서지 보호기(SPD)를 올바르게 선택하는 방법.
서지 보호기는 몇 가지 범주로 나눌 수 있습니까?
유형 1 (전압 스위칭 방식)
- 기능:
주로 직격 또는 유도 낙뢰로 인한 대전류(10/350μs 파형)를 방전하는 데 사용됩니다.
일반적으로 건물의 주 전력 배전 입구(LPZ0에서 LPZ1로의 전환 구역)에 적용됩니다. - 작동 원리:
정상 상태에서 높은 임피던스:
전압 서지가 없을 때는 SPD는 높은 임피던스 상태를 유지하며 회로에 영향을 미치지 않습니다.
트리거링 시 낮은 임피던스:
서지 전압이 임계값(예: 4kV)을 초과하면 내부 가스 방전관(GDT) 또는 스파크 갭이 파손되어 수십 kA의 전류를 즉시 방전할 수 있는 저임피던스 경로가 형성됩니다.
이후 아크 소멸: 전압 급증이 가라앉은 후, GDT는 자체 복구 과정을 통해 고임피던스 상태로 복원됩니다.
- 핵심 구성 요소:
가스 방전관(GDT):불활성 기체의 이온화를 통해 전기를 전도합니다.
스파크 갭:공기 절연 파괴를 통한 방전 방식으로, 강력한 전류 처리 용량(100kA 초과 가능)을 갖습니다.
유형 2 (전압 제한형)
- 기능:
유도 낙뢰 및 스위칭 과전압으로부터 보호합니다(8/20μs 파형).
배전반에 사용됩니다.
- 작동 원리:
비선형 임피던스 특성:
서지 전압이 상승하면 내부 배리스터(MOV) 임피던스가 급격히 감소하여 전압을 안전한 수준(예: Up ≤ 1.5kV)으로 제한합니다.
지속적인 방전:
MOV는 중간 정도의 전류(20~40kA)를 반복적으로 방전할 수 있지만, 높은 전류는 성능을 저하시킬 수 있습니다.
- 핵심 구성 요소:
금속 산화물 배리스터(MOV):산화아연(ZnO) 입자로 구성된 전압 감응형 반도체 소자.
3형 (복합 또는 정밀 보호)
- 기능
빠른 응답:응답 시간이 1ns 이하인 TVS 다이오드 또는 MOV+TVS 조합을 사용합니다.
초저 클램핑 전압(예: Up ≤ 0.8kV)으로 민감한 장비의 안전을 보장합니다.
핵심 구성 요소:
과도 전압 억제(TVS) 다이오드:PN 접합부의 눈사태 효과를 활용하여 매우 빠른 응답 속도를 제공하지만, 전류 처리 용량은 제한적입니다(
적절한 서지 보호 장치(SPD)를 선택하는 것은 매우 중요합니다. 다양한 상황에 맞는 SPD를 어떻게 선택해야 할까요?
1.보호 요구사항을 정의합니다.
1.1 서지 발생원 파악
직격 낙뢰 (예: 건물에 낙뢰) 1형 SPD(10/350μs 파형)가 필요합니다.
유도 낙뢰 또는 스위칭 과전압(예: 전력망 변동, 장비 시동/정지): 2형 또는 3형 SPD(8/20μs 파형)가 필요합니다.
1.2 보호 구역(LPZ) 결정
LPZ0 → LPZ1 구역(예: 주 전원 공급 장치):
1형 또는 1+2형 혼합형 SPD.
LPZ1 → LPZ2 구역(예: 바닥 배전반):
2형 SPD.
LPZ2 → LPZ3 구역(예: 장비 프런트엔드):
3형 또는 정밀 SPD.
2.주요 매개변수 선택
2.1최대 연속 작동 전압(Uc)
2.1.1 시스템의 정격 전압보다 높아야 합니다(예: 385V 시스템의 경우 Uc ≥ 385V를 선택).
2.2.2 그리드 변동(±10~20%)을 고려합니다.
2.2전압 보호 레벨(상향)
2.2.1 더 낮은 전압은 더 나은 보호 기능을 제공하지만, 보호 대상 장비의 내전압과 일치해야 합니다.
2.2.2 일반 규칙: Up ≤ 장비의 내전압의 80% (예: 장비가 2.5kV를 처리할 수 있는 경우 Up ≤ 2.0kV를 선택)
2.3. 전류 처리 용량 (입방인치/최대 전류)
- 유형 1: 12.5kA 이상 (10/350μs 파형).
- 유형 2: 주 배전반: Imax ≥ 40kA (8/20μs).
하위 분포 패널: Imax ≥ 20kA (8/20μs).
- 유형 3: 5kA 이상(복합파).
2.4 응답 시간
표준 SPD: ≤25ns.
정밀 장비의 경우, 더 빠른 옵션(예: TVS 다이오드, ≤1ns)을 선택하십시오.
3.적용 시나리오별 선택
3.1전원 공급 시스템
3.1.1 주 배전반: 1+2형 하이브리드 SPD(예: Imax = 100kA, Up ≤ 2.5kV).
3.1.2 하위 배전반: 유형 2 SPD(예: Imax = 40kA, Up ≤ 1.8kV).
3.1.3 장비 끝단: 유형 3 또는 소켓 장착형 SPD(예: Up ≤ 1.2kV).
3.2 신호/통신 회선
3.2.1 인터페이스 유형(예: RJ45, RS485)에 맞는 전용 신호 SPD를 사용하십시오.
전송 속도와 삽입 손실에 주의하십시오 (기가비트 네트워크를 사용하는 경우 고주파 호환 모델을 선택하십시오).
3.3개의 PV/DC 시스템
Uc 값이 시스템 최대 전압의 1.2배 이상인 DC SPD를 선택하십시오.