6/2/2015 Selection of Surge Protective Device (SPD) (Part 1) | Electrical Notes & Articles

https://electricalnotes.wordpress.com/2015/05/30/selectionofsurgeprotectivedevicespdpart1/ 1/5

Electrical Notes & Articles

Sharing Abstracts,Notes on various Electrical Engineering Topics.

Selection of Surge Protective Device (SPD)(Part 1)

MAY 30, 2015  2 COMMENTS(HTTPS://ELECTRICALNOTES.WORDPRESS.COM/2015/05/30/SELECTION‑OF‑SURGE‑PROTECTIVE‑DEVICE‑SPD‑PART‑1/#COMMENTS)

Introduction:

A device which diverts or limits surge current is called Surge protective devices (SPD).SPD protect electrical equipment against over voltages caused by lightning or Switching. It iswired in parallel to the equipment which is needed to be protected.Once the surge voltage exceeds SPD’s rating it starts to conduct energy directly to the electricalgrounding system. An SPD has a very low resistance during this time and give low resistancepath the energy to ground. Once the surge is over it gives high resistance path to current.SPD is previously known as Transient Voltage Surge Suppressors (TVS) or Secondary SurgeArresters.Underwriter laboratories ,UL 1449 Listed SPDs are now designated as either Type 1, Type 2 orType 3 and intended for use on AC power systems rated Less than 1000vrms

Principle:

SPD is used to limit transient over voltages of atmospheric or Switching Surge and gives pathto the excessive current to earth hence limit the overvoltage to a value that is not hazardous forthe electrical installation.

6/2/2015 Selection of Surge Protective Device (SPD) (Part 1) | Electrical Notes & Articles

https://electricalnotes.wordpress.com/2015/05/30/selectionofsurgeprotectivedevicespdpart1/ 2/5

Causes of Surges:

(1) External Surge:lightning strikes :Direct Stroke , Indirect Stroke(2) Internal Surge:Switching Surge:Switching on/off of inductive loads.Tripped circuit breakers and fuses.Short circuits.Malfunctions caused by the power company.Insulation Failures:Arcing Ground:Ignition and interruption to electric arc.

Difference between Surge arrestor (Lighting Arrestor) andSurge Suppressor:

Surge arresters and Surge Suppressor both are used to protect equipment from surges. But,there is confusion between the application of surge arrestors / Lighting arrestor and surgesuppressors.The main differences between a lightning arrester and a surge arrester are its fault clearingtime and it’s positionBoth are doing the same job, but still both are not same.

Lighting Arrestor / Surge Arrestor:

 Surge Arresters are widely also known Lightning arresters.Surge arresters are devices installed on Over head lines, substations etc to avoid a Lightingsurge and other Surges of an additional current/ voltage/charge due to various faultsoccurring.In the past year when nonlinear / solid‑state devices (computers, PLC and drives) were notused. The Electrical Load is mostly Linear Load. Utility companies and end users wereconcerned with how to protect electrical distribution systems from lightning surges to ensurethat voltage surges did not exceed the basic insulation level (BIL) of the conductor wires,transformers and other equipment.Hence Surge arrestors / Lighting arrestors were developed for use in low, medium and highvoltage applications at various points in the transmission and distribution system.Surge Arrestor provide low resistance path between the phase conductor and ground. LA didnot concern with the loads if it cleared within a few cycles.Arrestors are still used in the electrical industry primarily along the transmission lines and

6/2/2015 Selection of Surge Protective Device (SPD) (Part 1) | Electrical Notes & Articles

https://electricalnotes.wordpress.com/2015/05/30/selectionofsurgeprotectivedevicespdpart1/ 3/5

upstream of a facility’s service entrance.Arrestors are available in various classes depending upon their withstand capability (e.g.,station vs. distribution class). At the service entrance location on low voltage systems (600Vand below), Lightning arrestors were designed to protect the electrical distribution system andnot the sensitive solid‑state equipment.Economically, surge arresters are better than surge Different surge arresters are availablebased on their withstanding capability. The main problem with them is that they are designedfor protecting large electrical distribution systems from lightning surges, and not for sensitivesolid state equipment.Applications: The surge arrester is best to protect insulation of transformers, panel boards,and wirings. However, it doesn’t work well for solid state components.

