سرج ارستر
شرکت اسپاک از سال 1975 میلادی تا به امروز در زمینه ارتینگ ، صاعقه گیر و سرج ارستر فعالیت می کند و باسابقه ترین شرکت در زمینه های مذکور می باشد ،
حفاظت در برابر صاعقه از مفاهیم اصلی و مهم حفاظت محسوب می شود که در این مقاله به بررسی لزوم استفاده از حفاظت ثانویه در برابر القاء هابی الکترو مغناطیس، ضرورت ها و نحوه ی استفاده و انتخاب سرج ارستر های حفاظتی برای حفاظت تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی می پردازیم .
شرکت اسپاک نماینده رسمی HAKEL جمهوری چک می باشد و در پروژه های خود از جمله 29 سایت فرودگاه های کشور از این برند استفاده نموده است .
مناطق حفاظت از صاعقه(LPZ )
استاندارد IEC 62 305 مناطق حفاظت از صاعقه LPZ را با توجه به اثر صاعقه مستقیم حتی غیرمستقیم تعریف می کند.
در ابتدا مفاهیم اساسی برای طراحی و انتخاب و نصب حفاظت در برابر فراتاخت ولتاژ را بیان می کنیم.
| ناحیه | توضیحات |
|---|---|
| LPZ0A | فضای ازاد بدون حفاظت با احتمال اصابت مستقیم صاعقه – تحت تاثی امواجLEMP تضعیف نشده یا شدید |
| LPZ0B | دارای حفاظت در برابر اصابت مستقیم صاعقه -تحت تاثیر امواج LEMP تضعیف نشده (LEMP بالا ) |
| LPZ1 | داخل ساختمان (دارای حفاظت اولیه)-امواج LEMP تضعیف شده با توجه به نوع شیلدینگ |
| LPZ2 | داخل اتاق (مثل اتاق سرور ) با کف رسانا ، کف ودیوار مش بندی شده ( دارای امواج LEMP ضعیفتر و در اتصال با سطح شیلدینگ موثرتر ) |
| LPZ3 | داخل جعبه فلزی (با حداقل امواج LEMP ) |
شاید مقاله « سیستم زمین » هم برای شما جذاب باشد!
سیستم ارتینگ تغذیه
هدف از زمین کردن سیستم تغذیه جلوگیری از افزایش ولتاژ فازهای سالم از حد مجاز و عملکرد صحیح و به موقع تجهیزات حفاظتی درهنگام بروز خطا می باشد.
پیکربندی سیستم های ارتینگ تغذیه (Power System Configuration)
بطور کلی، انواع روشهای زمین کردن سیسستم تغذیه فشار ضعیف به شرح زیر می باشد:
-
سیستم (TN-C-S, TN-S, TN-C) TN
-
سیسستم TT
-
سیستم IT
حرف اول از سمت چپ نشان دهنده ارتباط سیستم تغذیه با زمین می باشد.
T: نول ترانس تغذیه، بطور مستقیم به زمین متصل است.
I: هیچ نقطه از ترانس تغذیه به زمین متصل نیست و یا با امپدانس بالا اتصال دارد.
حرف دوم از سمت چپ نشان دهنده ارتباط بدنه هادی مصرف کننده با زمین می باشد.
N: بدنه هادی مصرف کننده ها از طریق هادی اتصال زمین منبع تغذیه (ترانس) به زمین متصل هستند.
T: بدنه هادی مصرف کننده ها به سیستم زمین منبع تغذیه (ترانس) اتصال ندارند.
در سیستم TN، حروف بعدی :
- TN-C به معنای استفاده از یک هادی مشترک به عنوان هادی نول (N) و هادی حفاظتی (PE) می باشد که به صورت (PEN) تعریف شده است.
- TN-S نیز به معنای استفاده از دو هادی جداگانه به عنوان هادی های نول (N) و حفاظتی (PE) می باشد.
1- سیستم TN:
سیستم TN متداولترین سیستم توزیع انرژی الکتریکی می باشد ،در این ساختار نقطه خنثی (N) مستقیماً به زمین وصل است ولی بسته به نوع اتصال بدنه تجهیزات به زمین و توزیع سیم حفاظتی PE، از سه سیستم به نامهای TN –C-S, TN-S, TN-C استفاده می گردد .
