Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж: Төрөл, үүрэг, хэрэглээ

Цахилгаан эрчим хүчний нэг удаагийн хэт өсөлт хэдэн сарын үйлдвэрлэлийн төлөвлөлтийг нурааж, бүхэл бүтэн шугамыг нэг шөнийн дотор хааж байхыг би харсан.

А хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмж Түр зуурын хэт хүчдэлийг хязгаарлаж, хэт хүчдэлийн энергийг газардуулга руу аюулгүй шилжүүлж, цахилгаан систем, мэдрэмтгий тоног төхөөрөмж, урт хугацааны ашиглалтын найдвартай байдлыг хамгаалдаг.

Доор би хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжүүд хэрхэн ажилладаг, өөр өөр төрлийг хаана хэрэглэдэг, худалдан авалтын багууд хэрхэн зөв шийдлийг сонгодог талаар тайлбарлах болно.

---

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж гэж юу вэ?

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж нь цахилгаан системийг аянга цахилгаан, унтраалгын ажиллагаа эсвэл сүлжээний эвдрэлээс үүдэлтэй түр зуурын хэт хүчдэлээс хамгаалж, тусгаарлагчийн эвдрэл, тоног төхөөрөмжийн эвдрэлээс сэргийлдэг.

Цахилгаан хэлхээтэй зэрэгцээ хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж (SPD) суурилуулсан. Хэвийн хүчдэлийн үед энэ нь идэвхгүй хэвээр байна. Хүчдэл тодорхойлсон босго хэмжээнээс хэтэрсэн үед SPD нь бага импеданс төлөвт шилжиж, хэт хүчдэлийн гүйдлийг газар руу чиглүүлдэг. Энэ урвал нь наносекундын дотор явагддаг бөгөөд энэ нь хэлхээний таслуур эсвэл гал хамгаалагчаас хамаагүй хурдан юм.

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг дараахь зүйлд түгээмэл ашигладаг.

• Аж үйлдвэрийн түгээлтийн самбарууд

• Хяналтын шүүгээ болон PLC хавтан

• Нарны болон салхины эрчим хүчний системүүд

• Дата төвүүд болон харилцаа холбооны дэд бүтэц

Үндсэн хэт хүчдэлийн дарагчаас ялгаатай нь үйлдвэрлэлийн хэт хүчдэлийн хамгаалалтын төхөөрөмжийг IEC 61643 болон UL стандартын дагуу туршдаг. Тэдгээрийг суурилуулах байршил болон хэт хүчдэлийн гүйдлийн чадвараас хамааран өөр өөр төрөлд ангилдаг.

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжүүд ба уламжлалт хэт хүчдэлээс хамгаалах

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжүүд нь гал хамгаалагч эсвэл таслуурыг орлодоггүй. Үүний оронд хэт гүйдлийн төхөөрөмжүүд илрүүлж чадахгүй богино хугацааны, өндөр энергийн шилжилтийн процессуудыг шийдвэрлэснээр тэдгээрийг нөхдөг.

Гол ялгаанууд нь:

• Хэт их ачааллын үргэлжлэх хугацаа: микросекунд ба секунд

• Эрчим хүчний эх үүсвэр: аянга цахилгаан эсвэл унтраалга, ачааллын алдаа биш

• Хамгаалалтын арга: хүчдэл хавчих, салгахгүй

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийн доторх үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Ихэнх хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмжүүд нь дараахь зүйлийг ашигладаг.

• Металл оксидын варисторууд (MOVs)

• Очны цоорхой эсвэл хий ялгаруулах хоолой

• Аюулгүй байдлын дулааны салгагч

Бүрэлдэхүүн хэсэг бүр нь хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх, алдааны хяналттай зан төлөвт хувь нэмэр оруулдаг.

---

Цахилгааны хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмж нь цахилгааны гэмтлээс хэрхэн сэргийлдэг вэ?

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж нь хүчдэлийг хавчих, илүүдэл энергийг тоног төхөөрөмжийн газардуулгын замаас холдуулах замаар эвдрэлээс сэргийлдэг.

Системд хэт хүчдэл ороход хүчдэл хурдан өсдөг. SPD нь энэ өсөлтийг мэдэрч, тэр даруй идэвхждэг. Энэ нь газардуулга руу бага эсэргүүцэлтэй замыг бий болгож, хэт хүчдэлийн гүйдэл нь хөтчүүд, тэжээлийн хангамж, хянагч зэрэг мэдрэмтгий ачааллыг тойрч гарахыг баталгаажуулдаг.

Энэхүү хамгаалалтын механизм нь орчин үеийн электроникийн хувьд зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд ихэвчлэн бага хэмжээний хэт хүчдэлийн хязгаарыг тэсвэрлэдэг.

Хүчдэлийн хавчаар ба энергийн тархалт

Хүчдэлийн хавчаар нь доод урсгалын тоног төхөөрөмжийн харагдах оргил хүчдэлийг хязгаарладаг. Гол параметрүүдэд дараахь зүйлс орно.

