Generelt er en overspænding en forbigående bølge af strøm, spænding eller effekt i et elektrisk kredsløb. Især i elsystemer – og dette er sandsynligvis den mest almindelige kontekst, som vi relaterer til overspændinger til – en overspænding, eller forbigående, er en undercyklusoverspænding med en varighed på mindre end en halv cyklus af den normale spændingsbølgeform. En bølge kan være enten positiv eller negativ polaritet, kan være additiv eller subtrahere fra den normale spændingsbølgeform og er ofte oscillerende og henfald over tid.
Bølger eller transienter er korte overspændingsspidser eller forstyrrelser på en kraftbølgeform, der kan beskadige, nedbryde eller ødelægge elektronisk udstyr i ethvert hjem, kommerciel bygning, industri eller produktionsfacilitet. Transienter kan nå amplituder på titusinder af volt. Opstødninger måles generelt i mikrosekunder.
Hvert stykke elektrisk udstyr er designet til at fungere ved en specificeret nominel spænding, såsom 120 Vac, 240 Vac, 480 Vac osv. Det meste udstyr er designet til at håndtere mindre variationer i deres standard nominelle driftsspænding, men overspændinger kan være meget skadelige for næsten alt udstyr.
En almindelig kilde til bølger, der genereres inde i en bygning, er enheder, der tænder og slukker for strømmen. Dette kan være alt fra en simpel termostatafbryder, der betjener et varmeelement til en switch-strømforsyning, der findes på mange enheder. Kirurgi, der stammer fra uden for anlægget, inkluderer dem, der skyldes lyn- og netværksskift.
-
- Denne ene sideskitse beskriver, hvorfor du skal bryr sig om overspændingsbeskyttelsesanordninger, hvad de er, hvem der fremstiller dem, deres fordele og hvor de er installeret i bygninger.
60-80% af overspændingerne oprettes inden for en facilitet
Interne kilder:
-
Skift af elektriske belastninger
Til- og frakobling og drift af visse elektriske belastninger – uanset om det er forsætligt eller utilsigtet – kan være en kilde til overspændinger i det elektriske system. Omskiftning af overspændinger genkendes ikke altid eller er forstyrrende som større eksternt genererede overspændinger, men de forekommer langt oftere. Disse koblingsbølger kan være forstyrrende og beskadige udstyret over tid. De forekommer som en del af hverdagsoperationer.
Kilder til omskiftning og oscillerende overspændinger inkluderer:
- Kontaktor-, relæ- og breaker-operationer
- Skift af kondensatorbanker og belastninger (såsom effektfaktorkorrektion)
- Afladning af induktive enheder (motorer, transformere osv.)
- Start og stop af belastninger
- Fejl- eller bueinitiering
- Fejl ved bue (jord)
- Fejler eller afbrydelse
- Genopretning af elsystem (fra udfald)
- Løse forbindelser
-
Magnetisk og induktiv kobling
Når elektrisk strøm strømmer, oprettes der et magnetfelt. Hvis dette magnetfelt strækker sig til en anden ledning, vil det inducere en spænding i den ledning. Dette er det grundlæggende princip, hvormed transformatorer fungerer. Et magnetfelt i det primære inducerer en spænding i det sekundære. I tilfælde af tilstødende eller nærliggende kabelforbindelse er denne spænding uønsket og kan være af forbigående karakter.
Eksempler på udstyr, der kan forårsage induktiv kobling, omfatter: Elevatorer, opvarmningsventilation og klimaanlæg (HVAC med variabel frekvensdrev) og lysstofdioder til lysstofrør, kopimaskiner og computere.
-
Statisk elektricitet
Elektrostatisk afladning (ESD) fænomener eller statiske kan generere elektromagnetiske felter over en bred vifte af frekvenser op til lav gigahertz rækkevidde. Udtrykket ESD-begivenhed inkluderer ikke kun afladningsstrømmen, men også de elektromagnetiske felter og koronaeffekter før og under en udladning. ESD resulterer i en pludselig overførsel af ladning mellem legemer med forskellige elektrostatiske potentialer. ESD induceret i den elektriske fordeling indeholder meget højfrekvent støj.
