Analisi delle differenze tra protettori di sovratensione e scaricatori di fulmini nei principi di funzionamento e nelle applicazioni

Nei sistemi di alimentazione e in varie apparecchiature elettriche, la sovratensione e i fulmini sono due dei rischi per la sicurezza più comuni e distruttivi. Per mitigare questi rischi, dispositivi di protezione da sovratensione (SPD) eparafulminisono tipicamente installati in applicazioni ingegneristiche.

Sebbene entrambi siano dispositivi di protezione elettrica, presentano differenze significative negli oggetti protetti, nei principi di funzionamento e negli scenari applicativi e non possono essere semplicemente scambiati o sostituiti l'uno con l'altro.

I. Protettore da sovratensione: la "prima linea di difesa" contro la sovratensione del sistema interno

I dispositivi di protezione da sovratensione, comunemente noti anche come dispositivi di protezione da sovratensione (SPD), vengono utilizzati principalmente per proteggere dalle sovratensioni generate all'interno del sistema di alimentazione, come:

Sovratensioni di funzionamento (accensioni, spegnimenti, sbalzi di carico)

Sovratensione indotta

Sovratensioni indotte dai fulmini (fulmini non diretti)

Principio di funzionamento

Quando la tensione del sistema rientra nell'intervallo normale, il dispositivo di protezione da sovratensione è in uno stato di alta impedenza e non ha quasi alcun effetto sul funzionamento del sistema;

Una volta che la tensione di linea supera istantaneamente il suo valore consentito, i componenti non lineari all'interno del protettore conducono, deviano, bloccano o assorbono rapidamente l'energia in eccesso, limitando così la tensione all'estremità dell'apparecchiatura a un intervallo di sicurezza.

I componenti funzionali comuni includono:

Varistore all'ossido di metallo (MOV)

Tubo a scarica di gas (GDT)

Raddrizzatore controllato al silicio (SCR)

Posizioni tipiche di installazione

Estremità della linea di ingresso dell'armadio di distribuzione dell'alimentazione

Sistema di sbarre

Parte anteriore di apparecchiature di precisione (PLC, strumenti, apparecchiature di comunicazione, ecc.)

La sua funzione principale è: ridurre l'ampiezza della sovratensione e proteggere l'isolamento delle apparecchiature e i componenti elettronici interni.

II. Scaricatore di fulmini: fornire un "percorso per l'energia dei fulmini"

I parafulmini vengono utilizzati principalmente per la protezione contro i fulmini diretti e le forti sovratensioni. L'obiettivo non è "limitare la tensione", ma scaricare rapidamente la corrente del fulmine.

Principio di funzionamento

Quando un fulmine colpisce una linea di trasmissione o un edificio, il parafulmine può formare in brevissimo tempo un canale a bassa impedenza, deviando direttamente l'enorme energia del fulmine a terra, impedendo alla corrente del fulmine di passare attraverso il corpo dell'apparecchiatura o la struttura dell'edificio, riducendo così:

Rottura dell'attrezzatura

Danni all'isolamento

Rischio di scossa elettrica per il personale

In assenza di fulmini o in condizioni operative normali, il parafulmine sostanzialmente non partecipa al funzionamento del sistema.

 Tipi comuni

Parafulmini a perno

Scaricatori di sovratensione all'ossido di metallo (tipo gapless)

Scenari applicativi tipici

Linee di trasmissione e distribuzione

Sottostazioni

Realizzazione di impianti di protezione contro i fulmini

Impianti elettrici esterni

I parafulmini enfatizzano la protezione contro i fulmini diretti e la dissipazione di energia, piuttosto che il controllo preciso della tensione.

Confronto tra dispositivi di protezione da sovratensione e scaricatori di fulmini

IV. Approccio di selezione corretto nella pratica ingegneristica

Nell'ingegneria pratica, i dispositivi di protezione da sovratensione e i parafulmini sono spesso utilizzati in combinazione piuttosto che come alternativa:

Parafulmini: Responsabile del "blocco e deviazione dei fulmini"

Protezioni da sovratensione: responsabili di "attenuare le sovratensioni residue e proteggere le apparecchiature sensibili"

Solo realizzando un sistema di protezione graduale è possibile migliorare realmente la sicurezza e la stabilità del sistema elettrico sotto il duplice rischio di fulmini e sovratensione del sistema.