• Нэрлэсэн цэнэгийн гүйдэл (In)

• Хамгийн их цэнэг алдалтын гүйдэл (Imax)

• Хүчдэлийн хамгаалалтын түвшин (Дээд)

Доод Дээш утга нь илүү сайн хамгаалалтыг өгдөг боловч сайтар зохицуулалт шаарддаг.

Хариу өгөх хугацаа ба зохицуулалт

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжүүд наносекундын дотор хариу үйлдэл үзүүлдэг. Гэсэн хэдий ч дээд болон доод урсгалын SPD-үүдийн хоорондын уялдаа холбоо маш чухал юм.

Зөв зохицуулалт нь дараахь зүйлийг баталгаажуулдаг.

• 1-р төрлийн төхөөрөмжүүд нь өндөр энергийн аянгын гүйдлийг шингээдэг

• 2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж нь үлдэгдэл хүчдэлийн хавчаар юм

• Тоног төхөөрөмжийн түвшний SPD нь нарийн хамгаалалтыг өгдөг

Газардуулгын чанар ба хүчдэлийн гүйцэтгэл

Зөв газардуулгагүйгээр ямар ч хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж ажиллахгүй. Бага импеданстай газардуулгын зам нь нэвтрүүлэх хүчдэлийг бууруулж, SPD-ийн ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.

---

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийн төрлүүдийг тайлбарлав

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг IEC стандарт болон суурилуулах байршлаас хамааран 1-р төрөл, 2-р төрөл, 3-р төрөлд ангилдаг.

Төрөл бүр нь давхарласан хэт хүчдэлийн хамгаалалтын дизайнд тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг.

1-р хэлбэрийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийн тойм

Үйлчилгээний үүдэнд 1-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж суурилуулсан. Энэ нь агаарын шугамаас орж ирж буй шууд аянгын гүйдлийг зохицуулах зориулалттай.

2-р хэлбэрийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийн тойм

А 2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж доош чиглэсэн хэлхээг өдөөгдсөн хэт хүчдэл болон шилжилтийн шилжилтээс хамгаалдаг.

1+2 төрлийн хосолсон төхөөрөмжүүд

Хязгаарлагдмал зайтай хавтангуудад хосолсон SPD нь аянгын гүйдлийн зохицуулалт болон хүчдэлийн хавчаарыг хоёуланг нь санал болгодог.

---

1 ба 2-р хэлбэрийн хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмжийг хаана ашигладаг вэ?

Давхар хамгаалалтыг бий болгохын тулд цахилгаан түгээлтийн системийн янз бүрийн түвшинд 1 ба 2-р хэлбэрийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг ашигладаг.

1-р төрлийн төхөөрөмжийг барилгын орох цэг дээр суурилуулсан бол 2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг ачаалалд ойрхон дотоод хуваарилах самбарт суурилуулсан.

1-р хэлбэрийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийн хэрэглээ

Нийтлэг хэрэглээнд дараахь зүйлс орно:

• Гаднах аянга цахилгаанд өртөх үйлдвэрийн байгууламжууд

• Цахилгаан дамжуулах шугамтай барилгууд

• Аянга цахилгааны эрсдэлтэй нарны цахилгаан станцууд

Эдгээр төхөөрөмжүүд нь бүхэл бүтэн байгууламжийг ирж буй аянгын гүйдлээс хамгаалдаг.

2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийн хэрэглээ

2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг дараахь зүйлд өргөн ашигладаг.

• Үйлдвэрийн түгээлтийн самбарууд

• Хяналтын шүүгээ болон MCC самбарууд

• Арилжааны барилга байгууламж болон өгөгдлийн өрөөнүүд

А 2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж 1-р хэлбэрийн хамгаалалтын дараа үлдэгдэл хүчдэлийг бууруулж, мэдрэмтгий электроникийг хамгаалдаг.

Зохицуулалттай суурилуулалтын жишээ

Ердийн тохиргоонд дараахь зүйлс орно:

• Үндсэн орлоготой үед 1-р төрлийн SPD

• Дэд самбар дээрх 2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж

• Тоног төхөөрөмжийн терминалууд дээрх 3-р төрлийн SPD-үүд

---

1 ба 2-р хэлбэрийн хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмжүүдийн хооронд хэрхэн сонгох вэ?

1 болон 2-р төрлийн хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмжүүдийн аль нэгийг сонгох нь суурилуулах байршил, аянга цахилгааны эрсдэл, системийн дизайнаас хамаарна.

Худалдан авалтын багууд үүнийг хэзээ ч энгийн "эсвэл" гэсэн шийдвэр гэж үзэх ёсгүй. Ихэнх үйлдвэрлэлийн орчинд хоёр төрөл хоёулаа шаардлагатай байдаг.

Гол сонголтын шалгуурууд

Дараах хүчин зүйлсийг анхаарч үзээрэй.

