Pemilihan Alat Pelindung Lonjakan Arus

01 Pengertian dan Klasifikasi Alat Pelindung Lonjakan Arus

1.Definisi Alat Pelindung Surge
Perangkat Pelindung Lonjakan Arus (SPD) adalah perangkat pelindung non-linier yang digunakan dalam sistem kelistrikan aktif untuk membatasi tegangan berlebih sementara dan mengalihkan arus lonjakan. Ini dirancang untuk melindungi sistem kelistrikan atau elektronik dari kerusakan yang disebabkan oleh petir, tegangan lebih switching, dan arus masuk.

2.Klasifikasi Alat Pelindung Lonjakan Arus
SPD dapat diklasifikasikan berdasarkan karakteristik komponen non-liniernya atau berdasarkan persyaratan aplikasi spesifiknya dalam sistem yang berbeda.

2.1 Klasifikasi Berdasarkan Karakteristik Komponen Non-linier
(1) Tipe Pengalih Tegangan SPD:
Menunjukkan impedansi tinggi dalam kondisi normal dan beralih ke impedansi rendah saat terjadi lonjakan tegangan. Komponen umum mencakup celah percikan, tabung pelepasan gas, penyearah yang dikontrol silikon (SCR), atau triac. Juga dikenal sebagai SPD "Tipe Linggis", ia memiliki karakteristik tegangan dan arus terputus-putus.

(2) Tipe Pembatas Tegangan SPD:
Menunjukkan impedansi tinggi dalam kondisi normal, dengan impedansi menurun terus menerus seiring dengan peningkatan arus dan tegangan lonjakan. Komponen umum termasuk varistor oksida logam (MOVs) dan dioda penekan. Juga dikenal sebagai SPD "Jenis Penjepit", ia menunjukkan karakteristik tegangan dan arus kontinu.

(3) Tipe Kombinasi SPD:
Terdiri dari komponen peralihan tegangan dan pembatas tegangan. Karakteristiknya dapat berupa jenis peralihan tegangan, jenis pembatas tegangan, atau kombinasi keduanya, bergantung pada tegangan yang diberikan.

2.2 Klasifikasi Berdasarkan Persyaratan Aplikasi dalam Sistem yang Berbeda
Menurut tujuannya, SPD dapat dikategorikan menjadi: SPD Sistem Tenaga, SPD Sistem Sinyal, dan SPD Sistem Pengumpan Antena.

 

02 Parameter Utama untuk Memilih Perangkat Pelindung Lonjakan Arus

1.Pemilihan Kategori Tes SPD
Kategori tes SPD diklasifikasikan menjadi tiga jenis: Kelas I, Kelas II, dan Kelas III. Umumnya, SPD Kelas I atau Kelas II digunakan di lemari distribusi utama; SPD Kelas II atau Kelas III cocok untuk sub-panel distribusi dan aplikasi hilir. Spesifikasi menjelaskannya sebagai berikut:

(1) Untuk saluran listrik AC yang memasuki gedung, pada batas antara zona seperti LPZ0A atau LPZ0B dan LPZ1 (misalnya kabinet distribusi utama), SPD yang diuji Kelas I atau Kelas II harus dipasang sebagai proteksi utama.
(2) Pada batas zona proteksi berikutnya, seperti papan distribusi di sirkuit cabang atau lemari distribusi daya di ruang peralatan elektronik, SPD yang diuji Kelas II atau Kelas III dapat dipasang sebagai proteksi sekunder.
(3) Untuk port daya peralatan informasi elektronik yang sangat penting, SPD yang diuji Kelas II atau Kelas III dapat dipasang untuk perlindungan yang baik. Untuk peralatan informasi yang menggunakan catu daya DC, SPD saluran listrik DC yang sesuai harus dipasang berdasarkan volume pengoperasiannyatage persyaratan.

