دستگاه حفاظت از نوسانات: نمودار کاربرد و نصب

اگر خانه شما دارای بسیاری از لوازم خانگی گران قیمت است، بهتر است مراقب سازماندهی حفاظت جامع از شبکه برق باشید. در این مقاله در مورد وسایل حفاظت از ولتاژ، چرایی نیاز، چیستی و نحوه نصب آنها صحبت خواهیم کرد.

ماهیت ولتاژهای افزایشی و تأثیر آنها بر فناوری

از دوران کودکی، بسیاری با هیاهوی قطع کردن وسایل برقی خانگی از شبکه در اولین نشانه طوفان قریب الوقوع آشنا بوده اند. امروزه تجهیزات الکتریکی شبکه های شهری پیشرفته تر شده است 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 ولتاژهای ضربه ای (IP) می تواند طبیعی و ساخته دست بشر باشد. در حالت اول، صاعقه 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 حلقه اصلی زمین برخورد کرد که در این صورت اضافه ولتاژ القایی در شبکه خانگی ظاهر می شود.

1 - برخورد صاعقه از راه دور در خطوط برق. 2 - مصرف کنندگان; 3 - حلقه زمین؛ 4 - صاعقه بستن در خطوط برق; 5- برخورد مستقیم صاعقه به تیر برق

IP ساخته شده توسط انسان غیرقابل پیش بینی است، آنها در نتیجه اضافه بارهای سوئیچینگ در پست های ترانسفورماتور و توزیع به وجود می آیند. با افزایش نامتقارن قدرت (فقط در یک فاز)، جهش شدید ولتاژ امکان پذیر است، پیش بینی این تقریبا غیرممکن است.

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

نحوه چیدمان و نحوه عملکرد SPD

SPD، بسته به کلاس حفاظتی، ممکن است دارای یک دستگاه نیمه هادی بر روی 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 کاملا استاندارد 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 به 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 همان زمان، 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 وقوع IP، دو ویژگی موج ولتاژ افزایش یافته متمایز می شود: 8/20 و 10/350 میکروثانیه. رقم اول زمانی است که IP حداکثر مقدار خود را به دست می آورد، 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.

دستگاه‌های کلاس I برای محافظت در برابر IP با مشخصه 10/350 میکرو ثانیه طراحی شده‌اند که اغلب در هنگام برخورد صاعقه در خطوط برق نزدیک‌تر از 1500 متر به مصرف‌کننده رخ می‌دهد. این دستگاه ها می توانند به طور خلاصه جریانی از 25 تا 100 کیلو آمپر را از خود عبور دهند، تقریباً تمام دستگاه های کلاس I مبتنی بر برقگیر هستند.

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

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

ممکن است به نظر برسد که فقط دستگاه های کلاس I را به عنوان قدرتمندترین آنها نصب کنید، اما اینطور نیست. مشکل این است که هرچه آستانه پایین تر جریان رو به جلو بیشتر باشد، SPD حساسیت کمتری دارد. به عبارت دیگر: با مقادیر IP کوتاه و نسبتاً پایین، یک SPD قدرتمند ممکن است کار نکند و یک SPD حساس‌تر قادر به مقابله با جریان‌هایی با این بزرگی نخواهد بود.

دستگاه های کلاس حفاظت III برای حذف کمترین SI - 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 اضافی، اولین کسانی هستند که بار را بر عهده می گیرند و از عملکرد SPD در دستگاه هایی که منبع آن به 20-30 سیکل محدود می شود جلوگیری می کنند.

آیا نیاز به SPD، ارزیابی ریسک وجود دارد؟

لیست کاملی از الزامات سازمان حفاظت در برابر IP در IEC 61643-21 تنظیم شده است، می توانید نصب اجباری را طبق استاندارد IEC 62305-2 تعیین کنید، که براساس آن ارزیابی خاصی از درجه خطر رعد و برق انجام می شود. اعتصاب و عواقب ناشی از آن مشخص می شود.

به طور کلی، هنگام تامین برق از خطوط برق هوایی، نصب SPD 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 قطب ها، PEN. - هادی و عناصر یاتاقان فلزی، میله صاعقه با سیستم های یکسان سازی پتانسیل جداگانه.

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

نصب دستگاه ها در تابلوی اصلی

اکثر SPD ها 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 مورد فلزی با اتصال اجباری به هادی محافظ باشد.

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

SPD ها به صورت سری به یک شبکه تغذیه تک فاز یا سه فاز از طریق قطع کننده مدار دو و چهار قطب متصل می شوند. نصب آن در صورت لحیم کاری الکترودهای شکاف جرقه یا خرابی وریستور که باعث اتصال کوتاه دائمی می شود ضروری است. فازها و یک هادی محافظ به پایانه های بالایی SPD و صفر 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 - ماشین دیفرانسیل; 8- به ماشین های اتوماتیک مصرف کنندگان

هنگام نصب چندین دستگاه محافظ با کلاس های حفاظتی مختلف، آنها باید با استفاده از چوک های مخصوص متصل به سری با SPD هماهنگ شوند. وسایل حفاظتی به ترتیب صعودی کلاس در مدار تعبیه شده اند. بدون هماهنگی، SPD های حساس تر بار اصلی را بر عهده 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 متر روی نما نصب می شوند و از واحد اندازه گیری در برابر نوسانات محافظت می کنند و کلاس های دوم و سوم به ترتیب روی سپرهای ASU و طبقه / گروه نصب می شوند.