主配電網中的突波保護 突波保護裝置安裝不當，會使開關設備的規劃方和安裝方都面臨更高的責任風險。連接線過長通常會導致出現問題。歡迎瞭解如何正確安裝，並遵守規定的線路長度要求。
突波保護裝置的正確安裝地點
在大型電氣系統中，電力饋送通常是透過本身的變壓器來執行。低電壓側安裝有一個主配電器，具有適用高達 7000 A 的斷路器。根據 DIN VDE 0100-443 的規定，在這些配電器中也必須有突波保護。
在從下方饋電和頂部或中間配備匯流條系統的配電網路中，突波保護裝置通常安裝在斷路器的上方。此時，饋電區域為突波保護裝置和必要的備用保險絲提供了充足的空間。
由於距離較遠，突波保護的連接線也較長。L1、L2 和 L3 安裝在頂部或中間，而 PE、N 和 PEN 導軌位於下方時，匯流條路徑自然會出現這種問題。這不僅只影響美觀：過長的纜線會使開關設備中的電壓保護級別升高，從而無法提供充分的保護。
基礎知識：纜線長度和電壓保護級別詳情
開關設備中的電壓保護級別
突波保護裝置的連接，尤其是纜線長度，對於開關設備中的有效電壓保護級別有很大的影響。
因此 DIN VDE 0100-534 便規定，相線和 PE 之間的最大纜線長度不得超過 0.5 m。
開關設備中的整體有效電壓保護級別
在直線鋪設的 1 m 導線上，脈衝電流為 10 kA (10/350 µs) 時會形成大約 1 kV 的電壓降。
ΔUL = (-) L ∙ di/dt
L = 1 µH/m
ΔUL = 1 µH ∙10 kA / 10 µs = 1 kV
估算整體有效電壓保護級別時，也需將這類電壓降納入考量。
連接線上的電壓降可快速達到高於突波保護裝置電壓保護級別的數值。但是，這個情況經常被低估。
2. 估算有效電壓保護級別
在大型開關設備中，要將纜線長度維持在 0.5 m 以下，並非易事。
另外，您也可以單獨估算開關設備中的有效電壓保護級別。這聽起來很複雜，但實際上並非如此。對於較大型的開關設備，這個方法甚至是值得推薦的。
為了估算有效電壓保護級別，您必須認識並瞭解保護對象。明確定義保護對象：為了能充分保護設備，有源導線和保護導體之間的電壓保護級別 Up 絕對不能超過需保護設備的必要額定電湧電壓 Uw。
如此複雜的說明，目的不外乎在於強調有源導線和保護導體之間的電壓絕對不可大於所使用設備的絕緣強度或耐電強度， 其中也包括控制櫃。
設備的耐電強度由額定電湧電壓 Uw 確定。其中，設備會被分成不同的過壓類別。
230/400 V 網路的過壓類別
有源導線和 PE（接地）之間所需的額定電湧電壓 Uw。
| 額定電湧電壓 | 設備 | |
|---|---|---|
| 過壓類別 | ||
| IV | 6 kV | 極高額定電湧電壓設備，比如：電錶、脈動控制接收器 |
| III | 4 kV | 高額定電湧電壓設備，比如：配電板、開關、插座 |
| II | 2.5 kV | 一般額定電湧電壓設備，比如：家用電器、工具 |
| I | 1.5 kV | 低額定電湧電壓設備，比如：敏感的電子設備 |
因此，對於電氣系統，您僅需確保其有效電壓保護級別低於額定電湧電壓 Uw。
這一點也不難。在較大型的主配電器中，通常所有設備都符合過壓類別 III，部分甚至符合類別 IV。因此，400 V 網路中的設備都可耐電壓達 4 kV 或 6 kV。
3. 連接線上的電壓降
在直線鋪設的 1 m 導線上，10 kA (10/350 µs) 的脈衝電流會形成大約 1 kV 的電壓降。突波保護裝置並非總是透過電纜連接。在大型開關設備中，經常安裝銅匯流條。由於匯流條採用幾何形狀設計，因此電感較電纜低。
幾何形狀對電感的影響效果也發生在安裝板上。安裝板的電感明顯低於電纜，因此由脈衝電流所引起的電壓降明顯較低。但請小心：切勿輕忽安裝板引起的電壓降，應考慮到安裝板的連接點。
對於連接線引起的電壓降而言，重要的是電流變化 di/dt。當脈衝電流為 10 kA (10/350 µs) 時，直線鋪設的 1 m 導線上的電壓降大約為 1 kV。然而，大型開關中通常安裝有每極放電容量為 25 kA 的 1 類突波保護裝置，總和可達 100 kA – 也就是比法定文件中所提到的 10 kA 高出 10 倍。而 10 倍 di/dt 將引起 10 倍的電壓降。從 1 kV 很快會變成 10 kV。
電壓降取決於不同脈衝電流連接的幾何形狀
在大略計算電氣系統中的整体電壓保護級別時，可以使用此表格。數值準確度較高，足以計算出連接的實際尺寸。
| 10 kA | 25 kA | 40 kA | 75 kA | |
|---|---|---|---|---|
| 圓形導線，不受限於橫截面 | 1.0 | 2.5 | 4.0 | 7.5 |
| 銅扁電纜 30 mm x 2 mm | 0.9 | 2.3 | 3.6 | 6.8 |
| 銅匯流條 30 mm | 0.9 | 2.3 | 3.6 | 6.8 |
| 銅匯流條 60 mm | 0.8 | 2.0 | 3.2 | 6.0 |
| 銅匯流條 100 mm | 0.7 | 1.8 | 2.8 | 5.3 |
| 銅匯流條 120 mm | 0.7 | 1.8 | 2.8 | 5.3 |
| 鋼板 | 0.4 | 1.0 | 1.6 | 3.0 |