2. Pemilihan Tegangan Operasi Kontinyu Maksimum
(1) Tegangan Operasi Kontinyu Maksimum (Uc) adalah tegangan RMS maksimum (atau tegangan DC) yang dapat diterapkan secara terus menerus ke SPD. Nilai ini berfungsi sebagai ambang batas SPD; ketika tegangan operasi melebihi nilai ini, SPD aktif, dan arus bocor meningkat secara eksponensial.

(2) Pemilihan Uc tergantung pada jenis grounding sistem, tegangan sistem, dan kualitas daya. Nilai Uc harus lebih besar dari tegangan operasi normal. Misalnya, dalam sistem TN dengan 380/220V, deviasi tegangan positif biasanya tidak melebihi 7%. Namun, dalam praktiknya, deviasi positif tegangan Tiongkok seringkali melebihi nilai ini. Mengingat deviasi 10% dan tambahan 5% untuk faktor penuaan, Uc harus lebih besar atau sama dengan 1,15Uo.

(3) Di lokasi di mana deviasi tegangan sistem catu daya melebihi 10% atau di mana efek harmonik menyebabkan peningkatan amplitudo tegangan operasi normal, nilai Uc dari SPD harus ditingkatkan secara tepat berdasarkan kondisi tertentu. Pada saat yang sama, koordinasi antara tingkat proteksi tegangan lebih (Naik) dan peralatan yang dilindungi harus diperhatikan. Silakan lihat gambar di bawah untuk detailnya, di mana Uo mewakili tegangan fasa dan U mewakili tegangan saluran.

 

Nilai Minimum Tegangan Operasi Kontinu Maksimum untuk Perangkat Pelindung Lonjakan Tergantung pada Karakteristik Sistem

Koneksi SPD	Sistem TN-S	TN-Sistem C	Sistem TT	Dengan Sistem TI Turunan Netral	Tanpa Sistem IT Turunan Netral
L - N	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo	N/A	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo	N/A
L - PE	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo	N/A	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo	Lebih besar atau sama dengan √3 Uo	Lebih besar atau sama dengan U
L - PENA	N/A	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo	N/A	N/A	N/A
N - PE	N/A	N/A	N/A	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 Uo
L - L	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 U	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 U	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 U	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 U	Lebih besar dari atau sama dengan 1,15 U

Dalam sistem DC, Tegangan Operasi Kontinu Maksimum (Uc) dari SPD kira-kira 1,5 kali tegangan pengenal sistem yang dilindungi (sebagai nilai empiris).

 

3. Pemilihan Arus Impuls dan Arus Debit Maksimum

Arus impuls (Iimp) biasanya digunakan sebagai parameter untuk uji beban tindakan klasifikasi Kelas I dari SPD, dengan bentuk gelombangnya biasanya 10/350 μs.

Arus pelepasan maksimum (Imax) digunakan untuk uji klasifikasi Kelas II SPD. Pilihan spesifiknya bergantung pada lokasi paparan dan dapat dirujuk pada tabel di bawah.

Tabel 5.4.3-3 Nilai yang Direkomendasikan untuk Parameter Arus Impuls dan Arus Pelepasan Nominal pada Perangkat Pelindung Lonjakan Saluran Listrik

