دستگاه های حفاظت از ولتاژ برای شبکه های منبع تغذیه الکتریکی ، شبکه های تلفنی و اتوبوس های ارتباطی و کنترل خودکار استفاده می شوند.

2.4 دستگاه محافظت در برابر فشار (SPD)

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

این دستگاه به طور موازی بر روی مدار منبع تغذیه بارهایی که باید از آنها محافظت کند متصل است (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.

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 دنده کنترل خطرناک نباشد.

SPD ولتاژهای اضافی 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 بطور 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

2.4.1 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).

• ویژگی های مشترک

- یا_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.

- یا_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 I باشد_n. سطح حفاظت ولتاژ انتخاب شده باید زیر توانایی مقاومت در برابر ولتاژ بارها باشد (بخش 3.2 را ببینید). در صورت وقوع صاعقه ، ولتاژ روی پایانه های SPD به طور کلی کمتر از U است_p.

- من_n: جریان اسمی تخلیه

این مقدار حداکثر جریان شکل موج 8/20 میکرو ثانیه است که SPD قادر است 15 بار تخلیه کند.

• تایپ 1 SPD

- من_{بچه شریر و شیطان}: در حال حاضر ضربه

این مقدار حداکثر جریان شکل موج 10/350 میکرو ثانیه است که SPD قادر است 5 بار تخلیه کند.

- من_fi: خاموش کردن جریان را دنبال کنید

فقط برای فناوری فاصله جرقه قابل استفاده است.

این جریان (50 هرتز) است 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

- من_حداکثر: حداکثر جریان تخلیه

این مقدار اوج جریان شکل موج 8/20 میکرو ثانیه است که SPD قادر است یک بار تخلیه شود.

• تایپ 3 SPD

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

2.4.2 برنامه های 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 تابلوهای 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.

3 طراحی سیستم حفاظت نصب الکتریکی

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

• SPD (بازدید کنندگان)
• این سیستم حفاظتی است.

3.1 قوانین طراحی

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 I_حداکثر.

• دستگاه محافظ اتصال کوتاه

- حداکثر جریان تخلیه I_حداکثر;

- جریان اتصال کوتاه I_sc در محل نصب.

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

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

• تعداد قطب ها در SPD ؛
• سطح حفاظت ولتاژ U_p;
• ولتاژ عملیاتی U_c.

این زیر بخش J3 با جزئیات بیشتری معیارهای انتخاب سیستم حفاظت را با توجه به ویژگی های نصب ، تجهیزات مورد حفاظت و محیط توصیف می کند.

3.2 عناصر سیستم حفاظت

SPD باید همیشه در مبدا نصب برق نصب شود.

3.2.1 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 برای محافظت از دستگاه محافظ ورودی ورودی محافظت کنید. هنگامی که بارها در فاصله بیش از 30 متری از دستگاه محافظ ورودی قرار دارند ، لازم است که تا آنجا که ممکن است به بارهای حساس ، محافظت از ظرافت اضافی داشته باشید. پدیده های انعکاس موج از 10 متر در حال افزایش است (به بخش 6.5 مراجعه کنید)
• 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 عامل تعریف شده در بالا نشان می دهد.

3.4 انتخاب نوع 1 SPD

3.4.1 جریان ضربه I_{بچه شریر و شیطان}

• در مواردی که مقررات ملی یا مقررات خاصی برای نوع ساختمان مورد حفاظت وجود نداشته باشد ، جریان ضربه I_{بچه شریر و شیطان} مطابق با IEC 12.5-10-350 باید حداقل 60364 کیلو آمپر (موج 5/534 میکروگرم) در هر شاخه باشد.

• در مواردی که مقررات وجود دارد: استاندارد 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.

3.4.2 خاموش کردن خودکار جریان I را دنبال کنید_fi

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

3.5 انتخاب نوع 2 SPD

3.5.1 حداکثر جریان تخلیه I_حداکثر

حداکثر جریان تخلیه Imax با توجه به سطح نوردهی تخمینی نسبت به موقعیت ساختمان تعریف می شود.

مقدار حداکثر جریان تخلیه (I_حداکثر) با تجزیه و تحلیل ریسک تعیین می شود (جدول را در شکل J32 ببینید).

3.6 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 تولید نکنید.

• 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.

3.6.1 خطراتی که باید در پایان عمر 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 ، خنثی)

قطع ارتباط)

- 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.

دستگاه خاصی به نام "دستگاه محافظت از اتصال کوتاه خارجی (SCPD خارجی)" که قادر به از بین بردن اتصال کوتاه است باید نصب شود. می تواند توسط قطع کننده مدار یا دستگاه فیوز اجرا شود.

3.6.2 مشخصات SCPD خارجی (دستگاه محافظت در برابر اتصال کوتاه)

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 I حرکت کند_n.

مقاومت در برابر اتصال کوتاه

• ظرفیت شکستن 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.

3.6.3 حالت نصب برای SCPD خارجی

• دستگاه "به صورت سری"

SCPD هنگامی که حفاظت توسط دستگاه محافظتی عمومی شبکه برای 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).

• 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.

