فكر في الحماية من زيادة التيار كحارس في ملهى ليلي. قد يسمح فقط لأشخاص معينين بالدخول ويقذف مثيري الشغب بسرعة. هل تصبح أكثر إثارة للاهتمام؟ حسنًا ، جهاز الحماية من زيادة التيار الجيد في المنزل بالكامل يفعل نفس الشيء بشكل أساسي. فهو يسمح فقط بالكهرباء التي يحتاجها منزلك وليس الفولتية الزائدة غير المنضبطة من المرافق - ثم يحمي أجهزتك من أي مشكلة يمكن أن تحدث من الارتفاعات المفاجئة داخل المنزل. عادةً ما يتم توصيل أجهزة الحماية من زيادة التيار في المنزل بالكامل (SPDs) بصندوق الخدمة الكهربائية وتقع في مكان قريب لحماية جميع الأجهزة والأنظمة الكهربائية في المنزل.

80٪ من الزيادات المفاجئة في المنزل نولدها بأنفسنا.

مثل العديد من شرائط قمع زيادة التيار ، اعتدنا على استخدام واقيات زيادة التيار في المنزل بالكامل متغيرات أكسيد المعادن (MOVs) ، لتحويل زيادات الطاقة. تتمتع MOVs بسمعة سيئة لأنه في شرائط زيادة التيار يمكن أن تنهي الطفرة بشكل فعال فائدة MOV. ولكن على عكس تلك المستخدمة في معظم شرائط زيادة التيار ، فإن الأنظمة الموجودة في أنظمة المنزل بأكمله مبنية لتفادي حدوث ارتفاعات كبيرة ويمكن أن تستمر لسنوات. وفقًا للخبراء ، يقدم المزيد من بناة المنازل اليوم حماية شاملة للمنزل كإضافات قياسية للمساعدة في تمييز أنفسهم والمساعدة في حماية استثمارات مالكي المنازل في الأنظمة الإلكترونية - خاصةً عندما يمكن بيع بعض هذه الأنظمة الحساسة بواسطة شركة بناء المنازل.

فيما يلي 5 أشياء يجب أن تعرفها عن الحماية من زيادة التيار في المنزل بالكامل:

1. أصبحت المنازل اليوم في حاجة إلى حماية كاملة من زيادة التيار أكثر من أي وقت مضى.

يقول خبيرنا: "لقد تغير الكثير في المنزل خلال السنوات القليلة الماضية". "هناك العديد من الأجهزة الإلكترونية ، وحتى في الإضاءة باستخدام مصابيح LED ، إذا قمت بفك LED ، فهناك لوحة دائرة صغيرة هناك. تحتوي الغسالات والمجففات والأجهزة أيضًا على لوحات دوائر كهربائية اليوم ، لذلك هناك الكثير اليوم للحماية في المنزل من زيادة الطاقة - حتى إضاءة المنزل. "هناك الكثير من التكنولوجيا التي نقوم بتوصيلها إلى منازلنا."

2. البرق ليس الخطر الأكبر على الإلكترونيات والأنظمة الأخرى في المنزل.

يقول الخبير: "يعتقد معظم الناس أن الاندفاعات المفاجئة برق ، لكن 80 بالمائة من الزيادات هي عابرة (رشقات نارية قصيرة ومكثفة) ، ونحن ننتجها بأنفسنا". "إنها داخلية في المنزل." تُدخل المولدات والمحركات مثل تلك الموجودة في وحدات وأجهزة تكييف الهواء ارتفاعات طفيفة في الخطوط الكهربائية بالمنزل. يوضح بلويمر: "من النادر أن تؤدي زيادة كبيرة واحدة إلى تدمير الأجهزة وكل شيء في وقت واحد" ، لكن هذه الزيادات الصغيرة على مر السنين ستؤدي إلى تدهور أداء الإلكترونيات وتقليل عمرها الافتراضي.

3. تحمي الحماية من زيادة التيار في المنزل بالكامل الأجهزة الإلكترونية الأخرى.

قد تسأل ، "إذا كانت معظم الزيادات الضارة في المنزل ناتجة عن آلات مثل وحدات التكييف والأجهزة ، فلماذا تهتم بالحماية الشاملة من زيادة التيار في لوحة الكسارة؟" يقول الخبير إن الجواب هو أن جهازًا أو نظامًا على دائرة مخصصة ، مثل وحدة تكييف الهواء ، سيرسل الطفرة مرة أخرى عبر لوحة التكسير ، حيث يمكن تحويلها لحماية كل شيء آخر في المنزل.

4. يجب أن تكون الحماية من اندفاع المنزل بالكامل ذات طبقات.

إذا أرسل جهاز أو جهاز دفعة عبر دائرة مشتركة بين أجهزة أخرى وليست مخصصة ، فقد تكون هذه المنافذ الأخرى عرضة للارتفاع المفاجئ ، وهذا هو السبب في أنك لا تريدها فقط على اللوحة الكهربائية. يجب وضع الحماية من زيادة التيار في المنزل لتكون في كل من الخدمة الكهربائية لحماية المنزل بأكمله وعند نقطة الاستخدام لحماية الأجهزة الإلكترونية الحساسة. يوصى باستخدام مكيفات الطاقة المزودة بقدرة كبح زيادة التيار ، إلى جانب القدرة على توفير الطاقة المفلترة لأجهزة الصوت / الفيديو ، للعديد من أنظمة المسرح المنزلي والترفيه المنزلي.

