حفاظت در برابر صاعقه داخلی و دستگاه‌های سرج: تفاوت چیست؟

۱. رابطه بین حفاظت در برابر صاعقه داخلی و محافظت در برابر نوسانات برق

حفاظت در برابر صاعقه داخلی (LPS داخلی):

این بخشی از سیستم حفاظت در برابر صاعقه است. این شامل همبندی هم پتانسیل برای صاعقه و/یا ایزولاسیون الکتریکی از سیستم حفاظت در برابر صاعقه خارجی می‌شود.

اقدامات حفاظت در برابر نوسانات برق (SPM):

اینها اقداماتی هستند که برای محافظت از سیستم‌های داخلی در برابر پالس‌های الکترومغناطیسی صاعقه (LEMP) انجام می‌شوند. SPM همچنین بخشی از سیستم کلی حفاظت در برابر صاعقه است.

طبق شکل ۱ در استاندارد GB/T 21714.1، حفاظت کامل در برابر صاعقه شامل سیستم حفاظت در برابر صاعقه (LPS) و اقدامات حفاظت در برابر سرج (SPM) می‌شود. حفاظت در برابر سرج (SPM) در استاندارد GB/T 21714.4 پوشش داده شده است، در حالی که حفاظت در برابر صاعقه داخلی بخشی از LPS است (که شامل بخش‌های خارجی و داخلی می‌شود) و در استاندارد GB/T 21714.3 شرح داده شده است.

شکل ۱ – رابطه بین بخش‌های GB/T 21714

۲. منشأ حفاظت در برابر صاعقه داخلی و محافظت در برابر نوسانات برق

۲.۱ استاندارد IEC 1024-1:1990

در استاندارد IEC 1024-1:1990، "حفاظت از سازه‌ها در برابر صاعقه - بخش 1: اصول کلی"، بخش 1.2.7، حفاظت از صاعقه داخلی را به عنوان تمام اقدامات اضافی فراتر از سیستم حفاظت از صاعقه خارجی تعریف می‌کند. این اقدامات به کاهش اثرات الکترومغناطیسی جریان‌های صاعقه در داخل فضای حفاظت شده کمک می‌کند. بنابراین، طبق IEC 1024-1:1990، حفاظت از صاعقه داخلی شامل هر چیزی غیر از حفاظت از صاعقه خارجی است - که حفاظت در برابر پالس‌های الکترومغناطیسی (LEMP) را نیز پوشش می‌دهد.

۲.۲ استاندارد IEC 62305-1:2006

تا زمان انتشار استاندارد IEC 62305-1:2006، با عنوان «حفاظت در برابر صاعقه - بخش 1: اصول کلی» (ویرایش اول)، تعاریف دقیق‌تر شدند:

۳.۴۲ سیستم حفاظت در برابر صاعقه داخلی (LPS): بخشی از LPS متشکل از همبندی هم پتانسیل و/یا ایزولاسیون الکتریکی از LPS خارجی. ۳.۴۹ سیستم اقدامات حفاظتی LEMP (LPMS): یک سیستم کامل از اقدامات برای محافظت از سیستم‌های داخلی در برابر پالس‌های الکترومغناطیسی صاعقه (LEMP).

سری IEC 62305-1 تا 4:2006 جایگزین استانداردهای قبلی شد و چندین سند IEC TC81 را با هم ترکیب کرد. این استاندارد، تعریف قدیمی LPS داخلی از IEC 1024 را به دو بخش تقسیم کرد: LPS داخلی و LPMS (برای حفاظت LEMP). در IEC 62305-1:2024، LPMS رسماً به اقدامات حفاظت در برابر نوسانات برق (SPM) تغییر نام داد.

۳ اقدامات حفاظت از صاعقه داخلی

حفاظت داخلی در برابر صاعقه برای عملکرد صحیح سیستم حفاظت در برابر صاعقه ضروری است. اگر هیچ حفاظت داخلی وجود نداشته باشد، جریان‌های صاعقه که از طریق LPS خارجی یا سایر قسمت‌های رسانای ساختمان عبور می‌کنند، ممکن است باعث ایجاد جرقه‌های خطرناک شوند. این جرقه‌ها می‌توانند منجر به آتش‌سوزی، آسیب‌های شخصی یا آسیب به زیرساخت‌ها شوند. جدا از تفاوت در فواصل جداسازی، حفاظت داخلی در تمام سطوح حفاظت در برابر صاعقه یکسان است. جرقه‌ها ممکن است بین LPS خارجی و اجزای زیر رخ دهند: تأسیسات فلزی، سیستم‌های داخلی ساختمان، قطعات رسانای خارجی یا خطوط لوله متصل به ساختمان محافظت شده.

