۱.. چیست؟ ‎‏ ... افزایش ناگهانی دستگاه محافظ (SPD)?

 

دستگاه محافظ سرج (SPD) یک وسیله الکترونیکی است که برای محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر اضافه ولتاژهای گذرا، مانند اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه، نوسانات شبکه برق یا افزایش ناگهانی ولتاژ ناشی از سوئیچینگ تجهیزات، استفاده می‌شود. این دستگاه با محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا و هدایت جریان‌های سرج به زمین، عملکرد پایدار تجهیزات الکتریکی را تضمین می‌کند، طول عمر تجهیزات را افزایش می‌دهد و خطر آسیب ناشی از نوسانات ولتاژ را کاهش می‌دهد.

 

محافظ‌های ولتاژ به طور گسترده در سیستم‌های قدرت، شبکه‌های ارتباطی، اتوماسیون صنعتی، لوازم خانگی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و بخش مهمی از حفاظت ایمنی الکتریکی هستند.

 

۱.۱ اصل کار محافظ سرج

 

وظیفه اصلی یک محافظ ولتاژ، شناسایی و سرکوب اضافه ولتاژ است. اصول کار آن عمدتاً بر مکانیسم‌های زیر متکی است.

 

۱.۱.۱ کلمپ ولتاژ

وقتی ولتاژ در مدار از آستانه تعیین‌شده فراتر رود، اجزای غیرخطی داخل محافظ ولتاژ (مانند واریستورها، لوله‌های تخلیه گاز یا دیودهای گذرا) به سرعت هدایت می‌کنند و ولتاژ اضافی را در محدوده ایمن محدود می‌کنند.

 

۱.۱.۲ انرژی تخلیه

محافظ ولتاژ، انرژی تولید شده توسط اضافه ولتاژ را از طریق سیستم اتصال زمین به زمین هدایت می‌کند و از ورود آن به تجهیزات تحت حفاظت جلوگیری می‌کند.

 

۱.۱.۳ خودکار بهبودی

برخی از محافظ‌های ولتاژ می‌توانند پس از وقوع نوسانات برق به طور خودکار به عملکرد عادی خود بازگردند، در حالی که برخی دیگر نیاز به تعویض دستی یا تنظیم مجدد دارند.

 

۱.۲ چگونه به یک محافظ برق انتخاب کنید

هنگام انتخاب یک محافظ ولتاژ مناسب، باید عوامل زیر را در نظر گرفت.

 

۱.۲.۱ ولتاژ سطح 

ولتاژ نامی محافظ ولتاژ باید با ولتاژ سیستم تحت حفاظت، مانند سیستم ۲۲۰ ولت AC یا سیستم ۴۸ ولت DC، مطابقت داشته باشد.

 

۱.۲.۲ جریان ظرفیت (ورودی/خروجی)

 

این نشان دهنده حداکثر جریان ضربه ای است که محافظ ضربه می تواند تحمل کند، که معمولاً با واحد kA (هزار آمپر) اندازه گیری می شود، و SPD هایی با ظرفیت جریان بالاتر باید در مناطقی با رعد و برق مکرر انتخاب شوند.

 

۱.۲.۳ پاسخ زمان

  

هرچه زمان پاسخ کوتاه‌تر باشد، اثر حفاظتی بهتر است. SPDهایی با زمان پاسخ در سطح نانوثانیه برای تجهیزات الکترونیکی دقیق مناسب هستند.

 

۱.۲.۴ حفاظت حالت

 

با توجه به نیاز سیستم، حالت حفاظت تک فاز، سه فاز یا ترکیبی (مانند LN، L-PE، N-PE و غیره) را انتخاب کنید.

 

۱.۲.۵ نصب مکان

  

طبق استاندارد IEC 61643، محافظ‌های ولتاژ را می‌توان به نوع ۱ (ورودی ساختمان)، نوع ۲ (جعبه توزیع) و نوع ۳ (انتهای تجهیزات) طبقه‌بندی کرد.

 

۱.۲.۶ صدور گواهینامه استانداردها

 

برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان، محصولاتی را انتخاب کنید که با استانداردهای بین‌المللی (مانند UL 1449، IEC 61643) مطابقت داشته باشند.

 

۱.۳ چگونه به محافظ برق نصب کنید

 

نصب صحیح، کلید تضمین عملکرد مؤثر محافظ برق است:

 

۱.۳.۱ نصب مکان:

 

- SPD نوع ۱ باید در تابلوی توزیع اصلی یا در خط ورودی ساختمان نصب شود تا در برابر برخورد مستقیم صاعقه یا صاعقه القایی محافظت شود.

- SPD نوع ۲ در پنل توزیع ثانویه نصب می‌شود تا حفاظت ثانویه را فراهم کند.

- SPD نوع ۳ نزدیک به تجهیزات حساس مانند سرورها و دستگاه‌های ارتباطی نصب می‌شود.

 

۱.۳.۲ روش سیم‌کشی:

 

برای کاهش امپدانس، از سیم‌های کوتاه و ضخیم برای اتصال استفاده کنید.

مطمئن شوید که مقاومت اتصال زمین مطابق با استاندارد (معمولاً ≤ 10Ω) باشد.

 

۱.۳.۳ اتصال موازی و سری:

 

- اکثر SPD ها به صورت موازی نصب می شوند که این امر خللی در عملکرد عادی مدار ایجاد نمی کند.

- برخی از SPD های خاص (مانند نوع فیلترینگ) ممکن است به صورت سری نصب شوند.

