Apa yang dilakukan oleh spd?

Perangkat Pelindung Lonjakan (SPD) adalah perangkat yang digunakan untuk melindungi peralatan elektronik dari lonjakan daya atau tegangan transien. Mereka dihubungkan secara paralel dengan rangkaian daya beban yang membutuhkan perlindungan dan juga dapat digunakan dalam jaringan catu daya di semua tingkatan. Artikel ini akan membahas prinsip kerja perangkat pelindung lonjakan dan peran pentingnya dalam sistem kelistrikan.

Apa itu lonjakan?

Lonjakan adalah tegangan lebih transien yang dapat mencapai puluhan kilovolt dengan durasi dalam hitungan mikrodetik. Meskipun durasinya singkat, kandungan energi yang tinggi dapat menyebabkan masalah serius pada peralatan yang terhubung ke saluran seperti penuaan dini komponen elektronik, kegagalan peralatan atau gangguan layanan dan kerugian finansial.

Asal usul lonjakan

Petir dikenal sebagai sumber lonjakan yang paling signifikan—sambaran petir telah tercatat memiliki satu juta hingga satu miliar volt dan antara 10.000 hingga 200.000 amp. Namun, petir hanya merupakan sebagian kecil dari semua peristiwa transien di suatu fasilitas. Karena transien dapat berasal dari sumber eksternal (seperti petir) dan sumber internal, fasilitas harus memiliki sistem proteksi petir dan proteksi lonjakan yang terpasang.

Petir: Sumber lonjakan yang paling merusak. Berdasarkan standar IEC 61643-12, energi dari petir dapat mencapai hingga 200 kA. Namun sebagai referensi, perkiraan menunjukkan 65% kurang dari 20kA dan 85% kurang dari 35kA.

Induksi: Sumbernya termasuk petir awan ke awan atau dampak petir di dekatnya di mana aliran arus menginduksi tegangan lebih pada saluran suplai atau konduktor logam lainnya.

Tidak ada cara untuk benar-benar mengetahui kapan, di mana, ukuran, atau durasi/bentuk gelombang lonjakan. Oleh karena itu, dalam Standar beberapa asumsi telah dibuat dan 2 bentuk gelombang utama telah dipilih untuk mensimulasikan berbagai peristiwa lonjakan:

- Konduksi

  Konduksi atau 10/350μs mensimulasikan energi dari dampak langsung petir.

- Induksi
  Induksi atau 8/20μs mensimulasikan energi dari dampak petir tidak langsung.

Sumber internal:

- Mereka berasal dari pensaklaran jaringan utilitas, pemutusan motor atau beban induktif lainnya. Energi dari sumber-sumber ini juga dianalisis dengan bentuk gelombang 8/20.

- Tegangan lebih transien tidak hanya terjadi pada saluran distribusi daya, dan juga umum pada setiap saluran yang dibentuk oleh konduktor logam, seperti telepon, komunikasi, pengukuran, dan data.

Peran Perangkat Pelindung Lonjakan

Perangkat pelindung lonjakan mengontrol tegangan transien dengan mengalihkan atau membatasi arus lonjakan, melindungi peralatan elektronik sensitif yang terhubung dengannya, seperti komputer, televisi, mesin cuci, dan rangkaian keselamatan (seperti sistem deteksi kebakaran dan penerangan darurat). Perangkat ini berisi rangkaian elektronik sensitif yang rentan terhadap kerusakan akibat tegangan lebih transien; dengan demikian, perangkat pelindung lonjakan memainkan peran penting dalam melindungi sistem instalasi listrik.

Tanpa SPD yang tepat, peristiwa transien dapat merusak peralatan elektronik dan menyebabkan waktu henti yang mahal. Oleh karena itu, pentingnya perangkat pelindung lonjakan dalam melindungi peralatan listrik tidak dapat dilebih-lebihkan.

Bagaimana cara kerja SPD?