En elektrostatisk afladningshændelse kan forårsage funktionsfejl i udstyr såvel som fysisk skade. Udstyrsfejl kan omfatte beskadigelse af data og låsning af udstyr. Fysisk skade kan omfatte udstyrsskader og endda tab af menneskeliv. For at opnå meningsfuld ESD-immunitet skal design af et helt system overvejes, både for direkte afladning og for felter.
Den mindste spænding, der er nødvendig for at en person skal være opmærksom på sin egen involvering i en elektrostatisk afladning er ca. 3000 V.Ikke desto mindre kan elektrostatiske udladninger, der opstår under denne tærskel for menneskelig opfattelse, indeholde tilstrækkelig energi til at forårsage forstyrrelser eller beskadigelse af elektronisk udstyr. Faktisk kan de hurtigere indledende skråninger af aktuelle bølgeformer, der skyldes ESD-hændelser ved disse lave spændingsniveauer, gøre sådanne afladninger endnu mere forstyrrende end ESD-hændelser, der stammer fra højere spændinger.
Spændingen på en menneskekrop eller på et mobilt objekt kan variere meget fra det ene miljø til det andet. Det kan forblive langt under 5 kV i situationer med kontrolleret fugtighed, der kun involverer antistatiske eller statiske dissipative materialer. Det kan variere fra 5 kV til 15 kV i miljøer med lav luftfugtighed med syntetiske materialer. Udstyrets offer er tæt på ESD-begivenheden og kan blive forstyrret eller beskadiget af de elektromagnetiske felter, der genereres af udledningen mellem indtrængeren og receptoren.
Eksterne kilder:
Den mest genkendelige kilde til bølger, der genereres uden for anlægget, er lyn. Selvom lyn kan være noget sjældent i visse regioner, kan den skade, det kan forårsage på et anlæg, være katastrofalt. Andre områder udsættes for tordenvejr og lyn meget oftere.
De bølger, der er resultatet af lyn, kan enten være fra direkte kontakt med lynet til et anlægs elektrisk system eller, mere almindeligt, indirekte eller nærliggende lyn der inducerer elektriske overspændinger på strøm- eller kommunikationssystemerne. Begge scenarier kan straks beskadige det elektriske system og / eller de tilsluttede belastninger.
Andre eksterne kilder til overspændinger inkluderer brugsinitieret net og kondensatorbankskift. Under driften af elnettet kan det være nødvendigt, at forsyningsselskabet skifter strømforsyningen til en anden kilde eller midlertidigt afbryder strømmen til sine kunder for at hjælpe med at afhjælpe en fejl fra systemet. Dette er ofte tilfældet i tilfælde af faldne træben eller små dyr, der forårsager en fejl på linjen. Disse afbrydelser af strømmen medfører stigninger, når strømmen afbrydes og derefter tilsluttes igen til kundens belastninger.
Forstyrrelser i strømkvaliteten kan leveres under den normale drift af det elektriske elsystem. Elforsyningsvirksomheder producerer elektricitet fra et antal elproduktionsanlæg og tildeler strømmen til specifikke brugernet. Fordi det udstyr, der bruges til at producere strøm, kører mest effektivt med en konstant hastighed, justerer forsyningsselskaberne tildelingen af strøm i stedet for at foretage konstante justeringer af kraftværkets produktionsudstyr. Når forsyningsvirksomheder skifter strømforsyning fra et net til et andet, opstår der strømforstyrrelser, herunder transienter eller spidser, og under- og overspændingsforhold. Disse aktiviteter vil få transienter til at blive introduceret i et system og kan spredes til slutbrugerudstyr og kan forårsage skade eller driftsforstyrrelse.
For yderligere information om disse og andre emner, der er vigtige at overveje for overspændingsbeskyttelse enheder, se IEEE Std. C62.41.1-2002 og IEEE Std. C62.72-2007, som er vist på siden med regler og standarder på dette websted.