5. ما الذي تبحث عنه في أجهزة حماية الطفرة في المنزل بأكمله.

يمكن حماية معظم المنازل المزودة بخدمة 120 فولت بشكل كافٍ باستخدام واقي من زيادة التيار بجهد 80 كيلو أمبير. احتمالات أن المنزل لن يشهد ارتفاعات كبيرة من 50 كيلو أمبير إلى 100 كيلو أمبير. حتى ضربات البرق القريبة التي تنتقل عبر خطوط الكهرباء سوف تتبدد بحلول الوقت الذي تصل فيه الزيادة إلى المنزل. من المحتمل ألا يشهد المنزل زيادة تزيد عن 10 كيلو أمبير. ومع ذلك ، يمكن للجهاز المصنف 10 كيلو أمبير والذي يتلقى زيادة بمقدار 10 كيلو أمبير ، على سبيل المثال ، أن يستهلك قدرته على تحويل التيار الكهربائي الزائد مع تلك الزيادة ، لذا فإن شيئًا ما في حدود 80 كيلو أمبير سيضمن استمراره لفترة أطول. يجب أن تحتوي المنازل ذات اللوحات الفرعية على حماية إضافية تبلغ حوالي نصف تصنيف kA للوحدة الرئيسية. إذا كان هناك الكثير من البرق في منطقة ما أو إذا كان هناك مبنى يستخدم آلات ثقيلة في مكان قريب ، فابحث عن تصنيف 80kA.

يسمح نظام إدارة الأحمال لمهندسي الإدارة الصناعية والمرافق بالتحكم عند إضافة حمل أو إنزاله من نظام الطاقة ، مما يجعل الأنظمة الموازية أكثر قوة ويحسن جودة الطاقة للأحمال الحرجة على العديد من أنظمة توليد الطاقة. في أبسط أشكالها ، تسمح إدارة الحمل ، والتي تسمى أيضًا إضافة / تسليط الحمل أو التحكم في الحمل ، بإزالة الأحمال غير الحرجة عندما تقل سعة مصدر الطاقة أو يتعذر عليها دعم الحمل بالكامل.

يسمح لك بتحديد متى يجب إسقاط الحمولة أو إضافتها مرة أخرى

إذا تمت إزالة الأحمال غير الحرجة ، يمكن للأحمال الحرجة الاحتفاظ بالطاقة في ظل ظروف يمكن أن تتعرض فيها لسوء جودة الطاقة بسبب حالة الحمل الزائد أو فقدان الطاقة بسبب الإغلاق الوقائي لمصدر الطاقة. يسمح بإزالة الأحمال غير الحرجة من نظام توليد الطاقة بناءً على ظروف معينة مثل سيناريو الحمل الزائد للمولد.

تتيح إدارة الأحمال تحديد أولويات الأحمال وإزالتها أو إضافتها ، بناءً على ظروف معينة مثل حمل المولد أو جهد الخرج أو تردد التيار المتردد. في نظام متعدد المولدات ، في حالة إيقاف تشغيل أحد المولد أو عدم توفره ، تتيح إدارة الأحمال فصل الأحمال ذات الأولوية المنخفضة عن الناقل.

إنه يحسن جودة الطاقة ويضمن تشغيل جميع الأحمال

هذا يضمن أن الأحمال الحرجة لا تزال تعمل حتى مع وجود نظام لديه سعة إجمالية أقل من المخطط الأصلي. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال التحكم في عدد الأحمال غير الحرجة التي يتم التخلص منها وأيها ، يمكن لإدارة الأحمال تمكين أكبر عدد من الأحمال غير الحرجة لتزويدها بالطاقة بناءً على سعة النظام الفعلية. في العديد من الأنظمة ، يمكن لإدارة الحمل أيضًا تحسين جودة الطاقة.

على سبيل المثال ، في الأنظمة ذات المحركات الكبيرة ، يمكن بدء تشغيل المحركات بشكل متقطع للسماح بنظام مستقر مع بدء تشغيل كل محرك. يمكن أيضًا استخدام إدارة الأحمال للتحكم في بنك الحمولة ، لذلك عندما تكون الأحمال أقل من الحد المطلوب ، يمكن تنشيط بنك الحمولة ، مما يضمن التشغيل السليم للمولد.

قد توفر إدارة الحمل أيضًا تخفيفًا للحمل بحيث يمكن لمولد واحد الاتصال بالناقل دون زيادة التحميل على الفور. يمكن إضافة الأحمال تدريجياً ، مع تأخير زمني بين إضافة كل أولوية تحميل ، مما يمكن المولد من استعادة الجهد والتردد بين الخطوات.

هناك العديد من الحالات حيث يمكن لإدارة الأحمال تحسين موثوقية نظام توليد الطاقة. عدد قليل من التطبيقات حيث يتم استخدام إدارة الأحمال قد يتم تنفيذها موضحة أدناه.