Setidaknya ada satu komponen non-linier dari SPD, yang dalam kondisi yang berbeda, bertransisi antara keadaan impedansi tinggi dan rendah. Pada tegangan operasi normal, SPD berada dalam keadaan impedansi tinggi dan tidak memengaruhi sistem. Ketika tegangan transien terjadi pada rangkaian, SPD bergerak ke keadaan konduksi (atau impedansi rendah) dan mengalihkan energi dan arus transien kembali ke sumber atau ground-nya. Ini membatasi atau menjepit amplitudo tegangan ke tingkat yang lebih aman. Setelah transien dialihkan, SPD secara otomatis mengatur ulang kembali ke keadaan impedansi tingginya.

Prinsip kerja pelindung lonjakan adalah sebagai berikut:

- Operasi Normal

  Dengan tidak adanya lonjakan, perangkat pelindung lonjakan tidak berpengaruh pada sistem tempat ia dipasang. Ia bertindak sebagai rangkaian terbuka, mempertahankan

  isolasi antara konduktor hidup dan ground.

- Selama Lonjakan
  Ketika lonjakan tegangan terjadi, perangkat pelindung lonjakan akan mengurangi impedansinya dalam nanodetik dan mengalihkan arus lonjakan. Pada titik ini,

  SPD berperilaku seperti rangkaian tertutup, melakukan hubungan singkat pada tegangan lebih dan membatasinya hingga nilai yang dapat diterima oleh peralatan yang terhubung secara elektrik

  hilir.

- Pasca-Lonjakan
  Setelah lonjakan pulsa berhenti, perangkat pelindung lonjakan akan memulihkan impedansi aslinya dan kembali ke keadaan rangkaian terbuka, terus

  memantau kondisi tegangan dalam sistem kelistrikan.

3P atau 4P? Kapan kutub N-PE diperlukan?

Perangkat Pelindung Lonjakan (SPD) dipasang secara paralel di hulu dari peralatan listrik pada posisi sedemikian rupa sehingga, selama peristiwa tegangan berlebih, SPD akan bertindak sebagai jalur impedansi rendah ke bumi. Ini menyalurkan energi tegangan tinggi menjauh dari peralatan hilir sebelum peringkat ketahanan tegangan terlampaui sehingga menghindari kerusakan.

Pertanyaan umum mengenai SPD adalah perbedaan antara penerapan perangkat 3 kutub dan 4 kutub. Dalam kasus sistem pengkabelan TN-C-S, konduktor netral terhubung langsung ke bumi (tautan MEN). Jika SPD dipasang dalam jarak 10 meter dari tautan MEN ini, hanya perangkat 3 kutub yang diperlukan. Kutub N-PE tambahan yang disediakan oleh perangkat 4 kutub menjadi berlebihan dalam situasi ini karena sudah ada jalur ke bumi melalui netral melalui tautan MEN.

Namun, jika SPD dipasang lebih dari 10 meter dari tautan MEN, SPD 4 kutub diperlukan. Karena impedansi ke bumi meningkat dengan panjang kabel, energi lonjakan sekarang memiliki potensi untuk memasuki jaringan setelah tautan MEN dan merusak peralatan hilir.

Klasifikasi pelindung

Perangkat pelindung diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sesuai dengan kapasitas pelepasan.

Tipe 1:
■ Diuji dengan bentuk gelombang 10/350 μs (Uji Kelas I), yang mensimulasikan arus yang dihasilkan oleh sambaran petir langsung.
■ Kemampuan untuk melepaskan arus yang sangat tinggi ke bumi, memberikan tingkat perlindungan tegangan Up yang tinggi.

■ Harus disertai dengan pelindung Tipe 2 hilir. Dirancang untuk digunakan di panel catu daya masuk di mana risiko sambaran petir

   tinggi, misalnya di bangunan dengan sistem proteksi eksternal.

Tipe 2:
■ Diuji dengan bentuk gelombang 8/20 μs (Uji Kelas II), yang mensimulasikan arus yang dihasilkan dalam peristiwa pensaklaran atau sambaran petir pada

   saluran distribusi atau sekitarnya.
■ Kemampuan untuk melepaskan arus tinggi ke bumi, memberikan tingkat perlindungan tegangan Up sedang. Dirancang untuk digunakan di panel distribusi yang terletak

   di hilir pelindung Tipe 1 atau di panel catu daya masuk di area dengan paparan sambaran petir yang rendah.

