주전원 분배의 서지 보호 서지 보호 장치가 잘못 설치된 경우 스위칭 장치를 계획한 담당자와 설치자가 책임을 져야할 수있습니다. 케이블을 너무 길게 연결하면 문제가 발생하는 경우가 많습니다. 올바른 설치 방법과 필요한 케이블 길이를 준수하는 방법에 대해 알아보십시오.
서지 보호 설치를 위한 올바른 위치
대형 전기 시스템에서는 별도의 변압기가 피드-인에 자주 사용됩니다. 저전압 측에 최대 7,000 A의 미니어처 회로 차단기가 있는 메인 전원 분배 장치가 설치됩니다. 이러한 전원 분배 장치에서는 DIN VDE 0100-443에 따라 서지 보호도 제공되어야 합니다.
하단에서 피드-인이 들어오고 상단 또는 중간에 부스바 시스템이 있는 전원 분배 장치의 경우 일반적으로 서지 보호 장치는 미니어처 회로 차단기 위에 설치됩니다. 인입 패널에는 서지 보호 장치 및 필요한 백업 퓨즈를 위한 많은 공간이 있습니다.
커버해야 하는 범위가 넓기 때문에 서지 보호에 연결하는 케이블의 길이가 너무 길어집니다. 이 문제는 상단 또는 중간에 설치된 L1, L2 및 L3이 있는 부스바에서 시작하는 경로와 아래에 있는 PE, N 및 PEN의 레일에서 자동으로 발생합니다. 케이블이 너무 길면 단순히 보기 싫을 뿐만 아니라 스위칭 장치의 유효 전압 보호 레벨이 적합하지 않은 수준으로 높아집니다.
기본 원리: 케이블 길이 및 전압 보호 레벨 세부 사항
스위칭 장치에서의 전압 보호 레벨
서지 보호 장치의 연결에 있어서 케이블 길이는 스위칭 장치의 유효 전압 보호 레벨에 큰 영향을 끼칩니다.
따라서 DIN VDE 0100-534는 위상과 PE 간의 최대 케이블 길이를 0.5 m로 규정합니다.
스위칭 장치에서의 전체 유효 전압 보호 레벨
직선으로 설치된 1 m 길이의 전선에서 10 kA(10/350 µs)의 펄스 전류가 있는 경우 약 1 kV의 전압 강하가 발생합니다.
ΔUL = (-) L ∙ di/dt
L = 1 µH/m
ΔUL = 1 µH ∙10 kA / 10 µs = 1 kV
전체 유효 전압 보호 레벨을 평가할 때 이러한 전압 강하를 고려해야 합니다.
연결 케이블에서의 전압 강하는 SPD의 전압 보호 레벨보다 높은 값에 빠르게 도달할 수 있습니다. 이러한 문제는 종종 과소 평가됩니다.
2. 유효 전압 보호 레벨의 평가
대형 스위칭 장치에서 케이블 길이를 0.5 m 미만으로 유지하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.
하지만 그 대신에, 시스템의 유효 전압 보호 레벨을 개별적으로 평가할 수도 있습니다. 복잡하게 들릴 수도 있지만, 그렇지는 않습니다. 이것은 실제로 더 큰 스위칭 장치에 권장되는 작업입니다.
유효 전압 보호 레벨을 평가하려면 보호 목표를 알고 이해해야 합니다. 보호 목표는 다음과 같이 명확하게 정의됩니다. 장비의 적절한 보호를 보장하려면 액티브 전선과 보호 전선 사이의 전압 보호 레벨 Up는 어떠한 상황에서도 보호할 장비의 필요한 정격 서지 전압 Uw를 초과하지 않아야 합니다.
이것은 단순히 액티브 전선과 보호 전선 사이의 전압이 사용되는 장비의 절연 저항 또는 전기 강도보다 높아서는 안된다는 것을 의미합니다. 여기에는 컨트롤 캐비닛도 포함됩니다.
장비의 전기 강도는 정격 서지 전압 Uw로 정의됩니다. 장치는 과전압 카테고리로 나뉩니다.
230/400 V 네트워크용 과전압 카테고리
액티브 전선과 PE(접지) 간의 필요한 정격 서지 전압 Uw입니다.
| 정격 서지 전압 | 장비 | |
|---|---|---|
| 과전압 카테고리 | ||
| IV | 6 kV | 매우 높은 정격 서지 전압이 있는 장비(예: 전기 계량기, 리플 제어 수신기 등) |
| III | 4 kV | 높은 정격 서지 전압이 있는 장비(예: 배전반, 스위치, 소켓 등) |
| II | 2.5 kV | 정상 정격 서지 전압이 있는 장비(예: 가전 제품, 공구 등) |
| I | 1.5 kV | 낮은 정격 서지 전압이 있는 장비(예: 민감한 전자 장치 등) |
따라서 전기 시스템의 경우 유효 전압 보호 레벨이 정격 서지 전압 Uw 아래로 유지되는지만 확인하면 됩니다.
