محافظت از ولتاژ و اضافه ولتاژ جریان برق

محافظت از ولتاژ و اضافه ولتاژ جریان برق

اضافه ولتاژ منشا جوی
تعاریف اضافه ولتاژ

اضافه ولتاژ (در سیستم) هر ولتاژ بین یک هادی فاز و زمین یا بین هادی های فاز که دارای مقدار پیک بیشتر از پیک مربوطه بالاترین ولتاژ برای تعریف تجهیزات از واژگان بین المللی الکتروتکنیک (IEV 604-03-09) باشند

انواع مختلف اضافه ولتاژ

اضافه ولتاژ یک پالس یا موج ولتاژ است که روی ولتاژ نامی شبکه سوار می شود (شکل J1 را ببینید)

این نوع اضافه ولتاژ با مشخص می شود (شکل J2 را ببینید):

• زمان افزایش tf (در μs) ؛
• شیب S (در کیلو ولت / میکرو ثانیه).

اضافه ولتاژ تجهیزات را مختل می کند و تابش الکترومغناطیسی تولید می کند. علاوه بر این ، مدت زمان اضافه ولتاژ (T) باعث اوج انرژی در مدارهای الکتریکی می شود که می تواند تجهیزات را از بین ببرد.
شکل J2 - مشخصات اصلی یک ولتاژ اضافی

چهار نوع اضافه ولتاژ می تواند تاسیسات و بارهای برق را مختل کند:

• افزایش ولتاژهای سوئیچینگ: اضافه ولتاژهای فرکانس بالا یا اختلال در انفجار (نگاه کنید به شکل J1) ناشی از تغییر حالت پایدار در یک شبکه الکتریکی (در حین کارکرد تابلو برق).
• اضافه ولتاژهای فرکانس نیرو: ولتاژهای فرکانس مشابه شبکه (50 ، 60 یا 400 هرتز) ناشی از تغییر دائمی وضعیت شبکه (به دنبال یک خطا: عیب عایق ، خرابی هادی خنثی و غیره).
• اضافه ولتاژهای ناشی از تخلیه الکترواستاتیک: اضافه ولتاژهای بسیار کوتاه (چند نانو ثانیه) با فرکانس بسیار بالا که ناشی از تخلیه بارهای الکتریکی انباشته شده است (به عنوان مثال شخصی که روی فرش با کف عایق راه می رود با ولتاژ چند کیلو ولت بار الکتریکی دارد).
• اضافه ولتاژهای منشا جوی.

مشخصات ولتاژ منشا جوی

سکته های رعد و برق در چند شکل: چشمک های صاعقه مقدار بسیار زیادی انرژی الکتریکی پالسی تولید می کنند (شکل J4 را ببینید)

• از چند هزار آمپر (و چند هزار ولت)
• با فرکانس بالا (تقریباً 1 مگاهرتز)
• با مدت زمان کوتاه (از یک میکروثانیه تا یک میلی ثانیه)

بین 2000 تا 5000 طوفان به طور مداوم در حال شکل گیری در سراسر جهان است. این طوفان ها با سکته های صاعقه ای همراه است که خطری جدی برای افراد و تجهیزات محسوب می شود. برق آسا به طور متوسط ​​30 تا 100 بار در ثانیه به زمین برخورد می کند ، یعنی هر سال 3 میلیارد رعد و برق.

جدول موجود در شکل J3 مقادیر برخورد صاعقه با احتمال مربوط به آنها را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود ، 50٪ از ضربه های صاعقه جریان بیش از 35 کیلو آمپر و 5٪ جریان بیش از 100 کیلو کالری دارند. بنابراین انرژی منتقل شده توسط سکته صاعقه بسیار زیاد است.

شکل J3 - نمونه هایی از مقادیر تخلیه رعد و برق ارائه شده توسط استاندارد IEC 62305-1 (2010 - جدول A.3)

شکل J4 - نمونه ای از جریان رعد و برق

همچنین صاعقه باعث ایجاد تعداد زیادی آتش سوزی می شود که بیشتر در مناطق کشاورزی رخ می دهد (تخریب خانه ها یا نامناسب بودن آنها برای استفاده). ساختمان های بلند مرتبه به خصوص در معرض ضربه های صاعقه ای قرار دارند.

تأثیرات در تاسیسات الکتریکی

صاعقه به ویژه به سیستم های الکتریکی و الکترونیکی آسیب می رساند: ترانسفورماتورها ، کنتورهای برق و وسایل برقی در محل های مسکونی و صنعتی.

هزینه ترمیم آسیب های ناشی از صاعقه بسیار زیاد است. اما ارزیابی عواقب:

• اختلالات ایجاد شده در رایانه ها و شبکه های مخابراتی.
• خطاهای ایجاد شده در اجرای برنامه های کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی و سیستم های کنترل.

علاوه بر این ، ممکن است هزینه تلفات عملیاتی بسیار بیشتر از ارزش تجهیزات از بین رفته باشد.

تأثیرات صاعقه

رعد و برق یک پدیده الکتریکی با فرکانس بالا است که باعث ولتاژ بیش از حد در تمام موارد رسانا ، به ویژه در کابل ها و تجهیزات الکتریکی می شود.

صاعقه می تواند از دو طریق بر سیستم های الکتریکی (و / یا الکترونیکی) ساختمان تأثیر بگذارد:

• توسط ضربه مستقیم صاعقه به ساختمان (نگاه کنید به شکل J5 a).
• با تأثیر غیرمستقیم صاعقه بر ساختمان:
• یک ضربه رعد و برق می تواند بر روی یک خط برق الکتریکی هوایی که ساختمان را تأمین می کند سقوط کند (شکل J5 b را ببینید) اضافه جریان و ولتاژ اضافی می تواند چندین کیلومتر از محل برخورد گسترش یابد.
• یک ضربه رعد و برق می تواند در نزدیکی یک خط برق قرار گیرد (شکل J5 c را ببینید). این تابش الکترومغناطیسی جریان صاعقه است که در شبکه منبع تغذیه برق جریان زیاد و ولتاژ اضافی ایجاد می کند. در دو حالت اخیر ، جریان ها و ولتاژهای خطرناک توسط شبکه منبع تغذیه منتقل می شوند.

یک ضربه رعد و برق می تواند در نزدیکی ساختمان سقوط کند (شکل J5 d را ببینید). پتانسیل زمین در اطراف نقطه برخورد به طور خطرناکی افزایش می یابد.

شکل J5 - انواع مختلف برخورد صاعقه

در همه موارد ، عواقب تاسیسات و بارهای الکتریکی می تواند چشمگیر باشد.

شکل J6 - پیامد ضربه صاعقه

رعد و برق روی یک ساختمان محافظت نشده می افتد.	صاعقه در نزدیکی خط هوایی سقوط می کند.	رعد و برق نزدیک یک ساختمان می افتد.
جریان رعد و برق از طریق سازه های کم و بیش رسانای ساختمان با اثرات بسیار مخرب به زمین می رود: اثرات حرارتی: گرم شدن بیش از حد مواد ، باعث آتش سوزی اثرات مکانیکی: تغییر شکل ساختار گرما زدگی حرارتی: پدیده ای بسیار خطرناک در حضور مواد قابل اشتعال یا مواد منفجره (هیدروکربن ها ، گرد و غبار و غیره)	جریان رعد و برق از طریق القای الکترومغناطیسی در سیستم توزیع ولتاژ اضافی ایجاد می کند. این اضافه ولتاژها در امتداد خط به تجهیزات الکتریکی داخل ساختمان منتقل می شوند.	سکته صاعقه همان انواع اضافه ولتاژ را تولید می کند که در موارد مخالف توصیف شده است. علاوه بر این ، جریان برق از زمین به سمت تأسیسات الکتریکی برمی گردد و در نتیجه باعث خرابی تجهیزات می شود.
ساختمان و تاسیسات داخل ساختمان به طور کلی تخریب می شود	تاسیسات الکتریکی داخل ساختمان به طور کلی تخریب می شود.

حالت های مختلف انتشار

حالت مشترک

اضافه ولتاژهای حالت مشترک بین هادی های زنده و زمین ظاهر می شوند: فاز به زمین یا خنثی به زمین (شکل J7 را ببینید). آنها خصوصاً برای وسایلی که به دلیل خطر خرابی دی الکتریک ، قاب آنها به زمین متصل است ، خطرناک هستند.

شکل J7 - حالت معمول

حالت دیفرانسیل

اضافه ولتاژهای حالت دیفرانسیل بین هادی های زنده ظاهر می شوند:

فاز به فاز یا فاز به خنثی (شکل J8 را ببینید). به خصوص برای تجهیزات الکترونیکی ، سخت افزارهای حساس مانند سیستم های رایانه ای و غیره خطرناک هستند.

شکل J8 - حالت دیفرانسیل

خصوصیات موج رعد و برق

تجزیه و تحلیل پدیده ها امکان تعریف انواع جریان برق و امواج ولتاژ را فراهم می کند.

• 2 نوع موج جریان توسط استانداردهای IEC در نظر گرفته می شود:
• موج 10/350 μs: برای توصیف امواج فعلی ناشی از صاعقه مستقیم (نگاه کنید به شکل J9).

