إذا كان منزلك يحتوي على الكثير من الأجهزة المنزلية باهظة الثمن ، فمن الأفضل الاهتمام بتنظيم حماية شاملة لشبكة الطاقة. في هذه المقالة ، سنتحدث عن أجهزة الحماية من زيادة التيار ، ولماذا هناك حاجة إليها ، وما هي وكيف يتم تثبيتها.
طبيعة زيادة الفولتية وتأثيرها على التكنولوجيا
منذ الطفولة ، كان الكثيرون على دراية بضجة فصل الأجهزة الكهربائية المنزلية عن الشبكة عند أول إشارة لعاصفة رعدية وشيكة. اليوم ، أصبحت المعدات الكهربائية للشبكات الحضرية أكثر تقدمًا ، ولهذا السبب يهمل الكثير من الناس أجهزة الحماية الأولية. في الوقت نفسه ، لم تختف المشكلة تمامًا ؛ لا تزال الأجهزة المنزلية ، خاصة في المنازل الخاصة ، في خطر.
يمكن أن تكون طبيعة حدوث الجهد الزائد النبضي (IP) طبيعية ومن صنع الإنسان. في الحالة الأولى ، تحدث الصواعق بسبب الصواعق في خطوط الكهرباء العلوية ، ويمكن أن تصل المسافة بين نقطة التأثير والمستهلكين المعرضين للخطر إلى عدة كيلومترات. من الممكن أيضًا إصابة أعمدة الراديو وقضبان الصواعق المتصلة بالحلقة الأرضية الرئيسية ، وفي هذه الحالة يظهر الجهد الزائد المستحث في الشبكة المنزلية.
1 - صاعقة عن بعد في خطوط الكهرباء ؛ 2 - المستهلكون 3 - الحلقة الأرضية ؛ 4 - ضربة صاعقة قريبة في خطوط الكهرباء ؛ 5 - ضربة صاعقة مباشرة في مانع الصواعق
لا يمكن التنبؤ بـ IP من صنع الإنسان ، فهي تنشأ نتيجة تبديل الأحمال الزائدة في المحولات ومحطات التوزيع الفرعية. مع زيادة غير متماثلة في الطاقة (فقط في مرحلة واحدة) ، من الممكن حدوث قفزة حادة في الجهد ، يكاد يكون من المستحيل توقع ذلك.
تكون الفولتية الدافعة قصيرة جدًا في الوقت (أقل من 0.006 ثانية) ، وتظهر بشكل منهجي في الشبكة وغالبًا ما تمر دون أن يلاحظها أحد من قبل المراقب. تم تصميم الأجهزة المنزلية لتحمل ارتفاعات تصل إلى 1000 فولت ، وهي تظهر في أغلب الأحيان. عند الجهد العالي ، يتم ضمان انقطاع إمدادات الطاقة ، كما يمكن أيضًا انهيار العزل في أسلاك المنزل ، مما يؤدي إلى حدوث دوائر قصيرة متعددة ونشوب حريق.
كيف يتم ترتيب SPD وكيف يعمل
قد يحتوي SPD ، اعتمادًا على فئة الحماية ، على جهاز أشباه الموصلات على المتغيرات ، أو يحتوي على مانع تلامس. في الوضع العادي ، يعمل SPD في وضع الالتفافية ، حيث يتدفق التيار بداخله عبر تحويلة موصلة. يتم توصيل التحويلة بالأرض الواقية من خلال مكثف أو قطبين مع فجوة موحدة بشكل صارم.
خلال زيادة الجهد ، حتى لو كانت قصيرة جدًا ، يمر التيار عبر هذه العناصر وينتشر على طول الأرض أو يتم تعويضه بانخفاض حاد في المقاومة في حلقة الطور إلى الصفر (دائرة كهربائية قصيرة). بعد استقرار الجهد ، يفقد مانع الصواعق قدرته ، ويعمل الجهاز مرة أخرى في الوضع العادي.
وبالتالي ، فإن SPD تغلق الدائرة لفترة من الوقت بحيث يمكن تحويل الجهد الزائد إلى طاقة حرارية. في الوقت نفسه ، تمر تيارات كبيرة عبر الجهاز - من عشرات إلى مئات الكيلو أمبير.
ما هو الفرق بين فئات الحماية
اعتمادًا على أسباب حدوث IP ، يتم تمييز خاصيتين لموجة الجهد المتزايد: 8/20 و 10/350 ميكروثانية. الرقم الأول هو الوقت الذي يكتسب فيه IP قيمته القصوى ، والثاني هو الوقت الذي يستغرقه للوصول إلى القيم الاسمية. كما ترى ، النوع الثاني من الجهد الزائد أكثر خطورة.
تم تصميم أجهزة الفئة الأولى للحماية من IP بخاصية 10/350 s ، وغالبًا ما تحدث عندما يضرب البرق في خطوط الطاقة الأقرب من 1500 متر إلى المستهلك. الأجهزة قادرة على تمرير تيار من 25 إلى 100 كيلو أمبير عبر نفسها لفترة وجيزة ، وتعتمد جميع أجهزة الفئة الأولى تقريبًا على أجهزة منع الحمل.
