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Surge Protective Device
Contents
Surge Protective Device
SPD서지 보호기는 교류, 직류 전원시스템에 적용하며
전기계통의 서지과전압에 대해 보호합니다.
BK series (AC / DIN type)
제품설명/제품정격 4
외형치수/설치결선방식 5
BK series (DC / DIN type)
제품설명/제품정격 8
외형치수/설치결선방식 9
형명체계 10
기술자료 11
DINRail취부대
CommonBar
전선체결단자부
MOV본체
MOV본체를교체할수있음
BK series (AC / DIN type)
4
제품설명
BK Series AC/DIN type서지보호기는교류 50/60Hz전기계통의서지전압에대해보호합니다.또한보호소자(MOV)교체형으로
편리성과경제성을추구한제품입니다.하지만보호모듈만제공되므로별도의구성품은설치시현장여건에맞게조합해야합니다.
보호기기동작후(비정상,사고후)상태표시기의붉은레버가앞으로나옵니다.
제품정격
주) 1. 1+N, 3+N 제품의 UL인증은 현재 진행 중이며 추후 공지됩니다.
2. Class II, III, 상태표시 기능이 있는 제품은 보호기기 동작 후(비정상, 사고 후) 표시기 붉은
레버가 앞으로 나옵니다.
3. Class I 상태표시 기능이 있는 제품은 보호기기가 정상일 때 표시기에 녹색불이 들어오고
동작 후(비정상, 사고 후) 표시기의 녹색불이 꺼집니다.
4. AL 접점 액세서리는 단독 판매되지 않으며, 제품 주문 시 액세서리를 선택하셔야 합니다.
주문의 유의하여 주시기 바랍니다.
5. Class I 제품은 MOV 분리형이 아닌 일체형 제품입니다.
구분AC Type
BK05S-T3 BK10S-T2 BK20S-T2 BK30S-T2 BK40S-T2 BK12S-T1 주5)
극수 [Pole] 2, 4P 1, 1+N*, 2, 3, 3+N*, 4P
정격전압 Un [V] 230/440V
최대연속동작전압 Uc [V]L/N-PE 385 385 385 385 385 385
L-N (N-PE) 385/255 385/255 385/255 385/255 385/255
전압보호수준
Up [kV]L/N-PE ≤0.8 ≤1.5 ≤1.8 ≤2.0 ≤2.5 ≤2.5
L-N (N-PE) - ≤1.5 (≤1.0) ≤1.8 (≤1.2) ≤2.0 (≤1.5) ≤2.5 (≤2.0) ≤2.5 (≤2.5)
Up [kV] ㉿L/N-PE ≤2.0 ≤1.5 ≤1.8 - ≤2.5 -
L-N (N-PE) - ≤1.5 (≤2.5) ≤1.8 (≤2.5) - ≤2.5 (≤3.5) -
공칭방전전류 In [kA] 5 10 20 30 40 -
최대방전전류 Imax [kA] - 20 40 60 80 50(8/20)
임펄스전류 Iimp [kA] - - - - - 12.5(10/350)
개방회로전압 Uoc [kV] 10 - - - - -
등급 Test Class Class III Class II Class I (일체형)
반응시간 < 25ns
상태표시주3) 상태표시有
사용온도범위 -40℃~80℃
연결전선단면적size(mm²) 6~16mm² 6~32mm² 16~32mm²
액세서리 AL 주4) -
규격 IEC 61643-11 / KS C IEC 61643-11 / UL1449
인증취득 CE, UL, KS, S CE, UL, KS, S CE, UL, KS, S CE, UL CE, UL, KS, S CE
SPD외부분리기MCCB ABN100c 20A
TD160 16A
ABN100c/ABS100c 20A
TD160/TS250 16A
ABN100c/ABS100c 40A
TD160/TS250 32A
ABN100c/ABS100c 75A
TD160/TS250 80A
ABN100c/ABS100c 100A
TD160/TS250 100A
ABS100c, TD160 100A
(단락성능25kA이상)
MCB BK63H C16/20 BK63H C20, BKN-b C20
BK63H C40, BKN-b C40 BKH C80 BKH C100 -
5
18 36
69.5
51.5
4590 36
69.5
51.5
4590 36
L N L(C) NL(B)L(A)
PEPE
L(A)
NPE
L
NPE
L(B)
L(C)
외형치수
설치 결선방식 회로도
2극
2극 2극
4극
4극 4극
BK05S-T3 [단위:mm]
6
L N L(B) L(C)L(A) L(C) N
PE
L(B)L(A)L
PE PEPE
L PE L(C) PE
N
L(B)L(A)
N
18
69.5
51.5
36 54 72
45 36 90
외형치수
1극 2극 3극 4극
BK10S/20S/30S/40S-T2 [단위:mm]
BK series (AC/DIN type)
설치 결선방식
회로도
1극
1극
2극
2극
3극
3극
4극
4극
1극+N
1극+N
3극+N
3극+N
L(A)
NPE
L
NPE
L(B)L(C)
L(A)
PE
L(B)L(C)
LPE
L(A)
NPE
L(B)L(C)L
NPE
7
L N L(B) L(C)L(A) L(C) N
PE
L(B)L(A)L
PE PEPE
L PE L(C) PE
N
L(B)L(A)
N
45 90
69.5
51.5
36
72(4P/3P+N)
36(2P/1P+N)
18(1P)
54(3P)
외형치수
BK12S-T1 [단위:mm]
설치 결선방식
회로도
1극
1극
2극
2극
3극
3극
4극
4극
1극+N
1극+N
3극+N
3극+N
L(A)
NPE
L
NPE
L(B)L(C)
L(A)
PE
L(B)L(C)
LPE
L(A)
NPE
L(B)L(C)L
NPE
8
BK series (DC/DIN type)
제품설명
BKSeriesDC/DIN Type서지보호기는직류계통서지전압에대해보호합니다.또한보호소자(MOV)교체형으로편리성과경제성을
추구한제품입니다.하지만보호모듈만제공되므로별도의구성품은설치시현장여건에맞게조합해야합니다.