شکل J9 - 10/350 μs موج جریان

• موج 8/20 میکروثانیه: برای توصیف امواج فعلی ناشی از یک صاعقه غیرمستقیم (نگاه کنید به شکل J10).

شکل J10 - 8/20 μs موج جریان

از این دو نوع امواج جریان صاعقه برای تعریف آزمایشات SPD (استاندارد IEC 61643-11) و مصونیت تجهیزات در برابر جریان صاعقه استفاده می شود.

مقدار اوج موج جریان ، شدت ضربه صاعقه را مشخص می کند.

اضافه ولتاژهای ایجاد شده توسط سکته های رعد و برق با یک موج ولتاژ 1.2 / 50 میکرو ثانیه مشخص می شود (شکل J11 را ببینید).

این نوع موج ولتاژ برای تأیید مقاومت در برابر تجهیزات در برابر اضافه ولتاژهای منشأ اتمسفر استفاده می شود (ولتاژ ضربه ای مطابق IEC 61000-4-5).

شکل J11 - موج ولتاژ 1.2 / 50 μs

اصل محافظت در برابر صاعقه
قوانین کلی حفاظت از صاعقه

روش جلوگیری از خطرات ناشی از صاعقه
سیستم محافظت از ساختمان در برابر اثرات صاعقه باید شامل موارد زیر باشد:

• حفاظت از سازه ها در برابر سکته های صاعقه مستقیم ؛
• حفاظت از تاسیسات الکتریکی در برابر صاعقه مستقیم و غیرمستقیم.

اصل اساسی برای محافظت از نصب در برابر خطر صاعقه جلوگیری از رسیدن انرژی مزاحم به تجهیزات حساس است. برای دستیابی به این هدف لازم است:

• جریان صاعقه را گرفته و از طریق مستقیم ترین مسیر به زمین منتقل کنید (اجتناب از مجاورت تجهیزات حساس).
• پیوند بالقوه نصب را انجام دهید. این پیوند بالقوه توسط هادی های اتصال ، با دستگاه های محافظت در برابر فشار (SPD) یا شکاف های جرقه (به عنوان مثال ، شکاف جرقه دکل آنتن) تکمیل می شود.
• با نصب SPD ها و / یا فیلترها ، اثرات ناشی و غیرمستقیم را به حداقل برسانید. برای از بین بردن و یا افزایش ولتاژهای اضافی از دو سیستم حفاظتی استفاده می شود: آنها به عنوان سیستم حفاظت ساختمان (برای خارج از ساختمان ها) و سیستم حفاظت از تاسیسات الکتریکی (برای داخل ساختمان ها) شناخته می شوند.

سیستم حفاظت ساختمان

نقش سیستم حفاظت ساختمان محافظت از آن در برابر سکته های صاعقه مستقیم است.
این سیستم شامل موارد زیر است:

• دستگاه ضبط: سیستم حفاظت از رعد و برق ؛
• هادی های پایین برای انتقال جریان رعد و برق به زمین طراحی شده اند.
• زمین "پای کلاغ" منجر به هم متصل می شود.
• پیوندهای بین تمام قابهای فلزی (پیوند برابری) و لیدهای زمین.

هنگامی که جریان صاعقه در یک رسانا جریان می یابد ، اگر اختلافات بالقوه بین آن و قابهای متصل به زمین که در مجاورت آن قرار دارند ، ظاهر شود ، دومی می تواند باعث ایجاد آتش سوزی های مخرب شود.

3 نوع سیستم محافظت در برابر صاعقه
از سه نوع حفاظت ساختمان استفاده می شود:

میله برق (میله ساده یا با سیستم تحریک کننده)

میله صاعقه نوک فلزی است که در بالای ساختمان قرار گرفته است. توسط یک یا چند هادی (اغلب نوارهای مسی) زمین می شود (نگاه کنید به شکل J12).

شکل J12 - میله برق (میله ساده یا با سیستم محرک)

میله رعد و برق با سیم های محکم

این سیمها در بالای سازه کشیده شده اند تا محافظت شوند. آنها برای محافظت از سازه های خاص استفاده می شوند: مناطق پرتاب موشک ، برنامه های نظامی و حفاظت از خطوط هوایی ولتاژ بالا (نگاه کنید به شکل J13).

شکل J13 - سیمهای تافته

هادی رعد و برق با قفس مشبک (قفس فارادی)

این حفاظت شامل قرار دادن تعداد زیادی هادی / نوار پایین به طور متقارن در اطراف ساختمان است. (شکل J14 را ببینید).

این نوع سیستم محافظت در برابر صاعقه برای ساختمانهایی که در معرض نور قرار دارند از تاسیسات بسیار حساس مانند اتاقهای رایانه استفاده می شود.

شکل J14 - قفس مشدی (قفس فارادی)

عواقب حفاظت از ساختمان برای تجهیزات تاسیسات الکتریکی

50٪ جریان صاعقه تخلیه شده توسط سیستم حفاظت ساختمان دوباره به شبکه های زمین نصب برق برمی گردد (شکل J15 را ببینید): افزایش بالقوه فریم ها به طور مکرر از توانایی مقاومت در برابر عایق هادی ها در شبکه های مختلف بیشتر است ( LV ، ارتباطات از راه دور ، کابل تصویری و غیره).

علاوه بر این ، جریان جریان از طریق هادی های پایین باعث ایجاد ولتاژهای القایی در تاسیسات الکتریکی می شود.

در نتیجه ، سیستم حفاظت ساختمان از نصب الکتریکی محافظت نمی کند: بنابراین تهیه سیستم حفاظت از تاسیسات الکتریکی اجباری است.

شکل J15 - جریان برگشت مستقیم رعد و برق

محافظت در برابر رعد و برق - سیستم حفاظت از نصب برق

هدف اصلی سیستم حفاظت نصب الکتریکی محدود کردن ولتاژهای اضافی به مقادیر قابل قبول برای تجهیزات است.

سیستم حفاظت نصب الکتریکی شامل موارد زیر است:

• یک یا چند SPD بسته به پیکربندی ساختمان ؛
• پیوند بالقوه: مش فلزی از قطعات رسانای در معرض.

پیاده سازی

روش محافظت از سیستم های الکتریکی و الکترونیکی ساختمان به شرح زیر است.

اطلاعات را جستجو کنید

• تمام بارهای حساس و محل قرارگیری آنها را در ساختمان شناسایی کنید.
• سیستم های الکتریکی و الکترونیکی و نقاط ورودی مربوط به آنها را شناسایی کنید.
• بررسی کنید که آیا سیستم محافظتی در برابر صاعقه در ساختمان وجود دارد یا در مجاورت آن.
• با مقررات مربوط به محل ساختمان آشنا شوید.
• خطر برخورد صاعقه را با توجه به موقعیت جغرافیایی ، نوع منبع تغذیه ، تراکم برخورد صاعقه و غیره ارزیابی کنید.

اجرای راه حل

• هادی های اتصال را بر روی قاب ها توسط یک مش نصب کنید.
• SPD را در تابلو ورودی LV نصب کنید.
• یک SPD اضافی در هر صفحه تقسیم توزیع واقع در مجاورت تجهیزات حساس نصب کنید (شکل J16 را ببینید).

شکل J16 - نمونه ای از حفاظت از تاسیسات الکتریکی در مقیاس بزرگ

دستگاه محافظت در برابر فشار (SPD)

دستگاههای حفاظت از فشار (SPD) برای شبکه های منبع تغذیه برق ، شبکه های تلفنی و اتوبوس های ارتباطی و کنترل خودکار استفاده می شود.

دستگاه محافظت در برابر فشار (SPD) جز component سیستم حفاظت نصب الکتریکی است.

این دستگاه به طور موازی بر روی مدار تغذیه بارهایی که باید از آنها محافظت کند وصل می شود (شکل J17 را ببینید). همچنین می تواند در تمام سطوح شبکه منبع تغذیه مورد استفاده قرار گیرد.

این متداول ترین و کارآمدترین نوع محافظت در برابر ولتاژ است.

شکل J17 - اصل سیستم حفاظتی به طور موازی

SPD متصل موازی از امپدانس بالایی برخوردار است. هنگامی که اضافه ولتاژ گذرا در سیستم ظاهر شد ، امپدانس دستگاه کاهش می یابد ، بنابراین جریان ولتاژ از طریق SPD عبور می کند و تجهیزات حساس را دور می زند.

اصل

SPD برای محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا از منشا جوی و هدایت امواج جریان به زمین طراحی شده است ، به طوری که دامنه این اضافه ولتاژ را به مقداری محدود می کند که برای نصب برق و تابلو برق و تجهیزات کنترل خطرناک نباشد.

SPD اضافه ولتاژ را از بین می برد

• در حالت مشترک ، بین فاز و خنثی یا زمین ؛
• در حالت دیفرانسیل ، بین فاز و خنثی.

در صورت افزایش ولتاژ بیش از حد آستانه عملکرد ، SPD

• انرژی را به زمین منتقل می کند ، در حالت مشترک ؛
• انرژی را به سایر رساناهای زنده ، در حالت دیفرانسیل توزیع می کند.

