సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ ఎంపికలోని కీలక అంశాలు మరియు సంబంధిత సమస్యల విశ్లేషణ

సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ అనేది ఒక అధిక-సామర్థ్యం గల సర్క్యూట్ ప్రొటెక్టర్. ఇది తాత్కాలిక అధిక వోల్టేజ్, అధిక శక్తి పల్స్‌లను తట్టుకుంటుంది. వేగంగా (10⁻⁹ సెకన్లలో) అసలు అధిక ఇంపెడెన్స్ నుండి తక్కువ ఇంపెడెన్స్‌కు మారడం, మరియు తాత్కాలిక అధిక వోల్టేజ్ జోక్య పల్స్‌లను ముందుగా నిర్ధారించిన వోల్టేజ్‌కు తీసుకురావడం ద్వారా, పరికరాలను మరియు సున్నితమైన డివైజ్‌లను నష్టం నుండి సమర్థవంతంగా కాపాడుతుంది, మరియు సర్క్యూట్ ఎటువంటి అంతరాయం లేకుండా పనిచేసేలా చేస్తుంది.

(1) సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ పరికరాలు మూడు స్థాయిలుగా విభజించబడ్డాయి
విద్యుత్ ప్రసార లైన్‌పై పిడుగు నేరుగా పడినప్పుడు, దాని ద్వారా ప్రసరించే ప్రత్యక్ష పిడుగుపాటు కరెంట్‌ను లేదా భారీ శక్తిని మొదటి స్థాయి రక్షణ విడుదల చేయగలదు. మొదటి స్థాయి రక్షణ అనేది త్రీ-ఫేజ్ వోల్టేజ్ స్విచ్చింగ్ పవర్ సప్లై లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అయి ఉండాలి, మరియు దాని లైట్నింగ్ ఫ్లక్స్ 60kA కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. సాధారణంగా దీనిని సాధారణ పంపిణీ కోసం ఉపయోగిస్తారు.
మొదటి దశ మెరుపు నిరోధకం ద్వారా అవశేష సర్జ్ వోల్టేజ్ విలువను 1500-2000v కు మరింత పరిమితం చేయడం, మరియు lpz1-lpz2 కోసం సమవిభవ కనెక్షన్‌ను అమలు చేయడం రెండవ దశ యొక్క ఉద్దేశ్యం. పంపిణీ క్యాబినెట్ లైన్ నుండి వచ్చే పవర్ మెరుపు నిరోధకం అవుట్‌పుట్‌ను రెండవ స్థాయి రక్షణగా ఉపయోగించినప్పుడు, వోల్టేజ్ పరిమితం చేసే పవర్ మెరుపు నిరోధకాన్ని ఉపయోగించాలి, మరియు దాని మెరుపు కరెంట్ సామర్థ్యం 20KA కంటే తక్కువ ఉండకూడదు.

మూడవ స్థాయి యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం, పరికరాలను తుదిగా రక్షించడం మరియు అవశేష సర్జ్ వోల్టేజ్ విలువను 1000V కంటే తక్కువకు తగ్గించడం. మూడవ స్థాయి రక్షణగా, ఇది సిరీస్ వోల్టేజ్ లిమిటింగ్ పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అయి ఉండాలి మరియు దాని లైట్నింగ్ కరెంట్ సామర్థ్యం 10kA కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. సాధారణంగా దీనిని టెర్మినల్ పవర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ పరికరాల కోసం ఉపయోగిస్తారు.
వివిధ పంపిణీ వ్యవస్థలు సంబంధిత సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ పరికరాలను ఎంచుకోవాలి, వీటిని TN (TN-S, NC, TN-CS), it మరియు TT గా విభజించవచ్చు.