سیستم TN-S:
در سیستم TN-S علاوه بر سه هادی فاز ، هادی خنثی (N) و هادی حفاظتی (PE) نیز بطور جداگانه از یکدیگر وجود دارند که این دو هادی در منبع به یکدیگر متصل بوده و در بقیه مسیر جدا می باشند .
توضیح : در سیستم TN-S از هادی نول جریانهای برگشتی تکفاز عبور می کند ، از هادی PE در صورت اتصال فاز به بدنه جریان خطا عبور می کند .
سیستم TN-C:
ساختار این سیستم شبیه سیستم TN-S می باشد با این تفاوت که در سیستم TN-C دو هادی N,PE به یک هادی PEN (با حداقل مقطع 10mm2)تبدیل می شوند تا وظایف دو هادی را به عهده گیرند .
سیستم TN-C-S
ترکیبی از دو سیستم TN-Cو TN- S می باشد بطوری که برای تغذیه بارهای سه فاز از سیستم های TN-C و برای ارتینگ تغذیه بارهای تکفاز از سیستم TN- S استفاده می شود .
توضیح : پس از جداسازی سیم نول و حفاظتی (تبدیل سیستم به TN-S ) مجاز به اتصال دوباره آنها به یکدیگر نمی باشیم .
2- سیستم TT:
در سیستم TT نقطه خنثی و بدنه تجهیزات مستقیماً به زمین متصل می گردند. در مواردی سیستم را TT در نظر می گیریم که از ماهیت ارتینگ تغذیه و نحوه عملکرد عناصر حفاظتی(کلیدها،فیوزها و...) با خبر نباشیم.(و یا در مواردی که فاصله کابلی تجهیز تا منبع زیاد باشد ) از نظر کاربردی سیستم TT ساده تر از سیستم TN, IT می باشد و بیشترین استفاده را در کشورهای جهان و اروپا دارد. این سیستم به دلیل وجود RCDها در مکانهایی که حفاظت در برابر برق گرفتگی مهم است دیکته می باشد.
3- سیستم IT:
در این سیسستم در شرایط کار نرمال به دلیل وجود امپدانس خازنی هادیها(Xc) فقط یک جریان نشتی اندک بین هادیها و زمین جاری می شود که این امر وابسته به گسترش شبکه کابلی می باشد. در سیستم های سه فاز به دلیل تقارن، این جریان وجود ندارد.دراین سیستم با وقوع اولین خطا برق گرفتگی وجود ندارد و به سیستم آسیبی نمی رسد اما در اثر بوجود آمدن دومین خطا به دلیل زیاد شدن جریان، سیستم حفاظتی عمل می کند.
درسسیستم IT تا حد امکان سیم نول توزیع نگردد به دلیل اینکه:
1- اگر به هر دلیلی نول یه زمین اتصال پیدا کند سیستم از IT به TT یا TN تبدیل می شود.
2- در صورت وجود هادی خنثی در این مسیر می بایست وسیله حفاظتی مانند فیوز برای آنها پیش بینی گردد.
کاربرد سیستم IT :
با توجه به اینکه در سیستم IT در اثر بروز اولین خطا (اتصال بدنه یا فاز به زمین) سبب قطع برق نمی گردد و همچنین برق گرفتگی به وجود نمی آید، لذا در مواردی که قطعی برق مطلوب نمی باشد مانند : اتاقهای عمل،کوره های ذوب فلزات و شیشه و... استفاده می گردد.
توجه: سیستم های توزیع IT در توزیع برق شهری متداول نبوده و بکار نمی رود.
توجه: از آنجائیکه چگونگی نصب ارسترها در سیستم های تغذیه TN,TT متفاوت بوده و در نحوه حفاظت و طول عمر ارسترها بسیار مهم است، ضروری است که در ابتدای کار، سیستم ارتینگ تغذیه به درستی تشخیص داده شود.