| 不鏽鋼板 | 0.3 | 0.8 | 1.2 | 2.3 |
具有備用保險絲的開關設備中的電壓保護級別
備用保險絲對電壓保護級別的影響
若要計算電氣系統中整體有效電壓保護級別，必須將外部導線、端子點 A 和保護導體、端子點 B 之間的所有連接裝置的局部電壓加總成為實際的突波保護裝置電壓保護級別。同時也必須考量到備用保險絲的導線路徑。
無論是接入備用保險絲的導線路徑，還是從備用保險絲中接出的導線路徑，都不可低估。此外，1 類突波保護裝置的備用保險絲也相應較大。為能在不觸發的前提下安全地輸送每極 25 kA 的標稱電流，NH 保險絲必須可承受 315 A 的電流。這一點只能透過使用尺寸不大且不佔用控制櫃內多少空間的 NH2 保險絲實現。
根據三個範例來計算電氣設施中的有效電壓保護級別
如前所述，必須將外部導線（端子點 A）和保護導體（端子點 B）之間全部連接元件的部分電壓新增到突波保護裝置 (SPD) 的實際電壓保護級別。
我們利用以下三個例子來進行計算。
流經相關線路的電壓降是出自於表格「取決於幾何形狀的電壓降」。
斷路器上方的 FLT-SEC-Hybrid
1. 安裝位置：斷路器上方
安裝在斷路器上方的接地型安裝板上，與下方 PEN 導軌之間保持大距離。
提示：
在保護裝置和 PEN 軌道之間鋪設一條直接線路連結，與安裝板上的連接平行。這樣的連接方式不會提高突波保護裝置組合的電壓保護級別，而是出於 DIN VDE 0100-534 的規定。
有效電壓保護級別，範例 1
在電壓保護級別為 8.2 kV 的情況下，無法依照過壓類別 IV 對 230/400 V 電網中的開關設備提供所需保護。
| 長度 (cm) | 局部電流 (kA) | 電壓降 (kV) | |
|---|---|---|---|
| 從突波保護裝置到安裝板的 PEN 連結 | 15 | 75 | 1.1 |
| 經過安裝板的 PEN 連結 | 115 | 75 | 3.5 |
| 從安裝板到 PEN 導軌的 PEN 連結 | 15 | 75 | 1.1 |
| L1-L3 連結 | 40 | 25 | 1.0 |
| 突波保護裝置（電壓保護級別） | - | 25 | 1.5 |
| 整體電壓保護級別 | 8.2 |
主配電箱內的 FLT-SEC-Hybrid
2. 安裝位置：斷路器下方
突波保護裝置安裝在斷路器下方。
在這種安裝方式中，與保護導體之間的間距相當小。
有效電壓保護級別，範例 2
在電壓保護級別為 4 kV 的情況下，可以依照過壓類別 III 對 230/400 V 電網中的開關設備提供所需保護。
| 長度 (cm) | 局部電流 (kA) | 電壓降 (kV) | |
|---|---|---|---|
| 從突波保護裝置到 PEN 導軌的 PEN 連結 | 20 | 75 | 1.5 |
| L1-L3 連結 | 40 | 25 | 1.0 |
| 突波保護裝置（電壓保護級別） | - | 25 | 1.5 |
| 整體電壓保護級別 | 4.0 |
計算電壓保護級別
3. 安裝位置：斷路器下方
突波保護裝置透過經最佳化的 PEN 連結安裝在斷路器下方。
範例 1 和 2 清楚展示，實現最佳電壓保護級別的重點在於突波保護裝置與 PEN 導軌之間的連結。此連結越短，電壓保護級別越佳。在範例 1 和 2 中，PEN 連結所造成的影響比有源導線 L1、L2 和 L3 之間的連結高出三倍。
另一個可能方式是，不使用導線來連結 PEN 導軌，而是每極使用獨立線路，也就是利用三條獨立線路來執行。在此情況下，流經線路的局部電流就只有 25 kA，而不是 75 kA。相對地，電壓降也僅為三分之一。
有效電壓保護級別，範例 3
在電壓保護級別為 2.5 kV 的情況下，可以依照過壓類別 II 對 230/400 V 電網中的開關設備提供所需保護。
| 長度 (cm) | 局部電流 (kA) | 電壓降 (kV) | |
|---|---|---|---|
| 從突波保護裝置到 PEN 導軌的 PEN 連結 | 10 | 25 | 0.25 |
| L1-L3 連結 | 10 | 25 | 0.75 |
| 突波保護裝置（電壓保護級別） | - | 25 | 1.5 |
| 整體電壓保護級別 | 2.5 |
我們的解決方案：FLT-SEC-Hybrid
內建保險絲 FLT-SEC-HYBRID 的 1 類突波保護裝置，是一種節省空間、費用和寶貴線路長度的解決方案。
該裝置無需單獨的備用保險絲，因此為突波保護裝置 (SPD) 的安裝位置創造了新的可能。突波保護裝置在後方默默運轉，確保安全性。
FLT-SEC-H 兼具無電源續流的火花間隙與耐突波保險絲，無需單獨的備用保險絲即可使用。其短路容量高達 100 kA，也適用於大型配電系統。
這段影片將進一步說明在正確安裝突波保護裝置和備用保險絲方面所面臨的挑戰。我們的同事將為您介紹如何進行專業安裝。此外，影片還將展示我們的 FLT-SEC-HYBRID 解決方案可為控制櫃節省多少空間。
採用 FLT-SEC-H 的裝置的優勢 與內建備用保險絲的裝置相比
- 最多可節省 80 % 的控制櫃空間
- 線路更短，實現低電壓保護級別
- 採用可插拔式保護模組，有助於安全檢查設備