سه نوع SPD

تایپ 1 SPD
نوع 1 SPD در موارد خاص ساختمانهای خدماتی و صنعتی توصیه می شود که توسط سیستم محافظت در برابر صاعقه یا قفس مشبک محافظت می شوند.
این از تاسیسات الکتریکی در برابر سکته های مستقیم صاعقه محافظت می کند. این می تواند جریان برگشتی ناشی از صاعقه را که از هادی زمین به هادی های شبکه گسترش می یابد ، تخلیه کند.
نوع 1 SPD با موج جریان 10/350 μs مشخص می شود.

تایپ 2 SPD
نوع 2 SPD سیستم اصلی حفاظت برای کلیه تاسیسات الکتریکی ولتاژ پایین است. در هر تابلوی برق نصب شده ، از گسترش ولتاژهای اضافی در تاسیسات برقی جلوگیری کرده و از بارها محافظت می کند.
نوع 2 SPD با موج جریان 8/20 میکرو ثانیه مشخص می شود.

تایپ 3 SPD
این SPD ها ظرفیت تخلیه کمی دارند. بنابراین باید به طور اجباری به عنوان مکمل SPD نوع 2 و در مجاورت بارهای حساس نصب شوند.
نوع 3 SPD با ترکیبی از امواج ولتاژ (1.2/50/8 میکرو ثانیه) و امواج جریان (20/XNUMX میکرو ثانیه) مشخص می شود.

تعریف هنجاری SPD

شکل J18 - تعریف استاندارد SPD

توجه 1: T1 + T2 SPD (یا نوع 1 + 2 SPD) وجود دارد كه تلفیق حفاظت از بارها در برابر ضربه های مستقیم و غیرمستقیم صاعقه است.

توجه 2: برخی از T2 SPD را می توان T3 نیز اعلام کرد

مشخصات SPD

استاندارد بین المللی IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) مشخصات و آزمایشات SPD متصل به سیستم های توزیع ولتاژ پایین را تعریف می کند (شکل J19 را ببینید).

با رنگ سبز ، محدوده عملکرد تضمین شده SPD.
شکل J19 - مشخصه زمان / جریان SPD با واریستور

ویژگی های مشترک

• U_C: حداکثر ولتاژ کار مداوم. این ولتاژ AC یا DC است که SPD از آن فعال می شود. این مقدار با توجه به ولتاژ نامی و آرایش زمین سیستم انتخاب می شود.
• U_P: سطح حفاظت ولتاژ (در I_n) این حداکثر ولتاژ روی پایانه های SPD هنگام فعال بودن است. این ولتاژ زمانی بدست می آید که جریان جاری در SPD برابر با In باشد. سطح حفاظت ولتاژ انتخاب شده باید زیر توانایی مقاومت در برابر ولتاژ بارها باشد. در صورت برخورد صاعقه ، ولتاژ روی پایانه های SPD به طور کلی کمتر از U است_P.
• در: جریان تخلیه اسمی. این حداکثر مقدار جریان موج 8/20 میکرو ثانیه است که SPD قادر است حداقل 19 بار تخلیه کند.

چرا این مهم است؟
مربوط به یک جریان تخلیه اسمی است که یک SPD حداقل 19 بار می تواند مقاومت کند: مقدار بالاتر In به معنای دوام طولانی تر برای SPD است ، بنابراین اکیداً توصیه می شود مقادیر بالاتر از حداقل مقدار 5 kA را انتخاب کنید.

تایپ 1 SPD

• I_{بچه شریر و شیطان}: جریان ضربه ای. این مقدار اوج جریان شکل موج 10/350 میکرومتر است که SPD قادر به تخلیه حداقل یک بار تخلیه است.

چرا من_{بچه شریر و شیطان} مهم؟
استاندارد IEC 62305 برای سیستم سه فاز به حداکثر مقدار جریان ضربه 25 کیلو آمپر در هر قطب نیاز دارد. این به این معنی است که برای یک شبکه 3P + N SPD باید بتواند در برابر حداکثر جریان ضربان کلی 100 کیلو آمپر از پیوند زمین مقاومت کند.

• I_fi: خاموش کردن جریان را دنبال کنید. فقط برای فناوری فاصله جرقه قابل استفاده است. این همان جریانی است (50 هرتز) که SPD به خودی خود پس از برق آسا قادر به قطع آن است. این جریان باید همیشه بیشتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی در محل نصب باشد.

تایپ 2 SPD

• Imax: حداکثر جریان تخلیه. این مقدار اوج جریان 8/20 میکرومتر شکل موج است که SPD قادر است یک بار تخلیه شود.

چرا ایماکس مهم است؟
اگر 2 SPD را با In همان مقایسه کنید اما با Imax متفاوت مقایسه کنید: SPD با مقدار Imax بالاتر "حاشیه ایمنی" بالاتری دارد و می تواند جریان صعودی بالاتر را تحمل کند بدون اینکه آسیب ببیند.

تایپ 3 SPD

• U_OC: ولتاژ مدار باز که در آزمایشات کلاس III (نوع 3) اعمال می شود.

برنامه های کاربردی اصلی

• ولتاژ پایین SPD. دستگاه های بسیار متفاوتی ، از نظر تکنولوژیکی و کاربردی ، با این اصطلاح تعیین شده اند. SPD های ولتاژ پایین مدولار هستند که به راحتی در تابلو های برق LV نصب می شوند. همچنین SPD های سازگار با پریزهای برق وجود دارد ، اما این دستگاه ها دارای ظرفیت تخلیه کم هستند.

• SPD برای شبکه های ارتباطی. این دستگاه ها از شبکه های تلفنی ، شبکه های سوئیچ شده و شبکه های کنترل خودکار (گذرگاه) در برابر ولتاژهای اضافی که از خارج (صاعقه) و شبکه های داخلی منبع تغذیه (تجهیزات آلاینده ، عملکرد تابلو و غیره) وارد می شوند ، محافظت می کنند. چنین SPD هایی در اتصالات RJ11 ، RJ45 ، or نصب شده یا در بارها قرار می گیرند.

یادداشت

1. توالی آزمون مطابق استاندارد IEC 61643-11 برای SPD بر اساس MOV (واریستور). در مجموع 19 انگیزه در I_n:

• یک انگیزه مثبت
• یک انگیزه منفی
• 15 فشار در هر 30 درجه ولتاژ 50 هرتز هماهنگ می شوند
• یک انگیزه مثبت
• یک انگیزه منفی

2. برای SPD نوع 1 ، بعد از 15 فشار در I_n (به یادداشت قبلی مراجعه کنید):

• یک ضربه در 0.1 I I_{بچه شریر و شیطان}
• یک ضربه در 0.25 I I_{بچه شریر و شیطان}
• یک ضربه در 0.5 I I_{بچه شریر و شیطان}
• یک ضربه در 0.75 I I_{بچه شریر و شیطان}
• یک انگیزه در من_{بچه شریر و شیطان}

طراحی سیستم حفاظت نصب الکتریکی
قوانین طراحی سیستم حفاظت نصب برق

برای محافظت از تاسیسات الکتریکی در ساختمان ، قوانین ساده ای برای انتخاب وجود دارد

• SPD (بازدید کنندگان)
• سیستم محافظتی آن

برای سیستم توزیع برق ، ویژگیهای اصلی مورد استفاده برای تعریف سیستم حفاظت از صاعقه و انتخاب SPD برای محافظت از تاسیسات الکتریکی در ساختمان عبارتند از:

• SPD
• مقدار SPD
• نوع
• سطح قرار گرفتن در معرض برای تعریف حداکثر جریان تخلیه SPD Imax.
• دستگاه محافظ اتصال کوتاه
• حداکثر جریان تخلیه Imax ؛
• جریان اتصال کوتاه Isc در محل نصب.

نمودار منطقی در شکل J20 در زیر این قاعده طراحی را نشان می دهد.

شکل J20 - نمودار منطقی برای انتخاب یک سیستم محافظتی

سایر مشخصات برای انتخاب SPD برای نصب الکتریکی از پیش تعریف شده است.

• تعداد قطب ها در SPD ؛
• سطح حفاظت ولتاژ U_P;
• U_C: حداکثر ولتاژ کار مداوم.

این زیر بخش طراحی سیستم حفاظت از تاسیسات الکتریکی با جزئیات بیشتری معیارهای انتخاب سیستم حفاظت را با توجه به ویژگی های نصب ، تجهیزات مورد حفاظت و محیط توصیف می کند.

عناصر سیستم حفاظت

SPD باید همیشه در مبدا نصب برق نصب شود.

محل و نوع SPD

نوع SPD نصب شده در مبدا نصب به وجود یا عدم وجود سیستم محافظت در برابر صاعقه بستگی دارد. اگر ساختمان دارای سیستم محافظت در برابر صاعقه باشد (طبق IEC 62305) ، باید SPD نوع 1 نصب شود.