Tipe 3:
■ Diuji dengan bentuk gelombang gabungan 1.2/50 μs - 8/20 μs (Uji Kelas III), yang mensimulasikan arus dan tegangan yang dapat mencapai peralatan

   yang akan dilindungi.
■ Kemampuan untuk melepaskan arus sedang ke bumi, memberikan tingkat perlindungan tegangan Up rendah. Selalu dipasang di hilir dari Tipe 2

   perlindungan yang dirancang untuk melindungi peralatan sensitif atau peralatan yang terletak lebih dari 20m di hilir perangkat Tipe 2.

Fitur SPD berdasarkan standar IEC 61643

Parameter pelindung:

- Up Tingkat perlindungan: Tegangan sisa maksimum antara terminal perangkat pelindung selama penerapan arus puncak.

- In Arus nominal: Arus puncak dalam bentuk gelombang 8/20 μs yang dapat ditahan perangkat pelindung 20 kali tanpa mencapai akhir masa pakai

- Imax Arus pelepasan maksimum: Arus puncak dengan bentuk gelombang 8/20 μs yang dapat ditahan perangkat pelindung.

- Uc Tegangan pengoperasian kontinu maksimum: Tegangan efektif maksimum yang dapat diterapkan secara permanen ke terminal perlindungan

  perangkat.

- Iimp Arus impuls: Arus puncak dengan bentuk gelombang 10/350 μs yang dapat ditahan perangkat pelindung tanpa mencapai akhir masa pakai.

Di mana memulai desain perlindungan?

Sebagai asal instalasi, papan sakelar utama adalah tempat untuk memulai desain SPD pada jaringan.

Bagaimana cara memulai desain perlindungan?

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, desain proteksi SPD tidak bergantung pada peringkat kesalahan yang diberikan oleh transformator, hanya bergantung pada tingkat paparan di depan lonjakan. Jadi, SPD apa yang harus kita pasang di papan sakelar utama?

Lihat diagram di atas dari standar IEC 63205-1 yang menampilkan dispersi petir tertinggi yang dipertimbangkan: 200kA @ 10/350μs.

Dalam skenario terburuk, 50% dari energi ini dialirkan ke bumi meninggalkan potensi 100kA di seluruh jaringan 3 fase dan netral.

Di sini, SPD Tipe 1 25kA @ 10/350μs (Iimp) sangat direkomendasikan untuk kasus ketika petir menyambar atau dekat dengan koneksi bumi bangunan – khususnya ketika sebuah bangunan memiliki penangkal petir.

Dalam “Skenario Normal” diasumsikan setiap sambaran petir langsung ke jaringan akan berada pada jarak sedemikian rupa dari instalasi sehingga 50% energi lainnya tersebar ke bumi melalui konduktor lain sebelum memasuki titik koneksi Anda. Dalam skenario ini, perangkat dengan Tipe 1 12.5kA @ 10/350μs (Iimp) direkomendasikan. Lebih lanjut, berdasarkan standar IEC 61643-12, 12.5 kA adalah peringkat kA minimum ketika Tipe 1 diperlukan.

Jika tingkat paparan instalasi lebih rendah dari skenario yang dijelaskan di atas, SPD Tipe 2 (Imax) dapat dipertimbangkan bersama dengan risiko dan biaya peralatan serta waktu henti.

Apakah saya perlu memasang tahap ketiga perangkat pelindung lonjakan?

Tahap ketiga proteksi lonjakan yang dipasang pada beban akhir dapat dipertimbangkan tergantung pada beban apa itu, seberapa kritis, mahal, biaya waktu henti, dan sensitifnya. Jika biaya peralatan dan/atau waktu henti tinggi, maka pemasangan perangkat Tipe 3 (1.5/50μs) tahap ketiga akan lebih mengurangi risiko energi lonjakan terakhir yang masuk ke peralatan Anda.

Contoh aplikasi yang harus menyertakan tahap ke-3 proteksi lonjakan adalah:

■ Rumah Sakit
■ Pusat Data
■ Bandara
■ Perbankan dan Asuransi
■ Transportasi