Protection des surtensions: la ligne de défense critique pour la sécurité électrique

Introduction

Dans les systèmes électriques modernes, la protection des surtensions est devenue une mesure de sécurité indispensable. Que ce soit dans l'alimentation résidentielle, la production industrielle ou les systèmes de production d'énergie photovoltaïque, les fluctuations de tension instantanée peuvent entraîner de graves conséquences. Cet article présente systématiquement les principes, les applications et les critères de sélection de la protection des surtensions pour aider les lecteurs à acquérir une compréhension complète de cette technologie de sécurité électrique vitale.

1. Pourquoi avons-nous besoin d'une protection contre les surtensions?

1.1 Dangers des surtensions

A surtension(ou surtension électrique) fait référence à une fluctuation soudaine et sévère de la tension ou du courant, qui dure généralement des microsecondes à des millisecondes, avec des tensions à atteindre des milliers de volts. Ces surtensions transitoires proviennent principalement de:

Lightning Strikes: Lightning direct ou induit

FLUCUATIONS DE GRID: commutation du système d'alimentation, défauts de court-circuit

Opérations de l'équipement: startups / arrêts de grands moteurs, commutateur de transformateur

1.2 risques potentiels

Les systèmes électriques non protégés sont confrontés à plusieurs risques:

Dommages à l'équipement: Répartition des composants électroniques, panne de l'isolation

Perte de données: Échecs de serveurs et de périphériques de stockage

Interruptions de production: échecs du système de contrôle industriel

Dangers d'incendie: arcs et courts-circuits induits par la surtension

1.3 Pertes économiques

Les statistiques indiquent qu'environ 30% des cas de dommages causés par l'équipement électrique sont liés à la surtension, entraînant des pertes économiques annuelles s'élevant à des milliards de dollars. Une bonne protection contre les surtensions peut atténuer considérablement ces risques.

2. Où doit être installé la protection des surtensions?

2.1 Emplacements de protection des clés

Une stratégie de protection contre les surtensions robuste utilise une approche à plusieurs niveaux:

Protection primaire (type 1)

Emplacement: entrée principale du panneau de distribution

Fonction: protège contre les coups de foudre directs et les surtensions majeures

Paramètres typiques: IMAX ≥ 50KA

Protection secondaire (type 2)

Emplacement: panneaux de sous-distribution

Fonction: limite la tension résiduelle et offre une protection supplémentaire

Paramètres typiques: IMAX ≥ 20KA

Protection tertiaire (type 3)

Emplacement: périphérique frontal

Fonction: offre une protection de précision pour l'équipement sensible

Paramètres typiques: IMAX ≥ 5KA

2.2 Applications spéciales

Systèmes photovoltaïques: requis sur les deux côtés CC (modules à l'onduleur) et AC (onduleur à grille)

Centres de données: Racks de serveurs, équipements de l'équipement réseau

Commandes industrielles: équipements critiques tels que les PLC et les convertisseurs de fréquence

3. Qu'est-ce qu'un dispositif de protection de surtension (SPD)?

3.1 Concept de base

Un dispositif de protection de surtension (SPD) est un dispositif de sécurité électrique conçu pour limiter les surtensions transitoires et détourner les courants de surtension. Les spécifications techniques clés comprennent:

Tension de fonctionnement continu maximale (UC)

Courant de décharge nominal (IN)

Courant de décharge maximum (IMAX)

Niveau de protection de tension (UP)

3.2 Types principaux

Type de protection de la cible Temps de réponse de l'application typique

Entrées de construction directe de type 1 ≤ 100ns

Panneaux de sous-distribution de foudre induits de type 2 ≤25ns

Bornes de dispositif de surtension de type 3 ≤1ns

3.3 fonctionnalités supplémentaires

ModerneSPDSincluent souvent:

Indicateurs de défaillance (mécanique ou électronique)

Interfaces de surveillance à distance

Protection de déconnexion thermique

4. Comment fonctionne la protection des surtensions?

4.1 Principe de fonctionnement de base

Les SPD protègent les systèmes à travers les mécanismes suivants:

État de surveillance: maintient une forte impédance pendant le fonctionnement normal

Conduction déclenchée: passe rapidement à une faible impédance lors de la détection de surtension

Diversion d'énergie: les canaux augmentent le courant du système de mise à la terre

Récupération: revient automatiquement à l'état à forte impédance après la surtension

4.2 Composants techniques de base

Varistor d'oxyde métallique (MOV)

Matériel: semi-conducteur à base d'oxyde de zinc

Caractéristiques: résistance non linéaire sensible à la tension

Avantages: Réponse rapide, capacité de gestion de courant élevée

Tube de décharge de gaz (GDT)

Structure: chambre remplie de gaz scellée

Caractéristiques: Isolation élevée, forte capacité de détournement

Application: protection primaire à haute énergie

Diode de suppression de tension transitoire (TVS)

Caractéristiques: Réponse ultra-rapide (niveau picoseconde)

Application: protection contre l'électronique de précision

4.3 Protection coordonnée à plusieurs niveaux

Un système de protection à trois niveaux typique:

Protection primaire: détourne la plupart des énergies (GDT)

Protection secondaire: limite davantage la tension résiduelle (MOV)

Protection tertiaire: protection de précision (TVS)

5. Lignes directrices de sélection et de maintenance

5.1 Critères de sélection

Compatibilité du système:

Tension Rating (UC ≥ 1,15 × Tension du système)

Capacité de courant (dans le courant de surtension attendu)

Paramètres de performance:

Niveau de protection de la tension (plus bas est meilleur)

Temps de réponse (plus rapide c'est mieux)

Normes de certification:

IEC 61643

UL 1449

5.2 Remarques d'installation

Minimiser la longueur du fil de connexion

Assurer une mise à la terre fiable (résistance au sol ≤10Ω)

Évitez de mélanger différents types de SPD

5.3 Recommandations de maintenance

Inspections régulières (au moins par an)

Surveiller les indicateurs de défaillance

État du document après les événements de la foudre

Conclusion

La protection des surtensions est un élément essentiel des systèmes de sécurité électrique. En comprenant ses principes, en sélectionnant les bons appareils et en garantissant une installation appropriée, les risques électriques peuvent être effectivement empêchés, protégeant à la fois le personnel et l'équipement. Avec les progrès technologiques, les dispositifs de protection des surtensions évoluent vers des solutions plus intelligentes et plus fiables. Chez CNLONQCOM, nous nous engageons à une amélioration technologique continue, en développant des protecteurs de surtension plus avancés et complets pour offrir une protection supérieure à tous les types de systèmes électriques.