برای SPD نصب شده در انتهای ورودی ، استانداردهای نصب IEC 60364 حداقل مقادیر را برای 2 ویژگی زیر تعیین می کند:

• جریان تخلیه اسمی I_n = 5 kA (8/20) میکرو ثانیه
• سطح حفاظت ولتاژ U_P(در من_n) <2.5 کیلوولت

تعداد SPD های اضافی نصب شده توسط:

• اندازه سایت و دشواری نصب هادی های اتصال. در سایت های بزرگ ، نصب SPD در انتهای ورودی هر محفظه تقسیم بندی ضروری است.
• فاصله بارهای حساس را از دستگاه محافظ انتهایی ورودی محافظت می کند. هنگامی که بارها در فاصله بیش از 10 متری از دستگاه محافظتی ورودی قرار دارند ، لازم است که تا حد ممکن به بارهای حساس ، محافظت از ظرافت اضافی نیز ارائه شود. پدیده های انعکاس موج از 10 متر در حال افزایش است ، نگاه کنید به انتشار یک موج رعد و برق
• خطر قرار گرفتن در معرض در مورد یک مکان کاملاً در معرض ، SPD انتهای ورودی نمی تواند هم جریان زیاد جریان برق و هم سطح محافظت ولتاژ کم را تضمین کند. به طور خاص ، SPD نوع 1 به طور کلی با SPD نوع 2 همراه است.

جدول در شکل J21 زیر ، مقدار و نوع SPD را برای تنظیم بر اساس دو فاکتور تعریف شده در بالا نشان می دهد.

شکل J21 - 4 مورد اجرای SPD

سطح محافظت شده

چندین سطح حفاظت از SPD اجازه می دهد تا انرژی بین چندین SPD توزیع شود ، همانطور که در شکل J22 نشان داده شده است که در آن سه نوع SPD ارائه شده است:

• نوع 1: هنگامی که ساختمان با سیستم محافظت در برابر صاعقه مجهز شده و در انتهای ورودی نصب قرار دارد ، مقدار بسیار زیادی انرژی را جذب می کند.
• نوع 2: اضافه ولتاژهای باقیمانده را جذب می کند.
• نوع 3: در صورت لزوم برای حساس ترین تجهیزات واقع در نزدیکی بارها از "ریز" محافظت می کند.

توجه: SPD نوع 1 و 2 را می توان در یک SPD واحد ترکیب کرد
شکل J22 - معماری محافظ خوب

مشخصات مشترک SPD ها با توجه به مشخصات نصب
حداکثر ولتاژ کار مداوم Uc

بسته به آرایش زمین سیستم ، حداکثر ولتاژ عملیاتی مداوم U_C SPD باید برابر یا بزرگتر از مقادیر نشان داده شده در جدول در شکل J23 باشد.

شکل J23 - حداقل مقدار U تعریف شده_C برای SPD ها بسته به آرایش زمین سیستم (بر اساس جدول 534.2 استاندارد IEC 60364-5-53)

N / A: قابل استفاده نیست
U: ولتاژ خط به خط سیستم ولتاژ پایین
آ. این مقادیر مربوط به شرایط گسل در بدترین حالت هستند ، بنابراین تحمل 10٪ در نظر گرفته نمی شود.

متداول ترین مقادیر UC با توجه به آرایش زمین سیستم انتخاب می شود.
TT، TN: 260 ، 320 ، 340 ، 350 ولت
IT: 440 ، 460 ولت

سطح حفاظت ولتاژ U_P (در من_n)

استاندارد IEC 60364-4-44 به شما کمک می کند تا سطح محافظت بالاتر SPD را در عملکرد بارهایی که محافظت می شود ، انتخاب کنید. جدول شکل J24 نشان دهنده توانایی مقاومت در برابر ضربه برای هر نوع تجهیزات است.

شکل J24 - ولتاژ ضربه ای ضروری تجهیزات Uw (جدول 443.2 IEC 60364-4-44)

آ. مطابق IEC 60038: 2009.
ب این ولتاژ ضربه ای نامی بین هادی های زنده و PE اعمال می شود.
ج در کانادا و ایالات متحده آمریکا ، برای ولتاژهای زمین بالاتر از 300 ولت ، ولتاژ ضربه ای نامی مربوط به بالاترین ولتاژ بعدی در این ستون اعمال می شود.
د برای عملکرد سیستم های IT در ولتاژ 220-240 ولت ، به دلیل ولتاژ به زمین در گسل زمین در یک خط ، باید از ردیف 230/400 استفاده شود.

شکل J25 - دسته ولتاژ اضافی تجهیزات

	تجهیزات رده اضافه ولتاژ من فقط برای استفاده در نصب ثابت ساختمانهایی که وسایل محافظتی در خارج از تجهیزات اعمال می شوند مناسب است - برای محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا تا حد مشخص. نمونه هایی از این تجهیزات مواردی است که حاوی مدارهای الکترونیکی مانند رایانه ، وسایل دارای برنامه الکترونیکی و غیره است.
	تجهیزات از نوع ولتاژ اضافی II برای اتصال به تاسیسات الکتریکی ثابت مناسب هستند ، و یک درجه دسترسی طبیعی را که معمولاً برای تجهیزات با جریان مورد نیاز است فراهم می کند. نمونه هایی از این تجهیزات لوازم خانگی و بارهای مشابه است.
	تجهیزات گروه ولتاژ III برای استفاده در نصب ثابت در پایین دست و از جمله صفحه اصلی توزیع ، فراهم کردن درجه بالایی از در دسترس بودن است. نمونه هایی از این تجهیزات تابلوهای توزیع ، قطع کننده مدار ، سیستم های سیم کشی از جمله کابل ها ، میله های گذرگاه ، جعبه های اتصال ، سوئیچ ها ، پریزهای خروجی) در نصب ثابت و تجهیزات برای استفاده های صنعتی و برخی تجهیزات دیگر ، به عنوان مثال موتورهای ثابت با اتصال دائمی به نصب ثابت.
	تجهیزات گروه ولتاژ ولتاژ IV برای استفاده در محل نصب یا در مجاورت آن ، به عنوان مثال در بالادست صفحه اصلی توزیع ، مناسب است. نمونه هایی از این تجهیزات می توان به کنتورهای برق ، دستگاه های اولیه محافظت از جریان اضافی و واحدهای کنترل موج دار اشاره کرد.

U "نصب شده"_P عملکرد باید با توانایی مقاومت در برابر ضربه بارها مقایسه شود.

SPD دارای سطح حفاظت ولتاژ U است_P ذاتی است ، یعنی مستقل از نصب آن تعریف و آزمایش می شود. در عمل ، برای انتخاب U_P عملکرد SPD ، برای ایجاد ولتاژهای اضافی موجود در نصب SPD باید یک حاشیه ایمنی در نظر گرفته شود (شکل J26 و اتصال دستگاه محافظت از ولتاژ را ببینید).

شکل J26 - U نصب شده_P

سطح حفاظتی ولتاژ "نصب شده" U_P به طور کلی برای محافظت از تجهیزات حساس در تاسیسات الکتریکی 230/400 ولت 2.5 کیلوولت است (ولتاژ دسته دوم ، نگاه کنید به شکل J27).

توجه داشته باشید:
اگر سطح حفاظتی ولتاژ تعیین شده توسط SPD انتهای ورودی حاصل نشود یا اگر وسایل حساس از راه دور هستند (به عناصر سیستم حفاظت مراجعه کنید # مکان و نوع SPD مکان و نوع SPD ، برای دستیابی به سطح حفاظت مورد نیاز

تعداد قطب ها

• بسته به چیدمان زمینی سیستم ، تهیه معماری SPD برای اطمینان از محافظت در حالت مشترک (CM) و حالت دیفرانسیل (DM) ضروری است.

شکل J27 - نیاز به حفاظت با توجه به آرایش زمین سیستم

آ. حفاظت بین فاز و خنثی یا می تواند در SPD قرار گرفته در مبدا نصب باشد یا از نزدیک به تجهیزات محافظت شده از راه دور منتقل شود
ب در صورت توزیع خنثی

توجه داشته باشید:

اضافه ولتاژ حالت مشترک
یک شکل اساسی از حفاظت ، نصب SPD در حالت مشترک بین فازها و هادی PE (یا PEN) است ، هر نوع نوع از سیستم زمینی استفاده شده باشد.

اضافه ولتاژ در حالت دیفرانسیل
در سیستم های TT و TN-S ، زمین خنثی منجر به عدم تقارن ناشی از امپدانس های زمین می شود که منجر به ظاهر شدن ولتاژهای حالت دیفرانسیل می شود ، حتی اگر ولتاژ اضافی ناشی از ضربه برق از نوع معمول باشد.