• أنظمة الموازاة القياسية
• نظام موازاة المجال الميت
• أنظمة المولدات الفردية
• أنظمة ذات متطلبات انبعاثات خاصة

أنظمة الموازاة القياسية

تستخدم معظم أنظمة الموازاة القياسية لبعض أنواع إدارة الأحمال لأنه يجب تنشيط الحمل بواسطة مولد واحد قبل أن يتمكن الآخرون من المزامنة معه وإضافة سعة توليد الطاقة. علاوة على ذلك ، قد لا يتمكن هذا المولد الفردي من توفير متطلبات الطاقة للحمل بأكمله.

ستبدأ أنظمة الموازاة القياسية تشغيل جميع المولدات في وقت واحد ، لكنها غير قادرة على المزامنة مع بعضها البعض دون أن يقوم أحدها بتنشيط الناقل الموازي. يتم اختيار أحد المولدات لتنشيط الحافلة حتى يتمكن الآخرون من المزامنة معها. على الرغم من أن معظم المولدات عادةً ما تكون متزامنة ومتصلة بالحافلة الموازية في غضون ثوانٍ قليلة من إغلاق المولد الأول ، فليس من غير المألوف أن تستغرق عملية المزامنة ما يصل إلى دقيقة ، وهي طويلة بما يكفي لتسبب الحمل الزائد في إيقاف تشغيل المولد تحمي نفسها.

يمكن للمولدات الأخرى أن تقترب من الحافلة الميتة بعد إيقاف تشغيل هذا المولد ، ولكن سيكون لها نفس الحمل الذي تسبب في زيادة التحميل على المولد الآخر ، لذلك من المحتمل أن تتصرف بشكل مشابه (ما لم تكن المولدات ذات أحجام مختلفة). بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون من الصعب على المولدات المزامنة مع ناقل محمّل بشكل زائد بسبب مستويات غير طبيعية من الجهد والتردد أو تقلبات التردد والجهد ، لذا فإن دمج إدارة الحمل يمكن أن يساعد في توصيل مولدات إضافية عبر الإنترنت بسرعة أكبر.

يوفر جودة طاقة جيدة للأحمال الحرجة

سيوفر نظام إدارة الحمل الذي تم تكوينه بشكل صحيح عادةً جودة طاقة جيدة للأحمال الحرجة أثناء عملية المزامنة من خلال ضمان عدم زيادة تحميل المولدات عبر الإنترنت ، حتى إذا استغرقت عملية المزامنة وقتًا أطول من المتوقع. يمكن تنفيذ إدارة الأحمال بعدة طرق. غالبًا ما يتم التحكم في أنظمة الموازاة القياسية عن طريق المفاتيح الكهربائية المتوازية ، وعادة ما تحتوي مجموعة المفاتيح الموازية هذه على تحكم منطقي قابل للبرمجة (PLC) أو جهاز منطقي آخر يتحكم في تسلسل تشغيل النظام. يمكن للجهاز المنطقي الموجود في لوحة المفاتيح الموازية أيضًا تنفيذ إدارة الحمل.

يمكن إجراء إدارة الأحمال بواسطة نظام منفصل لإدارة الأحمال ، والذي قد يوفر قياسًا أو قد يستخدم معلومات من أدوات التحكم في المفاتيح الكهربائية الموازية لتحديد تحميل المولد والتردد. قد يقوم نظام إدارة المبنى أيضًا بإدارة الأحمال ، والتحكم في الأحمال عن طريق التحكم الإشرافي والقضاء على الحاجة إلى المفاتيح لمقاطعة الطاقة لهم.

أنظمة موازاة المجال الميت

يختلف موازاة المجال الميت عن الموازاة القياسية في أنه يمكن موازاة جميع المولدات قبل تنشيط منظمات الفولتية وإثارة مجالات المولد.

إذا بدأت جميع المولدات في نظام موازاة المجال الميت بشكل طبيعي ، فإن نظام الطاقة يصل إلى الجهد والتردد المقننين مع القدرة الكاملة على توليد الطاقة المتاحة لتزويد الحمل. نظرًا لأن تسلسل موازاة المجال الميت العادي لا يتطلب مولدًا واحدًا لتنشيط ناقل الموازاة ، فلا يجب أن تحتاج إدارة الحمل إلى إلقاء الحمل أثناء بدء النظام العادي.

ومع ذلك ، كما هو الحال مع أنظمة الموازاة القياسية ، يمكن بدء تشغيل المولدات الفردية وإيقافها مع موازاة الحقل الميت. إذا كان المولد معطلاً بسبب الخدمة أو توقف لسبب آخر ، فقد تظل المولدات الأخرى محملة بشكل زائد. وبالتالي ، قد تظل إدارة الحمل مفيدة في هذه التطبيقات ، على غرار أنظمة الموازاة القياسية.

عادةً ما يتم تنفيذ موازاة المجال الميت بواسطة وحدات تحكم بالمولد ذات القدرة المتوازية ، ولكن يمكن أيضًا إجراؤها عن طريق تركيب مجموعة مفاتيح موازية. غالبًا ما توفر وحدات التحكم في المولد ذات القدرة المتوازية إدارة مدمجة للحمل ، مما يسمح بإدارة أولويات الحمل مباشرة بواسطة وحدات التحكم وتقليل الحاجة إلى موازاة وحدات التحكم في المفاتيح الكهربائية.

