Strikesorb

Přepěťové ochrany Strikesorb
Úvod doTVSS
(Transient Voltage Surge Suppressor)
a tradičních metod přepěťových ochran
Napěťové pulzy – Kde se berou?
Napěťové pulzy a přechodové přepětí jsou způsobeny náhlým
změnami stavu elektrické sítě a uvolňování množství energie uložené
v indukčních a kapacitních systémech nejrůznějších zařízení
připojených do sítě.
Zdroje napěťových pulzů mohou být vnější i vnitřní.
Vnější zdroje
Vnitřní zdroje
• Blesky
• Připojení nebo odpojení
napájecího vedení
• Vypnutí / Zapnutí transformátorů
• Elektrostatické výboje
• Kolísání provozního napětí
• Nekvalitní přenosová a
distribuční síť
• Provoz vypínačů v síti nebo
pojistek
• Provoz výtahů, generátorů,
klimatizací, motorů...
• Provoz pohonu s proměnlivou
rychlostí
• Zapínání kapacitních bank
Většina přepětí vzniká v napájecím vedení
Napěťové pulzy – Důsledky
• Elektronická zařízení začínají být více a více citlivá na rušení.
– Elektronická zařízení byla posunuta na vstupy systémů.
– Trend je minimalizovat rozměry a hmotnost a zvýšit efektivitu.
• Každý výpadek zvyšuje náklady:
– Oprava nebo výměna zařízení.
– Náklady na práce servisu & údržby.
– Ztráta výdělku z důvodu nefunkčnosti.
Napěťové pulzy a zbytkové napětí
TVSS (Transient Voltage Surge Suppressor) také zvaný SPD (Surge Protective Device):
Prvek omezující přepětí v akceptovatelném rozmezí zajišťuje ochranu zařízení a prodlužuje
jeho provozní život.
Oscilující
přepětí
Zbytkové
napětí
Pozitivní vrub
Voltage
Pozitivní
špička
Napěťový stín
Negativní špička
Kde je TVSS připojeno?
TVSS by mělo být instalováno na vstupu zařízení aby bylo zabráněno
průchodu jevů do zařízení
Problémy běžných SPD jiskřišť

Velmi vysoké zbytkové napětí (kV) které
poškodí zařízení

Nebezpečný provoz – exploze, požáry,
kouř, ohrožení osob

Velmi pomalá odezva na velmi rychlý průběh
jevu

Následuje zvýšení proudu

Citlivé na externí vibrace

Nedostatečné mechanické provedení
Jiskřiště NENÍ navrženo na ochranu citlivých
elektronických a elektronických zařízení
Spotřební jakost MOV (Metal Oxide Varistor)
Spotřební jakost MOV:
malý rozměr
epoxidem utěsněný
}
Nízká tepelná odolnost
Nerovnoměrná distribuce proudu:
Plocha
náchylná k
poškození
Problémy konvenční MOV SPD

Slabý mechanický design

Plastové komponenty

Nevhodný termální management MOV vedoucí ke stárnutí

Pojistky (vnitřní & vnější) pro jejich vlastní provoz

Nebezpečný provoz – exploze, požár, kouř, ohrožení osob
Typický produkt pro DIN lišty
• Komerční jakost MOV
• Časté poruchy – vyžaduje údržbu
• Vyžaduje spojovací kontakty
• Není schopné odolávat vibracím
• Nelze montovat přímo na silné přívodní
kabely / sběrnice
• Uvnitř jsou použity tenké vodiče což má
dopad na elektrické charakteristiky
Konvenční SPD není navrženo pro těžké
elektrické prostředí
Spolehlivost produktů – paralelní konfigurace MOV
Paralelní kombinace MOV
Konvenční SPD zařízení používá mnoho
paralelně zapojených MOV k dosažení
požadované úrovně výkonu.
Různé MOV mají různé struktury stárnutí což ve
výsledku znamená nepředvídatelnou výkonnost po
instalaci.
Různé struktury stárnutí s nepředvídatelnou
výkonností MOV vede k nerovnoměrnému zatížení
po instalaci.
Paralelní kombinace jednotlivých MOV je tedy omyl:
10 kA
50 kA
Stárnutí Metal Oxide Varistoru (MOV)
Vhodný materiál pro SPD
ALE
Náchylný ke stárnutí
působením tepla
Keramický materiál vytváří ZnO prach
Hlavní obsah ZnO 97-98%
Slitinové přísady MnO, Bi2O3, Sb2O3, CoO, Cr2O3
Mechanismus stárnutí