SPD های 2P ، 3P و 4P
(شکل J28 را ببینید)
اینها با سیستمهای IT ، TN-C ، TN-CS سازگار هستند.
آنها فقط در برابر اضافه ولتاژهای حالت معمول محافظت می کنند

شکل J28 - 1P ، 2P ، 3P ، 4P SPD

SPD های 1P + N ، 3P + N
(شکل J29 را ببینید)
اینها با سیستمهای TT و TN-S سازگار هستند.
آنها از ولتاژهای معمول و حالت دیفرانسیل محافظت می کنند

شکل J29 - 1P + N ، 3P + N SPD

انتخاب نوع 1 SPD
جریان ایمپالس

• در مواردی که مقررات ملی یا مقررات خاصی برای نوع ساختمان مورد حفاظت وجود نداشته باشد: جریان ایمپالس ایمپپس باید حداقل 12.5 kA (موج 10/350 میکروگرم) در هر شاخه مطابق با IEC 60364-5-534 باشد.
• در مواردی که مقررات وجود دارد: استاندارد IEC 62305-2 4 سطح را تعریف می کند: I ، II ، III و IV

جدول در شکل J31 سطوح مختلف I را نشان می دهد_{بچه شریر و شیطان} در مورد نظارتی.

شکل J30 - نمونه اساسی تعادل I_{بچه شریر و شیطان} توزیع جریان در سیستم 3 فاز

شکل J31 - جدول I_{بچه شریر و شیطان} مقادیر با توجه به سطح حفاظت ولتاژ ساختمان (بر اساس IEC / EN 62305-2)

خاموش کردن جریان I را دنبال کنید_fi

این ویژگی فقط برای SPD های دارای فناوری شکاف جرقه قابل استفاده است. خود خاموش کنونی I را دنبال می کند_fi باید همیشه بیشتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی باشد_sc در محل نصب.

انتخاب نوع 2 SPD
حداکثر جریان تخلیه Imax

حداکثر جریان تخلیه Imax با توجه به سطح نوردهی تخمینی نسبت به موقعیت ساختمان تعریف می شود.
مقدار حداکثر جریان تخلیه (Imax) با تجزیه و تحلیل خطر تعیین می شود (به جدول شکل J32 مراجعه کنید).

شکل J32 - حداکثر جریان تخلیه توصیه شده Imax با توجه به سطح قرار گرفتن در معرض

انتخاب دستگاه محافظت از اتصال کوتاه خارجی (SCPD)

دستگاههای محافظتی (اتصال حرارتی و اتصال کوتاه) باید با SPD هماهنگ شوند تا از عملکرد مطمئن اطمینان حاصل کنند ، یعنی
اطمینان از تداوم خدمات:

• مقاومت در برابر امواج جریان رعد و برق
• ولتاژ باقیمانده بیش از حد ایجاد نمی کند.

اطمینان از محافظت موثر در برابر انواع اضافه جریان:

• اضافه بار پس از فرار حرارتی واریستور ؛
• اتصال کوتاه با شدت کم (مانع)
• اتصال کوتاه با شدت بالا.

خطراتی که باید در پایان زندگی SPD از آنها جلوگیری شود
به دلیل افزایش سن

در صورت پایان طبیعی زندگی به دلیل افزایش سن ، حفاظت از نوع حرارتی است. SPD با واریستور باید دارای یک جداکننده داخلی باشد که SPD را غیرفعال کند.
توجه: پایان عمر از طریق فرار حرارتی مربوط به SPD با لوله تخلیه گاز یا شکاف جرقه محصور نمی شود.

به دلیل خطا

علل پایان زندگی به دلیل خطای اتصال کوتاه عبارتند از:

• بیش از حداکثر ظرفیت تخلیه این عیب منجر به اتصال کوتاه قوی می شود.
• خطای ناشی از سیستم توزیع (تغییر حالت خنثی / فاز ، قطع خنثی).
• خراب شدن تدریجی واریستور.
  دو عیب اخیر منجر به اتصال کوتاه غیر قابل مانع می شود.
  نصب باید از آسیب ناشی از این نوع خطا محافظت شود: جدا کننده داخلی (حرارتی) که در بالا تعریف شد ، زمان گرم شدن ندارد ، بنابراین کار نمی کند.
  یک دستگاه خاص به نام "دستگاه محافظت از اتصال کوتاه خارجی (SCPD خارجی)" ، قادر به از بین بردن اتصال کوتاه است ، باید نصب شود. می تواند توسط قطع کننده مدار یا دستگاه فیوز اجرا شود.

مشخصات SCPD خارجی

SCPD خارجی باید با SPD هماهنگ شود. برای مطابقت با دو محدودیت زیر طراحی شده است:

مقاومت در برابر رعد و برق

مقاومت در برابر جریان صاعقه یکی از مشخصات اساسی دستگاه محافظت از اتصال کوتاه خارجی SPD است.
SCPD خارجی نباید بر روی 15 جریان پی در پی در In حرکت کند.

مقاومت در برابر اتصال کوتاه

• ظرفیت شکست توسط قوانین نصب (استاندارد IEC 60364) تعیین می شود:
  SCPD خارجی باید دارای ظرفیت شکستن برابر یا بیشتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی Isc در نقطه نصب باشد (مطابق با استاندارد IEC 60364).
• محافظت از نصب در برابر اتصال کوتاه
  به طور خاص ، اتصال کوتاه غیرقابل مانع انرژی زیادی را از بین می برد و باید خیلی سریع از بین برود تا از صدمه به نصب و SPD جلوگیری کند.
  ارتباط درست بین SPD و SCPD خارجی آن باید توسط تولید کننده ایجاد شود.

حالت نصب برای SCPD خارجی
دستگاه "به صورت سری"

SCPD هنگامی که حفاظت توسط دستگاه محافظت عمومی شبکه مورد محافظت انجام می شود (به عنوان مثال قطع کننده مدار اتصال در بالادست یک نصب) ، به صورت "سری" توصیف می شود (شکل J33 را ببینید).

شکل J33 - SCPD "به صورت سری"

دستگاه "موازی"

هنگامی که حفاظت به طور خاص توسط یک دستگاه محافظ مرتبط با SPD انجام می شود ، SCPD "موازی" توصیف می شود (شکل J34 را ببینید).

• اگر عملکرد توسط قطع کننده مدار انجام شود ، SCPD خارجی "قطع کننده مدار قطع کننده" نامیده می شود.
• قطع کننده مدار قطع کننده ممکن است در SPD ادغام شود یا نشود.

شکل J34 - SCPD "موازی"

توجه داشته باشید:
در مورد SPD با لوله تخلیه گاز یا شکاف جرقه محصور شده ، SCPD اجازه می دهد تا جریان بلافاصله پس از استفاده قطع شود.

تضمین حفاظت

SCPD خارجی باید مطابق با توصیه های استاندارد IEC 61643-11 با SPD هماهنگ شده و توسط سازنده SPD آزمایش و تضمین شود. همچنین باید مطابق با توصیه های سازنده نصب شود. به عنوان مثال ، جداول هماهنگی Electric SCPD + SPD را ببینید.

هنگامی که این دستگاه یکپارچه می شود ، مطابقت با استاندارد محصول IEC 61643-11 به طور طبیعی محافظت را تضمین می کند.

شکل J35 - SPD با SCPD خارجی ، غیر یکپارچه (iC60N + iPRD 40r) و یکپارچه (iQuick PRD 40r)

خلاصه مشخصات SCPD های خارجی

تجزیه و تحلیل دقیق ویژگی ها در بخش مشخصات دقیق SCPD خارجی ارائه شده است.
جدول در شکل J36 ، به عنوان مثال ، خلاصه ای از مشخصات را با توجه به انواع مختلف SCPD خارجی نشان می دهد.

شکل J36 - مشخصات محافظت در پایان عمر یک SPD نوع 2 با توجه به SCPD های خارجی

حالت نصب برای SCPD خارجی	به صورت سری	به موازات
		محافظت از فیوز	مرتبط با حفاظت از قطع کننده مدار	حفاظت از قطع کننده مدار یکپارچه شده است
حفاظت از تجهیزات در برابر موج	=	=	=	=
	SPD ها از هر نوع SCPD خارجی مرتبط از تجهیزات به طور رضایت بخشی محافظت می کنند
حفاظت از نصب در پایان عمر	-	=	+	++
	هیچ تضمینی برای حفاظت امکان پذیر نیست	ضمانت تولید کننده		تضمین کامل
		محافظت در برابر اتصال کوتاه امپدانس به خوبی تضمین نشده است	محافظت در برابر اتصال کوتاه کاملاً تضمین شده است
تداوم خدمات در پایان زندگی	- -	+	+	+
	نصب کامل خاموش است	فقط مدار SPD خاموش است
نگهداری در پایان عمر	- -	=	+	+
	خاموش کردن نصب مورد نیاز است	تغییر فیوزها	بازنشانی فوری

جدول هماهنگی SPD و دستگاه محافظ

جدول شکل J37 زیر هماهنگی قطع کننده های قطع اتصال مدار (SCPD خارجی) برای نوع 1 و 2 SPD های مارک XXX الکتریکی را برای تمام سطوح جریان اتصال کوتاه نشان می دهد.

هماهنگی بین SPD و قطع کننده های مدار قطع شده آن توسط الکتریک نشان داده شده و تضمین می شود ، محافظت قابل اطمینان (مقاومت در برابر موج صاعقه ، محافظت تقویت شده از جریان اتصال کوتاه امپدانس و غیره) را تضمین می کند

شکل J37 - نمونه ای از جدول هماهنگی بین SPD ها و قطع کننده های مدار جدا شده آنها. همیشه به جدیدترین جداول تهیه شده مراجعه کنید.