• Цахилгаан хангамжийн төрөл (дээд эсвэл газар доорх)

• Аянганаас хамгаалах түвшин (LPL)

• Тоног төхөөрөмжийн мэдрэг чанар болон зогсолтын зардал

• Холбогдох стандартууд (IEC, UL)

1-р төрөл ба 2-р төрлийн сонголтын хүснэгт

Худалдан авалтын нийтлэг алдаанууд

Би ихэвчлэн худалдан авагчдыг хардаг:

• Үндсэн орц дээр зөвхөн 2-р төрлийн төхөөрөмжийг суурилуулж байна

• Газардуулгын эсэргүүцлийг үл тоомсорлох

• SPD-г үнийн өсөлтөөс бус, үнийн өсөлтөөс хамааруулан сонгох

Эдгээр алдаанууд нь давтан алдаа гарах, баталгаат хугацааны маргаан гарахад хүргэдэг.

---

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийн ердийн хэрэглээ

Аж үйлдвэрийн системд хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмжүүд нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд зогсолт нь санхүүгийн алдагдалтай тэнцүү байдаг.

Үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүд, сэргээгдэх эрчим хүчний системүүд болон дэд бүтцийн төслүүд нь бүгд давхаргат хэт халалтаас хамгаалах стратегид тулгуурладаг.

Үйлдвэрлэл ба автоматжуулалтын системүүд

SPD нь дараахь зүйлийг хамгаалдаг.

• PLC болон HMI-ууд

• Хувьсах давтамжийн хөтчүүд

• Аж үйлдвэрийн цахилгаан хангамж

Бага зэргийн огцом өсөлт ч гэсэн логик алдаа эсвэл эрт хөгшрөлтөд хүргэж болзошгүй.

Сэргээгдэх эрчим хүчний системүүд

Нар, салхины суурилуулалтууд нь дараах тохиолдолд хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг ашигладаг:

• DC утаснууд

• Инвертер AC гаралтууд

• Хяналт ба холбооны шугамууд

Өгөгдөл ба харилцаа холбооны дэд бүтэц

Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжүүд нь дараахь зүйлд мөн хамаарна.

• Ethernet болон fieldbus шугамууд

• Хяналт ба багаж хэрэгслийн хэлхээ

Цахилгаан болон дохионы SPD-үүдийг зохицуулах ёстой.

---

Суурилуулалт болон засвар үйлчилгээний шилдэг туршлагууд

Зөв суурилуулалт нь хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмжийг зөв сонгохтой адил чухал юм.

Утасны холболтын буруу арга нь SPD-ийн үр ашгийг 50%-иас дээш хувиар бууруулж болзошгүй.

Суурилуулалтын удирдамж

Шилдэг туршлагууд нь:

• Холболтын утсыг аль болох богино байлга

• Тусгай газардуулгын дамжуулагч ашиглах

• Үйлдвэрлэгчийн эргүүлэх хүчний үзүүлэлтүүдийг дагаж мөрдөөрэй

Хяналт ба солих

Орчин үеийн хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмжүүдэд дараахь зүйлс орно.

• Харааны төлөвийн үзүүлэлтүүд

• Алсын дохиоллын холбоо барих хаягууд

Эдгээр функцууд нь засвар үйлчилгээний багуудад ашиглалтын хугацаа дууссан нөхцөл байдлыг илрүүлэхэд тусалдаг.

Зохицуулалт ба баримтжуулалт

Үргэлж баталгаажуулна уу:

• IEC 61643 туршилтын тайлангууд

• Зохицуулалтын баримт бичиг

• Газардуулгын хэмжилт

Энэ нь гүйцэтгэл болон хариуцлагыг хоёуланг нь хамгаалдаг.

---

Дүгнэлт

Зөв сонгогдсон хэт халалтаас хамгаалах төхөөрөмж Ажиллахгүй байх хугацааг багасгаж, хөрөнгийг хамгаалж, системийн урт хугацааны найдвартай байдлыг бэхжүүлнэ. Нэгжийн үнэд бус, системийн загварт үндэслэн сонгоно.

---

Түгээмэл асуултууд

1. Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж болон хэт хүчдэлийн хэмжигч хоёрын ялгаа юу вэ?

Хэт хүчдэлийн хамгаалалтын төхөөрөмжийг ихэвчлэн бага хүчдэлийн системд ашигладаг бол хэт хүчдэлийн хамгаалалтыг дунд болон өндөр хүчдэлийн сүлжээнд түгээмэл ашигладаг.

2. Би зөвхөн 2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг ашиглаж болох уу?

Ихэнх үйлдвэрлэлийн системд үгүй. 1-р хэлбэрийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжгүй бол аянгын энерги 2-р хэлбэрийн хязгаараас давж болно.

3. 2-р төрлийн хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг хаана суурилуулах ёстой вэ?

Мэдрэмтгий ачааллын ойролцоо түгээлтийн самбарт 2-р төрлийн хэт хүчдэлийн хамгаалалтын төхөөрөмжийг суурилуулсан.

4. Хэт хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмж хэр удаан ажилладаг вэ?

Ашиглалтын хугацаа нь хүчдэлийн давтамж, газардуулгын чанар, цэнэг алдалтын гүйдлийн зэрэглэлээс хамаарна.