Индикатор состояния и термическое отключение ограничителей перенапряжения (SPD) — IEC 61643-11

Руководство об защите от перенапряжений (SPD) и руководство о согласовании энергии между разрядниками типа 1 и типа 2 рассматривают конструкцию и взаимное согласование ограничителей перенапряжения. Эта статья посвящена тому, что происходит после того, как SPD достигает конца срока службы: термическому разъединителю и индикатору состояния, которые IEC 61643-11 требует для ограничивающих напряжение низковольтных разрядников (на основе варисторов из оксида металла).

Почему SPD стареет и почему это может быть опасно

Варистор из оксида металла (MOV), основной компонент большинства ограничивающих напряжение SPD, стареет при повторных отведениях пиков перенапряжения и при длительном воздействии повышенного непрерывного рабочего напряжения (Uc). По мере старения варистора его ток утечки при нормальном напряжении сети постепенно увеличивается, что, в свою очередь, вызывает дополнительный внутренний нагрев — самоусиливающийся процесс, который без вмешательства может закончиться тепловым разгоном (thermal runaway): варистор нагревается до точки, в которой он может расплавиться, треснуть или даже загореться, оставаясь при этом электрически подключённым к сети.

Обязательный термический разъединитель

Чтобы предотвратить это, IEC 61643-11 требует для этих типов разрядников встроенного термического разъединителя (thermal disconnector): механизма, который, как правило, через плавкую вставку или пружинный механизм, реагирующий на внутреннюю температуру, физически отключает варистор от сети, как только внутренняя температура превышает критический предел — до того, как тепловой разгон сможет полностью развиться. Этот разъединитель работает независимо от внешнего источника питания или автоматического выключателя: это внутренний, чисто термически активируемый механизм в самом SPD.

Индикатор состояния: зелёный/красный

Связанный с термическим разъединителем, норма требует визуального индикатора состояния: чисто механического флажка или окошка только с двумя возможными положениями — как правило, зелёный (SPD исправен и работоспособен) и красный (термический разъединитель сработал; SPD необходимо заменить). Как только разъединитель срабатывает, индикатор переключается с зелёного на красный, так что конец срока службы можно определить визуально, не демонтируя установку и не нуждаясь во внешнем напряжении питания для считывания индикатора.

Обратите внимание: точная реализация механизма отключения (плавкая вставка, пружинный механизм или их комбинация) и точные температурные и испытательные условия установлены в самой норме и различаются в зависимости от производителя и типа; эта статья рассматривает основной принцип, а не полную процедуру типовых испытаний.

Опционально: беспотенциальный вспомогательный контакт для дистанционного мониторинга

Помимо локального визуального индикатора состояния, IEC 61643-11 позволяет производителям добавлять беспотенциальный вспомогательный контакт (замыкающий или размыкающий), который меняет состояние одновременно с индикатором состояния. Этот вспомогательный контакт можно подключить к системе сигнализации, системе управления зданием или ПЛК, чтобы отказ SPD сигнализировался дистанционно — особенно актуально в распределительных устройствах, дата-центрах или других местах, где SPD не осматривается визуально ежедневно, но где отказавший разрядник (который больше не обеспечивает защиту от перенапряжений, хотя остальная часть установки может казаться работающей нормально) должен быть замечен как можно быстрее.

Практическое значение

При периодической проверке установки с SPD (см. также руководство об отчёте об осмотре и классе риска) следует проверять индикатор состояния каждого установленного разрядника: красный индикатор означает, что соответствующий SPD больше не обеспечивает защиту от перенапряжений и должен быть заменён, независимо от того, кажется ли остальная часть установки на первый взгляд работающей нормально. Для разрядников со вспомогательным контактом, подключённым к системе сигнализации, следует также проверить, что эта система сигнализации действительно активна и контролируется — вспомогательный контакт, который никуда не подключён, на практике не даёт никакого преимущества по сравнению с локальным визуальным индикатором.

Часто встречающиеся ошибки

1. Игнорирование красного индикатора состояния из-за того, что установка в остальном кажется работающей нормально — отказавший SPD больше не обеспечивает защиту от перенапряжений, хотя пользователь ничего не замечает в повседневном использовании, пока следующий всплеск перенапряжения не причинит ущерб.
2. Предположение, что каждый SPD имеет вспомогательный контакт для дистанционного мониторинга — это опциональная функция производителя, а не обязательная часть каждого SPD по IEC 61643-11.
3. Фактическое неподключение вспомогательного контакта к активно контролируемой системе сигнализации, из-за чего функция дистанционного мониторинга на практике бесполезна, пока кто-то не проверит локальный индикатор.
4. Путаница индикатора состояния с обычным измерением непрерывности или сопротивления изоляции — индикатор показывает только, сработал ли внутренний термический разъединитель, а не общее состояние остальной части установки.

Связанные материалы

• Защита от перенапряжений (SPD)
• Согласование энергии тип 1/2 (IEC 61643)
• Отчёт об осмотре и класс риска
• Система молниезащиты — периодическая проверка (IEC 62305-3)