 

۱.۳.۴ تعمیر و نگهداری و جایگزینی:

 

- مرتباً وضعیت SPD را بررسی کنید. برخی از SPDها دارای نشانگر طول عمر هستند (برای مثال، یک پنجره قرمز نشان دهنده خرابی است).

- حتی اگر ظاهر آن پس از چندین ضربه ناشی از نوسانات برق، سالم مانده باشد، باید تعویض شود.

 

دوم. دی سی/ای سی محافظ ولتاژ

 

۲.۱ جریان مستقیم افزایش ناگهانی محافظ

 

۲.۱.۱ مفهوم محافظ ولتاژ DC

 

محافظ ولتاژ DC (DC SPD) به طور خاص برای سیستم‌های برق DC طراحی شده است و برای محافظت از تجهیزات DC مانند سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی، ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی، ایستگاه‌های پایه ارتباطی و مراکز داده در برابر آسیب‌های ناشی از ولتاژهای ناگهانی استفاده می‌شود. از آنجایی که برق DC تغییرات دوره‌ای ندارد، طراحی حفاظت از ولتاژهای ناگهانی برای DC باید عوامل ولتاژ و قطبیت پیوسته را در نظر بگیرد.

 

۲.۱.۲ کار کردن اصل محافظ ولتاژ DC

 

• طراحی حساس به قطبیت: قطبیت ولتاژ سیستم DC ثابت است. SPD باید اطمینان حاصل کند که فقط زمانی می‌تواند به درستی کار کند که قطب‌های مثبت و منفی به درستی متصل شده باشند.

• قابلیت تحمل ولتاژ مداوم: برخلاف AC SPD، DC SPD نیاز به تحمل ولتاژ پایدار برای مدت طولانی و بدون نقص دارد.

• فناوری ویژه خاموش کردن قوس: برق DC نقطه عبور از صفر طبیعی ندارد و خاموش کردن قوس دشوار است. بنابراین، DC SPD نیاز به یک دستگاه خاموش کننده قوس ویژه (مانند خاموش کننده قوس با انفجار مغناطیسی) دارد.

 

۲.۱.۳ عملکرد محافظ ولتاژ DC

 

- محافظت از پنل‌های فتوولتائیک خورشیدی، اینورترها و سیستم‌های ذخیره انرژی در برابر صاعقه و نوسانات ولتاژ ناشی از کلیدزنی.

- اطمینان از عملکرد پایدار ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی، جلوگیری از آسیب شوک‌های ولتاژ بالا به سیستم مدیریت باتری.

- تضمین ایمنی منبع تغذیه DC برای ایستگاه‌های پایه ارتباطی و مراکز داده، و کاهش خطر خرابی تجهیزات.

 

۲.۲ جریان متناوب افزایش ناگهانی محافظ

 

۲.۲.۱ مفهوم محافظ ولتاژ AC

 

محافظ ولتاژ AC (AC SPD) برای محافظت از سیستم برق AC (مانند خانه‌ها، کارخانه‌ها، ساختمان‌های تجاری و غیره) در برابر آسیب‌های ناشی از نوسانات ولتاژ استفاده می‌شود. با توجه به تغییرات دوره‌ای ولتاژ برق AC، طراحی SPD باید با فرکانس (50 هرتز/60 هرتز) و تغییرات فاز سازگار شود.

 

۲.۲.۲ کار کردن اصل محافظ ولتاژ AC

 

• تطبیق فاز: AC SPD باید بتواند ولتاژ را در تمام فازها به طور موثر مهار کند.

• پاسخ سریع: فرکانس AC بالا است، بنابراین زمان پاسخ SPD باید فوق‌العاده کوتاه باشد (در حد نانوثانیه).

• تنظیم مجدد خودکار: برخی از SPD های AC می توانند پس از وقوع افزایش ناگهانی ولتاژ، به طور خودکار بازیابی شوند و نیازی به مداخله دستی ندارند.

 

۲.۳ چگونه به درستی یک محافظ ولتاژ DC یا AC انتخاب کنید

 

• نوع سیستم را مشخص کنید: ابتدا مشخص کنید که آیا سیستم DC است یا AC.

• ارزیابی ریسک نوسانات برق: در مناطقی که رعد و برق مکرراً رخ می‌دهد، سطح حفاظت بالاتری (مانند ترکیبی از نوع ۱ و نوع ۲) انتخاب کنید.

• تطابق با الزامات تجهیزات: برای تجهیزات الکترونیکی دقیق، SPDهایی با پاسخ سریع‌تر را انتخاب کنید.

• با متخصصان مشورت کنید: برای سیستم‌های پیچیده (مانند منبع تغذیه هیبریدی)، توصیه می‌شود که یک مهندس، طرح حفاظتی را طراحی کند.

سوم. نتیجه‌گیری

محافظ‌های ولتاژ تجهیزات حیاتی برای تضمین ایمنی سیستم‌های قدرت هستند. چه در کاربردهای DC و چه در AC، انتخاب SPD مناسب و نصب صحیح آن می‌تواند خطر آسیب به تجهیزات را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. با توسعه انرژی‌های نو، وسایل نقلیه الکتریکی و شبکه‌های هوشمند، تقاضا برای محافظ‌های ولتاژ جریان مستقیم در حال افزایش است، در حالی که محافظ‌های ولتاژ AC همچنان پایه و اساس برق صنعتی و خانگی هستند. از طریق انتخاب علمی و نصب استاندارد، محافظ‌های ولتاژ به "محافظ‌های ایمنی" قابل اعتمادی برای سیستم‌های الکتریکی تبدیل خواهند شد.