اگر نیاز به راهنمایی بیشتر دارید می توانید برای کسب اطلاعات و خرید محصولات با متخصصین مجرب ما تماس حاصل فرمایید.
حفاظت تجهیزات الکتریکی/الکترونیکی در مقابل فراتاخت ولتاژ (Surge Protection)
به منظور مهار کردن جریانها و ولتاژهای ضربه (Surge) هدایت شده از طریق کابلهای تغذیه ، سیگنال و ... که به تجهیزات متصل شده اند، استفاده از وسایل محافظ در برابر فراتاخت (SPD) ضروری است.
سیستم حفاظت در برابر LEMP که از روش منطقه بندی حفاظتی بهره می گیرد ، نصب SPD های مناسب را در حد فاصل مناطق حفاظتی بر روی خطوط هادی متصل شده به تجهیزات توصیه می کند ، بطوریکه جریانهای هجومی هدایت شده به تجهیزات و ولتاژ فراتاخت اعمال شده به ترمینال آنها کاهش یافته و کمتر از سطح ولتاژ شکست عایقی تجهیزات باشد. برای کنترل این شوکها (surge) نیاز به یک حفاظت هماهنگ توسط وسایل حفاظتی (SPD) خواهیم داشت بطوریکه این وسایل از نظر تحمل میزان انرژی ، با یکدیگر هماهنگ شده و سطح ولتاژ حفاظتی آنها متناسب با سطح شکست عایقی تجهیزات مورد حفاظت ، باشد.
استانداردهای IEC61000, ITU-T, IEC 60664 سطح تحمل عایقی تجهیزات و نیز سطح مصونیت آنها را معین نموده است ، روشهای تعیین شده در فصل قبل (شیلد کردن فضاها و کابلهای تجهیزات و مسیردهی صحیح کابلها) تنها اثرات میدانهای الکترومغناطیسی را کاهش می دهد.
موارد بروز فراتاخت ولتاژ طی حوادث جوی
ضربه مستقیم به ساختمان که از طریق سیستم صاعقه گیر ساختمان به زمین هدایت می شود. اصابت صاعقه به ساختمانهای مجاور که از طریق هادیهای ارتباطی (خطوط خدماتی ورودی – لوله های آب و گاز ، تغذیه ، تلفن و ...) بخشی از جریان آن به ساختمان و تجهیزات منصوبه منتقل می شود.
تخلیه الکتریکی ابرها که در دوردست اتفاق افتاده و میدان الکترومغناطیسی حاصل از آن ، جریانها و ولتاژهای القایی بر روی خطوط هادی و بدنه تجهیزات ایجاد می کند.
تخلیه مستقیم صاعقه بر روی خطوط انتقال ورودی به ساختمانها که انرژی مستقیم صاعقه را به داخل ساختمان و تجهیزات آن ، هدایت می کند.
انرژی ضربه مستقیم صاعقه در نقطه برخورد اثرات خود را بجا می گذارد ، اما آثار القائات الکترومغناطیسی آن می تواند در منطقه وسیعی که گاهی به چند کیلومتر مربع می رسد ، خرابی به بار آورد.
اصولاً آثار ثانویه صاعقه که به تنهایی و یا بطور مجموعه ای می توانند جریانها و ولتاژهای شوک را به تجهیزات و تاسیسات سازه مورد حفاظت تحمیل کنند ، بصورتهای زیر پدیدار می گردند :
1- کوپلاژ مقاومتی (Resistive Coupling)
2- کوپلاژ خازنی (Capacitive coupling)
- کوپلاژ سلفی (Inductive Coupling)
توجه : فراتاخت های ولتاژ ناشی از حوادث و عملکرد سیستم تغذیه نیز به دلایل زیر بوجود می آیند :
- قطع مدارات خازنها ، ترانسها و کابلها
- قطع و وصل بارهای سنگین ماشینهای قدرت
- اتصال کوتاه و قطع مدار
* بکارگیری وسایل محافظ در برابر فراتاخت (SPD) در مناطق مختلف حفاظتی (LPZ 1…n) برای خطوط تغذیه
خطر عمده صاعقه بر اساس مولفه های جریانی زیر می باشد :
1- ضربه اولیه اصلی و کوتاه صاعقه (با شکل موج جریان 10/350µs ) که دارای دامنه و انرژی زیاد بوده و بیشترین خطر را به همراه دارد.