أنظمة المولدات الفردية

عادة ما تكون أنظمة المولدات الفردية أقل تعقيدًا من نظيراتها الموازية. قد تستخدم هذه الأنظمة إدارة الحمل في وحدة التحكم في المولد للتحكم في الأحمال عند تعرضها لأحمال متقطعة أو تغيرات في الأحمال.

الحمل المتقطع - مثل المبردات وأفران الحث والمصاعد - لا يستهلك طاقة مستمرة ، ولكن يمكن أن يغير متطلبات الطاقة فجأة وبشكل كبير. يمكن أن تكون إدارة الحمل مفيدة في المواقف التي يكون فيها المولد قادرًا على التعامل مع الحمل العادي ، ولكن في ظل ظروف معينة ، قد تؤدي الأحمال المتقطعة إلى زيادة الحمل الكلي للنظام أعلى من قدرة الطاقة القصوى للمولد ، مما قد يضر بجودة الطاقة لمخرج المولد أو إحداث إيقاف وقائي. يمكن أيضًا استخدام إدارة الحمل لتنظيم تطبيق الأحمال على المولد ، مما يقلل من تباين الجهد والتردد الناتج عن اندفاع أحمال المحرك الكبيرة.

قد تكون إدارة الحمل مفيدة أيضًا إذا كانت الرموز المحلية تتطلب وحدة تحكم في الحمل للأنظمة التي يكون فيها تيار خرج المولد المقدر أقل من التصنيف الحالي لمدخل الخدمة.

الأنظمة ذات متطلبات الانبعاثات الخاصة

في بعض المناطق الجغرافية ، هناك حد أدنى لمتطلبات التحميل للمولد في أي وقت يعمل فيه. في هذه الحالة ، يمكن استخدام إدارة الحمل للاحتفاظ بالأحمال على المولد للمساعدة في تلبية متطلبات الانبعاثات. بالنسبة لهذا التطبيق ، تم تجهيز نظام توليد الطاقة ببنك تحميل يمكن التحكم فيه. تم تكوين نظام إدارة الأحمال لتنشيط الأحمال المختلفة في بنك الأحمال للحفاظ على طاقة خرج نظام المولد فوق عتبة.

تشتمل بعض أنظمة المولدات على مرشح جسيمات الديزل (DPF) ، والذي يحتاج عادةً إلى التجديد. في بعض الحالات ، ستنخفض المحركات إلى 50٪ من الطاقة المقدرة أثناء التجديد المتوقف لـ DPF ، ويمكن أن تستفيد من نظام إدارة الحمل لإزالة بعض الأحمال أثناء هذه الحالة.

على الرغم من أن إدارة الأحمال يمكن أن تحسن جودة الطاقة للأحمال الحرجة في أي نظام ، إلا أنها قد تضيف تأخيرات قبل أن تتلقى بعض الأحمال الطاقة ، وتزيد من تعقيد التركيب وتضيف قدرًا كبيرًا من جهد الأسلاك بالإضافة إلى تكاليف الأجزاء ، مثل المقاولين أو قواطع الدائرة . نوضح أدناه بعض التطبيقات التي قد تكون فيها إدارة الأحمال غير ضرورية.

مولد واحد بحجم مناسب

عادة لا تكون هناك حاجة لنظام إدارة الأحمال على مولد واحد بحجم مناسب ، حيث أن حالة الحمل الزائد غير محتملة ، وسيؤدي إيقاف تشغيل المولد إلى فقدان جميع الأحمال للطاقة ، بغض النظر عن الأولوية.

مولدات موازية للتكرار

إدارة الأحمال غير ضرورية بشكل عام في الحالات التي توجد فيها مولدات متوازية ويمكن دعم متطلبات طاقة الموقع من قبل أي مولدات ، لأن فشل المولد لن يؤدي إلا إلى بدء تشغيل مولد آخر ، مع انقطاع مؤقت فقط في الحمل.

جميع الأحمال حرجة بنفس القدر

في المواقع التي تكون فيها جميع الأحمال حرجة بنفس القدر ، من الصعب تحديد أولويات الأحمال ، وإلقاء بعض الأحمال الحرجة من أجل الاستمرار في توفير الطاقة للأحمال الحرجة الأخرى. في هذا التطبيق ، يجب أن يكون حجم المولد (أو كل مولد في نظام فائض) مناسبًا لدعم الحمل الحرج بأكمله.

يعد التلف الناتج عن عابر التيار الكهربائي ، أو الارتفاع المفاجئ في التيار ، أحد الأسباب الرئيسية لفشل المعدات الكهربائية. المؤقت الكهربائي هو مدة قصيرة ، وهو الدافع عالي الطاقة الذي يتم نقله إلى نظام الطاقة الكهربائية العادي عندما يكون هناك تغيير مفاجئ في الدائرة الكهربائية. يمكن أن تنشأ من مجموعة متنوعة من المصادر ، الداخلية والخارجية للمنشأة.

ليس فقط البرق

المصدر الأكثر وضوحًا هو البرق ، ولكن يمكن أن تأتي الزيادات المفاجئة أيضًا من عمليات تبديل المرافق العادية أو التأريض غير المقصود للموصلات الكهربائية (مثل عندما يسقط خط طاقة علوي على الأرض). قد تأتي الزيادات المفاجئة من داخل مبنى أو منشأة من أشياء مثل أجهزة الفاكس أو آلات التصوير أو مكيفات الهواء أو المصاعد أو المحركات / المضخات أو أجهزة اللحام بالقوس ، على سبيل المثال لا الحصر. في كل حالة ، تتعرض الدائرة الكهربائية العادية فجأة لجرعة كبيرة من الطاقة يمكن أن تؤثر سلبًا على المعدات التي يتم إمدادها بالطاقة.