보호기기가정상일때상태표시창은초록색이며,보호기기동작후(비정상,사고후)상내표시창은무색(검정색)을나타냅니다.
제품정격
구분DC Type
BK20S-DC110 BK20S-DC600 BK20S-DC1000 BK20S-DC1500
극수 [Pole] 2P 3P
정격전압 Un [V] DC110 DC600 DC1000 DC1500
최대연속동작전압 Uc [V] DC220 DC700 DC1200 DC1800
전압보호수준 Up [kV] ≤1.0 ≤2.5 ≤3.9 ≤4.5
공칭방전전류 In [kA] 20 20 20 20
최대방전전류 Imax [kA] 40 40 40 40
임펄스전류 Iimp [kA] - - - -
등급 Test Class Class II
반응시간 < 25ns
상태표시 상태표시有
사용온도범위 -40℃~80℃
연결전선단면적size(mm²) 6mm²이상
액세서리 AL 주1)
규격 IEC 61643-11 / UL1449
인증취득 CE CE, UL CE, UL CE
DINRail취부대
CommonBar
전선체결단자부
MOV본체
MOV본체를교체할수있음
주) 1. AL 접점 액세서리는 단독 판매되지 않으며, 제품 주문 시 액세서리를 선택하셔야 합니다.
주문의 유의하여 주시기 바랍니다.
9
54(3P)
+-
9035
70
51.5
45
36(2P)
+-
9035
70
51.5
45
외형치수
설치 결선방식 회로도
2극
2극 2극
3극
3극 3극
BK20S-DC [단위:mm]
+
-
PE
+ -
+
-
PE
+ -
PE+ - + -
14 12
11
14 12
11
PE
10
Din type (AC)
Din type (DC)
BK
BK
20
20
S
S
T2
DC
AL
AL
2P
2P
385V
220V
40kA
40kA
형명 체계
기본형식
BK
기본형식
BK
In/Iimp (kA)
051)
10
20
30
40
12.52)
In (kA)
20
Class level
T1 ClassI
T2 ClassII
T3 Class III
Class level
DC110
DC600
DC1000
DC1500
Option
- 없음
AL AL접점
Option
- 없음
AL AL접점
Type
S Din-rail
Type
S Din-rail
Poles
1P
2P
3P
4P
1P+N
3P+N
Poles
2P
3P
Uc
385V
Uc
220V
700V
1200V
1800V
Imax
10kV3)
20kA
40kA
60kA
80kA
50kA4)
Imax
40kA
* 주1) Class III 제품으로 Imax 5kA 표시 함.
2) Class I 제품으로 Iimp 12.5kA 표시 함.
3) Class III 제품으로 Uoc 10kV 표시 함.
4) Class I 제품임.
11
Surges, Swells, Short-term Over Voltages
•낙뢰시,계통전력선의On/Off시,부하의On/Off및운전시등에의하여발생
•정격전압의150%가초과되는전압을Surge라고한다.
•전자부품(장비)의파손또는열화
Transients•Transient는Surge와유사하나순간적으로1~2Sine파형에서만발생된다.
•대용량데이터처리불가및장비파손
•PositiveimpulseTransient를Spike라하기도한다.
Power Problem의 주요 유형
서지(Surge)의 발생 원인
1. 자연현상에 의한 Surge
직격뢰 (Direct Strike)낙뢰가구조물,장비,전력선등에직접뇌격하는것으로약20kV이상의전압과수kA~300kA이상의과전류가
발생한다.
간접뢰 (Indirect Lightning)
송전,통신선로에뇌격하여선로를통하여Surge가전도되는것으로발생빈도가가장많으며,6,000V이상의매우큰에너지를갖고있어이에의한피해가가장많고크다.
유도뢰 (Inducement Lightning)
낙뢰지점인근대지에매설된전원선,통신선,금속파이프등도체를통하여유도되는고전압고전류의유입으로인하여접지전위의급상승으로Surge가발생한다.
방전 (Bound Change)지상과구름,구름내,구름과구름사이의방전으로유도된전하가전력선,금속체또는지표로흘러장비를
손상시킨다.
서지(Surge)의 개념
IEC의정의에의하면,서지(Surge)란Line또는회로를따라서전달되며,급속히증가하고서서히감소하는특성을
지닌전기적전류,전압,또는전력의과도파형이다.(IECIEV161-02-01)
비가내리고번개가치는날이면정전이되거나인터넷과전화가불통되는사고가종종발생한다.또한전등이나
전기기계스위치를켤때오디오음이찌그러들거나TV화면이떨리는데이는서지(Surge)때문이다.