Tingkat Proteksi Petir	Kabinet Distribusi Utama		Sub-kabinet distribusi	Kabinet Distribusi Ruang Peralatan dan Pelabuhan yang Membutuhkan Perlindungan Khusus
	LPZ0 ke LPZ1		LPZ1 ke LPZ2	Batas Zona Perlindungan Selanjutnya
	10/350μs (Tes Kelas I)	8/20μs (Tes Kelas II)	8/20μs (Tes Kelas II)	8/20μs (Tes Kelas II)	Gelombang Komposit (1,2/50μs & 8/20μs) (Tes Kelas III)
	Iimp (kA)	Dalam (kA)	Dalam (kA)	Dalam (kA)	Uoc (kV) / Isc (kA)
A	Lebih besar dari atau sama dengan 20	Lebih besar dari atau sama dengan 80	Lebih besar dari atau sama dengan 40	Lebih besar dari atau sama dengan 5	Lebih besar dari atau sama dengan 10/ Lebih besar dari atau sama dengan 5
B	Lebih besar dari atau sama dengan 15	Lebih besar dari atau sama dengan 60	Lebih besar dari atau sama dengan 30	Lebih besar dari atau sama dengan 5	Lebih besar dari atau sama dengan 10/ Lebih besar dari atau sama dengan 5
C	Lebih besar dari atau sama dengan 12,5	Lebih besar dari atau sama dengan 50	Lebih besar dari atau sama dengan 20	Lebih besar dari atau sama dengan 3	Lebih besar dari atau sama dengan 6/ Lebih besar dari atau sama dengan 3
D	Lebih besar dari atau sama dengan 12,5	Lebih besar dari atau sama dengan 50	Lebih besar dari atau sama dengan 10	Lebih besar dari atau sama dengan 3	Lebih besar dari atau sama dengan 6/ Lebih besar dari atau sama dengan 3

 

4, Pemilihan Tingkat Perlindungan Tegangan

Level Proteksi Tegangan (Naik) adalah parameter kinerja SPD yang membatasi tegangan antar terminalnya. Untuk SPD tipe peralihan tegangan, ini mengacu pada tegangan percikan maksimum-over pada tingkat kenaikan tertentu; untuk tegangan-tipe SPD yang membatasi, ini mengacu pada tegangan sisa maksimum di bawah bentuk gelombang arus yang ditentukan.

Jumlah Tingkat Proteksi Tegangan (Naik) dari SPD dan tegangan induksi pada kabel penghubungnya harus lebih kecil dari tegangan ketahanan impuls pengenal (Uw) dari isolasi sistem dan peralatan (lihat gambar di bawah untuk nilai Uw) dan sebaiknya tidak melebihi 80% dari tingkat tegangan ketahanan peralatan yang dilindungi.

Tabel 5.4.3-1 Nilai Nilai Tegangan Tahan Impuls (Uw) untuk Berbagai Peralatan dalam Sistem Distribusi Tiga Fasa 220V/380V

Lokasi Peralatan	Terminal Masuk Catu Daya	Peralatan Sirkuit Distribusi Cabang	Peralatan Pemanfaatan	Peralatan Informasi Elektronik yang Membutuhkan Perlindungan
Kategori Tegangan Tahan Impuls	IV	AKU AKU AKU	II	I
Uw (kV)	6	4	2.5	1.5

 

5. Prinsip Keseluruhan Desain Pemilihan Alat Pelindung Lonjakan Arus (SPD).

(1) Prinsip Holistik.
Pertimbangkan proteksi petir untuk seluruh sistem elektromekanis dari proyek rekayasa keamanan sebagai objek pelindung terpadu. Penting untuk mengatasi proteksi petir pada setiap subsistem sekaligus memastikan koordinasi yang efektif di antara berbagai-subsistem tegangan rendah dan antara subsistem tersebut dengan subsistem pasokan dan distribusi daya. Konfigurasi sistem harus sistematis, masuk akal secara ekonomi, aman, andal, dan mencakup redundansi yang sesuai.

(2) Pencegahan Terpadu.
Manfaatkan sepenuhnya langkah-langkah teknis proteksi petir tradisional seperti "potensi pemerataan, pelindung, penghentian udara, pengalihan, pembumian, dan perlindungan". Pilih perangkat terminasi udara dan Perangkat Pelindung Lonjakan (SPD) yang andal untuk menerapkan solusi teknis yang komprehensif dan dapat diandalkan.

(3) Seleksi Rasional.
Berdasarkan karakteristik lingkungan geografis spesifik dari proyek teknik keamanan dan zona proteksi petir di mana peralatan elektromekanis berada, pilih parameter kinerja kelistrikan SPD yang sesuai dan fungsionalitas produk.