2- ضربه کوتاه بعدی (با شکل موج جریان 0.25/100µs ) که دارای شیب زیاد بوده اما انرژی کمتری را به تاسیسات اعمال می کند.
3- ضربه بلند (با موج طولانی مدت 1s) که یک بار اضافی بر ضربه های قبلی به سیستم وارد می کند.
وسایل محافظی که در نقاط مختلف سیستم و در حد فاصل مناطق حفاظتی نصب می شوند ، ضمن هماهنگی با یکدیگر ، بطوریکه هیچکدام از آنها دچار اضافه بار نشوند ، می بایست بتوانند در مجموع ، تمامی بارهای ناشی از مولفه های مختلف جریانی ضربه صاعقه را تحمل کنند.
به منظور تامین هماهنگی انرژی میان وسایل محافظ (SPD) ، شکل موجهای زیر برای تست آنها توسط سازندگان ، شبیه سازی شده اند:
- (10/350µs)Iimp : این موج تست جریان (class I) برای وسایل محافظی که باید بخشی از جریان اصلی صاعقه را به زمین هدایت کنند ، تعریف شده است. این وسایل در مرز LPZ0A-1 نصب می شوند.
- (8/20µs)In : این موج تست جریان (class II) برای وسایل محافظی که باید جریانهای القایی و یا عبوری از SPD ماقبل خود را تحمل کرده و به زمین هدایت کنند ، تعریف شده است. این وسایل در مرز LPZ0B-1 و یا LPZ1-2 نصب می شوند.
- (8/20µs)ICWG : این موج تست (class III) ، خروجی یک ژنراتور ترکیبی است که ولتاژ مدار باز آن UOC(1.2/50µs) و مقاومت مجازی آن 2Ω می باشد و وسایل محافظی که با آن تست می شوند می توانند در مرز LPZ2-3 نصب گردند.
نصب وسایل محافظ (SPD) در نقاط مختلف سیستم توزیع برق و در مناطق مختلف حفاظتی LPZ
وسایل محافظ که با موج 10/350µs (class I) تست می شوند می بایست از نوع "سوئیچ کننده ولتاژ" مانند فاصله های هوایی جرقه زن (Spark Gap) باشند.
SPD با ساختمان فاصله هوایی ، می تواند ، بخشی از جریان مستقیم صاعقه را بدون آنکه آسیب ببیند ، تحمل کرده و جریان شوک عبوری را به موج تست (8//20µs) برای محافظ بعدی تبدیل کند.
وسایل محافظی که با موج (class II) 8/20µs تست می شوند ، جریان شوک باقیمانده از محافظ قبل را بطرف زمین هدایت کرده و سطح ولتاژ حفاظتی توسط آنها متناسب با تحمل عایقی تجهیزات مورد حفاظت ، خواهد بود. در ساختمان اصلی این وسایل حفاظتی (SPD) از عناصر غیر خطی وریستور (MOV) استفاده شده است.
وسایل محافظی که با موج ترکیبی (ولتاژ 1.2/50µs و جریان (8/20µs تست می شوند با ساختاری مرکب از وریستورها و کپسولهای گازی (GDT) نهایی ترین سطح حفاظت را در مقابل باقیمانده جریانهای القایی ، و در ترمینال ورودی تجهیزات ، فراهم می کنند.
هماهنگی انرژی میان وسایل محافظ در برابر فراتاخت (SPD)
اگر SPD نصب شده در مرز LPZ0-1 از نوع "سوئیچ کننده ولتاژ" باشد ، در اینصورت SPD مرحله بعد از نوع "محدود کننده ولتاژ" که دارای ساختمان وریستوری است ، در معرض جریان اصلی 10/350µs قرار گرفته و آسیب می بیند. به محض آنکه چند وسیله حفاظتی (SPD) بطور سری در مسیر خط تغذیه قرار می گیرند ، لازم است که هماهنگی میان آنها مورد مطالعه واقع شود.