Krystalická struktura působí jako p-n spojení
Průtok proudu vytváří teplo
Teplo způsobuje tání krystalů
Tání znamená vyřazení p-n spojení
Snížení napěťové bariéry napříč prvkem
Vyšší propouštěný proud
Vznik dalšího tepla
Zrychlené stárnutí
Případné poškození
TVSS: Typické poškození konvenční SPD technologie
Stárnutí z
důvodu
přehřátí
Technologická evoluce
Strikesorb: Technologie
• Strikesorb je patentovaná technologie uvedena na trh v roce 2000.
• Strikesorb je navržen v souladu s elektrickými a mechanickými
zákonitostmi.
• Strikesorb je založen na jednom disku MOV s vysokým stupněm
kvality s výbornou schopností pohltit energii umístěný v kovovém
těle pod vysokým mechanickým tlakem.
• Strikesorb má zajištěn termální management a tím zajištěnu
dlouhou životnost bez stárnutí.
Strikesorb: Filozofie designu
•
Zařízení by nikdy nemělo být vystaveno působení pulzu bez ohledu na stav
ochranného prvku.
•
Ochranný prvek nesmí vytvářet další bezpečnostní rizika jako:
• kouř
• požár
• exploze
•
Spolehlivost a životnost ochranného prvku je větší než zařízení, které je
chráněno.
•
Montáž by neměla ovlivnit schopnost ochranného prvku provádět jeho
určenou činnost.
•
Ochranný prvek by měl být schopen zpracovat všechny abnormality vedení
a poskytnout ochranu v každém čase.
Strikesorb: Design
Velké elektrody s
tepelnou kapacitou
žádné palivo k hoření
Robustní
hliníkový housing
Nízký dynamický
odpor & Nízké
zbytkové napětí
Samostatný Varistor
bez paralelního
zapojení MOV
800+ kg tlaku
Bezúdržbové
Provoz bez pojistek
Odstraněný problém stárnutí z důvodu přehřátí schopností odvést teplo
Splňuje všechny bezpečnostní požadavky
(bez potřeby vnitřního nebo vnějšího dodatečného jištění)
Moduly Strikesorb vlastnosti designu a výhody
Vlastnost
Výhody
Robustní kovový
housing
Nevytváří požár, kouř nebo exploze – Efektivní tepelný
management a odstranění pulzní energie z varistoru což vede k
delšímu provoznímu životu – Schopnost zachytit velkou energii
Neovlivňují vibrace
Design neovlivňují vibrace vyskytující se v různých aplikací jako
jsou větrné elektrárny
Varistors s
rozprostřeným
stupněm šíření
Větší MOV – materiál vysoké kvality – Homogenní disk – Může
pohltit větší pulzy energie
Velké kovové
ploché elektrody
Zajišťuje lepší kontakt – Nižší odpor kontaktů – Efektivní chlazení
varistor a maximální využití celé plochy varistoru
Varistor pod tlakem
pružiny
Síla nepoškozuje varistor – Zajišťuje dobrý kontakt a nízký
přechodový odpor kontaktů výsledkem je nižší spínací napětí.
Bez pojistek
Nižší spínací napětí – Nevyžaduje údržbu – “je možné T” nebo
paralelní připojení pokud je vyžadováno. Nižší náklady na
integraci.
Moduly Strikesorb vlastnosti designu a výhody
Vlastnost
Výhody
Kruhový
symetrický
design
Snižuje indukci modulu – Snižuje průchozí napětí – Zvyšuje
mechanickou odolnost – Zajišťuje rychlejší reakční čas – odstraňuje
působení Lorentzových protože pulzní proud neprochází rohy.
Utěsněný