 

03 Parameter Pemilihan untuk Setiap Tingkat Perangkat Pelindung Lonjakan Arus

1.SPD1

Jika perangkat pelindung lonjakan-tingkat pertama SPD1 dipasang di ruang distribusi daya utama sebuah gedung, tiga SPD-jenis peralihan tegangan umumnya cukup untuk memenuhi persyaratan sistem. Bahkan dengan sistem pasokan listrik Tiongkok saat ini, yang mengadopsi konfigurasi TN-S, Netral (N) dan Protective Earth (PE) terikat pada satu titik di ruang distribusi utama. Oleh karena itu, memasang tiga SPD tipe switching tegangan di kabinet distribusi utama ruang distribusi daya adalah efektif. Tidak perlu memasang SPD tambahan antara N dan PE.

Parameter pemilihan yang disarankan untuk SPD1 adalah sebagai berikut:

Tegangan Operasi Kontinu Maksimum:Uc=440V

Arus Debit Maksimum:Umumnya dirancang dan dihitung sesuai dengan persyaratan kode atau direferensikan dari standar.

Tingkat Perlindungan:Naik Kurang dari atau sama dengan 2.5kV

Waktu Respons:tA Kurang dari atau sama dengan 100ns

2.SPD2

Perangkat pelindung lonjakan listrik tingkat-kedua adalah produk yang paling banyak digunakan. Situasi di mana pulsa elektromagnetik petir dapat menyebabkan lonjakan arus melebihi 20kA pada saluran listrik yang mengganggu zona LPZ1 relatif jarang terjadi. Oleh karena itu, arus pelepasan nominal (In) untuk SPD level-kedua, sebagai SPD tipe pembatas tegangan-, biasanya ditentukan antara 20~40kA.

Parameter pemilihan yang disarankan untuk SPD2 adalah sebagai berikut:

Tegangan Operasi Kontinu Maksimum:Kabel=260~320V

Arus Pelepasan Nominal (8/20μs):Dalam=20kA

Arus Debit Maksimum (8/20μs):Imaks=40kA

Tingkat Perlindungan:Naik Kurang dari atau sama dengan 1.5kV

Waktu Respons:tA Kurang dari atau sama dengan 25ns

3.SPD3

Perangkat pelindung lonjakan listrik tingkat-ketiga biasanya dipasang di bagian depan peralatan penting, berfungsi sebagai-yang disebut perlindungan yang baik.

Parameter pemilihan yang disarankan untuk SPD3 adalah sebagai berikut:

Tegangan Operasi Kontinu Maksimum:Uc=255V

Arus Pelepasan Nominal (8/20μs):

Dalam (L→N)=3kA

Dalam (N→PE)=5kA

Tingkat Perlindungan Tegangan (Naik):

L→N Kurang dari atau sama dengan 1,25kV

L→PE Kurang dari atau sama dengan 1,5kV

Waktu Respons:tA Kurang dari atau sama dengan 25ns

04 Persyaratan Pemasangan Alat Pelindung Lonjakan Arus

Tiga persyaratan mendasar untuk instalasi dan penggunaan SPD:

(1)Setelah pemasangan SPD, dalam kondisi pengoperasian normal tanpa lonjakan arus, SPD tidak boleh berdampak buruk pada pengoperasian sistem kelistrikan (atau elektronik).

(2)Setelah pemasangan SPD, jika terjadi lonjakan arus, SPD harus mampu menahan arus petir yang diharapkan tanpa mengalami kerusakan, sekaligus menjepit tegangan lonjakan dan mengalihkan arus lonjakan.

(3)Setelah arus lonjakan berlalu, SPD akan segera kembali ke-keadaan impedansi tinggi dan menghentikan arus ikuti frekuensi-daya.

Hubungi kami