서지보호기 기술자료 (BK series)
12
2. 개폐 및 기동에 의한 Surge
변전소에서고압전력공급선을스위칭할때최고6,000V,분전함주전원스위치를작동할때는최고3,000V의
개폐서지가유입될수있다.
그리고중장비시동때도최고3,000V의전압임펄스가발생된다.이외에주위에서아크용접기,컴프레셔,진공청소기,
사무기기등을사용할때도400~1,000V의임펄스와노이즈가발생한다.
서지(Surge)에 의한 피해
Surge에의한피해는최근들어건물의인텔리전트화,각종제어시스템도입의증대,유비쿼터스도입등으로급속히
늘어나는추세이다.
국내의경우아직Surge로인한피해에관하여정확한연구가없지만,미국의경우고압과과전류로인하여전자화한
System의장애가발생하여시간과경비의피해규모가산업계에서만매년260억달러에이르는것으로추정하고
있다.아래표에서보는바와같이전자장비의경우원인불명의고장중88.3%는Surge에의한것이다.
서지(Surge) 테스트 파형(IEC 규격)
PowerDisturbance 월평균발생횟수 백분율(%)
Oscillatorytransients 62.2 48.8
Voltagespike 50.7 39.5
Undervoltage 14.4 11.2
Overvoltage 00.0 0.00
Blackout 0.06 0.05
Total 127.9 100
* Transaction on “Power Apparatus and system” July-August. 1974 issue 1974 IEEE (국제전기전자기술자협회)
* IEC 60-1 : High Voltage Test Techniques part1 : general definition and test requirements* IEC 469-1 : Pulse Techniques and Apparatus part 1 : pulse terms and definitions
Surge 전압파형1.2/50㎲ Surge Voltage Wave form
전압파형의경우유도된 Impulse가상승하기시작부터그당시유도된최고치의 10~90%까지올라가는데
1.2㎲(IEC60-1)*시간이걸리고,하강할때50%(IEC469-1)*까지도달되는시간50㎲가소요된다.
전압파형은전류파형에비해상승시간은짧은편이나지속되는시간은전류에비해두배이상지속된다.
Surge 전류파형8/20μs Surge Current Wave form
전류파형은상승곡선10%에서최대전류치(1pk)의90%까지소요시간은8㎲,하강곡선의50%까지떨어지기
까지는20㎲가소요된다.
서지보호기 기술자료 (BK series)
서지(Surge)의 발생 원인
13
낙뢰의 개요
서지의주요발생원인낙뇌현상은첨단장비와인명에게까지피해를주는발생원입니다.직격뇌가전산장비에유입될
경우에는장비와인명의보호를기약할수가없다,따라서우선직격뢰에의한피해의대책은,적정한보호지역을
선정한피뢰침을시설하여1차보호를해야하며,계통에서는SPD를사용하여설비피해를대비해야합니다.
낙뢰의 진행 매커니즘
부(-)극성하향리더에의해서진전하는낙뢰는부전하운과뇌운의맨하부에존재하는포켓정전하에의해서
예비절연파괴가발생하며,이로인하여뇌운의하단에서계단상리더(step leader)가생성되어진전과중지를
반복하면서대지를향해서이동하게됩니다.계단상의리더가대지가까이에접근하였을때대지로부터상향의
스트리머방전이발생하게되어하향리더와만나는순간대지로부터다량의전하가계단상리더의도전통로의
전하를중화시키도록귀환뇌격(returnstroke)이뇌운을향하여진행하게됩니다.
낙뢰의 형성 원리
뇌운은수직으로긴구름으로여름철에는높이가12,000[m]이상이나됩니다.뇌운안에서이루어지는전하의
분리와축적메카니즘에대한설명으로대표적인것은다음과같습니다.뇌운안에는강한상승기류가있으며,
이안에서큰싸라기눈과작은얼음입자가충돌합니다.이때큰싸라기에는플러스(+)전하가대전해상승기류
작용에의해위쪽으로운반됩니다.
이처럼뇌운안에서위쪽에정(+)전하,아래쪽에부(-)전하가축적됩니다.또한아래쪽에는다른메카니즘에의해
발생하는‘포켓전하’라고부르는정전하도부분적으로축적되어있습니다.
14
서지(Surge)의 유입경로
뇌방전현상에의해뇌서지가최종적으로전기및전자장비에유입되는경로는크게세가지로구분됩니다.
직격뢰 (Direct Lightning)낙뢰가지상의피뢰침,건축구조물,전력선,안테나,배관등에직접떨어지는현상으로서뇌방전에너지전체가
유입되므로서극심한파괴력을동반합니다.일반적으로뇌격전류의진행경로주변의전기기기나전자장비등은
손상을입게되며,화재발생의위험성도높습니다.피뢰침등외부피뢰설비가있는건축물의내부설비에직격뢰가
직접떨어질가능성은희박하나,직격뢰의일부(약15%정도IEC61643-12)가전력선또는접지선으로분류될
수있습니다.이처럼,직격뢰의일부가흐를수있는전력설비의기점(주접지단자와본딩된수배전반,주전원반)에는
1등급(ClassⅠ)SPD가설치되어야합니다.