1) ప్రాథమిక రక్షణ
lpz0 ప్రాంతం నుండి lpz1 ప్రాంతానికి సర్జ్ వోల్టేజ్ నేరుగా ప్రసరించకుండా నిరోధించడం, మరియు పదివేల నుండి లక్షల వోల్టుల వరకు ఉండే సర్జ్ వోల్టేజ్‌ను 2500-3000v కు పరిమితం చేయడం దీని ఉద్దేశ్యం.
గృహ విద్యుత్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క తక్కువ-వోల్టేజ్ వైపున మొదటి స్థాయి రక్షణగా అమర్చబడిన పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు, అది త్రీ-ఫేజ్ వోల్టేజ్ స్విచ్చింగ్ పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అయి ఉండాలి మరియు దాని మెరుపు ప్రవాహం 60kA కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. ఈ స్థాయి పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్, వినియోగదారు విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థ ప్రవేశద్వారం వద్ద ఇన్‌కమింగ్ లైన్ యొక్క ప్రతి ఫేజ్‌కు మరియు భూమికి మధ్య అనుసంధానించబడిన అధిక-సామర్థ్యం గల పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అయి ఉండాలి. సాధారణంగా, ఈ స్థాయి పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ ప్రతి ఫేజ్‌కు 100kA కంటే ఎక్కువ గరిష్ట ప్రభావ సామర్థ్యాన్ని మరియు అవసరమైన లిమిటింగ్ వోల్టేజ్ 1500V కంటే తక్కువగా ఉండాలని కోరుతుంది, దీనిని క్లాసీ స్థాయి పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అని పిలుస్తారు. ఈ విద్యుదయస్కాంత మెరుపు నిరోధకాలు మెరుపు మరియు ప్రేరిత మెరుపు యొక్క పెద్ద కరెంట్‌ను తట్టుకోవడానికి మరియు అధిక-శక్తి సర్జ్‌ను ఆకర్షించడానికి రూపొందించబడ్డాయి, ఇవి అధిక మొత్తంలో సర్జ్ కరెంట్‌ను భూమికి మళ్లించగలవు. అవి మధ్యస్థాయి రక్షణగా కేవలం పరిమిత వోల్టేజ్‌ను మాత్రమే అందిస్తాయి (పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ గుండా ఇంపల్స్ కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు, లైన్‌పై ఉండే గరిష్ట వోల్టేజ్‌ను పరిమిత వోల్టేజ్ అంటారు), ఎందుకంటే క్లాస్-లెవల్ ప్రొటెక్టర్ ప్రధానంగా పెద్ద సర్జ్ కరెంట్‌ను గ్రహిస్తుంది, మరియు అవి మాత్రమే విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థ లోపల ఉన్న సున్నితమైన విద్యుత్ పరికరాలను పూర్తిగా రక్షించలేవు.

మొదటి స్థాయి పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ 10 / 350us మరియు 100kA మెరుపు తరంగాన్ని నిరోధించగలదు, ఇది IEC నిర్దేశించిన అత్యధిక రక్షణ ప్రమాణాన్ని చేరుకుంటుంది.
సాంకేతిక సూచన: మెరుపు ప్రవాహం 100kA (10 / 350us) కంటే ఎక్కువ లేదా సమానంగా ఉండాలి; అవశేష వోల్టేజ్ విలువ 2.5KV కంటే ఎక్కువగా ఉండకూడదు; ప్రతిస్పందన సమయం 100ns కంటే తక్కువ లేదా సమానంగా ఉండాలి.
2) ద్వితీయ రక్షణ
మొదటి స్థాయి మెరుపు నిరోధకం ద్వారా వెలువడే అవశేష సర్జ్ వోల్టేజ్ విలువను 1500-2000V కు మరింత పరిమితం చేయడం, మరియు lpz1-lpz2 లకు సమవిభవ అనుసంధానాన్ని అమలు చేయడం దీని ఉద్దేశ్యం.
డిస్ట్రిబ్యూషన్ క్యాబినెట్ లైన్ నుండి వచ్చే పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అవుట్‌పుట్‌ను రెండవ స్థాయి రక్షణగా ఉపయోగించినప్పుడు, ముఖ్యమైన లేదా సున్నితమైన విద్యుత్ పరికరాలకు విద్యుత్ సరఫరా చేసే బ్రాంచ్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ ప్రదేశంలో వోల్టేజ్ లిమిటింగ్ పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయాలి, మరియు దాని లైట్నింగ్ కరెంట్ సామర్థ్యం 20KA కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. ఈ పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్‌లు, వినియోగదారుడి పవర్ సప్లై ఇన్‌లెట్ వద్ద సర్జ్ అరెస్టర్ గుండా వెళ్ళే అవశేష సర్జ్ శక్తిని మరింత మెరుగ్గా గ్రహించగలవు మరియు తాత్కాలిక ఓవర్‌వోల్టేజ్‌పై అద్భుతమైన నిరోధక ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