Může být instalováno kdekoliv bez ovlivnění výkonu – Varistor není
zalit polymerovým materiálem, který může začít hořet a způsobit kouř
nebo sloužit jako palivo pro oheň.
Testovaná
výkonost
Specifikace jsou stanoveny vlastními měřeními ale také nezavislými
renomovanými laboratořemi.
Záruka
Dodáváno s 10 letou zárukou
Strikesorb: Výkonnost & metoda připojení
Schopnost přímého (in-line) připojení
Hlavní pojistka
Hlavní pojistka
vedení
Strikesorb
vedení
zařízení
Nulák/zem
In-Line připojení
zařízení
Pojistka prvku
SPD
Připojení větví nebo „T“
 V případě pulzu (=> vysoké frekvence) proud teče vodičem a vznikne napětí.
Toto záleží na indukčnosti kabelu.
U=I.R
 V případě připojení typu “T” je napětí působící na zatížení/zařízení odpovídající
zbytkovému napětí na SPD + napětí vzniklému na připojovacích vodičích +
napětí vzniklému na pojistce prvku.
 V případě přímého (in-Line) připojení je zařízení vystaveno pouze napětí na
SPD protože délky připojovacích vodičů jsou prakticky nulové.
 Pokud pojistka prvku shoří je zařízení zcela bez ochrany.
 U většiny konkurenčních TVSS je možné pouze “T” připojení.
Strikesorb: Vývoj bezpečnostních standardů
•
Platný bezpečnostní standard
– Současná verze: UL1449 2 vydání platné od února 2007.
•
Hlavní body:
– Produkt by měl vydržet protékající zkratový proud
5A po dobu 7 hodin bez katastrofické poruchy
– Nová verze UL 1449 2 vydání rozšiřuje tuto úroveň:
10A, 100A, 500A, 1000A po dobu 7 hodin
– Produkt vyhovující UL 1449 2 vydání museli požít vnitřní pojistku nastavenou na
úroveň 5A
– Uvedení nové verze regulace vyžaduje instalaci vnitřního termálního rozpojení
na úrovni proudu 1000A!
– Uvedené UL odhalilo produkty, které nadále nevyhovují.
Je zapotřebí hlavní změny designu aby prvky vyhověli a to v mnoha případech
není možné.
•
Strikesorb
– Jediné SPD které bylo schopné udržet abnormální přepětí při zkratovém proudu
1000A po dobu 7 hodin bez rozpojení (nemá vnitřní pojistky)
– Nevzniká nadměrné přehřátí nebo poškození
– Závěr: Zkrat – Zařízení je chráněno v každém okamžiku.
Strikesorb: Soulad se standardy
Moduly Strikesorb splňují následující standardy:
US Standardy
Evropské standardy
Mezinárodní Standardy
UL 1449 2nd ed (2007)
EN 61643-11
IEC 61643-1
NEMA LS-1
IEEE C62.41
IEEE C62.11
Klasifikace
Strikesorb 80
Strikesorb 40
Třída I (10/350)
Třída II (8/20)
25 kA
200 kA
7.5 kA
140 kA
Bezpečnostní, kvalitativní, výkonnostní akreditace
Bezpečnost, Kvalita, Výkon - je základ všeho co děláme
 Raycap Corporation je zavázána dodávat zákazníkům produkty, které
vykazují vysokou kvalitu, bezpečnost v průběhu jejich provozu a
efektivní výkon v průběhu jejich celé životnosti
 Produkty testujeme sami, ale jsou testovány i jinými nezávislými
akreditovanými osobami:
ISO9001-2000
EN61643-11
IEC 61643-1
UL 1449 2nd Ed.
Rev 2007
Strikesorb: Vibrační odolnost
Obstálo v nejhorších vibračních testech
Strikesorb není ovlivněn vibracemi!!!
Strikesorb: Kontrola kvality
•