간접뢰 (Indirect Lightning)건축물로부터어느정도거리에떨어진지역에서직격뢰가발생한경우로서,뇌방전에너지일부가외부인입선과
접지계통을경유하여간접적으로설비로유입됩니다.따라서,피뢰침등과같은외부피뢰설비가필요없는차폐된
환경일지라도외부로부터유입되는간접뢰서지에대비해 2등급(ClassⅡ) 또는 3등급(ClassⅢ) SPD가
설치되어야합니다.
유도뢰 (Induced Lightning)낙뢰가건물의피뢰침에낙뢰시또는지상건축물주변의나무나지표에떨어지거나근거리에서뇌운간의방전시강한
전자파유도로나타나는현상으로서,건물내의전력선간선이나통신,신호선로의중간지점에서도발생할수
있습니다.ClassⅠ등급SPD가설치된건물내기점으로부터수직배선거리로20m이상떨어진선로의분기점에는
유도뢰서지를방지하기위한ClassⅡ등급(예,분전반)또는ClassⅢ등급(예,단독부하제어반,세대분전반)의
SPD가설치되어야합니다.
서지보호기 기술자료 (BK series)
15
서지(Surge)로 인한 피해양상
내전압의 약화소형,경량화,다기능화반도체소자(IC)의적용:100V이하의다양한정보통신기기의증가로인하여서지로인한
피해기기들은점점늘어가고있는추세입니다.
설비 시스템의 네트워크화로 인한 피해 증가대부분의건물에서네트워크설비의증가로인하여건물내에서지(Surge)발생시네트워크로연결된모든장비에
피해를줍니다.
Surge/Noise 발생기기의 증가-스위칭전력변화기기급증
-유도부하의증가
-DC부하의충전및방전현상
낙뢰발생의 증가최근기상이변으로뇌우일수증가추세에있으며(20년평균IKL=11일,최근4년간31일)우리나라가아열대기후화
됨에따라앞으로낙뢰는더증가할것으로보이며,뇌격전류의크기도커질것으로예상되어집니다.
피해 증가화재,파손,오동작,무인설비의리셋,제품제작불량률증가(반도체부품)의피해가증가합니다.
서지로인한전자기기의소손
16
SPD(Surge Protective Device, 서지보호기)란?
SPD란말그대로Surge로부터각종장비들을보호하는장치입니다.
SPD는과도전압과노이즈를감쇄시키는장치로써SPD또는TVSS(TransientVoltageSurgeSuppressor)라고
불리는데,업계의전문가들은SPD라고부르고있습니다.용어SPD와TVSS는상호호환되어사용됩니다.
SPD는전력선이나전화선,데이터네트웍,CCTV회로,케이블TV회로및전자장비에연결된전력선과제어선에
나타나는매우짧은순간의위험한과도전압을감쇄시키도록설계된장비입니다.
예) SPD의 일반적 서지 차단
서지 차단 파형
Wave form of Surge isolation
1→
Tek stop: Single Seq 10kS/s
Ch1 500mV~BW M 5ms ch1 ∫ 490mV
1→
Tek stop: Single Seq 10kS/s
Ch1 500mV~BW M 5ms ch1 ∫ 490mV
서지 발생 파형
Wave form of Surge formation
서지보호기의 동작원리
SPD(서지보호기)를설치하는목적은어떠한이유로해서계통에서지전류가들어올때,그전류가부하를통해
흐르지않고서지보호기자신을통해흐르도록하여부하에서발생하는전압강하가과다하게상승하는것을
막아서부하를보호하려는것이다.이는계통에서지가들어올경우에,임피던스가낮은통로(즉SPD)를통해
서지전류를흘려줌으로써달성할수있다.
MOV는정상상태에서매우큰임피던스를가지는부품이다.여기에전압서지가걸리면MOV의임피던스가
급격히낮아지면서서지를부하가아닌다른통로로흘려보내는저임피던스통로가된다.
서지보호기에는막대한전류가흘러도전압이크게상승하지않는다.
SPD의서지억제개념도
서지보호기 기술자료 (BK series)
17
MOV는서지전압을감쇄시키는기술가운데가장믿을만한기술이다.MOV의클램핑특성이믿을만하기
때문에전원용으로는95%이상의SPD가MOV를채택하고있다.
SAD(SiliconAvalancheDiode)는데이터선이나통신선용SPD로자주쓰인다.
MOV의대표적인특성은다음과같다.
•정상전압에서는전류를거의흘리지않는다.
•전압이올라가면전류를많이흘린다.
전류가많이흘러도전압강하가높아지지않는다.
SPD의전압·전류특성곡선
* 인가전압이 상간 380V 이지만, 서지보호기는 접지를 시키기 때문에 대지전위차에 의해 220V가 됨.서지보호기는 최대연속동작전압(MCOV)와 전압보호수준(Up)를 고려하여 선정/설치해야 함.
18
전원용 설비보호
설비 구성에 따른 서지보호기 적용
1차 보호저압배전반의ACB2차측에SurgeProtector를설치하여외부로부터침투하는Surge를억제한다.
2차 보호각건물의분전반또는UPS,AVR입력단에SurgeProtector를설치하여잔여Surge및내부발생
Surge를억제한다.
3차 보호정밀제어장비의전원입력단에SurgeProtector를설치하여부하의손상을최소화시키도록한다.