ఇక్కడ ఉపయోగించే పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ యొక్క గరిష్ట ఇంపల్స్ సామర్థ్యం ప్రతి ఫేజ్‌కు 45kA కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి మరియు అవసరమైన లిమిటింగ్ వోల్టేజ్ 1200V కంటే తక్కువగా ఉండాలి, దీనిని క్లాస్ II పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అంటారు. సాధారణంగా, వినియోగదారు విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థ రెండవ స్థాయి రక్షణను సాధిస్తే, అది విద్యుత్ పరికరాల నిర్వహణ అవసరాలను తీర్చగలదు.
ఫేజ్-I, ఫేజ్-I మరియు ఫేజ్-I యొక్క పూర్తి మోడ్ రక్షణ కోసం క్లాస్ II పవర్ సప్లై లైట్నింగ్ అరెస్టర్‌లో క్లాస్ C ప్రొటెక్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది, మరియు ప్రధాన సాంకేతిక పారామితులు: మెరుపు కరెంట్ సామర్థ్యం 40ka (8 / 20us) కంటే ఎక్కువ లేదా సమానంగా ఉండాలి; అవశేష వోల్టేజ్ యొక్క గరిష్ట విలువ 1000V కంటే ఎక్కువగా ఉండకూడదు; ప్రతిస్పందన సమయం 25ns కంటే ఎక్కువగా ఉండకూడదు.

3) మూడవ స్థాయి రక్షణ
అవశేష సర్జ్ వోల్టేజ్‌ను 1000V కంటే తక్కువకు తగ్గించడం ద్వారా పరికరాలను అంతిమంగా రక్షించడమే దీని ఉద్దేశ్యం, తద్వారా సర్జ్ శక్తి పరికరాలను దెబ్బతీయకుండా ఉంటుంది.
ఎలక్ట్రానిక్ సమాచార పరికరాల AC విద్యుత్ సరఫరా యొక్క ఇన్‌కమింగ్ చివరన అమర్చిన పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్‌ను మూడవ స్థాయి రక్షణగా ఉపయోగించినప్పుడు, అది సిరీస్ వోల్టేజ్ లిమిటింగ్ పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ అయి ఉండాలి మరియు దాని లైట్నింగ్ కరెంట్ సామర్థ్యం 10kA కంటే తక్కువ ఉండకూడదు.
చివరగా, చిన్న తాత్కాలిక ఓవర్‌వోల్టేజ్‌ను పూర్తిగా తొలగించడానికి విద్యుత్ పరికరాల అంతర్గత విద్యుత్ సరఫరాలో అంతర్నిర్మిత పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఇక్కడ ఉపయోగించే పవర్ లైట్నింగ్ అరెస్టర్ యొక్క గరిష్ట ప్రభావ సామర్థ్యం ప్రతి ఫేజ్‌కు 20KA లేదా అంతకంటే తక్కువ ఉండాలి మరియు అవసరమైన లిమిటింగ్ వోల్టేజ్ 1000V కంటే తక్కువగా ఉండాలి. కొన్ని ముఖ్యంగా ముఖ్యమైన లేదా సున్నితమైన ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలకు, మూడవ స్థాయి రక్షణ అవసరం, మరియు ఇది సిస్టమ్ లోపల ఉత్పత్తి అయ్యే తాత్కాలిక ఓవర్‌వోల్టేజ్ నుండి విద్యుత్ పరికరాలను కూడా రక్షించగలదు. మైక్రోవేవ్ కమ్యూనికేషన్ పరికరాలు, మొబైల్ బేస్ స్టేషన్ కమ్యూనికేషన్ పరికరాలు మరియు రాడార్ పరికరాల కోసం ఉపయోగించే రెక్టిఫైయర్ పవర్ సప్లై కొరకు, వాటి వర్కింగ్ వోల్టేజ్ యొక్క రక్షణ అవసరాలకు అనుగుణంగా, తగిన వర్కింగ్ వోల్టేజ్ ఉన్న DC పవర్ సప్లై లైట్నింగ్ అరెస్టర్‌లను నాన్-లెవల్ ప్రొటెక్షన్‌గా ఎంచుకోవాలి.

