Analyse van de verschillen tussen overspanningsbeveiligingen en bliksemafleiders in werkingsprincipes en toepassingen

In energiesystemen en diverse elektrische apparatuur zijn overspanning en blikseminslag twee van de meest voorkomende en destructieve veiligheidsrisico's. Om deze risico's te beperken, zijn overspanningsbeschermers (SPD's) enbliksemafleidersworden doorgaans geïnstalleerd in technische toepassingen.

Hoewel beide elektrische beveiligingsapparaten zijn, hebben ze aanzienlijke verschillen in hun beschermde objecten, werkingsprincipes en toepassingsscenario's, en kunnen ze niet eenvoudigweg worden uitgewisseld of vervangen.

I. Overspanningsbeveiliging: de "eerste verdedigingslinie" tegen interne systeemoverspanning

Overspanningsbeveiligingen, ook algemeen bekend als overspanningsbeveiligingsapparaten (SPD's), worden voornamelijk gebruikt om te beschermen tegen overspanningen die binnen het stroomsysteem worden gegenereerd, zoals:

Bedrijfsoverspanning (inschakelen, uitschakelen, plotselinge belastingveranderingen)

Geïnduceerde overspanning

Door bliksem veroorzaakte pieken (niet-directe blikseminslagen)

Werkingsprincipe

Wanneer de systeemspanning binnen het normale bereik ligt, bevindt de overspanningsbeveiliging zich in een hoge impedantiestatus en heeft deze vrijwel geen invloed op de werking van het systeem;

Zodra de lijnspanning onmiddellijk de toegestane waarde overschrijdt, geleiden de niet-lineaire componenten in de beschermer de overtollige energie snel, waardoor ze de overtollige energie omleiden, vastklemmen of absorberen, waardoor de spanning aan het uiteinde van de apparatuur wordt beperkt tot een veilig bereik.

Gemeenschappelijke functionele componenten zijn onder meer:

Metaaloxidevaristor (MOV)

Gasontladingsbuis (GDT)

Siliciumgestuurde gelijkrichter (SCR)

Typische installatielocaties

Einde van de inkomende lijn van de stroomverdeelkast

Busbar-systeem

Front-end van precisieapparatuur (PLC, instrumenten, communicatieapparatuur, etc.)

De kernfunctie ervan is: de overspanningsamplitude verminderen en de isolatie van apparatuur en interne elektronische componenten beschermen.

II. Bliksemafleider: biedt een "pad voor bliksemenergie"

Bliksemafleiders worden voornamelijk gebruikt om te beschermen tegen directe blikseminslag en sterke bliksemstoten. De focus ligt niet op het ‘begrenzen van de spanning’, maar op het snel ontladen van de bliksemstroom.

Werkingsprincipe

Wanneer bliksem inslaat op een transmissielijn of gebouw, kan de bliksemafleider in zeer korte tijd een kanaal met lage impedantie vormen, waardoor de enorme bliksemenergie direct naar de grond wordt geleid, waardoor wordt voorkomen dat de bliksemstroom door de behuizing van de apparatuur of de constructie van het gebouw gaat, waardoor het volgende wordt verminderd:

Uitval van apparatuur

Isolatieschade

Risico op elektrische schok voor personeel

Als er geen blikseminslag of normale bedrijfsomstandigheden zijn, neemt de bliksemafleider in principe niet deel aan de werking van het systeem.

 Veel voorkomende typen

Pin-type bliksemafleiders

Metaaloxide-overspanningsafleiders (type zonder opening)

Typische toepassingsscenario's

Transmissie- en distributielijnen

Onderstations

Het bouwen van bliksembeveiligingssystemen

Elektrische voorzieningen buiten

Bliksemafleiders leggen de nadruk op bescherming tegen directe blikseminslagen en energiedissipatie, in plaats van op nauwkeurige spanningscontrole.

Vergelijking tussen overspanningsbeveiligingen en bliksemafleiders

IV. Correcte selectiebenadering in de ingenieurspraktijk

In de praktijk worden overspanningsbeveiligers en bliksemafleiders vaak in combinatie gebruikt in plaats van als een of/of keuze:

Bliksemafleiders: Verantwoordelijk voor "het blokkeren en omleiden van bliksem"

Overspanningsbeveiligers: verantwoordelijk voor "het verzwakken van resterende spanningspieken en het beschermen van gevoelige apparatuur"

Alleen door het vormen van een gegradueerd beveiligingssysteem kunnen de veiligheid en stabiliteit van het elektrische systeem werkelijk worden verbeterd onder de dubbele risico's van blikseminslag en systeemoverspanning.