In this paper, protection coordination between residual current devices and surge protective devices in low-voltage consumer's distribution systems are presented. In the case that a surge protrctive device(SPD) is located on the load side of an residual current device(RCD), when the surge is injected from the source side of the RCD, most of injected surge currents are split into the RCD and the protection coordination between the SPD and RCD is improper, three of 6 specimens experience unintended operation due to test impulse currents. Also when the surges is injected from the load side, a lot of the surge currents is split into the SPD, but a half of test specimens causes nuisance trip. Coordination between SPD and RCD is not valid. When installing SPD, it is important to select SPD after due consideration of the protection voltage level of metal oxide varistor embedded in RCD. It is expected that the results obtained from this work could be useful to improve the protection effects of SPD in low-voltage distribution systems.
This paper deals with development of integrity evaluation instrument for the power line surge protective device. A reliable power supply is an essential element in the developed information and communication society by highly advances in IT technology. However, the lightning incidence also increased with the recent extreme weather events. In Korea, in order to protect the electrical system from lightning surge, SPD(Surge Protective Device) has been used for these past 30 years. However, the method of diagnosing the safety of the SPD in the industry is insufficient. In this paper, SPD integrity evaluation system was composed of a variable DC power source unit, voltage-current sensor and the embedded controller. In order to measure V-I characteristics of MOV, 3 type samples were degraded by impulse current generator. After impulse tests, the varistor voltage of all samples and nonlinearity coefficient were decreased. It confirmed the utility of the developed equipment by this experimental test and the reliability of SPD is expected for surge accident prevention when applied to industrial plant.
Installing surge protection devices for a low-voltage system is important to ensure the survival of electric or electronic devices and systems. If surge protection devices (SPD) are installed without consideration of the concept of lightning protection zones, the equipment to be protected might be damaged despite the correct energy coordination of SPDs. This damage is induced by the reflection phenomena on the cable connecting an external SPD and the load protected. These reflection phenomena depend on the characteristics of the output of the external SPD, the input of the loads, and the cables between the load and the external SPD. Therefore, the SPD has an effective protection distance under the condition of the specific load and the specific voltage protection level of SPD. In this paper, PSCAD/EMTDC software is used to simulate the residual voltage characteristics of SPD Entering the low-voltage device. And by applying a certain voltage level, the effective protection distances of SPD were analyzed according to the each load and length of connecting cable, and the effectiveness of SPD were verified.
In this paper, we have developed high performance SPD(surge protective device) and evaluated the characteristics in comparison with typical SPD used in the inside and outside of the country. The new SPD was composed of MOV(metal oxide varistor), GDT(gas discharge tube) and impedance such as resistors, capacitors or varistors. To estimate operating the characteristic of the SPD which was developed, it was measured surge voltage caused by fault current or surge according to IEC 61000-4-5. As a result it was found that the power supply was cut off by high performance SPD when caused a short-circuit. In addition we could know that it could prevent ELB(earth leakage breaker)'s malfunction caused by surge.
In order to effectively protect electrical and electronic circuits which are extremely susceptible to lightning surges, multi-stage surge protection circuits are required. This paper presents the operational characteristics of the two-stage hybrid surge protection circuit in extra-low voltage DC power lines. The hybrid surge protective device consists of the gas discharge tube, transient voltage suppressor, and series inductor. The response characteristics of the proposed hybrid surge protective device to combination waves were investigated. As a result, the proposed two-stage surge protective device to combination wave provides the tight clamping level of less than 50V. The firing of the gas discharge tube to lightning surges depends on the de-coupling inductance and the rate-of-change of the current flowing through the transient voltage suppressor. The coordination between the upstream and downstream components of the hybrid surge protective device was satisfactorily achieved. The inductance of a de-coupler in surge protective circuits for low-voltage DC power lines, relative to a resistance, is sufficiently effective. The voltage drop and power loss due to the proposed surge protective device are ignored during normal operation of the systems.
Electronic equipments made from electrical circuits with small-sized semiconductor are very weak against lightning surge. So, electronic equipments is protected by SPD(surge protective devices) such as Zno varistor. The SPD protect electronic circuit in electronic equipments and AC power lines from the lightning surge. Therefore to achieve effective method of surge protection, there are needs for correlation between lightning surge protective effect and installation method of surge protective device. Therefore this paper describes as a result of experiments for correlation between lightning surge protective effect and installation method of surge protective device.