- هماهنگی انرژی به این معنی است که انرژی عبور کرده از هر وسیله محافظ (SPD) متناسب (مساوی یا کمتر) با میزان انرژی قابل تحمل محافظ بعدی باشد. این ملاحظات ضمن تامین حفاظت قابل قبول برای تجهیزات ، موجب افزایش طول عمر سیستم حفاظتی نیز می گردد.
- این هماهنگی می تواند میان مشخصه های جریان/ولتاژ دو وسیله محافظ (SPD) سری با وجود عناصر دکوپله کننده (اندوکتانس مسیر کابلی و یا یک سلف مجتمع) و یا بدون نیاز به این عناصر صورت گیرد.
- برای تعیین مقدار عنصر دکوپله کننده ، نرخ رشد تغییرات جریان نسبت به تغییرات زمان (di/dt) مورد توجه قرار می گیرد. اندوکتانس معادل دو هادی موازی (سیم فاز و زمین) برای هر متر 1µH در نظر گرفته شده است که مقادیر بالاتر با توجه به فاصله این دو هادی از یکدیگر می باشد. جرقه زنی SPD1 بستگی به ولتاژ باقیمانده SPD2(Ures) و ولتاژ دو سر عنصر دکوپله کننده UDE دارد. به محض آنکه U1 از مقدار ولتاژ جرقه زنی "فاصله هوایی" تجاوز کند ، SPD1 وارد عمل می شود (مشخصه MOV ، شیب و مقدار جریان شوک و مقدار اندوکتانس عنصر دکوپله کننده ، در ولتاژ جرقه زنی SPD1 موثر خواهند بود).
هنگامیکه SPD از نوع " فاصله هوایی" قبل از آنکه SPD از نوع "MOV" قابلیت تحمل خود را در برابر عبور جریان شوک از دست بدهد ، فعال شود و انرژی مافوق تحمل "MOV" را مهار کند ، عمل هماهنگی انرژی بخوبی صورت گرفته است.
- اگر چندین SPD از نوع "MOV" بطور سری با هم قرار گیرند ، چنانچه مشخصه جریان/ولتاژ و همچنین ولتاژ باقیمانده آنها یکسان باشد ، نیازی به عنصر دکوپله کننده ندارند و امپدانس طبیعی خطوط ارتباطی انها ، هماهنگ کننده است.
- سازندگان وسایل محافظ در برابر فراتاخت (SPD) شرایط هماهنگی انرژی میان تولیدات خود را اعلام می کنند که می بایست در بکارگیری آنها مورد توجه قرار داد. استفاده از (SPD) کمپانی های مختلف بعلت عدم امکان برقراری هماهنگی انرژی میان قطعات مختلف ، مجاز نمی باشد.
اگر نیاز به راهنمایی بیشتر دارید می توانید برای کسب اطلاعات و خرید محصولات با متخصصین مجرب ما تماس حاصل فرمایید.
ارستر های حفاظتی (ARRESTERS )
الف- انواع ارستر از لحاظ کاربرد سیستمی
1- ارستر های حفاظت خطوط تغذیه فشار ضعیف (Arresters For Powering System)
2- ارستر های حفاظت خطوط دیتا وسیگنال (Arresters For Data & Signal Line )
3- ارستر های حفاظت مدارات فرکانس بالا یا رادیوئی (Arresters For Rf (Radio Frequency))
ب- انواع ارستر از نظر ساختاری
ارستر های سویئچ کننده ولتاژ (جرقه زن ، کپسول گازی و کپسول تخلیه مستقیم )
ارستری است گه در شرایط عادی دارای امپدانس بالا بوده ولی درهنگام وجود شوک ولتاژ (SURGE) بطور ناگهانی امپدانس آن کاهش می یابد . فاصله های هوایی جرقه زن (SPARK GAP ) ، کپسول های جرقه زن محتوی گاز (gas discharge tube) تایرستور ها و تریاک ها در ساختمان این نوع ارستر ها بکار می روند .