هماهنگی با دستگاههای حفاظت بالادست

هماهنگی با دستگاههای محافظت از جریان اضافی
در یک تأسیسات الکتریکی ، SCPD خارجی دستگاهی یکسان با دستگاه حفاظتی است: این امر امکان استفاده از روشهای انتخاب و آبشار را برای بهینه سازی فنی و اقتصادی طرح حفاظت فراهم می کند.

هماهنگی با دستگاههای جریان باقیمانده
اگر SPD در پایین دست دستگاه محافظت در برابر نشتی زمین نصب شده باشد ، دستگاه دوم باید از نوع "si" یا انتخابی با مصونیت در برابر جریان پالس حداقل 3 کیلو آمپر باشد (8/20 μs موج جریان).

نصب دستگاه محافظت در برابر موج
اتصال دستگاه محافظت در برابر فشار

اتصالات SPD به بارها باید تا آنجا که ممکن است کوتاه باشد تا مقدار سطح حفاظت ولتاژ (نصب شده بالا) روی پایانه های تجهیزات محافظت شده کاهش یابد.

طول کل اتصالات SPD به شبکه و بلوک ترمینال زمین نباید بیش از 50 سانتی متر باشد.

یکی از خصوصیات اساسی برای حفاظت از تجهیزات حداکثر سطح حفاظت ولتاژ (نصب شده به بالا) است که تجهیزات می توانند در پایانه های خود مقاومت کنند. بر این اساس ، یک SPD باید با سطح حفاظت ولتاژ Up متناسب با حفاظت از تجهیزات انتخاب شود (شکل J38 را ببینید). طول کل هادی های اتصال است

L = L1 + L2 + L3.

برای جریانهای با فرکانس بالا ، امپدانس در واحد طول این اتصال تقریباً 1 میکرو متر در متر است.

از این رو ، با استفاده از قانون لنز در این ارتباط: ΔU = L di / dt

موج جریان 8/20 میکرو ثانیه نرمال ، با دامنه جریان 8 کیلو آمپر ، بر این اساس افزایش ولتاژ 1000 ولت در هر متر کابل را ایجاد می کند.

ΔU = 1 x 10-6 x 8 x 103/8 x 10-6 = 1000 ولت

شکل J38 - اتصالات SPD L <50 سانتی متر

در نتیجه ولتاژ پایانه های تجهیزات ، تجهیزات U ، عبارت است از:
تجهیزات U = بالا + U1 + U2
اگر L1 + L2 + L3 = 50 سانتی متر باشد ، و موج 8/20 میکروثانیه با دامنه 8 کیلو آمپر است ، ولتاژ پایانه های تجهیزات 500+ ولت بالا خواهد بود.

اتصال در محفظه پلاستیکی

شکل J39 در زیر نحوه اتصال SPD در محفظه پلاستیکی را نشان می دهد.

شکل J39 - نمونه ای از اتصال در محفظه پلاستیکی

اتصال در محفظه فلزی

در مورد مونتاژ تابلو در محفظه فلزی ، ممکن است منطقی باشد که SPD را مستقیماً به محفظه فلزی متصل کنید ، از محفظه به عنوان هادی محافظ استفاده شود (شکل J40 را ببینید).
این ترتیب مطابق با استاندارد IEC 61439-2 است و سازنده اسمبل باید اطمینان حاصل کند که مشخصات محفظه این استفاده را امکان پذیر می کند.

شکل J40 - نمونه ای از اتصال در محفظه فلزی

مقطع هادی

حداقل مقطع هادی توصیه شده در نظر می گیرد:

• سرویس عادی ارائه شده: جریان موج جریان رعد و برق تحت حداکثر افت ولتاژ (قانون 50 سانتی متر).
  توجه: برخلاف کاربردهای 50 هرتز ، پدیده صاعقه با فرکانس بالا ، افزایش سطح مقطع هادی تا حد زیادی از امپدانس فرکانس بالا آن کم نمی کند.
• مقاومت هادی ها در برابر جریان اتصال کوتاه: هادی باید در برابر جریان اتصال کوتاه در طول حداکثر زمان قطع سیستم محافظت کند.
  IEC 60364 در انتهای نصب حداقل مقطع عرضی را توصیه می کند:
• 4 mm2 (Cu) برای اتصال نوع 2 SPD ؛
• 16 mm2 (Cu) برای اتصال نوع 1 SPD (وجود سیستم محافظت در برابر صاعقه).

نمونه هایی از نصب خوب و بد SPD

شکل J41 - نمونه هایی از نصب خوب و بد SPD

طراحی نصب تجهیزات باید مطابق با قوانین نصب انجام شود: طول کابل ها باید کمتر از 50 سانتی متر باشد.

قوانین کابل کشی دستگاه محافظت در برابر موج
قانون 1

اولین قانونی که باید رعایت شود این است که طول اتصالات SPD بین شبکه (از طریق SCPD خارجی) و بلوک ترمینال زمین نباید بیش از 50 سانتی متر باشد.
شکل J42 دو امکان اتصال SPD را نشان می دهد.
شکل J42 - SPD با SCPD خارجی جداگانه یا یکپارچه

قانون 2

هادی فیدرهای خروجی محافظت شده:

• باید به پایانه های SCPD خارجی یا SPD متصل شود.
• باید از نظر هادی ورودی آلوده جدا شود.

آنها در سمت راست پایانه های SPD و SCPD قرار دارند (شکل J43 را ببینید).

شکل J43 - اتصالات فیدرهای خروجی محافظت شده در سمت راست ترمینال های SPD قرار دارند

قانون 3

هادی های فیدر ورودی ، خنثی و محافظت کننده (PE) برای کاهش سطح حلقه باید یکی در کنار دیگری قرار بگیرند (شکل J44 را ببینید).

قانون 4

هادی های ورودی SPD باید از هادی های خروجی محافظت شده دور باشند تا از آلودگی آنها توسط اتصال جلوگیری شود (شکل J44 را ببینید).

قانون 5

کابلها باید به قسمتهای فلزی محفظه محکم شوند (در صورت وجود) تا سطح حلقه قاب به حداقل برسد و از این طریق از اثر محافظتی در برابر اختلالات EM بهره مند شوید.

در همه موارد ، باید بررسی شود که قاب تابلوها و محفظه ها از طریق اتصالات بسیار کوتاه به زمین منتهی می شوند.

سرانجام ، در صورت استفاده از کابل های محافظ ، باید از ایجاد طول زیاد خودداری شود ، زیرا باعث کاهش کارایی محافظت می شود (شکل J44 را ببینید)

شکل J44 - نمونه ای از بهبود EMC با کاهش سطح حلقه و امپدانس مشترک در محفظه برقی

محافظت در برابر موج نمونه های کاربردی

مثال برنامه SPD در سوپرمارکت

شکل J46 - شبکه ارتباطات از راه دور

راه حل ها و نمودار شماتیک

• راهنمای انتخاب برقگیر امکان تعیین مقدار دقیق برقگیر در انتهای ورودی نصب و قطع کننده اتصال قطع اتصال را فراهم کرده است.
• همانطور که دستگاه های حساس (U_{بچه شریر و شیطان} کمتر از 1.5 کیلو ولت) در فاصله بیش از 10 متری دستگاه محافظتی ورودی قرار دارند.
• برای اطمینان از تداوم بهتر سرویس دهی در مناطق سردخانه: از قطع کننده های مدار باقیمانده نوع "si" برای جلوگیری از قطع مزاحمت ناشی از افزایش پتانسیل زمین هنگام عبور موج رعد و برق استفاده می شود.
• برای محافظت در برابر ولتاژهای جوی: 1 ، برقگیر را در تابلو اصلی نصب کنید. 2 ، یک برقگیر محافظ خوب در هر تابلو برق (1 و 2) نصب کنید که دستگاه های حساس بیش از 10 متر از برقگیر ورودی را تأمین می کند. 3 ، برقگیر را در شبکه مخابراتی نصب کنید تا از دستگاه های عرضه شده محافظت کند ، به عنوان مثال هشدارهای آتش ، مودم ها ، تلفن ها ، فکس ها.

توصیه های کابل کشی

• از توان بالقوه خاتمه های زمین ساختمان اطمینان حاصل کنید.
• مناطق کابل منبع تغذیه حلقه دار را کاهش دهید.

توصیه های نصب

• برقگیر نصب کنید ، من_حداکثر = 40 کیلو آمپر (8/20 میکرو ثانیه) و یک قطع کننده مدار قطع کننده iC60 با درجه 40 A.
• برقگیرهای محافظ خوب نصب کنید ، من_حداکثر = 8 kA (8/20 میکرو ثانیه) و قطع کننده های اتصال قطع ارتباط iC60 با درجه 10 A

شکل J46 - شبکه ارتباطات از راه دور

SPD برای کاربردهای فتوولتائیک

به دلایل مختلف ممکن است اضافه ولتاژ در تاسیسات الکتریکی رخ دهد. ممکن است به علت:

• شبکه توزیع در نتیجه صاعقه یا هر کاری که انجام شده است.
• صاعقه (در مجاورت یا ساختمانها و تاسیسات PV یا هادی های صاعقه).
• تغییرات در میدان الکتریکی به دلیل رعد و برق.