Rayvoss a Strikesorb jsou 100% testovány před jejich
odesláním pro dosažení vysokého standardu produkce.
•
Každý modul Strikesorb je označen v souladu s
provedenými testy což zajišťuje kvalitu konečných
produktů.
2msec, 1kA square waveform
8/20μsec, 10kA current pulse
•
Všechny výsledky testů jsou uloženy a mohou být
doloženy ke každé jednotce Strikesorb / Rayvoss na
základě přání zákazníka.
mAmp AC characteristic waveform
mAmp DC characteristic waveform
Porovnání Strikesorb s konvenčními systémy MOV
Moduly Strikesorb
Konvenční systémy MOV
- Unikátní patentovaná technologie
založena na jednom varistoru s
výborným stupněm distribuce
- Používá MOV spotřební kvality nebo
násobky MOV s nízkou schopností
zachytit pulzní proud
- Nekouří, nehoří, neexploduje
- Používá hořlavé materiály
- Bez pojistek =>
- Použité pojistky pro vlastní ochranu=>
- Bezúdržbové
- Nutná údržba
- Permanentní ochrana
- Chrání SPD, ale ne zařízení
- Schopnost “In-Line” připojení
- Není možné připojit “In-line”
- Vysoký pulzní proud (8/20)
schopnost pracovat do 200 kΑ
- Bleskový proud (10/350) schopnost
pracovat do 25 kΑ (ΙΕC 61643-1)
- Nedostatečná schopnost zachytit pulzní
proudy
Modely Strikesorb
Strikesorb je k dispozici ve třech základních provedeních
Se sedmi různými úrovněmi nominálního napětí
200 kA
U nom.
U max.
60 kA
140 kA
60V
75V
30-V1
40-V1
120V
150V
30-A
40-A
80-A
240V
300V
30-B
40-B
80-B
277V
350V
30-C
40-C
80-C
380V
480V
30-D
40-D
80-D
480V
600V
600V
750V
80-E
40-F
80-F
Provedení – možnosti dodávek
•
Samostatné moduly
•
Předmontované bloky
•
Rayvoss panely
NOVĚ V DIN (Strikesorb 30)
Rayvoss – Příklady konfigurace
Typická instalace
1-fáze
Typická instalace
3-fáze
Rayvoss: Výhody
•
Schopnost zachytit vysoké proudy
•
Velmi nízké zbytkové napětí
•
Bezpečný provoz
•
Bez údržby
•
řešení upravená pro zákazníky
•
100% testováno v průběhu výroby
•
Všechny produkty jsou toleranci parametrů
•
10 let záruka
Referenční projekty
Raycom v ČR
Telefónica O2 Czech
• Location:
PTSNE – Volary, Sněžný, 968 m.n.m
• Protected equipment:
BTS Nokia
• System:
3 phase +ground , 230(380) V
• Connection:
In-Line
• Surge counter
• Date of installation:
14.5.2008
Lokalita se silnou bouřkovou aktivitou. Přívodní kabel 2 km od
trafostanice na kopec. Před instalací docházelo ke zničení napájecích
zdrojů několikrát do roka, vždy po bouřce.
Nyní bez problémů.
Rayvoss Panel
T-Mobile Czech
•
•
•
•
•
•
Location:
PTSNE - Stekník, Žatec, 200 m.n.m
Protected equipment:
ABB pover supply
System:
3 phase +ground , 230(380) V
Connection:
In-Line
Surge counter
Date of installation:
25.3.2010
BTS je umístěna v areálu zemědělského družstva kde docházelo
ke spínání a vypínání suších strojů na chmel. Při těchto špičkách
docházelo ke kolísání napětí.
Komerční přepěťové ochrany
nedokázaly zabránit zničení
napájecích zdrojů několikrát do
roka.
Rayvoss Panel
T-Mobile Czech
•
•
•
•
•
Location:
Protected equipment:
System:
Connection:
Date of installation:
