서지방호장치 SPD 란?

안녕하세요. 협진이피씨입니다.

 

1. 서지 Surge 란?

     서지(Surge)"란 전기 시스템에서 발생하는 갑작스러운 전압 또는 전류의 증가를 의미합니다.

    이러한 현상은 매우 짧은 시간 동안 발생하며, 표준적인 전력 공급 수준을 초과하는 전력을 전달할 수 있습니다. .

    서지는 여러 가지 다른 원인으로 발생할 수 있으며, 그 중 일부는 자연적인 원인(예: 번개)에서부터

    인공적인 원인(예: 전력망의 변동, 산업 장비의 가동과 중지)에 이르기까지 다양합니다.

 

2. 서지의  특징

    1) 짧은 지속 시간

        서지는 몇 마이크로초에서 수 밀리초에 이르기까지 매우 짧은 시간 동안 발생합니다.

   

    2) 높은 전압/전류 수준

        서지는 표준 운영 전압이나 전류 수준을 크게 초과할 수 있으며, 때로는 수천 볼트에 이를 수 있습니다.

 

    3) 비정기적 발생: 서지는 예측할 수 없으며, 특정 조건이나 사건에 의해 발생할 수 있습니다.

 

 

 3. 서지의 주요 원인

      1) 번개

          번개는 매우 강력한 전기적 방전을 일으키며, 이는 전선을 통해 전력 시스템으로 직접 또는 간접적으로 전달될 수

          있습니다.

 

      2) 전력망에서의 변동 

          고장, 스위칭 작업, 대규모 전기 장비의 가동 및 정지 등 전력망 내에서 발생하는 다양한 사건들이 서지를 유발할 수

          있습니다.

 

      3)정전 및 전력 복구: 전력 공급이 갑자기 중단되었다가 복구될 때 서지가 발생할 수 있습니다.

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4. 서지방호장치 SPD란? 

 

     서지 방호 장치(SPD: Surge Protection Device)는 전기 시스템에서 갑작스러운 전압 상승(서지)으로부터 전자 장비를

     보호하는 데 사용되는 장치입니다. 서지는 다양한 원인으로 발생할 수 있는데, 가장 흔한 원인 중 하나는 번개가 직접

     또는 근처에 떨어지는 것입니다. 또한, 전력망의 전기적인 변동, 고장, 또는 큰 전기 기기의 가동 및 정지 시에도 서지가

     발생할 수 있습니다.

 

     SPD는 초과 전압을 제한하거나 전기 회로로부터 초과 전압을 안전하게 방전시킴으로써, 연결된 장비를 보호합니다.

     이러한 장치는 전기 회로에 직접 연결되며, 정상적인 작동 전압에서는 전기 시스템에 영향을 주지 않다가, 초과 전압이

     감지되면 즉시 작동하여 초과 전압을 지나치게 높은 저항 경로로 전환시키거나, 땅으로 안전하게 방전시킵니다.

     이 과정은 일반적으로 몇 마이크로초 내에 이루어집니다.

 

   SPD 주요 기능

    1)초과 전압 보호: SPD는 연결된 장비에 도달하기 전에 전압 서지를 감지하고 제한합니다.

    2)노이즈 필터링: 일부 SPD 모델은 전기적 노이즈를 줄이는 기능을 가지고 있어, 장비의 성능 저하를 방지합니다.

    3)장비 수명 연장: 전기적 서지로 인한 손상으로부터 장비를 보호함으로써 장비의 수명을 연장할 수 있습니다.

   

    SPD는 크게 세 가지 유형(Type 1, Type 2, Type 3)으로 분류

 

    1)Type 1: 주로 서비스 입구에 설치되며, 번개로 인한 직접적인 서지를 포함한 대규모의 서지로부터 보호하기 위해

       사용됩니다.

   2) Type 2: 전기 분배 패널에 설치되며, Type 1 SPD가 처리하지 못한 서지로부터 장비를 보호합니다.

   3) Type 3: 사용자가 사용하는 장비 근처에 설치되며, 최종적인 추가 보호층을 제공합니다. 이는 주로 소비자 전자 제품

      의 직접적인 보호를 위해 사용됩니다.

용어

    최대 지속 전압(Uc)

    SPD가 지속적으로 견딜 수 있는 최대 전압 수준입니다. 이 값은 장치가 정상적으로 작동할 수 있는 전압의 최대 한계를

    나타냅니다.