 Surge Suppressor / Surge Protector (called TVSS):

 In today’s we mostly use solid‑state (nonlinear) loads like electronic equipment, drives, PLCs,computers, electronic ballasts, telecommunication equipment. Non Linear is about 70% ofutility loads. The solid‑state components will be damaged by the surges.Using Surge suppressors at the service entrance and key branch panels, the surge will beeffectively reduced to under 100V.If a TVSS and lightning arrestor are both used at a service entrance switchboard, the TVSS will“turn on” earlier and shunt most of the surge current. Many water‑treatment plants,telecommunication facilities, hospitals, schools and heavy industrial plants utilize TVSSsinstead of surge arrestors to provide protection against the effects of lightning, utilityswitching, switching electric motors.Applications: They are used in water treatment plants, hospitals, schools, andtelecommunication facilities.

 Size of Surge Protection Device (SPD) does notdepend on Panel Size:

The kA rating of an SPD (surge rating) is one of the most misleading terms. We normally use50KA SPD to protect 50KA panel.The kA rating of the surge arresters has nothing to do with the fault current rating of electricaldistribution board. We can fit a 40kA surge arrester in a domestic board with a fault currentrating of less than 5kAWhen a surge enters a panel, it does not know the size of the panel. So It is totallymiscalculation for use 50KA SPD for 50KA PanelThere is a normal Practice that larger panels need larger SPD, but surges are indifferent topanel size.The largest surge that can enter a building’s wiring is 10kA, as explained in the IEEE C62.41standard. So why would we need a SPD rated for 100KA or 200kA.

6/2/2015 Selection of Surge Protective Device (SPD) (Part 1) | Electrical Notes & Articles

https://electricalnotes.wordpress.com/2015/05/30/selectionofsurgeprotectivedevicespdpart1/ 4/5

FILED UNDER UNCATEGORIZED

About Jignesh.ParmarJignesh Parmar has completed his B.E(Electrical) from Gujarat University. He has more than 11years experience in Power Transmission‑Power Distribution‑Electrical energy theft detection‑Electrical Maintenance‑Electrical Projects(Planning‑Designing‑coordination‑Execution). He isPresently associate with one of the leading business group as a Assistant Manager atAhmedabad,India. He is Freelancer Programmer of Advance Excel and design useful Excel Sheetsof Electrical Engineering as per IS,NEC,IEC,IEEE codes. He is technical Author for ʺElectricalMirrorʺ and ʺElectrical Indiaʺ Magazines. He is Technical Blogger and Familiar with English,Hindi, Gujarati, French languages. He wants to Share his experience & knowledge and helptechnical enthusiasts to find suitable solutions and updating themselves on various EngineeringTopics.

2 Responses to Selection of Surge Protective Device (SPD)(Part 1)

Satinder says:May 30, 2015 at 6:33 pmThanku SirIt’s valuable notes for me

ReplyDarwin Guimay says:June 1, 2015 at 1:32 amI very much appreciate your efforts and being generous for sharing your brilliant knowledgeSir. Thanks and regards;

Darwin R. Guimay AES – Electrical Engineer 09268743746

Reply

Create a free website or blog at WordPress.com.

The Enterprise Theme.

Follow

Follow “Electrical Notes & Articles”

About these ads(http://wordpress.com/about-these-ads/)

6/2/2015 Selection of Surge Protective Device (SPD) (Part 1) | Electrical Notes & Articles

https://electricalnotes.wordpress.com/2015/05/30/selectionofsurgeprotectivedevicespdpart1/ 5/5

Build a website with WordPress.com