4) రక్షిత పరికరాల తట్టుకునే వోల్టేజ్ స్థాయి ప్రకారం
రెండు-స్థాయిల మెరుపు రక్షణ, వోల్టేజ్‌ను పరికరం యొక్క తట్టుకోగల వోల్టేజ్ స్థాయి కంటే తక్కువకు పరిమితం చేయగలిగితే, కేవలం రెండు-స్థాయిల రక్షణ మాత్రమే అవసరం. పరికరం యొక్క తట్టుకోగల వోల్టేజ్ స్థాయి తక్కువగా ఉంటే, నాలుగు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ స్థాయిల రక్షణ అవసరం కావచ్చు. నాల్గవ స్థాయి రక్షణ యొక్క మెరుపు కరెంట్ సామర్థ్యం 5ka కంటే తక్కువ ఉండకూడదు.
(2) సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ ముందు ఫ్యూజ్ మరియు సర్క్యూట్ బ్రేకర్ ఎందుకు అమర్చాలి?
సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ గుండా ప్రవహించే ఇన్‌రష్ కరెంట్ దాని గరిష్ట అనుమతించదగిన పరిమితి (IMAX) కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ విచ్ఛిన్నమై విఫలమవుతుంది, దీని ఫలితంగా సర్క్యూట్‌లో షార్ట్-సర్క్యూట్ లోపం ఏర్పడుతుంది. ఈ షార్ట్-సర్క్యూట్ లోపాన్ని నివారించడానికి, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ లేదా ఫ్యూజ్‌ను అమర్చడం అవసరం. ప్రతి పిడుగుపాటు సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ యొక్క వృద్ధాప్యానికి కారణమవుతుంది. ఉదాహరణకు, కరెంట్ ఎక్కువసేపు ప్రవహిస్తే, సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ అధిక వేడికి గురై, దాని వృద్ధాప్యాన్ని వేగవంతం చేస్తుంది. ఈ సమయంలో, సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ దాని గరిష్ట అనుమతించదగిన వేడికి చేరకముందే, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ లేదా ఫ్యూజ్ యొక్క ఉష్ణ రక్షణ వ్యవస్థ పనిచేసి దానిని డిస్‌కనెక్ట్ చేయాలి.

ఫ్యూజ్ మరియు సర్క్యూట్ బ్రేకర్ కోసం సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ యొక్క అవసరాలు: రేటెడ్ కరెంట్ కింద 20 ప్రామాణిక 8 / 20 మైక్రోసెకండ్ మరియు 1.2/50 మైక్రోసెకండ్ టెస్ట్ పల్స్‌లను ప్రయోగించినప్పుడు, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ లేదా ఫ్యూజ్ ట్రిప్ అవ్వదు. సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ పాడైపోయి షార్ట్ సర్క్యూట్ అయినప్పుడు, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ లేదా ఫ్యూజ్ తప్పనిసరిగా పనిచేయాలి. సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ ఒక స్విచ్చింగ్ మాడ్యూల్ అయితే, దాని డ్యామేజ్ మోడ్ ఓపెన్ సర్క్యూట్ కాబట్టి, దానిని మినీచర్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్ మరియు ఫ్యూజ్ లేకుండానే రక్షించవచ్చు.
ఫ్యూజ్ మరియు సర్క్యూట్ బ్రేకర్ రెండింటినీ సర్జ్ ప్రొటెక్టర్‌కు ఉన్నతమైన రక్షణగా ఉపయోగించవచ్చు. ఫ్యూజ్ యొక్క లక్షణాలు; ఫ్యూజ్‌కు దీర్ఘ సమయ జాప్యం మరియు విలోమ సమయ పరిమితి లక్షణాలతో తక్షణ కరెంట్ అనే రెండు రక్షణ విధులు ఉన్నాయి. ఇది వరుసగా ఓవర్‌లోడ్ మరియు షార్ట్-సర్క్యూట్ రక్షణ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, అంటే, ఫాల్ట్ ఫ్యూజింగ్ తర్వాత ఫ్యూజ్ లింక్‌ను తప్పనిసరిగా మార్చాలి. సర్క్యూట్ బ్రేకర్ యొక్క లక్షణాలు: సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌కు తక్షణ కరెంట్ రక్షణ మరియు ఓవర్‌లోడ్ థర్మల్ రక్షణ ఉంటాయి. ఫాల్ట్ డిస్‌కనెక్షన్ తర్వాత, భాగాలను మార్చకుండానే దీనిని మాన్యువల్‌గా రీసెట్ చేయవచ్చు.
ఇన్‌కమింగ్ లైన్‌ల మధ్య వ్యత్యాసాన్ని చూడండి: త్రీ-ఫేజ్ 280V ఐదు వైర్ల సిస్టమ్ లేదా త్రీ-ఫేజ్ 380V నాలుగు వైర్ల సిస్టమ్ కోసం 440V సర్జ్ ప్రొటెక్టర్‌ను ఎంచుకోవాలి. సింగిల్-ఫేజ్ 220V రెండు వైర్ల సిస్టమ్ లేదా సింగిల్-ఫేజ్ 220V మూడు వైర్ల సిస్టమ్ కోసం 220V సర్జ్ ప్రొటెక్టర్‌ను ఎంచుకోవాలి. అదనంగా, గమనించండి: నివాస భవనం యొక్క ఇన్‌కమింగ్ లైన్ వద్ద త్రీ-ఫేజ్ 280V కోసం ఎంచుకున్న సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ యొక్క రక్షణ స్థాయి లెవెల్ 2; సింగిల్-ఫేజ్ 220V కోసం గ్రేడ్ 3గా ఉంటుంది.
TN-CS సిస్టమ్ లైన్ భవనం యొక్క సాధారణ పంపిణీ బాక్స్‌లోకి ప్రవేశించిన తర్వాత, పెన్ లైన్ N లైన్ మరియు PE లైన్‌గా విభజించబడుతుంది. ఫేజ్ లైన్ I మరియు పెన్ లైన్ మధ్య సర్జ్ ప్రొటెక్టర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేస్తే సరిపోతుంది.
సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ ముందు ఉన్న స్విచ్ ఫ్యూజ్ మరియు సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌ను ఎంచుకోగలదు. సాధారణంగా, IMAX > 40ka కోసం 40 ~ 63A మరియు IMAX < 40ka కోసం 20 ~ 32A ఎంచుకోవాలి.