*BKS-A/C/E제품은전원용에해당
서지보호기 기술자료 (BK series)
19
서지보호기의 종류
서지(Surge)보호기는 특성에 따라 전압 스위칭형과 전압 억제형으로 구분되어집니다.
전압스위칭형 SPD
1)방전형SPD의특성
SPD의방전개시전압을초과하는서지(Surge)가유입되면순간적으로1~2cycle동안방전이이루어지며
방전시단락상태가되어급격한전류가SPD를통하여흐르게되어순간전압강하를동반하게됩니다.
2)소자의구성
방전형SPD에는방전소자인GasTube,AirGap소자들이사용됩니다.
3)동작원리
방전개시전압이하에는개방상태로있으며방전개시전압을초과한전압에대해서는순간단락의도통상태가
됩니다.도통상태는최대약2cycle동안지속되며서지(Surge)가제거되면자동적으로개방상태로복귀합니다.
전압 억제형 SPD
1)전압억제형SPD의특성
전압억제형SPD는방전형과는달리전압을특정 level까지만제한하는방식으로제한전압을 clamping
voltage또는suppressionvoltage라고부르며선로임피던스와피뢰기임피던스의상관관계에의하여억제
전압이결정됩니다.
2)소자의구성
소자는비선형전압/전류특성을갖고있는MOV(Metal Oxide Varistor), 반도체 Diode, Sidactor등의
소자들이사용됩니다.
3)동작원리
동작전압을초과하는전압에대하여매우낮은임피던스를갖게되며동작전압이하에서는매우높은임피던스를
갖게되어선로임피던스와서지보호기(SPD)임피던스의상관관계에의하여전압이억제되도록작동됩니다.
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Din-Rail Type SPD
Din-Rail Type SPD는난연성수지케이스에보호소자를넣어플러그인타입으로제작한보호소자교체형
제품입니다.
•개별적인보호모듈조합으로이루어져있습니다.
•Plug-inType으로보호소자별교체가가능합니다.
•기계식접점을제공하여편리한유지보수환경을제공합니다.
•보호소자교체형으로편리하고,기본사양(보호모듈)만제공되므로,별도의구성품은설치시현장여건에맞게
조합해야합니다.
•MOV의수명이다하면아래와같이붉은레버가앞으로나옵니다.
AL Accessory
사고발생시알람액세서리를통해사고신호를확인할수있습니다.
서지보호기 기술자료 (BK series)
DINRail취부대
CommonBar
전선체결단자부
MOV본체
MOV본체를교체할수있음
상태표시레버
*정상상태(Nc접점상태)에서는정상작동하다가서지발생에따라제품열화발생으로내부분리기가동작되면AL접점이No접점으로전환됩니다.
정상상태
No
Nc
C
No
Nc
C
서지발생시
No
Nc
C
No
Nc
C
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서지보호기의 적용 소자별 특성
산화아연 바리스터 (MOV: Metal Oxide Varistor Varistor)
•MOV는전압에따라현저하게저항값이변화하는성질이있습니다.
•정상상태에서설정된절연파괴전압까지는절연상태(고임피던스)를유지하나최대허용전압을넘는서지(surge)
전압이유입되면급격히임피던스가저하되어서지(surge)전류가흐르는경로를제공하게됩니다.
산화아연바리스터(MOV)의V-I특성
MOV의동작특성 MOV등가회로
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가스방전 갭 (Gas gap)•1,000V까지다양하며방전전류내량높아서300,000A까지서지전류를흘릴수있는소지도있습니다.
•응답속도가느리고속류를유발하는특성이있기때문에근래에는특수한경우에만사용하고있습니다.
•방전전압이인가되어야동작하고,평상시에는누설전류가거의없다는장점때문에통신계통에서고속의
정보처리를원하는경우에다른소자와결합하여사용합니다.
방전관의V-I특성
방전관의동작특성
서지보호기의 적용 소자별 특성
서지보호기 기술자료 (BK series)
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실리콘억제소자
•제너다이오드(Zenerdiode)=>터널효과(tunneleffect)
•다이오드(avalanchediode)=>전자항복효과
•응답속도:다른소자에비해아주0.001~0.01빠름.(㎲)
•특징:동작전압이낮고수V의전압을억제할수있습니다.
•적용:제너다이오드의일종으로서지에대한내량을증대시킨TVS(Transient Voltage Suppressor)소자를
주로사용하는추세입니다.
실리콘억제소자의V-I특성
실리콘억제소자의동작특성
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서지 보호기의 적용 소자별 응답 특성
서지전류파형파형
전압제한형식SPD의응답 전압스위칭형식SPD의응답
1포트복합형식SPD의응답 2포트복합형식SPD의응답
터기능내장2포트전압스위칭형식SPD의응답
서지보호기 기술자료 (BK series)
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서지보호기 적용 용어
서지보호장치(SPD) (surge protective device)
일시적과전압과서지전류의스위칭을제한하기위한장치.
이장치는최소한하나의비선형부품을포함하고있습니다.
정격전압 (Un, rated voltage)
SPD를적용할계통의정격전압
전력계통용:110V,220V,380V
통신계통용:6V,12V,24V
연속동작전류(Ic) (continuous operating current)
각모드에최대연속동작전압(Uc)을가하였을때,SPD의각보호모드를
통해흐르는전류를말합니다.