مانند تمام سازه های بیرونی ، تاسیسات PV نیز در معرض خطر صاعقه هستند که از منطقه ای به منطقه دیگر متفاوت است. سیستم ها و دستگاه های پیشگیری و دستگیری باید در محل موجود باشند.

محافظت توسط پیوندهای بالقوه

اولین محافظی که در جای خود قرار داده شده ، یک محیط (هادی) است که پیوند برابری بین تمام قسمتهای رسانای یک نصب PV را تضمین می کند.

هدف این است که اتصال همه هادی های زمینی و قطعات فلزی را ایجاد کنید و بنابراین پتانسیل برابر در تمام نقاط سیستم نصب شده ایجاد کنید.

محافظت توسط دستگاه های محافظ در برابر فشار (SPD)

SPD ها به ویژه برای محافظت از تجهیزات الکتریکی حساس مانند اینورتر AC / DC ، دستگاه های نظارت و ماژول های PV ، و همچنین سایر تجهیزات حساس که از شبکه توزیع برق 230 VAC تأمین می شوند ، بسیار مهم هستند. روش زیر برای ارزیابی ریسک براساس ارزیابی طول بحرانی Lcrit و مقایسه آن با L طول تجمعی خطوط dc است.
در صورت L ≥ Lcrit حفاظت از SPD لازم است.
Lcrit به نوع نصب PV بستگی دارد و به شرح جدول زیر محاسبه می شود (شکل J47):

شکل J47 - انتخاب SPD DC

L مجموع موارد زیر است:

• مجموع فواصل بین اینورتر (ها) و جعبه اتصال (ها) ، با توجه به اینکه طول کابل واقع در یک کانال فقط یک بار محاسبه می شود ، و
• مجموع فواصل بین جعبه اتصال و نقاط اتصال ماژول های فتوولتائیک که رشته را تشکیل می دهند ، با توجه به اینکه طول کابل واقع در همان مجرا فقط یک بار محاسبه می شود.

Ng تراکم رعد و برق قوس (تعداد حملات / کیلومتر مربع در سال) است.

شکل J48 - انتخاب SPD

حفاظت از SPD
موقعیت مکانی:	ماژول های PV یا جعبه های آرایه		سمت اینورتر DC	سمت AC اینورتر		صفحه اصلی
	LDC			LAC		میله برق گیر
ضوابط	کمتر از 10 متر	> 10 متر		کمتر از 10 متر	> 10 متر	بله	نه
نوع SPD	نیازی نیست	"SPD 1" نوع 2 [a]	"SPD 2" نوع 2 [a]	نیازی نیست	"SPD 3" نوع 2 [a]	"SPD 4" نوع 1 [a]	"SPD 4" اگر Ng> 2 و خط هوایی> 2.5 تایپ کنید

[آ]. 1 2 3 4 فاصله جدایی نوع 1 مطابق با EN 62305 مشاهده نمی شود.

نصب SPD

تعداد و محل قرارگیری SPD ها در سمت DC به طول کابل های بین صفحات خورشیدی و اینورتر بستگی دارد. اگر طول کمتر از 10 متر باشد ، SPD باید در مجاورت اینورتر نصب شود. اگر بیش از 10 متر باشد ، SPD دوم ضروری است و باید در جعبه نزدیک به صفحه خورشیدی قرار داشته باشد ، اولین مورد در منطقه اینورتر قرار دارد.

برای کارآیی ، کابلهای اتصال SPD به شبکه L + / L- و بین بلوک ترمینال SPD و میله زمین باید تا حد ممکن کوتاه تر باشند - کمتر از 2.5 متر (d1 + d2 <50 سانتی متر).

تولید انرژی فتوولتائیک ایمن و مطمئن

بسته به فاصله بین قسمت "ژنراتور" و قسمت "تبدیل" ، ممکن است برای اطمینان از محافظت از هر دو قسمت ، نصب دو برقگیر یا بیشتر لازم باشد.

شکل J49 - مکان SPD

مکمل های فنی محافظت در برابر موج

استانداردهای محافظت در برابر صاعقه

IEC 62305 قطعات استاندارد 1 تا 4 (NF EN 62305 قسمت 1 تا 4) انتشارات استاندارد IEC 61024 (سری) ، IEC 61312 (سری) و IEC 61663 (سری) را در مورد سیستم های محافظت در برابر صاعقه سازماندهی مجدد و به روز می کند.

قسمت 1 - اصول کلی

این بخش اطلاعات کلی در مورد رعد و برق و ویژگی های آن و داده های کلی را ارائه می دهد و اسناد دیگر را معرفی می کند.

قسمت 2 - مدیریت ریسک

این بخش تحلیلی را ارائه می دهد که امکان محاسبه ریسک یک ساختار و تعیین سناریوهای مختلف حفاظت را برای اجازه دادن به بهینه سازی فنی و اقتصادی فراهم می کند.

قسمت 3 - آسیب جسمی به سازه ها و خطر زندگی

این بخش ، حفاظت در برابر سکته های صاعقه مستقیم ، از جمله سیستم محافظت در برابر صاعقه ، هادی پایین ، سرب زمین ، توان بالقوه و از این رو SPD با پیوند توان بالقوه (نوع 1 SPD) را شرح می دهد.

قسمت 4 - سیستم های الکتریکی و الکترونیکی درون سازه ها

این بخش حفاظت در برابر اثرات ناشی از صاعقه ، از جمله سیستم حفاظت توسط SPD (انواع 2 و 3) ، محافظ کابل ، قوانین نصب SPD و غیره را توصیف می کند.

این سری از استانداردها توسط:

• مجموعه استانداردهای IEC 61643 برای تعریف محصولات محافظ در برابر فشار (به اجزای SPD مراجعه کنید).
• مجموعه استانداردهای IEC 60364-4 و -5 برای استفاده از محصولات در تاسیسات الکتریکی LV (نشانگر پایان عمر SPD را ببینید).

اجزای SPD

SPD عمدتاً متشکل از (شکل J50 را ببینید):

1. یک یا چند جز non غیرخطی: قسمت زنده (واریستور ، لوله تخلیه گاز [GDT] و غیره) ؛
2. یک وسیله محافظ حرارتی (جداکننده داخلی) که در پایان عمر از آن در برابر فرار حرارتی محافظت می کند (SPD با واریستور) ؛
3. شاخصی که نشان دهنده پایان عمر SPD است. برخی از SPD ها این گزارش را از راه دور گزارش می دهند.
4. یک SCPD خارجی که محافظت در برابر اتصال کوتاه را فراهم می کند (این دستگاه می تواند در SPD ادغام شود).

شکل J50 - نمودار SPD

فناوری قسمت زنده

چندین فناوری برای اجرای قسمت زنده در دسترس است. هر کدام مزایا و معایبی دارند:

• دیودهای زنر ؛
• لوله تخلیه گاز (کنترل شده یا کنترل نشده) ؛
• واریستور (واریستور اکسید روی [ZOV]).

جدول زیر مشخصات و آرایش 3 فناوری رایج را نشان می دهد.

شکل J51 - جدول عملکرد خلاصه

جزء	لوله تخلیه گاز (GDT)	فاصله جرقه محصور شده	واریستور اکسید روی	GDT و واریستور بصورت سری	فاصله جرقه و واریستور کپسوله شده به صورت موازی
مشخصات
حالت عملیاتی	تغییر ولتاژ	تغییر ولتاژ	محدود کردن ولتاژ	تغییر ولتاژ و محدود کردن به صورت سری	تغییر ولتاژ و محدود کردن موازی
منحنی های عملیاتی
کاربرد	شبکه مخابرات شبکه LV (همراه با واریستور)	شبکه LV	شبکه LV	شبکه LV	شبکه LV
نوع SPD	نوع 2	نوع 1	نوع 1 یا نوع 2	نوع 1+ نوع 2	نوع 1+ نوع 2

نشانه پایان زندگی SPD

شاخص های پایان عمر با قطع کننده داخلی و SCPD خارجی SPD در ارتباط هستند تا به کاربر اطلاع دهند که تجهیزات دیگر در برابر ولتاژهای اضافی منشاher جوی محافظت نمی شوند.

نشانه محلی

این عملکرد به طور کلی توسط کدهای نصب مورد نیاز است. نشانگر پایان عمر توسط یک نشانگر (درخشان یا مکانیکی) به جدا کننده داخلی و / یا SCPD خارجی داده می شود.

هنگامی که SCPD خارجی توسط دستگاه فیوز اجرا می شود ، برای اطمینان از این عملکرد ، تهیه فیوز با ضربه گیر و پایه مجهز به سیستم قطع کننده ضروری است.

قطع کننده مدار مجزا

نشانگر مکانیکی و موقعیت دسته کنترل امکان نمایش طبیعی پایان عمر را فراهم می کند.

نشانه محلی و گزارش از راه دور

iQuick PRD SPD از برند XXX Electric از نوع "آماده سیم کشی" با قطع کننده قطع کننده یکپارچه است.