فيما يلي إرشادات حماية الطفرة حول كيفية حماية المعدات الكهربائية من الآثار المدمرة للزيادات في الطاقة العالية. تنجح الحماية من زيادة التيار الذي يتم تركيبه وحجمه بشكل صحيح في منع تلف المعدات ، خاصة بالنسبة للأجهزة الإلكترونية الحساسة الموجودة في معظم المعدات اليوم.

التأريض أساسي

تم تصميم جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) ، والمعروف أيضًا باسم مثبط زيادة الجهد العابر (TVSS) ، لتحويل الارتفاعات عالية التيار إلى الأرض وتجاوز المعدات الخاصة بك ، وبالتالي الحد من الجهد الذي يؤثر على الجهاز. لهذا السبب ، من الأهمية بمكان أن يكون لمنشأتك نظام تأريض جيد ومنخفض المقاومة ، مع نقطة مرجعية أرضية واحدة تتصل بها أسس جميع أنظمة البناء.

بدون نظام تأريض مناسب ، لا توجد طريقة للحماية من الزيادات المفاجئة في التيار. استشر كهربائيًا مرخصًا للتأكد من أن نظام التوزيع الكهربائي لديك مؤرض وفقًا للكود الوطني للكهرباء (NFPA 70).

مناطق الحماية

أفضل وسيلة لحماية أجهزتك الكهربائية من الاندفاعات الكهربائية عالية الطاقة هي تثبيت SPD بشكل استراتيجي في جميع أنحاء منشأتك. بالنظر إلى أن الارتفاعات يمكن أن تنشأ من كل من المصادر الداخلية والخارجية ، يجب تثبيت SPD لتوفير أقصى حماية بغض النظر عن موقع المصدر. لهذا السبب ، يتم استخدام نهج "منطقة الحماية" بشكل عام.

يتم تحقيق المستوى الأول من الدفاع عن طريق تركيب SPD على معدات مدخل الخدمة الرئيسية (أي حيث تأتي طاقة المرافق إلى المنشأة). سيوفر هذا الحماية ضد اندفاعات الطاقة العالية القادمة من الخارج ، مثل البرق أو عابر المرافق.

ومع ذلك ، فإن SPD المثبت عند مدخل الخدمة لن يحمي من الزيادات المفاجئة في التيار الداخلي. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتم تبديد كل الطاقة من الاندفاعات الخارجية إلى الأرض بواسطة جهاز مدخل الخدمة. لهذا السبب ، يجب تثبيت SPDs على جميع لوحات التوزيع داخل منشأة تزود المعدات الحيوية بالطاقة.

وبالمثل ، يمكن تحقيق المنطقة الثالثة من الحماية عن طريق تثبيت SPD محليًا لكل قطعة من المعدات المحمية ، مثل أجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر. تضيف كل منطقة حماية إلى الحماية الشاملة للمنشأة حيث تساعد كل منطقة في تقليل الجهد المعرض للمعدات المحمية.

تنسيق SPDs

يوفر مدخل الخدمة SPD خط الدفاع الأول ضد العابرين الكهربائية لمنشأة عن طريق تحويل الطاقة العالية ، والاندفاعات الخارجية إلى الأرض. كما أنه يقلل من مستوى الطاقة للزيادة التي تدخل المرفق إلى مستوى يمكن التعامل معه بواسطة أجهزة المصب الأقرب للحمل. لذلك ، يلزم التنسيق المناسب لأجهزة SPD لتجنب إتلاف أجهزة SPD المثبتة على لوحات التوزيع أو محليًا على المعدات الضعيفة.

إذا لم يتم تحقيق التنسيق ، فقد تتسبب الطاقة الزائدة الناتجة عن الاندفاعات المفاجئة في إلحاق الضرر بالمنطقة 2 والمنطقة 3 من SPD وتدمير المعدات التي تحاول حمايتها.

قد يبدو اختيار أجهزة حماية الطفرة المناسبة (SPD) مهمة شاقة مع جميع الأنواع المختلفة في السوق اليوم. يعتبر تصنيف زيادة التيار أو تصنيف kA لـ SPD أحد أكثر التصنيفات التي يساء فهمها. يطلب العملاء عادةً SPD لحماية لوحة 200 أمبير الخاصة بهم وهناك ميل للاعتقاد بأنه كلما كانت اللوحة أكبر ، يجب أن يكون تصنيف جهاز kA أكبر للحماية ولكن هذا سوء فهم شائع.

عندما تدخل الطفرة لوحة ، فإنها لا تهتم أو تعرف حجم اللوحة. إذن كيف تعرف ما إذا كان يجب عليك استخدام 50kA أو 100kA أو 200kA SPD؟ من الناحية الواقعية ، فإن أكبر زيادة يمكن أن تدخل أسلاك المبنى هي 10 كيلو أمبير ، كما هو موضح في معيار IEEE C62.41. فلماذا تحتاج يومًا إلى SPD مصنّف لـ 200kA؟ ببساطة - لطول العمر.