nano BTS - Kvilda, Františkov 828 m.n.m.
BTS Nokia, ADSL modem
1 phase + ground , 230(380) V
In-Line
27.7.2009
Lokalita se silnou bouřkovou aktivitou. Přívodní vedení (ADSL i 230V)
je realizováno závěsem. Před instalací docházelo
ke zničení napájecích zdrojů a modemů ADSL
několikrát do roka, vždy po bouřce.
Nyní bez problémů.
Rayvoss Panel
Kapsch CZ
•
•
•
•
•
Location:
Protected equipment:
System:
Connection:
Date of installation:
BTS pro GSM-R
3 phase, 230(380) V
T-Line
3/2010
Aplikace pro GSM-R. Domečky s technologií GSM jsou
umístěny podél železniční tratě s omezenou dostupností
a vystaveny nebezpečným vlivům přepětí.
Zaváděcí provoz probíhá.
Strikesorb 40-B
SŽDC
•
•
Location:
Protected equipment:
•
•
•
System:
Connection:
Date of installation:
Borečnice, Čížová
napájení přejezdu v soustavě TN-C
TN-C-S
1 phase, 1 phase split N, 230 (300)V
T-Line
17.05.2010
Jedná se o problematické lokality z hlediska zavlečeného
přepětí ze společné přípojky, která je nadzemní.
Strikesorb 40-B
Borečnice
Čížová
Řešení pro pevné telekomunikační linky
FTTH síť RIO Media ČR
Integrace modulů Strikesorb uvnitř
aktivních kabinetů pro moderní
optickou síť – 88 lokalit v ČR
Realizace 2009
Rayvoss: Telekomunikační aplikace
Bezdrátový telekomunikační trh
• Severní Amerika:
–
–
–
–
AT&T Mobility
Bell Mobility
T- Mobile
Telus Mobility
• Evropa:
–
–
–
–
–
Vodafone
Cosmote
WIND
Siemens (TETRA síťové prvky)
CYTA GSM
• Střední a jižní Amerika
– Telefonica Movistar a América Movil napříč kontinentem
Řešení pro pevné telekomunikační linky
Zákazníci:
Bell Canada
C&W in Latin America
Telmex of Mexico
Zákaznické řešení
Telgua in Guatemala
PLDT in the Philippines
Telecom Italia
OTE – Hellenic Telecom
Romtelecom in Romania
CYTA Cyprus
RVL
omezovač přepětí
Ochrana osob a zařízení v trakčních
systémech
RVL omezovač přepětí
-
založeno na Strikesorb
Přepěťová ochrana osob a zařízení v železničních trakčních systémech.
V případě přepětí RVL vytvoří trvalé vodivé spojení mezi prostorem přepětí
a trakcí. To má za následek zvýšení proudového zatížení, které je
detekováno v rozvodně a spustí bezpečnostní spínač, takto je zabezpečena
ochrana osob a zařízení.
RVL splňuje bez výjimky všechny požadavky předepsané normou ČSN EN
50122-1:1999 Působnost železnice – část 1 „Zajištění ochrany vzhledem k
elektrické bezpečnosti a uzemnění“ a normou ČSN EN 50123-5:2003
Působnost železnice – část 5 „Rázové bleskosvody a nízko napěťové
omezovače pro specifické použití ve stejnosměrných systémech“.
•Rozdíl potenciálů je omezen na bezpečné napětí méně než 10V.
•Velmi nízké zbytkové napětí modulu bleskojistky.
•Inteligentní zařízení spínající s velkou přesností, méně než 0,1V.
•Teplotně nezávislé; pracuje při -40°C až +85°C.
•Garantovaná návratuschopnost pro proudy do 1000 A a v trvání 96 s.
•Kombinovaná ochrana osob a zařízení s velmi vysokou energetickou
absorpční schopností.
•Schopnost odolat vysokým zkratovým proudům.
•Pět let záruka.