 

    최대 방전 전류(Imax)

    SPD가 처리할 수 있는 최대 방전 전류입니다. 이 값은 서지 이벤트 동안 장치가 한 번에 안전하게 방전할 수 있는 전류의

    최대량을 나타내며, 일반적으로 킬로암페어(kA) 단위로 표시됩니다. 높은 Imax 값은 더 큰 서지 이벤트를 처리할 수 있

    는 능력을 의미합니다.

 

    전압 보호 수준(Up) 

     서지 이벤트 발생 시 SPD를 통과한 후 장비에 도달하는 최대 전압입니다. 이 값은 SPD가 서지를 얼마나 효과적으로

     제한할 수 있는지를 나타내며, 낮은 Up 값은 더 나은 보호를 의미합니다.

 

   공칭 방전 전류(In): SPD가 견딜 수 있는 방전 전류의 표준화된 수준입니다. 이 값은 일반적인 서지 조건에서 SPD의

    성능을 나타내며, Imax보다 작습니다.

 

    응답 시간: 서지가 감지된 후 SPD가 작동하기 시작하는 데 걸리는 시간입니다. 이 시간은 일반적으로 나노초(ns) 또는

    마이크로초(µs) 단위로 표시됩니다. 빠른 응답 시간은 SPD가 서지를 신속하게 처리할 수 있음을 의미합니다.

 

5. 서지보호장치의 시설 

 

 

 

 

6. SPD 전압보호레벨 

 

 

        SPD(Surge Protection Device)의 전압 보호 레벨은 "전압 보호 수준(Voltage Protection Level)" 또는 "Up"으로

        표현됩니다. 이는 서지 보호 장치가 서지 이벤트를 겪을 때, 장치를 통과한 후 연결된 장비에 도달하는 최대 전압을

        의미합니다.

        즉, 서지가 발생했을 때 SPD가 서지 전압을 얼마나 효과적으로 제한할 수 있는지를 나타내는 지표입니다.

 

        전압 보호 레벨은 SPD의 핵심 성능 지표 중 하나로, 이 값이 낮을수록 연결된 장비에 도달하는 서지의 전압이 낮다는          것을 의미하며, 따라서 보다 우수한 보호를 제공한다고 할 수 있습니다.

       이 수준은 일반적으로 볼트(V) 단위로 측정되며, 장치의 설계와 재료에 따라 다릅니다.

7. 전압 보호 레벨을 결정할 때 고려해야 할 주요 요소

1. 연결된 장비의 감도: 민감한 전자 장비일수록 낮은 전압 보호 레벨이 필요합니다.
2. 서지의 예상 크기: 큰 서지에 대비하여 적절한 보호 레벨을 선택해야 합니다.
3. 설치 환경: 전기 시스템의 구성, 서지 발생 빈도, 그리고 외부 환경 등이 전압 보호 레벨의 선택에 영향을 줄 수  있습니다.

 

8. 실효보호레벨

     SPD(Surge Protection Device)의 실효보호레벨, 또는 "Residual Voltage"는 서지 보호 장치가 서지 이벤트를 처리한 후,

     보호하고자 하는 장비에 실제로 도달하는 전압의 수준을 의미합니다. 이는 SPD가 서지로부터 장비를 보호하는 데 있어

     얼마나 효과적인지를 나타내는 중요한 지표입니다. 때로는 "전압 보호 수준(Voltage Protection Level)" 또는 "Up"으로도

     불리며, SPD가 서지를 제한할 수 있는 최대 전압을 의미합니다.

 

    실효보호레벨은 다음 요소들에 의해 영향을 받습니다:

• SPD의 기술적 성능: SPD의 내부 구성과 사용된 기술은 실효보호레벨을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
• 서지의 크기와 형태: 서지의 전압, 전류, 그리고 지속 시간 같은 특성들은 실효보호레벨에 영향을 줍니다.
• 설치 조건: SPD와 보호하려는 장비 간의 거리, 그리고 전선의 길이와 굵기는 실효보호레벨에 영향을 미칠 수 있습니다.

    실효보호레벨이 낮을수록, 즉 SPD가 서지 후에 장비에 도달하는 전압을 더 많이 감소시킬수록 보호 효과는 더

    좋아집니다. 이는 연결된 장비가 더 낮은 전압 서지에 노출되므로, 민감한 전자 부품이 손상될 위험이 줄어들기

    때문입니다.

  

   SPD를 선택할 때는 실효보호레벨을 주의 깊게 고려해야 합니다. 이는 특히 고가의 전자 장비나 중요한 데이터를 다루는

   시스템에서 더욱 중요합니다. 높은 서지 보호 효율을 가진 SPD를 선택함으로써, 장비의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시

   킬 수 있습니다.

 

9. SPD 도체 최소 단면적