نشانه محلی

iQuick PRD SPD (به شکل J53 مراجعه کنید) دارای شاخص های مکانیکی محلی است:

• نشانگر مکانیکی (قرمز) و موقعیت دسته قطع کننده مدار قطع کننده SPD را نشان می دهد.
• نشانگر مکانیکی (قرمز) روی هر کارتریج پایان عمر کارتریج را نشان می دهد.

شکل J53 - iQuick PRD 3P + N SPD از برند XXX Electric

گزارش از راه دور

(شکل J54 را ببینید)

iQuick PRD SPD با یک تماس نشانگر مجهز شده است که اجازه می دهد گزارش از راه دور از:

• کارتریج پایان زندگی؛
• یک کارتریج گمشده و هنگامی که دوباره در جای خود قرار گرفت
• خطا در شبکه (اتصال کوتاه ، قطع خنثی ، برگشت فاز / خنثی) ؛
• سوئیچینگ دستی محلی.

در نتیجه ، نظارت از راه دور بر وضعیت عملکرد SPD های نصب شده این اطمینان را می دهد که این دستگاههای محافظ در حالت آماده به کار همیشه آماده کار هستند.

شکل J54 - نصب چراغ نشانگر با iQuick PRD SPD

شکل J55 - نشانگر از راه دور وضعیت SPD با استفاده از Smartlink

نگهداری در پایان عمر

وقتی نشانگر پایان عمر خاموش بودن را نشان می دهد ، باید SPD (یا کارتریج مورد نظر) تعویض شود.

در مورد iQuick PRD SPD ، نگهداری آسان می شود:

• کارتریج در پایان عمر (برای تعویض) توسط اداره نگهداری به راحتی قابل شناسایی است.
• کارتریج در اواخر عمر می تواند با ایمنی کامل تعویض شود زیرا دستگاه ایمنی بستن قطع کننده قطع کننده مدار را در صورت از دست دادن کارتریج منع می کند.

مشخصات دقیق SCPD خارجی

مقاومت در برابر موج جریان

موج کنونی مقاومت در برابر آزمایشات SCPD های خارجی را نشان می دهد به شرح زیر است:

• برای یک درجه بندی و فناوری معین (NH یا فیوز استوانه ای) ، توانایی مقاومت در برابر موج جریان با یک فیوز نوع aM (محافظت موتور) بهتر از یک فیوز نوع gG (استفاده عمومی) است.
• برای یک درجه بندی مشخص ، موج جریان مقاومت در برابر قطع کننده مدار بهتر از دستگاه فیوز است. شکل J56 در زیر نتایج آزمایشات مقاومت در برابر موج ولتاژ را نشان می دهد:
• برای محافظت از یک SPD تعریف شده برای Imax = 20 kA ، SCPD خارجی که انتخاب می شود MCB 16 A یا Fuse aM 63 A است ، توجه: در این حالت ، یک فیوز gG 63 A مناسب نیست.
• برای محافظت از SPD تعریف شده برای Imax = 40 kA ، SCPD خارجی که انتخاب می شود MCB 40 A یا Fuse aM 125 A است ،

شکل J56 - مقایسه توانایی مقاومت در برابر موج ولتاژ SCPDs برای I_حداکثر = 20 kA و I_حداکثر = 40 کیلو کالری

سطح حفاظت ولتاژ بالا نصب شده است

به طور کلی:

• افت ولتاژ در ترمینال های قطع کننده مدار بیشتر از ترمینال های دستگاه فیوز است. دلیل این امر آنست که امپدانس اجزای قطع کننده مدار (دستگاههای حرارتی و مغناطیسی) از فیوز بیشتر است.

با این حال:

• تفاوت بین افت ولتاژ برای امواج فعلی بیش از 10 کیلو کالری (95٪ موارد) اندکی باقی مانده است.
• سطح محافظت شده ولتاژ بالا نیز امپدانس کابل را در نظر می گیرد. این می تواند در مورد فن آوری فیوز (دستگاه محافظت از راه دور از SPD) زیاد و در مورد فن آوری قطع کننده مدار کم باشد (قطع کننده مدار نزدیک به SPD ، و حتی یکپارچه با آن).

توجه: سطح حفاظت ولتاژ بالا نصب شده مجموع افت ولتاژ است:

• در SPD ؛
• در SCPD خارجی
• در کابل کشی تجهیزات

محافظت در برابر اتصال کوتاه امپدانس

اتصال کوتاه امپدانس انرژی زیادی را از بین می برد و باید خیلی سریع از بین برود تا از صدمه به نصب و SPD جلوگیری کند.

شکل J57 زمان پاسخ و محدودیت انرژی یک سیستم محافظتی توسط فیوز 63 آمپر و یک قطع کننده مدار 25 آمپر را مقایسه می کند.

این دو سیستم محافظتی دارای توانایی مقاومت در برابر موج 8/20 میکرو ثانیه هستند (به ترتیب 27 و 30 کیلو آمپر).

شکل J57 - مقایسه منحنی های محدودیت زمان / جریان و انرژی برای قطع کننده مدار و فیوز با همان مقاومت موج جریان 8/20 میکرو ثانیه

انتشار موج رعد و برق

شبکه های الکتریکی فرکانس پایین هستند و در نتیجه ، انتشار موج ولتاژ نسبت به فرکانس پدیده لحظه ای است: در هر نقطه از یک رسانا ، ولتاژ لحظه ای یکسان است.

موج رعد و برق یک پدیده با فرکانس بالا (چند صد کیلوهرتز تا مگاهرتز) است:

• موج رعد و برق در امتداد هادی با سرعت مشخصی نسبت به فرکانس پدیده انتشار می یابد. در نتیجه ، در هر زمان مشخص ، ولتاژ در تمام نقاط محیط مقدار یکسانی ندارد (نگاه کنید به شکل J58).

شکل J58 - انتشار موج رعد و برق در یک رسانا

• تغییر محیط بسته به موارد زیر پدیده انتشار و یا بازتاب موج را ایجاد می کند.

1. تفاوت امپدانس بین دو رسانه.
2. فرکانس موج پیشرونده (شیب تیز زمان بالا آمدن در مورد نبض) ؛
3. طول محیط.

به طور خاص ، در مورد بازتاب کل ، ممکن است مقدار ولتاژ دو برابر شود.

مثال: مورد محافظت شده توسط SPD

مدل سازی پدیده اعمال شده به موج رعد و برق و آزمایشات در آزمایشگاه نشان داد که یک بار با 30 متر کابل در بالادست جریان محافظت می شود توسط SPD در ولتاژ بالا ، به دلیل پدیده های بازتاب ، حداکثر ولتاژ 2 x U_P (شکل J59 را ببینید). این موج ولتاژ انرژی زا نیست.

شکل J59 - انعکاس موج رعد و برق در پایان یک کابل

اقدام اصلاحی

از سه فاکتور (اختلاف امپدانس ، فرکانس ، فاصله) ، تنها عاملی که واقعاً قابل کنترل است ، طول کابل بین SPD و بار محافظت شده است. هرچه این طول بیشتر باشد ، بازتاب بیشتر است.

به طور کلی ، برای جبهه های اضافه ولتاژ در یک ساختمان ، پدیده های انعکاس از 10 متر قابل توجه است و می تواند ولتاژ را از 30 متر دو برابر کند (نگاه کنید به شکل J60).

اگر طول کابل بیش از 10 متر بین SPD انتهای ورودی و تجهیزات محافظت شده باشد ، باید SPD دوم را در محافظت دقیق نصب کنید.

شکل J60 - حداکثر ولتاژ در انتهای کابل با توجه به طول آن تا جلوی ولتاژ حادثه = 4kV / us

نمونه ای از جریان رعد و برق در سیستم TT

حالت معمول SPD بین فاز و PE یا فاز و PEN با هر نوع ترتیب زمینی سیستم نصب می شود (شکل J61 را ببینید).

مقاومت زمین خنثی R1 برای ستون ها مقاومت کمتری نسبت به مقاومت زمین R2 که برای نصب استفاده می شود ، دارد.

جریان رعد و برق از طریق ساده ترین مسیر از طریق مدار ABCD به زمین جریان می یابد. از طریق واریستورهای V1 و V2 به صورت سری عبور می کند و باعث ایجاد ولتاژ دیفرانسیل برابر با دو برابر ولتاژ بالا SPD (U_P1 + U_P2) در موارد شدید در پایانه های A و C در ورودی نصب ظاهر شود.

شکل J61 - فقط حفاظت مشترک

برای محافظت موثر از بارهای بین Ph و N ، باید ولتاژ حالت دیفرانسیل (بین A و C) کاهش یابد.

بنابراین از معماری SPD دیگری استفاده می شود (نگاه کنید به شکل J62)

جریان رعد و برق از مدار ABH عبور می کند که دارای امپدانس کمتری نسبت به مدار ABCD است ، زیرا امپدانس جز component مورد استفاده بین B و H تهی است (شکاف جرقه پر از گاز). در این حالت ، ولتاژ دیفرانسیل برابر با ولتاژ باقیمانده SPD (U) است_P2).

شکل J62 - حفاظت مشترک و دیفرانسیل