그리고 이 작업은 실제로 그렇게 어렵지 않습니다. 더 큰 메인 배전반에서 모든 장비는 일반적으로 과전압 카테고리 III를 충족하고 때로는 카테고리 IV도 충족합니다. 이는 400 V 네트워크의 장비가 최대 4 kV 또는 6 kV의 서지 보호를 제공한다는 것을 의미합니다.
3. 연결 케이블에서의 전압 강하
직선으로 설치된 1 m 길이의 전선에서 10 kA(10/350 µs)의 펄스 서지 전류는 약 1 kV의 전압 강하를 생성합니다. SPD가 항상 케이블로 연결되는 것은 아닙니다. 일반적으로 대형 스위칭 장치에는 구리 레일이 설치됩니다. 기하학적 모양으로 인해 이 레일은 케이블보다 인덕턴스가 낮습니다.
인덕턴스에 대한 기하학적 모양의 영향은 마운팅 플레이트에도 적용됩니다. 마운팅 플레이트는 케이블보다 인덕턴스가 훨씬 낮기 때문에 펄스 서지 전류로 인해 생성되는 전압 강하가 훨씬 낮아집니다. 그러나 마운팅 플레이트의 전압 강하를 무시하지 말고 마운팅 플레이트에 대한 연결을 고려해야 합니다.
전류 변화 di/dt는 연결 케이블에서의 전압 강하에 결정적입니다. 10 kA(10/350 µs)의 펄스 서지 전류의 경우 직선으로 설치된 1 m 길이의 전선에서 전압 강하는 약 1 kV입니다. 그러나 방전 용량이 핀당 25 kA이고 최대 총 100 kA인 타입 1 SPD가 흔히 대형 스위칭 장치에 설치됩니다(즉, 규정 문서에 명시된 10 kA 수치의 10배). 그리고 10배의 di/dt는 10배의 전압 강하를 생성합니다. 이는 1 kV가 빠르게 10 kV가 된다는 것을 의미합니다.
다양한 펄스 서지 전류에 대한 연결 형상에 따른 전압 강하
이 표를 사용하여 전기 시스템의 전체 전압 보호 레벨을 대략적으로 결정할 수 있습니다. 지정된 값은 실제 연결 치수에 적용하기에 충분히 정확합니다.
| 10 kA | 25 kA | 40 kA | 75 kA | |
|---|---|---|---|---|
| | ||||
| 원형 전선, 모든 케이블 사이즈 | 1.0 | 2.5 | 4.0 | 7.5 |
| 30 x 2 mm 구리 플랫 리본 케이블 | 0.9 | 2.3 | 3.6 | 6.8 |
| 30 mm 구리 레일 | 0.9 | 2.3 | 3.6 | 6.8 |
| 60 mm 구리 레일 | 0.8 | 2.0 | 3.2 | 6.0 |
| 100 mm 구리 레일 | 0.7 | 1.8 | 2.8 | 5.3 |
| 120 mm 구리 레일 | 0.7 | 1.8 | 2.8 | 5.3 |
| 강판 | 0.4 | 1.0 | 1.6 | 3.0 |
| VA 스테인리스 스틸 시트 | 0.3 | 0.8 | 1.2 | 2.3 |
백업 퓨즈가 있는 스위칭 장치에서의 전압 보호 레벨
백업 퓨즈가 전압 보호 레벨에 미치는 영향
전기 시스템에서 전체 유효 전압 보호 레벨을 계산하려면 라인 전선(단자점 A)과 보호 전선(단자점 B) 사이의 모든 연결 부품의 부분 전압을 SPD의 실제 전압 보호 레벨에 추가해야 합니다. 여기에서 백업 퓨즈의 케이블 경로도 고려해야 합니다.
백업 퓨즈로부터의 또는 백업 퓨즈까지의 케이블 경로를 과소 평가해서는 안됩니다. 또한 타입 1 SPD의 백업 퓨즈도 그에 따른 높은 정격을 갖고 있습니다. 트리핑 없이 핀당 25 kA의 정격 서지 전류를 안전하게 전달하려면 NH 퓨즈의 정격이 315 A여야 합니다. 이것은 크기가 다소 크고 컨트롤 캐비닛에서 추가 공간을 차지하는 최소한 NH2 퓨즈를 사용해야만 가능합니다.
세 가지 예를 사용한 전기 시스템의 유효 전압 보호 레벨 계산
설명한 것처럼 라인 전선(단자점 A)와 보호 전선(단자점 B) 사이의 모든 연결 부품의 부분 전압을 서지 보호 장치(SPD)의 실제 전압 보호 레벨에 추가해야 합니다.
다음 세 가지 예에 대해 이 계산을 수행했습니다.
해당 케이블의 전압 강하는 “형상에 따른 전압 강하” 표에서 가져왔습니다.
회로 차단기 위의 FLT-SEC-HYBRID
1. 설치: 회로 차단기 위
접지된 마운팅 플레이트의 회로 차단기 위에 설치되며 그 아래의 PEN 레일에서 상당히 떨어져 있습니다.
참고:
보호 장치에서 PEN 레일까지의 직접 케이블 연결을 마운팅 플레이트를 통한 연결과 평행하게 설치하십시오. 이 연결은 SPD 조합의 전압 보호 레벨을 높이지 않지만 DIN VDE 0100-534에 규정되어 있습니다.