ارستر های نوع محدود کننده ولتاژ (MOV ,TVS ,دیود زنر )
ارستری است گه در شرایط عادی دارای امپدانس بالا بوده ولی درهنگام وجود شوک ولتاژ (SURGE) بطور پیوسته امپدانس آن کاهش می یابد . عناصر غیرخطی مانند وریستورها و دیود ها قطعاتی هستند که در ساختمان این نوع ارستر بکار برده می شوند.این ارسترها گاهی برش دهنده نیز نامیده می شوند.( Clamping Type )
مقایسه مزایا و معایب انواع ساختار وسایل محافظ (SPD )
| مدل SPD | مزایا | معایب |
|---|---|---|
| SPARK GAP(SG) | - قابلیت جریان ضربه ای بالا - تحمل بالای TOV | - سطح حفاظت بالا - جریان دنباله ای |
| Metal Oxide Varistor(MOV) | - سطح حفاظت پایین - بدون جریان دنباله ای | - قابلیت جریان ضربه ای محدود - تحمل پایین TOV |
خلاصه ای از عملکردها، ترتیبات و الزامات مختلف برقگیرها در جدول زیر آورده شده است.
| نوع/ طراحی - استاندارد | EN 61643-11:2012 | IEC 61643-11:2011 |
|---|---|---|
| برق گیر جریان / برقگیر ترکیبی | SPD نوع 1 | SPD کلاس 1 |
| برقگیر برای تابلوهای توزیع، تابلوهای توزیع فرعی، تاسیسات ثابت | SPD نوع 2 | SPD کلاس 2 |
| برقگیر برای پریزها / وسایل انتهایی | SPD نوع 3 | SPD کلاس 3 |
طبقه بندی وسایل حفاظت از نوسانات بر اساس IEC و EN
تعاریف و ویژگی های SPD ها
منطقه حفاظتی سیستم حفاظت در مقابل صاعقه ( Lightning Protection Zone-LPZ )
منطقه ای است که برای آن میزان امواج الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه ، تعریف شده است.این مناطق لزوما به صورت فیزیکی (دیوار و کف و سقف )مرزبندی نشده اند.
فراتاخت (Surge )
عبارتست از موج گذرائی که در اثر LEMP ، به صورت اضافه ولتاژ ها و اضافه جریان های لحظه ای ، پدید می آید.این فراتاخت ها می تواند به صورت قسمتی از جریان اصلی صاعقه و یا القای الکترومغناطیسی و یا جریان باقیمانده پس از عبور از یک محافظ در مقابل فراتاخت (SPD) ، ظاهر گردند.
ولتاژ نامی ( Nominal Voltage , Un )
مربوط می شود به ولتاژ نامی سیستم تحت حفاظت . این پارامتر برای سطح ولتاژ کاری انواع ارستر های حفاظتی در سیستم های IT بکار می رود. در تغذیه AC با مقادیر rms مشخص می شود .
حداکثر ولتاژ کار مداوم( Max.Continuous Voltage , Uc)
حداکثر ولتاژ عملیاتی پیوسته (که قبلاً ولتاز نامی گفته می شد), ریشه (جذر) میانگین مربعات (RMS) از حداکثر ولتاژ است که ممکن است بر روی پایانه‌های روی دستگاه حفاظتی موج در طول عملیات اعمال شود.
این حداکثر ولتاژ اعمال شده به برقگیر در حالت غیر رسانا ( در حالت غیر عملیاتی ) تعریف شده است که تضمین می کند که این حالت پس از عملیات و فرآیند تخلیه بازیابی می شود.
مقدار Uc به ولتاژ نامی سیستمی که باید محافظت شود و الزامات استاندارد نصب (IEC 60364-5-53 (HD 60364-5-534) بستگی دارد. با در نظر گرفتن 10 درصد تلورانس ولتاژ برای سیستم های TN و TT، حداکثر ولتاژ عملیاتی پیوسته Uc برای سیستم های 230/400 ولت 253 ولت است.
جریان بار نامی (Nominal Load Current ,IL)
عبارتست از بالاترین جریان مجاز مدار که ممکن است بطور دائم به ترمینال های مربوطه وارد می گردد.