تركز SPD من الفئة الثانية على تعويض IP بخاصية 8/20 µs ، وتتراوح قيم الذروة الحالية فيها من 10 إلى 40 kA.
تم تصميم فئة الحماية III لتعويض الزيادات المفاجئة بالقيم الحالية التي تقل عن 10 كيلو أمبير مع خاصية IP 8/20 µs. تعتمد أجهزة الحماية من الدرجة الثانية والثالثة على عناصر أشباه الموصلات.
قد يبدو أنه يكفي تثبيت أجهزة من الفئة الأولى فقط ، كأقوى الأجهزة ، لكن هذا ليس كذلك. المشكلة هي أنه كلما ارتفع الحد الأدنى للتيار الأمامي ، قلت حساسية SPD. بعبارة أخرى: مع قيم IP قصيرة ومنخفضة نسبيًا ، قد لا تعمل SPD القوية ، ولن تكون أكثر حساسية قادرة على التعامل مع التيارات بهذا الحجم.
تم تصميم أجهزة الحماية من الدرجة الثالثة للتخلص من أدنى مستويات النظام الدولي - فقط بضعة آلاف من الفولتات. إنها متشابهة تمامًا في خصائصها مع أجهزة الحماية المثبتة من قبل الشركات المصنعة في إمدادات الطاقة للأجهزة المنزلية. في حالة التثبيت الزائد ، فهم أول من يتحمل الحمل ويمنع تشغيل SPD في الأجهزة ، والتي يقتصر موردها على 20-30 دورة.
هل هناك حاجة إلى SPD ، وتقييم المخاطر
توجد قائمة كاملة بمتطلبات تنظيم الحماية ضد IP في IEC 61643-21 ، يمكنك تحديد التثبيت الإلزامي وفقًا لمعيار IEC 62305-2 ، والذي وفقًا لتقييم محدد لدرجة مخاطر الصواعق الإضراب والعواقب الناجمة عنه.
بشكل عام ، عند توفير الطاقة من خطوط الطاقة العلوية ، يُفضل دائمًا تثبيت الفئة I SPD ، ما لم يتم اتخاذ مجموعة من التدابير لتقليل تأثير العواصف الرعدية على وضع مصدر الطاقة: إعادة تأريض الدعامات ، PEN - عناصر الموصل والمعدن ، جهاز مانع الصواعق مع أنظمة معادلة محتملة منفصلة.
أسهل طريقة لتقييم المخاطر هي مقارنة تكلفة الأجهزة غير المحمية وأجهزة الأمان. حتى في المباني متعددة الطوابق ، حيث يكون الجهد الزائد منخفضًا للغاية مع خاصية 8/20 ، فإن خطر انهيار العزل أو فشل الأجهزة مرتفع جدًا.
تركيب الأجهزة في لوحة التبديل الرئيسية
معظم وحدات SPD معيارية ويمكن تركيبها على سكة DIN مقاس 35 مم. الشرط الوحيد هو أن الدرع لتثبيت SPD يجب أن يكون له غلاف معدني مع اتصال إلزامي بالموصل الواقي.
عند اختيار SPD ، بالإضافة إلى خصائص الأداء الرئيسية ، يجب أن تأخذ في الاعتبار أيضًا تيار التشغيل المقدر في وضع الالتفافية ، ويجب أن يتوافق مع الحمل في التيار الكهربائي الخاص بك. معلمة أخرى هي أقصى جهد لقط ، يجب ألا يكون أقل من أعلى قيمة ضمن التقلبات اليومية.
يتم توصيل SPDs في سلسلة بشبكة إمداد أحادية الطور أو ثلاثية الطور ، على التوالي ، من خلال قاطع دائرة ثنائي القطب وأربعة أقطاب. يعد تركيبه ضروريًا في حالة لحام أقطاب فجوة الشرارة أو انهيار المكثف ، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي دائم. يتم توصيل المراحل والموصل الواقي بالأطراف العلوية للـ SPD ، والصفر بالأطراف السفلية.
مثال اتصال SPD: 1 - الإدخال ؛ 2 - التبديل التلقائي ؛ 3 - SPD ؛ 4 - الحافلة الأرضية 5 - الحلقة الأرضية ؛ 6 - عداد الكهرباء. 7 - آلة تفاضلية ؛ 8 - لآلات المستهلكين الأوتوماتيكية
عند تثبيت عدة أجهزة حماية بفئات حماية مختلفة ، يجب تنسيقها باستخدام ملفات خاصة متصلة في سلسلة مع SPD. أجهزة الحماية مدمجة في الدائرة بترتيب تصاعدي للفئة. بدون تنسيق ، ستتحمل أجهزة SPD الأكثر حساسية الحمل الرئيسي وتفشل في وقت سابق.
يمكن تجنب تركيب الإختناقات إذا تجاوز طول خط الكابل بين الأجهزة 10 أمتار. لهذا السبب ، يتم تثبيت SPD من الفئة الأولى على الواجهة حتى قبل العداد ، مما يحمي وحدة القياس من الزيادات المفاجئة ، ويتم تثبيت الفئتين الثانية والثالثة ، على التوالي ، على ASU ودروع الأرضية / المجموعة.