(3) సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ మరియు లైట్నింగ్ అరెస్టర్ ఒకటేనా?
సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ మరియు లైట్నింగ్ అరెస్టర్ రెండూ ఓవర్‌వోల్టేజ్‌ను, ముఖ్యంగా మెరుపుల వల్ల కలిగే ఓవర్‌వోల్టేజ్‌ను నివారించే పనిని చేసినప్పటికీ, వాటి అనువర్తనంలో ఇప్పటికీ చాలా తేడాలు ఉన్నాయి.
1) అరెస్సర్‌లు 0.38kV తక్కువ వోల్టేజ్ నుండి 500kV UHV వరకు బహుళ వోల్టేజ్ స్థాయిలను కలిగి ఉంటాయి, అయితే సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ పరికరాలు సాధారణంగా తక్కువ వోల్టేజ్ ఉత్పత్తులను మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి;

2) మెరుపు తరంగాల ప్రత్యక్ష దాడిని నివారించడానికి మెరుపు నిరోధకాలు ఎక్కువగా ప్రాథమిక వ్యవస్థపై అమర్చబడతాయి, అయితే సర్జ్ ప్రొటెక్టర్లు ఎక్కువగా ద్వితీయ వ్యవస్థపై అమర్చబడతాయి, ఇది మెరుపు నిరోధకం మెరుపు తరంగాల ప్రత్యక్ష దాడిని తొలగించిన తర్వాత లేదా మెరుపు నిరోధకం మెరుపు తరంగాన్ని తొలగించనప్పుడు ఒక అనుబంధ చర్య;

3) విద్యుత్ పరికరాలను రక్షించడానికి మెరుపు నిరోధకాన్ని ఉపయోగిస్తారు, మరియు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు లేదా మీటర్లను రక్షించడానికి ఎక్కువగా సర్జ్ ప్రొటెక్టర్‌ను ఉపయోగిస్తారు;
4) అరెస్ట్ర్ ప్రాథమిక విద్యుత్ వ్యవస్థకు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది కాబట్టి, దానికి తగినంత బాహ్య ఇన్సులేషన్ పనితీరు మరియు పెద్ద పరిమాణం ఉండాలి. సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ తక్కువ వోల్టేజ్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది కాబట్టి, దాని పరిమాణం చాలా చిన్నదిగా ఉండవచ్చు.