This paper presents experimental results obtained from actual installation conditions of surge protective devices (SPDs), with the aim of understanding the coordination of cascaded Class I and Class II SPDs. This paper also proposes effective methods for selecting and installing coordinating cascaded SPDs. The residual voltage of each SPD and the energy sharing of an upstream Class I tested SPD and a downstream Class II tested SPD were measured using a $10/350{\mu}s$ current wave. In coordinating a cascaded voltage-limiting SPD system, it was found that energy coordination can be achieved as long as the downstream SPD is a metal oxide varistor with a higher maximum continuous operating voltage than the upstream SPD; however, it is not the optimal condition for the voltage protection level. If the varistor voltage of the downstream SPD is equal to or lower than that of the upstream SPD, the precise voltage protection level is obtained. However, this may cause serious problems with regard to energy sharing. The coordination for energy sharing and voltage protection level is fairly achieved when the cascaded SPD system consists of two voltage-limiting SPDs separated by 3 m and with the same varistor voltage.
개별세대 내 정보통신기기 및 홈네트워크 장비증가로 인하여 서지보호장치(SPD : Surge Protective Device)가 설치되고 있고 산업규격개정 및 등전위 접지시스템 강화에 따라 서지보호기 사용량은 점진적으로 증가하고 있다. 주택용 분전반에 설치되는 서지보호기의 부품은 전압제한형 소자인 $Z_nO$배리스터가 사용되고 있으나 일시적 과전압특성 (Temporary Overvoltage Characteristic) 위험에 노출되어있다. 본 논문은 일반주택에 사용되는 서지보호기의 열적 안전성 (Thermal Stability) 특성시험을 통하여 제품을 분석하였고 이를 토대로 개선안을 제시하였다. 분석결과 누설전류를 차단하기위한 가스 방전관(GDT) 사용 및 열폭주(Thermal Runaway) 현상을 막기 위한 안전장치가 2종 이상 필요하였다.
Surge protective devices(SPDs) are widely used as a most effective means protecting the electrical and electronic equipment against overvoltages such as lightning and switching surges. When installing SPDs, it is essential that the voltage protection level provided by SPDs should be lower than the withstand voltage of the equipment being protected. But even the proper selection of SPDs are achieved, the voltage at the equipment terminal may be higher than the residual voltage of SPD due to the reflection and oscillation phenomena. This paper was focused on the investigations of the conditions for which the equipment is protected by an SPD taking into account the influences of the protective distance and type of load. The protective effects of SPD with voltage-limiting component were analyzed as functions of types of load and protective distance between the SPD and load. As a result, in the cases of long protective distances, capacitive loads and loads with high resistance, the voltage at the load terminal was significantly higher than the residual voltage of SPD. It was found that the proper installation of SPDs should be carried out by taking into account the protective distance and type of load to achieve reliable protection of electronic equipments against surges.
본 논문은 뇌격전류에 따른 저압 배전계통의 전자식 전력량계 및 배전 패널의 통신설비와 전원장치를 보호할 목적으로 사용하는 서지보호장치(SPD)에 관한 것이다. 서지보호장치(SPD)는 접속방식에 따라 1-포트 서지보호장치(SPD)와 감결합 요소를 포함한 2-포트 서지보호장치(SPD)로 구분된다. 뇌격전류에 대한 내부 시스템의 보호는 협조된 서지 보호체계를 이루는 계통적인 접근이 필요하다. 이에 대응하기 위해 이론적인 검토를 통해 피뢰구역(LPZ) 정의에 대한 고찰 및 해석을 진행하였다. 뇌서지에 의한 뇌격전류는 상당히 크기 때문에 하나의 서지보호장치(SPD)로 방호하기에는 한계가 발생하며, 이를 해결하기 위해 다단의 종속적으로 서지보호장치(SPD)를 설치하게 된다. 본 논문에서는 전력계통에 있어 한전계통에 연계되는 Incoming side가 아닌 건물 내에 설치되는 분기형 배전패널 내부의 전자식 전력량계 및 각종 통신(제어)설비를 보호할 목적으로 한전계통이 연계되는 MOF 단에 설치되는 LPZ0에 해당하는 피뢰기(LA, SA)와 보호협조를 이루는 LPZ1과 LPZ2의 경계영역에 설치하는 저압 배전계통용 II등급 서지보호장치(SPD)에 대해 설계를 하였다. 또한 감결합 요소가 없고, 부하 전류를 흘릴 수 있는 직렬 접속 방식의 1-포트 서지보호장치(SPD)에 대한 최적의 설계 방안을 도출하고 실험을 통해 기존의 방식과 비교하여 성능 개선과 관련한 검증을 실시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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