لذلك قد يعتقد المرء: إذا كانت 200kA جيدة ، فيجب أن تكون 600kA أفضل ثلاث مرات ، أليس كذلك؟ ليس بالضرورة. في مرحلة ما ، يقلل التصنيف من عائده ، ويضيف فقط تكلفة إضافية ولا فائدة كبيرة. نظرًا لأن معظم أجهزة SPD في السوق تستخدم مكثف أكسيد معدني (MOV) كجهاز محدد رئيسي ، يمكننا استكشاف كيف / لماذا يتم تحقيق تصنيفات kA أعلى. إذا تم تصنيف MOV لـ 10kA وشهدت زيادة قدرها 10kA ، فستستخدم 100 ٪ من سعتها. يمكن النظر إلى هذا إلى حد ما مثل خزان الغاز ، حيث ستؤدي زيادة التيار إلى تدهور MOV قليلاً (لم يعد ممتلئًا بنسبة 100٪). الآن إذا كان لدى SPD اثنين من MOVs 10kA بالتوازي ، فسيتم تصنيفها لـ 20kA.

من الناحية النظرية ، ستقسم MOVs بالتساوي اندفاع 10kA ، بحيث تأخذ كل منها 5kA. في هذه الحالة ، استخدمت كل MOV 50٪ فقط من سعتها مما يقلل من قدرة MOV كثيرًا (تاركًا المزيد في الخزان للارتفاعات المستقبلية).

عند اختيار SPD لتطبيق معين ، هناك عدة اعتبارات يجب القيام بها:

تطبيق:

تأكد من أن SPD مصمم لمنطقة الحماية التي سيتم استخدامها من أجلها. على سبيل المثال ، يجب تصميم SPD عند مدخل الخدمة للتعامل مع الزيادات الكبيرة التي تنتج عن البرق أو تبديل المرافق.

جهد النظام والتكوين

تم تصميم SPDs لمستويات الجهد وتكوينات الدوائر المحددة. على سبيل المثال ، قد يتم تزويد معدات مدخل الخدمة الخاصة بك بطاقة ثلاثية الطور عند 480/277 فولت في اتصال wye بأربعة أسلاك ، ولكن يتم تثبيت جهاز كمبيوتر محلي بمصدر أحادي الطور ، 120 فولت.

السماح من خلال الجهد

هذا هو الجهد الذي سيسمح SPD للمعدات المحمية بالتعرض له. ومع ذلك ، فإن الضرر المحتمل للمعدات يعتمد على المدة التي تتعرض فيها المعدات لهذا الجهد المسموح به فيما يتعلق بتصميم المعدات. بمعنى آخر ، تم تصميم المعدات بشكل عام لتحمل الجهد العالي لفترة زمنية قصيرة جدًا والارتفاع المفاجئ في الجهد لفترة أطول من الوقت.

يوفر منشور معايير معالجة المعلومات الفيدرالية (FIPS) "إرشادات حول الطاقة الكهربائية لمنشآت معالجة البيانات التلقائية" (FIPS Pub. DU294) تفاصيل حول العلاقة بين جهد التثبيت ، جهد النظام ، ومدة زيادة التيار.

على سبيل المثال ، يمكن أن يرتفع عابر على خط 480 فولت يستمر لمدة 20 ميكروثانية إلى 3400 فولت تقريبًا دون الإضرار بالمعدات المصممة وفقًا لهذا المبدأ التوجيهي. ولكن يمكن أن يستمر اندفاع حوالي 2300 فولت لمدة 100 ميكروثانية دون التسبب في ضرر. بشكل عام ، كلما انخفض جهد المشبك ، كانت الحماية أفضل.

زيادة التيار

يتم تصنيف SPDs لتحويل قدر معين من التيار الزائد بأمان دون فشل. يتراوح هذا التصنيف من بضعة آلاف من الأمبيرات إلى 400 كيلو أمبير (kA) أو أكثر. ومع ذلك ، فإن متوسط ​​تيار صاعقة البرق لا يتجاوز 20 كيلو أمبير ، مع أعلى التيارات المقاسة تزيد قليلاً عن 200 كيلو أمبير. البرق الذي يضرب خط كهرباء سوف ينتقل في كلا الاتجاهين ، لذلك فإن نصف التيار فقط ينتقل نحو منشأتك. على طول الطريق ، قد تتبدد بعض التيارات على الأرض من خلال معدات المرافق.

لذلك ، فإن التيار المحتمل عند مدخل الخدمة من متوسط ​​صاعقة البرق يكون في مكان ما حوالي 10 كيلو أمبير. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مناطق معينة من البلاد أكثر عرضة للصواعق من غيرها. يجب مراعاة كل هذه العوامل عند تحديد حجم SPD المناسب لتطبيقك.

ومع ذلك ، من المهم مراعاة أن SPD المصنف عند 20 كيلو أمبير قد يكون كافياً للحماية من صاعقة البرق المتوسطة ومعظم الزيادات المفاجئة في الداخل مرة واحدة ، لكن SPD المصنف 100 كيلو أمبير سيكون قادرًا على التعامل مع الزيادات الإضافية دون الحاجة إلى استبدال الصواعق أو الصمامات.