최대연속동작전압(Uc, MCOV)
(maximum continuous operating voltage)
SPD가연속적으로운전될수있는전압의최고치일반적으로공칭전압의
120%임.
SPD가이전압을초과하는전압에노출되면,과열되면서수초안에
고장난다.
전압보호수준(Up) (voltage protection level)
SPD의특성을나타내는값이며,제한전압보다큰값을 IEC규격의
우선값리스트에서선택한다.
제한전압 (Measured limiting voltage)
SPD에공칭방전전류(In)을흘릴때,SPD단자양단에나타나는전압
잔류전압(Ures) (Residual voltage)
방전전류의통과로인해SPD의단자간에나타나는전압의피크값.
일시적 과전압(Ut) (Temporary overvoltage)
보호장치가내전압(withstand)가능하며특정지속시간동안최대연속
동작전압(Uc)을초과하는최대실효값또는직류전압.
네트워크의 일시적 과전압 (Utov)
(Temporary overvoltage of the network)
상대적으로오랫동안일정위치에서네트워크에발생하는전원주파수
과전압TOV는LV시스템(Utov)또는HV시스템(Utov)내부결함으로인해
발생합니다.
공칭방전 전류(In) (nominal discharge current)
SPD를통해8/20파형전류를흘렸을때,SPD가15회를버틸수있는
전류값.
최대방전 전류
SPD를통해8/20파형전류를흘렸을때,SPD가1회에한해버틸수
있는전류값.
임펄스 전류(Iimp) (impulse current)
동작시험의시험시퀀스에따라시험된전류피크값(Ipeak)과전하(Q).
Ⅰ종SPD분류를위해사용됩니다.
조합파 (combination wave)
개회로(open circuit)횡단 1.25/50전압임펄스와단락(short circuit)
에서의8/20전류임펄스를적용하는발생장치에서생성됩니다.SPD로
전달되는전압,전류진폭과파형은발생장치,그리고서지를채택한
SPD의임피던스에의해정의됩니다.
8/20 전류 임펄스 (current impulse)
8㎲의가상파두상승시간(front time)과 20㎲의반치(half-value)
도달시간을갖는전류임펄스
1.2/50 전압 임펄스 (voltage impulse)
1.2㎲의가상파두상승시간(피크값의10%에서90%까지의상승시간)과
50㎲의반치(half-value)도달시간을갖는전압임펄스
열폭주 (thermal runaway)
SPD의공급전원소모(dissipation)가내부소자의오동작으로이어지는
온도에서누적상승을유도하며용기와접속의소모용량을초과하는
동작조건
열적 안정성 (thermal stability)
SPD는온도상승을일으키는동작시험이후SPD의온도가SPD의특정
최대연속동작전압과특정온도조건에서가압되는시간으로하강하면
열에안정적입니다.
SPD 차단기(SPD disconnector)
SPD오동작시,시스템에서SPD를차단하는장치.시스템에발생하는
지속적인오동작을방지하고SPD오동작에대해가시적으로지시하기
위한목적으로설치함.
반응시간 (response time)
SPD최대연속동작전압(Imax)보다높은서지전압이인가될때,스위칭이
시작될때까지의시간
보호모드 (protection mode)
SPD의서지억제소자는선과선(line to line),선과접지(line toearth),
선과중선선(line to neutral),또는중선선과접지(neutral to earth)
사이에접속되어,두점사이에걸리는서지를억제하게되는데,이러한
접속경로를보호모드라한다.
26
서지보호기의 선정
전원선,뇌방전및대지전원상승에의한과전압과과전류에대한위험도를분석하여경제적인조건을고려하여SPD를선정한다.
아래표에나타낸선정절차에대한흐름도에따라순차적으로검토하여적절한성능을가지는SPD를선정한다.
선정 절차
SPD 선정 시 고려 사항
SPD를선정적용시에는하기의내용을고려해야합니다.
보호거리 (서지보호기의 설치장소)
고장모드의 예측수명
서지보호기와 다른 장치 사이의 관계
서지보호기의 최대연속동작전압 일시적 과전압 정격전류 최대전류
서지보호기의최대연속동작전압과일시적과전압은전원계통의최대동작전압과일시적
과전압보다높아야한다.
정상상태
1.피보호설비로부터가능한한근접한위치에설치
장치또는차단기로부터최대한근접시켜설치
SPD접속도체의길이는가능한짧을것
2.설비의입구에SPD또는장치에근접시킬것
SPD의 설치장소에 따른 등급 선정
•ClassⅠ:뇌충격전류가부분적으로전파되는낙뢰피해가큰장소
•ClassⅡ:낙뢰피해가적은저압배전반,산업용분전반등설치
•ClassⅢ:낙뢰비해가적은옥내콘센트,가정용분전반등설치
SPD 종별 선택
보호대상기기의특성및유지보수조건을고려하여
Box-typeSPD또는Din-railSPD를선택할것.
•Box-typeSPD:보호소자,서지퓨즈,수용함체,부가기능등이일체형임.유지보수비용이크나,상대적으로안전함.
•Din-railSPD:설치시보호소자,서지퓨즈,수용함체,부가기능등을조합해야함.보호소자의선별교체가가능함.
전압보호레벨의 선정
•피보호기의서지내량
•계통의공칭전압
회선에서사용된서지보호기사이의협조특성
정상상태
•누설전류가인체에영향을미치는가?