유효 전압 보호 레벨, 예제 1
8.2 kV의 전압 보호 레벨에서 230/400 V 네트워크의 스위칭 장치에 대한 과전압 카테고리 IV에 따른 보호를 유지할 수 없습니다.
| 길이(cm) | 부분 전류(kA) | 전압 강하(kV) | |
|---|---|---|---|
| SPD에서 마운팅 플레이트로의 PEN 연결 | 15 | 75 | 1.1 |
| 마운팅 플레이트를 통한 PEN 연결 | 115 | 75 | 3.5 |
| 마운팅 플레이트에서 PEN 레일로의 PEN 연결 | 15 | 75 | 1.1 |
| L1-L3 연결 | 40 | 25 | 1.0 |
| SPD(전압 보호 레벨) | - | 25 | 1.5 |
| 전체 전압 보호 레벨 | 8.2 |
주 전력 배전 시 FLT-SEC-HYBRID
2. 설치: 회로 차단기 아래
SPD는 회로 차단기 아래에 설치됩니다.
이 설치 버전의 경우 보호 전선까지의 거리가 상대적으로 짧습니다.
유효 전압 보호 레벨, 예제 2
4 kV의 전압 보호 레벨에서 230/400 V 네트워크의 스위칭 장치에 대한 과전압 카테고리 III에 따른 보호를 유지할 수 있습니다.
| 길이(cm) | 부분 전류(kA) | 전압 강하(kV) | |
|---|---|---|---|
| SPD에서 PEN 레일로의 PEN 연결 | 20 | 75 | 1.5 |
| L1-L3 연결 | 40 | 25 | 1.0 |
| SPD(전압 보호 레벨) | - | 25 | 1.5 |
| 전체 전압 보호 레벨 | 4.0 |
전압 보호 레벨의 계산
3. 설치: 회로 차단기 아래
SPD는 최적화된 PEN 연결과 함께 회로 차단기 아래에 설치됩니다.
예제 1과 2는 전압 보호 레벨을 최적화할 때 SPD에서 PEN 레일로의 연결에 중점을 두어야 한다는 것을 명확하게 보여줍니다. 이 연결이 짧을수록 전압 보호 레벨이 향상됩니다. 예제 1과 2에서 PEN 연결의 영향은 활성 전선 L1, L2 및 L3에 대한 연결보다 3배 더 높습니다.
하나의 케이블을 사용하여 PEN 레일에 대한 연결을 구현하는 대신 또 다른 옵션은 각 위치에 별도의 케이블을 사용하는 것입니다(예: 3개의 개별 케이블). 이 경우 케이블을 통해 흐르는 부분 전류는 25 kA이며 75 kA는 아닙니다. 따라서 전압 강하도 단지 1/3에 불과합니다.
유효 전압 보호 레벨, 예제 3
2.5 kV의 전압 보호 레벨에서 230/400 V 네트워크의 스위칭 장치에 대한 과전압 카테고리 II에 따른 보호를 유지할 수 있습니다.
| 길이(cm) | 부분 전류(kA) | 전압 강하(kV) | |
|---|---|---|---|
| SPD에서 PEN 레일로의 PEN 연결 | 10 | 25 | 0.25 |
| L1-L3 연결 | 10 | 25 | 0.75 |
| SPD(전압 보호 레벨) | - | 25 | 1.5 |
| 전체 전압 보호 레벨 | 2.5 |
피닉스컨택트 솔루션: FLT-SEC-Hybrid
FLT-SEC-Hybrid 퓨즈가 통합된 타입 1 서지 보호 장치는 공간, 비용 및 귀중한 케이블 길이를 절약하는 솔루션입니다.
별도의 백업 퓨즈가 필요하지 않기 때문에 서지 보호 장치(SPD)의 설치 위치를 보다 자유롭게 선택할 수 있습니다. SPD는 백그라운드에서 눈에 띄지 않게 작동하여 안전을 보장합니다.
FLT-SEC-H는 라인 속류가 없는 스파크 갭과 서지 방지 퓨즈가 결합된 제품이며 별도의 백업 퓨즈 없이 사용할 수 있습니다. 최대 100 kA의 단락 전력으로 인해 대규모 전원 분배에도 적합합니다.
이 비디오는 서지 보호 및 백업 퓨즈를 올바르게 설치하는 데 따르는 어려움을 잘 보여줍니다. 피닉스컨택트 직원이 올바른 설치 방법을 설명합니다. 또한 이 비디오는 피닉스컨택트의 솔루션인 FLT-SEC-Hybrid를 사용해 컨트롤 캐비닛의 공간을 얼마나 많이 절약할 수 있는지도 보여줍니다.
FLT-SEC-H 설치의 이점 별도의 백업 퓨즈가 있는 설치와 비교
- 컨트롤 캐비닛에서 최대 80%의 공간 증가
- 낮은 전압 보호 레벨을 위한 더 짧은 케이블 경로
- 플러그타입 보호 모듈를 사용한 안전한 시스템 테스트