิชย์/ที่อยู่อาศัย: ตัวป้องกันจุดใช้งาน (ประเภท 3-แถบพลังงาน), ระบบความบันเทิงภายในบ้าน, ระบบรักษาความปลอดภัย, ฮับบ้านอัจฉริยะ
6. อุปกรณ์เฉพาะ: อุปกรณ์การแพทย์, เครื่องมือในห้องปฏิบัติการ, ระบบ UPS
เพื่อประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ต้องติดตั้ง SPDs ภายในขีด จำกัด ด้านสิ่งแวดล้อมและไฟฟ้าที่ระบุไว้:
1. อุณหภูมิอุณหภูมิ: โดยทั่วไป -40 ° C ถึง +70 ° C หรือ +85 ° C (ตรวจสอบแผ่นข้อมูล)
2. ความชื้นเกี่ยวกับความสัมพันธ์: โดยปกติจะไม่ได้รับการชดเชยสูงถึง 95%
3. ความกว้าง: การดำเนินการมาตรฐานสูงถึง 2,000 เมตร; Derating อาจใช้ที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น
4. แรงดันไฟฟ้าของระบบ: ต้องจับคู่คะแนน UC ของ SPD (เช่น 230V, 400V, 690V AC; 500V, 1000V DC)
5. ความถี่: เข้ากันได้กับความถี่ของระบบ (เช่น 50/60 Hz AC)
6. ทุกสิ่ง/สายดิน: สำคัญ! ต้องใช้ระบบสายดินที่ติดตั้งอย่างถูกต้องต่ำต่อรหัสท้องถิ่น (เช่น NEC, IEC 60364) สำหรับการกระจายพลังงานคลื่นที่มีประสิทธิภาพ
7. การประสานงาน: มักจะต้องมีการติดตั้งแบบ cascaded (ประเภท 1 -> ประเภท 2 -> ประเภท 3) สำหรับการป้องกันที่ครอบคลุมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับการโจมตีด้วยฟ้าผ่าขนาดใหญ่ใกล้เคียง การประสานงานที่เหมาะสมของค่า UP เป็นสิ่งจำเป็น
SPDSเป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยทางวิศวกรรมที่ขาดไม่ได้ไม่ใช่แถบพลังงานที่ง่าย โดยการทำความเข้าใจกับภัยคุกคามชั่วคราวการใช้ส่วนประกอบที่ซับซ้อนเช่น MOV และ GDTS และมีคุณสมบัติที่สำคัญเช่นในและในพวกเขาให้การป้องกันที่สำคัญและเชื่อถือได้ การเลือกที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน (ประเภท) การยึดมั่นกับสภาพการทำงานและการติดตั้งโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติตามรหัสและแนวทางของผู้ผลิตทำให้มั่นใจได้ว่า SPDS จะป้องกันอุปกรณ์ที่มีค่าได้อย่างมีประสิทธิภาพเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบ
