اگر خانه شما دارای تعداد زیادی لوازم خانگی گران قیمت است، بهتر است از سازماندهی حفاظت الکتریکی جامع مراقبت کنید. در این مقاله در مورد وسایل حفاظت از نوسانات، چرایی نیاز آنها، چیستی و نحوه نصب آنها صحبت خواهیم کرد.

ماهیت اضافه ولتاژ پالس و تأثیر آنها بر فناوری

بسیاری از مردم از دوران کودکی با هیاهوی جدا کردن وسایل برقی خانگی در اولین نشانه‌های نزدیک شدن رعد و برق آشنا بوده‌اند. امروزه تجهیزات الکتریکی شبکه های شهری پیشرفته تر شده اند و به همین دلیل است که بسیاری از افراد از وسایل حفاظتی اولیه غافل می شوند. در عین حال، این مشکل به طور کامل از بین نرفته است؛ لوازم خانگی، به ویژه در خانه های شخصی، هنوز در معرض خطر هستند.

ماهیت وقوع اضافه ولتاژ پالس (OS) می تواند طبیعی و ساخته دست بشر باشد. در حالت اول، IP به دلیل برخورد صاعقه به خطوط برق هوایی رخ می دهد و فاصله بین نقطه برخورد و مصرف کنندگان در معرض خطر می تواند تا چندین کیلومتر باشد. همچنین می توان به دکل های رادیویی و صاعقه گیرهای متصل به مدار اصلی زمین برخورد کرد که در این صورت اضافه ولتاژ القایی در شبکه خانگی ظاهر می شود.

1 - برخورد صاعقه از راه دور به خطوط برق. 2 - مصرف کنندگان; 3 - حلقه زمین؛ 4 - نزدیک شدن صاعقه به خطوط برق. 5- برخورد مستقیم صاعقه به میله صاعقه

منابع برق ساخته دست بشر غیرقابل پیش بینی هستند؛ آنها در نتیجه اضافه بارهای سوئیچینگ در پست های ترانسفورماتور و توزیع به وجود می آیند. با افزایش نامتقارن قدرت (فقط در یک فاز)، افزایش شدید ولتاژ امکان پذیر است؛ پیش بینی این تقریبا غیرممکن است.

ولتاژ پالس در زمان بسیار کوتاه است (کمتر از 0.006 ثانیه)، آنها به طور سیستماتیک در شبکه ظاهر می شوند و اغلب بدون توجه ناظر عبور می کنند. لوازم خانگی برای مقاومت در برابر ولتاژهای بیش از 1000 ولت طراحی شده اند که اغلب این موارد رخ می دهد. در ولتاژ بالاتر، خرابی منابع تغذیه تضمین می شود؛ خرابی عایق در سیم کشی خانه نیز امکان پذیر است که منجر به اتصال کوتاه و آتش سوزی متعدد می شود.

SPD چگونه کار می کند و چگونه کار می کند

SPD، بسته به کلاس حفاظتی، ممکن است دارای یک دستگاه نیمه هادی بر اساس وریستورها یا دارای برقگیر باشد. در حالت عادی، SPD در حالت بای پس عمل می کند، جریان داخل آن از طریق یک شنت رسانا جریان می یابد. شنت از طریق یک وریستور یا دو الکترود با یک شکاف کاملاً تنظیم شده به زمین محافظ متصل می شود.

در طول یک افزایش ولتاژ، حتی بسیار کوتاه، جریان از این عناصر عبور می کند و در امتداد زمین پخش می شود یا با افت شدید مقاومت در حلقه فاز صفر (اتصال کوتاه) جبران می شود. پس از تثبیت ولتاژ، برقگیر ظرفیت خود را از دست می دهد و دستگاه دوباره در حالت عادی کار می کند.

بنابراین SPD مدار را برای مدتی می بندد تا ولتاژ اضافی به انرژی حرارتی تبدیل شود. در این مورد، جریان های قابل توجهی از دستگاه عبور می کند - از ده ها تا صدها کیلو آمپر.

تفاوت بین کلاس های حفاظتی چیست؟

بسته به علل IP، دو ویژگی موج ولتاژ افزایش یافته متمایز می شود: 8/20 و 10/350 میکروثانیه. رقم اول مدت زمانی است که PI به حداکثر مقدار خود می رسد، رقم دوم زمانی است که طول می کشد تا به مقادیر اسمی سقوط کند. همانطور که می بینید، نوع دوم اضافه ولتاژ خطرناک تر است.

دستگاه های کلاس I برای محافظت در برابر نوسانات برق با مشخصه 10/350 میکرو ثانیه طراحی شده اند که اغلب در هنگام تخلیه رعد و برق در خطوط برق نزدیکتر از 1500 متر به مصرف کننده رخ می دهد. این دستگاه ها می توانند جریانی از 25 تا 100 کیلو آمپر را برای مدت کوتاهی از خود عبور دهند؛ تقریباً تمام دستگاه های کلاس I مبتنی بر برقگیر هستند.

SPDهای کلاس II بر جبران IP با مشخصه 8/20 میکرو ثانیه متمرکز هستند، مقادیر اوج جریان در آنها بین 10 تا 40 کیلو آمپر است.