•다른장치에장해를미치는가?
고장상태
서지보호기가회로차단장치등
다른소자에영향을미치는가?
서지보호기와 과전류 보호장치
사이의 서지 보호협조
•정격전류에서과전압
보호장치가동작하는가?
•최대전류에서고장없이과전류보호장치의동작이허용되는가?
서지보호기 기술자료 (BK series)
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뇌보호 영역 분류에 따른 적용
뇌보호 영역 분류
뇌보호영역(LPZ :LightningProtectionZone)을공간적으로구분하고개개의공간내의장비내력에상응하는
대책을세워야함.KSCIEC62305-1에정의된구조물의뇌에대한위협의정도를외부영역인LPZ0과내부
영역인LPZ1,2,..n로구분하여나타냄.*KSCIEC62305-4
•LPZ0A영역:직격뢰에의한뇌격과전반적인뇌전자계의위협이있는지역.내부시스템은뇌서지
전류의전체또는일부분이흐르기쉽습니다.
•LPZ0B영역:피뢰침에의한직격뢰에의한뇌격은보호되나전반적인뇌전자계의위협이있는지역.
내부시스템은뇌서지전류의일부분이흐르기쉽습니다.
•LPZ1영역:경계지역의전류의분류나Ⅰ등급SPD에의해서지전류가제한된지역.뇌격에의한전자계를
약화시키기위해서는공간차폐가이용됩니다.
•LPZ2,...,n영역:전류의분류나경계지역의Ⅱ등급또는Ⅲ등급SPD에의해서지전류가더욱제한된
지역.뇌전자계의형성을더욱약하게하기위해추가적인공간차폐가이용됩니다.
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LEMP에의해서발생하는전자계에의해서건축물내부의설비나전기/전자기기에장해가발생하지않도록
LEMP의세기가다른영역즉,피뢰구역을정하며,피뢰구역내부에이상전압이발생하지않도록금속물이나
전력선,통신선,수도관등을피뢰영역의경계부분에서확실하게공통접지로연결하여등전위화가이루어지도록
합니다.외부구역(LPZ0)와내부구역(LPZ1)의구분은명확하지만그외의피뢰구역의구분은명확하게규정되어
있지않습니다.피뢰구역내의설비에대한구체적인예는다음의표와같습니다.
피뢰영역 구체적인대상설비의예
LPZ0A 외등(가로등,보안등)외피뢰침보호범위밖의설비
LPZ0B 옥상수전(큐비클)설비,공조옥외기,항공장해등,안테나등옥외설비로서피뢰침보호범위안의설비
LPZ1 건물내인입부분의설비:수변전설비,MDF,약전단자함등
LPZ2 간선분전반,공용설비제어반,전산실,방재실등옥내단독차폐구역
주) LEMP : 뇌전자펄스, 전자펄스(EMP)중 번개에 의한 것을 LEMP, 핵 폭발에 의한 것을 NEMP라 한다.
뇌보호 영역 분류에 따른 적용
서지보호기 기술자료 (BK series)
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SPD를 사용한 단계별 보호 협조1)서지로부터내부시스템을보호대책
전원과신호선로모두에대해협조된 SPD설치
(시스템의고장을최소화할수있도록보호전압,
위치,용량이잘선정된SPD)
2)다수의LPZ으로으로이루어진뇌보호영역
각각의LPZ에상응하는SPD(예:LPZ1에는SPD
I,LPZ2에는SPDII)를로인입구에설치
전원시스템의SPD적용예
공간차폐물과 협조된 SPD 보호를 이용한 LPMS
-전도성서지와방사자계에대해잘보호된장치장치-
1.SPD는다음지점에설치할수있습니다.
-LPZ1의경계(예:주배전반MB/ACB-Panel) ---->ClassⅠSPD
-LPZ2의경계(예:2차배전반SB/P-Panel) ---->ClassⅡSPD
-장비또는장비의근접지역(예:콘센트SA) ---->ClassⅢSPD
주) LPMS는 LEMP에 대한 보호시스템을 의미합니다. * LEMP protection measures system
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LPZ 별 SPD 선택 기준
주) 중부하기기 또는 경부하기기가 SPD 설치 위치로부터 차폐되지 않은 수직 배선거리로 20m 이상 떨어진 경우에는 추가적인 보호를 고려해야 함.
LPZ1 -10/350㎲파형기준의임펄스전류Iimp15kA~60kA의Class I SPD를적용합니다.
LPZ2 -8/20㎲파형기준의최대방전전류Imax40kA~160kA의Class II SPD를적용합니다.
LPZ3 -1.2/50㎲,8/20㎲조합파기준의Class III SPD를적용합니다.
Class Ⅰ SPD
Class Ⅱ SPD
Class Ⅲ SPD
Class Ⅰ SPD
Class Ⅱ SPD
Class Ⅲ SPD
Class Ⅰ SPD
Class Ⅱ SPD
Class Ⅲ SPD
Class Ⅰ SPD
Class Ⅱ SPD
Class Ⅲ SPD
Class Ⅰ SPD
Class Ⅱ SPD
Class Ⅲ SPD
Class Ⅰ SPD
Class Ⅱ SPD
Class Ⅲ SPD
Class Ⅰ SPD
Class Ⅱ SPD
Class Ⅲ SPD
서지보호기 기술자료 (BK series)
뇌보호 영역 분류에 따른 적용
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설치 시 고려사항
서지보호기는 그 설치 방법에 따라 성능차이를 나타냅니다.