المعايير

يجب اختبار جميع أجهزة SPD وفقًا لـ ANSI / IEEE C62.41 وإدراجها في UL 1449 (الإصدار الثاني) للسلامة.

تتطلب مختبرات Underwriters Laboratories (UL) وضع علامات معينة على أي SPD مدرج أو معترف به في UL. تتضمن بعض المعلمات المهمة والتي يجب مراعاتها عند اختيار SPD ما يلي:

نوع SPD

تستخدم لوصف موقع التطبيق المقصود لـ SPD ، إما في المنبع أو في اتجاه التيار لجهاز حماية التيار الزائد الرئيسي للمنشأة. تشمل أنواع SPD:

النوع الثاني

SPD متصل بشكل دائم مخصص للتركيب بين ثانوي محول الخدمة وجانب خط جهاز التيار الزائد لمعدات الخدمة ، بالإضافة إلى جانب التحميل ، بما في ذلك حاويات مقبس متر بالواط ساعة و SPDs المصبوبة ، المصممة للتركيب بدون جهاز حماية التيار الزائد الخارجي.

النوع الثاني

SPD متصل بشكل دائم مخصص للتثبيت على جانب التحميل لجهاز التيار الزائد لمعدات الخدمة ، بما في ذلك SPD الموجودة في اللوحة الفرعية وأجهزة SPD ذات الحالة المصبوبة.

النوع الثاني

وحدات SPD الخاصة بنقطة الاستخدام ، مثبتة على طول موصل لا يقل عن 10 أمتار (30 قدمًا) من لوحة الخدمة الكهربائية إلى نقطة الاستخدام ، على سبيل المثال ، وحدات SPD متصلة بسلك ، وقابس مباشر ، ووعاء من نوع SPD مثبتة في معدات الاستخدام المحمية . المسافة (10 أمتار) لا تشمل الموصلات المزودة أو المستخدمة لربط SPD.

النوع الثاني

تجميعات المكونات - ، تتكون مجموعة المكونات من واحد أو أكثر من مكونات النوع 5 مع فصل (داخلي أو خارجي) أو وسيلة للامتثال للاختبارات الحالية المحدودة.

النوع 1 ، 2 ، 3 تجميعات مكونة

تتكون من مجموعة مكونة من النوع 4 مع حماية ماس كهربائى داخلية أو خارجية.

النوع الثاني

مثبطات اندفاع المكونات المنفصلة ، مثل MOVs التي قد يتم تركيبها على PWB ، متصلة بواسطة خيوطها أو يتم توفيرها داخل حاوية بوسائل التثبيت ونهايات الأسلاك.

جهد النظام الاسمي

يجب أن يتطابق مع جهد نظام المرافق حيث سيتم تثبيت الجهاز

MCOV

الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر ، وهو أقصى جهد يمكن للجهاز تحمله قبل بدء التوصيل (التثبيت). عادة ما تكون أعلى بنسبة 15-25٪ من جهد النظام الاسمي.

تيار التفريغ الاسمي (I_n)

هي قيمة الذروة للتيار ، من خلال SPD التي لها شكل موجي حالي يبلغ 8/20 حيث يظل SPD وظيفيًا بعد 15 طفرة. يتم تحديد قيمة الذروة من قبل الشركة المصنعة من مستوى محدد مسبقًا تم تعيينه بواسطة UL. تتضمن مستويات I (n) 3kA و 5kA و 10kA و 20kA وقد تكون محدودة أيضًا بنوع SPD قيد الاختبار.

VPR

تصنيف حماية الجهد. تصنيف حسب أحدث مراجعة لـ ANSI / UL 1449 ، يشير إلى متوسط ​​الجهد المحدود المقاس "التقريب" لـ SPD عندما يتعرض SPD للارتفاع الناتج عن مولد الموجي المركب 6 كيلو فولت ، 3 كيلو أمبير 8/20. VPR هو قياس جهد التثبيت الذي يتم تقريبه إلى أحد جداول القيم القياسية. تتضمن تصنيفات VPR القياسية 330 ، 400 ، 500 ، 600 ، 700 ، إلخ. كنظام تصنيف موحد ، يسمح VPR بالمقارنة المباشرة بين مثل SPDs (أي نفس النوع والجهد).

اللجنة الدائمة

التصنيف الحالي للدائرة القصيرة. ملاءمة SPD للاستخدام في دائرة طاقة تيار متردد قادرة على توصيل ما لا يزيد عن تيار متناظر RMS معلن بجهد معلن أثناء حالة ماس كهربائي. SCCR ليس هو نفسه AIC (قدرة مقاطعة أمبير). SCCR هو مقدار التيار "المتاح" الذي يمكن أن يتعرض لـ SPD ويفصل بأمان عن مصدر الطاقة في ظل ظروف ماس كهربائي. عادة ما تكون كمية التيار "المقاطعة" بواسطة SPD أقل بكثير من التيار "المتاح".

تصنيف الضميمة

يضمن أن تصنيف NEMA للحاوية يطابق الظروف البيئية في الموقع حيث سيتم تثبيت الجهاز.