کلاس حفاظت III برای جبران اضافه ولتاژ با مقادیر جریان کمتر از 10 کیلو آمپر با مشخصه IP 8/20 میکرو ثانیه طراحی شده است. دستگاه های کلاس حفاظت II و III بر اساس عناصر نیمه هادی هستند.

ممکن است به نظر برسد که نصب فقط دستگاه های کلاس I به عنوان قدرتمندترین آنها کافی باشد، اما اینطور نیست. مشکل این است که هرچه آستانه کمتر جریان توان بالاتر باشد، SPD حساسیت کمتری دارد. به عبارت دیگر: در مقادیر IP کوتاه و نسبتاً پایین، یک SPD قدرتمند ممکن است کار نکند و یک SPD حساس تر با جریان هایی با چنین بزرگی مقابله نخواهد کرد.

دستگاه هایی با کلاس حفاظتی III برای حذف کمترین ولتاژ - فقط چند هزار ولت - طراحی شده اند. آنها کاملاً شبیه به دستگاه های حفاظتی نصب شده توسط تولید کنندگان در منابع تغذیه برای لوازم خانگی هستند. در صورت نصب پشتیبان، آنها اولین کسانی هستند که بار را بر عهده می گیرند و از عملکرد SPD در دستگاه هایی که عمر مفید آنها به 20-30 سیکل محدود شده است جلوگیری می کنند.

آیا نیاز به SPD، ارزیابی ریسک وجود دارد؟

فهرست کاملی از الزامات برای سازماندهی حفاظت در برابر منبع تغذیه در IEC 61643-21 تنظیم شده است؛ نصب اجباری را می توان با استفاده از استاندارد IEC 62305-2 تعیین کرد که براساس آن ارزیابی خاصی از درجه خطر صاعقه و عواقب ناشی از آن مشخص شده است.

به طور کلی، هنگام تأمین برق از خطوط برق هوایی، نصب محافظ برق کلاس I تقریباً همیشه ترجیح داده می شود، مگر اینکه مجموعه ای از اقدامات برای کاهش تأثیر رعد و برق در حالت منبع تغذیه انجام شده باشد: اتصال مجدد پایه ها، هادی PEN. و عناصر باربر فلزی، نصب صاعقه گیر با حلقه زمین جداگانه، نصب سیستم های یکسان سازی پتانسیل.

یک راه آسان‌تر برای ارزیابی ریسک، مقایسه هزینه‌های لوازم خانگی محافظت نشده و دستگاه‌های امنیتی است. حتی در ساختمان های چند طبقه که اضافه ولتاژها مقادیر بسیار پایینی با مشخصه 20/8 دارند، خطر خرابی عایق یا خرابی دستگاه ها بسیار زیاد است.

نصب دستگاه ها در تابلوی اصلی

اکثر محافظ های برق ماژولار هستند و می توانند روی ریل DIN 35 میلی متری نصب شوند. تنها شرط این است که سپر برای نصب SPD باید دارای یک پوشش فلزی با اتصال اجباری به هادی محافظ باشد.

هنگام انتخاب یک SPD، علاوه بر ویژگی های عملکرد اصلی، باید جریان عملیاتی نامی در حالت بای پس را نیز در نظر بگیرید؛ این باید با بار در شبکه الکتریکی شما مطابقت داشته باشد. پارامتر دیگر حداکثر ولتاژ محدود است که نباید کمتر از بالاترین مقدار در نوسانات روزانه باشد.

SPD ها به صورت سری به یک شبکه تغذیه تک فاز یا سه فاز از طریق یک کلید قطع کننده مدار دو و چهار قطبی متصل می شوند. نصب آن در صورت لحیم شدن الکترودهای شکاف جرقه یا خرابی وریستور که باعث اتصال کوتاه دائمی می شود ضروری است. فازها و هادی محافظ به پایانه های بالایی SPD و هادی خنثی به پایانه های پایینی متصل می شوند.

مثال اتصال SPD: 1 - ورودی. 2 - کلید اتوماتیک; 3 - SPD; 4 - اتوبوس زمینی; 5 - حلقه زمین؛ 6 - کنتور برق; 7 - دیفرانسیل اتوماتیک; 8 - به ماشین آلات مصرفی

هنگام نصب چندین دستگاه محافظ با کلاس های حفاظتی مختلف، هماهنگی آنها با استفاده از چوک های مخصوص متصل به سری با SPD مورد نیاز است. وسایل حفاظتی به ترتیب صعودی کلاس در مدار تعبیه شده اند. بدون تایید، SPD های حساس تر بار اصلی را می گیرند و زودتر از کار می افتند.

اگر طول خط کابل بین دستگاه ها بیش از 10 متر باشد، می توان از نصب چوک ها جلوگیری کرد. به همین دلیل SPD های کلاس I حتی قبل از کنتور بر روی نما نصب می شوند و واحد اندازه گیری را از اضافه ولتاژ محافظت می کنند و کلاس های دوم و سوم به ترتیب روی تابلوهای ASU و طبقه/گروه نصب می شوند.