따라서, 하기의 사항을 고려하여 서지보호기의 설치를 합니다.
1)보호와설치방법
보호하고자하는기기또는설비가충분한과전압내량을가지는경우여러가지배전계통에대하여분전반
입구에근접한위치에충분한서지내량을가지는SPD를설치하면거의대부분의설비는보호할수있습니다.
2)왕복진동현상
보호하고자하는기기또는설비와SPD사이의거리가먼경우입사하는서지의왕복진동에의해서SPD제한
전압의약2배정도의전압이보호하고자하는설비에발생합니다.서지의왕복진동은배선길이가10m미만의
경우는무시할수있지만,10m이내의경우에도2배이상의전압이발생될수있으므로보호하고자하는기기
또는설비내의보호소자와SPD의협조가잘이루어지도록하여야합니다.
3)접속선의길이
가장효과적인과전압보호를위해서는SPD배선용접속선의길이를짧게하고접속선의인덕턴스에의한
유도전압을억제하는배선방법을적용하는것이필수적입니다.
4)추가보호의필요성
보호하고자하는기기또는설비에입사하는뇌서지전압이비교적낮은경우는건물의입구에설치하는SPD
로도보호효과가충분하지만뇌방전에의해서건물내부에전자장이발생하는경우,컴퓨터와같이매우
정밀하고민감한설비또는,보호하고자하는설비가입구에설치한SPD로부터먼경우추가보호장치를
설치할필요가있습니다.
5)등급시험에기초한SPD설치장소의선정
뇌서지전압또는저전압배전계통에서발생하는과전압을고려하여적정한규격의SPD를선정하는것이
매우중요합니다.
6)보호영역의개념
적절한서지보호의설계또는적용과관련하여IEC에규정되어있는보호영역의개념에기초하여보호영역을
계층으로분류하고,배전계통을세분하여SPD를설치하는경우보호영역의경계에SPD를설치하는것이
가장바람직합니다.
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설치 시 주의사항
제품 사용 전 반드시 사용설명서 및 안전상의 주의를 읽은 후 사용하여 주십시오.
제품의 사용 설명서는 최종 사용자 또는 보수 책임자에게 전달하십시오.
안전상의 주의
취급,배선공사,조작,보수,점검을행하기전에안전상의주의,위험등을잘읽은후올바르게사용하여
주십시오.안전에관한중대한내용이기때문에반드시지켜주십시오.
위험:지시시항을위반한경우에사망또는중상을입게됩니다.
주의:지시사항을위반한경우에가벼운상해를입거나물적손상을입게됩니다.
위험
1.제품의설치전반드시상위차단기를OFF시키십시오.설치중감전사고의위험이있습니다.
2.단자노출부에접촉하지않도록주의하여주십시오.감전또는단락사고의원인이됩니다.
3.2개의노출된활선에절대로신체의일부가동시에닿지않게하여주십시오.감전의우려가있습니다.
주의
1.제품을설치하기전주의사항을반드시읽고설명에따라설치하여주십시오.
2.잘못된설치로인한오동작또는사고가발생할위험이있습니다.
서지보호기의설치및보수는유자격자(전기기술자)가행해주십시오.
3.빗물,기름,분진,직사광선등의사용환경에는설치를피하여주십시오.
감전,누전,단락,화재,오동작이발생할위험이있습니다.
1)사용온도:-40~70℃
2)상대습도:45~85%
3)표고:2000m이하
4)이상한진동및충격,과도한수증기,기름,연기,먼지,부식성Gas,가연성Gas등이없을것.
4.제품의정격에맞는전원에접속하여주십시오.정격이맞지않으면부동작또는고장의원인이됩니다.
5.단자의체결토크가부족하면과열또는화재의원인이되므로제품별사용설명서에기재된체결토크를
참조하여단자를확실히고정하여주십시오.
*상세내용은기종별취부방법참조.
6.단자취부시접속도체와각상이평행하도록설치하십시오.상간단락사고가발생할위험이있습니다.
7.상간의절연저항측정및내전압시험은할수없습니다.회로의선간에서상기의시험을할경우회로로부터
본제품을떼어낸후행하여주십시오.고장의우려가있습니다.
8.전기기기의어스단자는반드시접지시켜주십시오.
9.감전또는화재가발생할수있습니다.
10.허가되지않은개조는행하지말아주십시오.
11.제품폐기시폐기물관리법에따라처리하여주십시오.
서지보호기 기술자료 (BK series)
33
MEMO
34
MEMO
2017. 06 ※ 본제품의 규격은 품질개선을 위하여 예고없이 변경될 수 있으므로 제품구입시 문의 바랍니다. ⓒ2017. 6 LSIS Co.,Ltd. All rights reserved. / (01) 2017. 06 Staffcom
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TEL:(02)2034-4587~9 FAX:(02)2034-4588● 계량기 TEL:(02)2034-4577 FAX:(02)2034-4588● 계전·계측기기 TEL:(02)2034-4554 FAX:(02)2034-4588● 분전반 TEL:(02)2034-4473, 4475 FAX:(02)2034-4588● 고압개폐기 TEL:(02)2034-4475 FAX:(02)2034-4588
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