على الرغم من استخدامها في كثير من الأحيان كمصطلحات منفصلة في صناعة الطفرة ، فإن العابرين والزيادات هي نفس الظاهرة. يمكن أن تكون التحولات والارتفاعات الحالية أو الفولتية أو كليهما ويمكن أن يكون لها قيم ذروة تتجاوز 10 كيلو أمبير أو 10 كيلو فولت. عادةً ما تكون ذات مدة قصيرة جدًا (عادةً> 10 s & <1 مللي ثانية) ، مع شكل موجة لها ارتفاع سريع جدًا إلى الذروة ثم تسقط بمعدل أبطأ بكثير.

يمكن أن تحدث العابرة والارتفاعات بسبب مصادر خارجية مثل البرق أو ماس كهربائى ، أو من مصادر داخلية مثل تبديل المقاولين ، ومحركات السرعة المتغيرة ، وتبديل المكثفات ، إلخ.

الجهد الزائد المؤقت (TOVs) متذبذب

الفولتية الزائدة من الطور إلى الأرض أو من الطور إلى الطور والتي يمكن أن تستمر لبضع ثوانٍ أو عدة دقائق. تشمل مصادر TOV إعادة إغلاق الخطأ ، وتبديل الحمل ، وتحولات مقاومة الأرض ، والأعطال أحادية الطور وتأثيرات الإرهاب على سبيل المثال لا الحصر.

نظرًا لجهدها العالي المحتمل وطول مدتها ، يمكن أن تكون TOV ضارة جدًا بـ SPD المستندة إلى MOV. يمكن أن يتسبب TOV الممتد في تلف دائم لجهاز SPD ويجعل الوحدة غير قابلة للتشغيل. لاحظ أنه بينما يضمن ANSI / UL 1449 أن SPD لن يخلق خطرًا على السلامة في ظل هذه الظروف ؛ لا يتم تصميم أجهزة SPD عادةً لحماية المعدات النهائية من حدث TOV.

تعتبر المعدات أكثر حساسية تجاه العابرين في بعض الأوضاع أكثر من غيرها

يقدم معظم الموردين حماية خط إلى محايد (LN) وخط إلى أرض (LG) وحماية محايدة إلى أرض (NG) داخل SPD الخاصة بهم. ويقدم البعض الآن حماية خط إلى خط (LL). الحجة هي أنه نظرًا لأنك لا تعرف مكان حدوث العابر ، فإن حماية جميع الأوضاع سيضمن عدم حدوث أي ضرر. ومع ذلك ، فإن المعدات أكثر حساسية تجاه العابرين في بعض الأوضاع أكثر من غيرها.

تعد حماية الوضع LN و NG الحد الأدنى المقبول ، بينما يمكن أن تجعل أوضاع LG في الواقع SPD أكثر عرضة لفشل الجهد الزائد. في أنظمة طاقة الخطوط المتعددة ، توفر أوضاع SPD المتصلة LN أيضًا الحماية ضد عابرات LL. وبالتالي ، فإن "الوضع المنخفض" SPD الأكثر موثوقية والأقل تعقيدًا يحمي جميع الأوضاع.

أجهزة الحماية من زيادة التيار متعدد الأوضاع (SPD) هي أجهزة تشتمل على عدد من مكونات SPD داخل الحزمة الواحدة. يمكن توصيل "أوضاع" الحماية هذه بين LN و LL و LG و NG عبر المراحل الثلاث. يوفر وجود الحماية في كل وضع حماية للأحمال خاصة ضد العابرين المتولدة داخليًا حيث قد لا تكون الأرض هي مسار العودة المفضل.

في بعض التطبيقات مثل تطبيق SPD عند مدخل الخدمة حيث يتم ربط كل من النقاط المحايدة والأرضية ، لا توجد فائدة من وضعي LN و LG المنفصلين ، ولكن مع تقدمك في التوزيع وهناك فصل عن رابطة NG المشتركة ، سيكون وضع الحماية SPD NG مفيدًا.

في حين أن جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) مع تصنيف طاقة أكبر سيكون أفضل من الناحية النظرية ، إلا أن مقارنة تصنيفات طاقة SPD (جول) يمكن أن تكون مضللة. أكثر لم تعد الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة تقدم تصنيفات للطاقة. تصنيف الطاقة هو مجموع التيار المفاجئ ، ومدة زيادة التيار ، وجهد لقط SPD.

عند مقارنة منتجين ، سيكون الجهاز الأقل تصنيفًا أفضل إذا كان ذلك نتيجة لجهد تحامل أقل ، في حين أن جهاز الطاقة الكبير سيكون مفضلًا إذا كان ذلك نتيجة لاستخدام تيار أكبر. لا يوجد معيار واضح لقياس طاقة SPD ، ومن المعروف أن الشركات المصنعة تستخدم نبضات طويلة الذيل لتقديم نتائج أكبر لتضليل المستخدمين النهائيين.

نظرًا لأنه يمكن التلاعب بتصنيفات جول بسهولة ، فإن العديد من معايير الصناعة (UL) والإرشادات (IEEE) لا توصي بمقارنة الجول. بدلاً من ذلك ، ركزوا على الأداء الفعلي لأجهزة SPD من خلال اختبار مثل اختبار تيار التفريغ الاسمي ، الذي يختبر متانة SPD إلى جانب اختبار VPR الذي يعكس الجهد المسموح به. باستخدام هذا النوع من المعلومات ، يمكن إجراء مقارنة أفضل من SPD إلى آخر.