طبق استانداردها، جرقه‌هایی که در نواحی مستعد انفجار سازه رخ می‌دهند، همیشه خطرناک تلقی می‌شوند. برای جلوگیری از تشکیل جرقه، باید از یکی از روش‌های زیر استفاده شود: اتصال هم‌پتانسیل، یا؛ عایق‌بندی الکتریکی بین قطعات فلزی.

اقدامات هم‌پتانسیل‌سازی (شکل ۲ را ببینید) شامل موارد زیر است:

هادی‌های همبندی، زمانی استفاده می‌شوند که اتصالات طبیعی، پیوستگی الکتریکی را فراهم نمی‌کنند، مثلاً با اتصال مستقیم به لوله‌های آب یا گرمایش؛

دستگاه‌های محافظ برق اضطراری (SPD)، که در مواردی که اتصال مستقیم امکان‌پذیر نیست، مثلاً برای خطوط ولتاژ پایین، استفاده می‌شوند.

اسپارک گپ ایزوله (ISG)، زمانی استفاده می‌شود که استفاده از هادی‌های همبند مجاز نباشد، مثلاً برای لوله‌های حفاظت کاتدی یا خطوط لوله گاز.

شکل ۲

پیوند هم پتانسیل برای حفاظت در برابر صاعقه بر اساس انواع مختلف LPS خارجی، دارای ویژگی‌های زیر است:

LPS ایزوله: اتصال فقط در سطح زمین انجام می‌شود؛

LPS پیوست شده: پیوند باید در محل زیر انجام شود:

(1) زیرزمین یا سطح زمین، و؛

(2) هر مکانی که عایق‌بندی یا فاصله جداسازی مورد نیاز در آن حاصل نشده باشد.

LPS عایق الکتریکی: علاوه بر همبندی در سطح زمین، همبندی را می‌توان در سیستم‌های ترمینال هوایی یا هادی‌های نزولی نیز انجام داد.

۴ اقدام حفاظتی در برابر نوسانات برق

SPM پایه شامل اجزای زیر است:

(1) شبکه ارتینگ و همبندی

سیستم ارتینگ، جریان صاعقه را به طور ایمن به زمین هدایت و دفع می‌کند.

شبکه پیوند، اختلاف پتانسیل را به حداقل می‌رساند و اثرات میدان مغناطیسی را کاهش می‌دهد.

(2) محافظ الکترومغناطیسی و سیم‌کشی مناسب

شیلدینگ فضایی، میدان‌های مغناطیسی داخل LPZ ناشی از برخورد مستقیم صاعقه یا برخورد صاعقه در نزدیکی ساختمان را کاهش می‌دهد و به کاهش نوسانات داخلی کمک می‌کند.

محافظت از کابل‌های داخلی با کابل‌ها یا لوله‌های محافظ، نوسانات القایی را به حداقل می‌رساند.

طرح سیم‌کشی داخلی مناسب به حداقل رساندن حلقه‌های القایی و کاهش نوسانات داخلی کمک می‌کند. شیلد کردن خطوط خارجی در نقطه ورودی ساختمان نیز نوسانات هدایت شده به سیستم‌های داخلی را کاهش می‌دهد.

(3) سیستم SPD هماهنگ

یک سیستم SPD هماهنگ، تأثیر نوسانات خارجی و داخلی را محدود می‌کند.

(4) رابط‌های جداسازی

رابط‌های ایزولاسیون، اثر موج‌های هدایت‌شده بر خطوط ورودی به LPZ را کاهش می‌دهند.

اتصال زمین و همبندی هم پتانسیل باید همیشه تضمین شود، به خصوص در نقاط ورودی ساختمان - یا با اتصال مستقیم یا با اتصال هر سرویس رسانا به یک SPD به عنوان بخشی از همبندی هم پتانسیل.

(5) استفاده از سیستم‌های هشدار رعد و برق (TWS)

بند 7.1 از استاندارد IEC 62305-1:2024 بیان می‌کند که فعال کردن TWS مطابق با استاندارد IEC 62793 می‌تواند به عنوان یک اقدام حفاظتی با قطع اتصال سرویس‌های خارجی عمل کند و به کاهش فراوانی آسیب به سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی کمک کند.

۵ نتیجه‌گیری

اقدامات سیستم داخلی با هدف جلوگیری از جرقه‌های خطرناک، از جمله اتصال هم پتانسیل صاعقه با SPD سطح اول انجام می‌شود. حفاظت در برابر اضافه ولتاژ عمدتاً به جبران اضافه ولتاژهایی می‌پردازد که بر سیستم‌های داخلی تأثیر می‌گذارند و SPDهای مورد استفاده برای این منظور باید با SPD سطح اول هماهنگ باشند، اما شامل SPD سطح اول نمی‌شوند. اس پی دی خودش