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

توجه: دستگاه های جریان باقیمانده نوع S مطابق با استاندارد IEC 61008 یا IEC 61009-1 مطابق با این الزام هستند.

3.7.1 هماهنگی با دستگاههای حفاظت بالادست

هماهنگی با دستگاههای محافظت از جریان بیش از حد

در یک تأسیسات الکتریکی ، SCPD خارجی دستگاهی یکسان با دستگاه حفاظتی است: این امر امکان استفاده از روشهای تبعیض آمیز و آبشار را برای بهینه سازی فنی و اقتصادی برنامه 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).

4 نصب SPD ها

اتصالات SPD به بارها باید تا حد ممکن 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.

4.1 اتصال

یکی از خصوصیات اساسی برای محافظت از تجهیزات حداکثر سطح حفاظت ولتاژ (U نصب شده) است_p) که تجهیزات می توانند در پایانه های خود مقاومت کنند. بر این اساس ، یک SPD باید با سطح حفاظت ولتاژ U انتخاب شود_p متناسب با حفاظت از تجهیزات (نگاه کنید به شکل J38). طول کل هادی های اتصال است

L = L1 + L2 + L3.

برای جریانهای با فرکانس بالا ، امپدانس واحد واحد این اتصال تقریباً 1 میکروگرم بر متر است.

از این رو ، اعمال قانون لنز در این ارتباط: ∆U = L di / dt

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

∆U = 1 10 XNUMX^-6 x8 x10³ / 8 10 XNUMX^-6 = 1000 ولت

در نتیجه ولتاژ ترمینال های تجهیزات نصب شده به بالا:

U نصب شده_p = تو_p + 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 U خواهد بود_p + 500 ولت

4.1.1 اتصال در محفظه پلاستیکی

شکل J39a در زیر نحوه اتصال SPD در محفظه پلاستیکی را نشان می دهد.

4.1.2 اتصال در محفظه فلزی

در مورد مونتاژ تابلو در محفظه فلزی ، ممکن است منطقی باشد که SPD مستقیماً به محفظه فلزی متصل شود ، از محفظه به عنوان هادی محافظ استفاده شود (شکل J39b را ببینید).

این ترتیب مطابق با استاندارد IEC 61439-2 است و سازنده ASSEMBLY باید اطمینان حاصل کند که مشخصات محفظه این استفاده را امکان پذیر می کند.

4.1.3 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 هرتزی ، پدیده صاعقه بودن 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 میلی متر² (Cu) برای اتصال نوع 2 SPD ؛

- 16 میلی متر² (Cu) برای اتصال نوع 1 SPD (وجود سیستم محافظت در برابر صاعقه).

4.2 قوانین کابل کشی

• 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 J40 دو امکان اتصال SPD را نشان می دهد.

• قانون 2: هادی های تغذیه کننده 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 واقع شده اند (شکل J41 را ببینید).

• قانون 3: هادی های ورودی فاز فیدر ، خنثی و محافظ (PE) باید یکی در کنار دیگری اجرا شوند تا سطح حلقه کاهش یابد (شکل J42 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 J42 را ببینید).
• قانون 5: کابلها باید به قسمتهای فلزی محفظه محکم شوند (در صورت وجود) تا سطح حلقه قاب به حداقل برسد و بنابراین 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 ، اگر از کابل های محافظ استفاده می شود ، باید از طول زیاد خودداری کنید ، زیرا آنها باعث کاهش کارایی محافظت می شوند (شکل J42 را ببینید).

برنامه 5

5.1 نمونه نصب

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_p کمتر از 1.5 کیلو ولت) در فاصله بیش از 30 متری از دستگاه محافظ ورودی قرار دارند ، برقگیرهای محافظتی ریز باید تا حد ممکن نزدیک بارها نصب شوند.
• برای اطمینان از تداوم بهتر خدمات در مناطق سردخانه:

- از قطع کننده های مدار باقیمانده نوع "si" برای جلوگیری از قطع شدن مزاحمت ناشی از افزایش پتانسیل زمین هنگام عبور موج رعد و برق استفاده خواهد شد.

• برای محافظت در برابر ولتاژهای جوی:

- برقگیر را در تابلو اصلی نصب کنید

- در هر تابلو برق (1 و 2) یک برقگیر محافظ خوب نصب کنید که تجهیزات حساس را در فاصله بیش از 30 متر از برقگیر ورودی قرار می دهد.

- برای محافظت از دستگاه های عرضه شده ، به عنوان مثال ، دزدگیرهای آتش نشانی ، مودم ها ، تلفن ها ، فکس ها ، برقگیر در شبکه مخابرات نصب کنید.

توصیه های کابل کشی

- اطمینان از توان بالقوه خاتمه های زمین ساختمان.

- مناطق کابل منبع تغذیه حلقه دار را کاهش دهید.

توصیه های نصب

• یک برقگیر ، Imax = 40 kA (8/20 μs) و یک قطع کننده مدار قطع کننده iC60 با درجه 20 A نصب کنید.
• برقگیرهای محافظتی خوب ، Imax = 8 kA (8/20 μs) و قطع کننده های اتصال قطع اتصال iC60 مرتبط با 20 درجه