ماکزیمم جریان تخلی نامی (Max.Discharge Current , Imax)
ماکزیمم مقدار پیک جریان ضربه ( با شکل موج 8/20 میکروثانیه ) است که می تواند توسط ارستر تحمل شده و بدون آسیب دیدگی ارستر تخلیه گردد.
جریان ضربه رعد و برق (Lightning Impulse Current , Iimp)
این یک منحنی جریان ضربه استاندارد شده با شکل موج 10/350 میکرو ثانیه است. پارامترهای آن (مقدار اوج، بار، انرژی ویژه) تنش ناشی از جریان های رعد و برق طبیعی را شبیه سازی می کند. جریان های ضربه ای صاعقه (10/350 میکرو ثانیه) برای SPD های نوع 1 اعمال می شود. آنها باید بتوانند چنین جریانهای ضربه ای رعد و برق را چندین بار بدون تخریب تجهیزات تخلیه کنند.
جریان تخلیه اسمی In
جریان تخلیه اسمی In مقدار پیک جریانی است که از طریق دستگاه محافظ نوسان (SPD) می گذرد. دارای شکل موج جریان ضربه ای 8/20 میکرو ثانیه است و برای طبقه بندی آزمون SPD های نوع 2 رتبه بندی شده است.
سطح حفاظت ولتاژ Up
سطح حفاظت ولتاژ یک SPD بیانگر حداکثر مقدار لحظه ای ولتاژ در پایانه های SPD است و در عین حال ظرفیت آنها را برای محدود کردن نوسانات به سطح باقیمانده مشخص می کند. (در واقع جریان صاعقه را در حد Up محدود می کند )
بسته به نوع SPD، سطح حفاظت ولتاژ با استفاده از آزمایش‌های فردی زیر تعیین می‌شود:
- ولتاژ جرقه گیر ضربه ای 1.2/50 میکرو ثانیه (100%)
- ولتاژ باقیمانده Ures در جریان تخلیه نامی (مطابق با IEC 61643-11 (EN 61643-11))
دستگاه محافظ برق مناسب با محل نصب مطابق با دسته های اضافه ولتاژ شرح داده شده در IEC 60664-1 (EN 60664-1) انتخاب می شود. باید توجه داشت که حداقل مقدار مورد نیاز 2.5 کیلو ولت برای یک سیستم سه فاز 230/400 ولت فقط برای تجهیزات الکتریکی ثابت اعمال می شود. تجهیزات در مدارهای نهایی عرضه شده توسط این تاسیسات به سطح حفاظتی ولتاژی بسیار کمتر از 2.5 کیلو ولت نیاز دارند.
IEC 60364-5-53 (HD 60364-5-534) همچنین به حداقل سطح حفاظت ولتاژ 1.5 کیلو ولت برای نصب مصرف کننده های ولتاژ پایین 230/400 ولت - برای مصرف کنندگان مطابق با رده اضافه ولتاژ I cat نیاز دارد.این حداقل سطح حفاظت ولتاژ را می توان با استفاده از یک سیستم هماهنگ از نوع 1 و نوع 2 SPD یا با استفاده از برقگیر ترکیبی نوع 1 به دست آورد.
-در شبکه های تغذیه up معرف محل نصب ارستر از نظر هماهنگی با سطح ولتاژ عایقی تابلوها و تجهیزات می باشد.
- در شبکه های IT ، Up باید مطابق سطح ایمنی تجهیزات تحت حفاظت انتخاب گردد.
قابلیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه ISCCR
این مقدار موثر جریان اتصال کوتاه فرکانس توان است که دستگاه محافظ سرج در صورتی که با فیوز پشتیبان بالادستی (حفاظت پشتیبان) ارائه شده باشد، می تواند با خیال راحت از عهده آن برآید.
قابلیت خاموش کردن جریان دنباله ای Ifi در Uc ( Follow Current Extinguishing Capability Ifi)
برابر است با مقدار rms جریان دنباله ای ناشی از اتصال ولتاژ تغذیه ورودی به زمین پس از تخلیه جریان صاعقه ، که می تواند بطور خودکار توسط ارستر خاموش گردد.
فیوز پشتیبان (back-up fuse )
عبارت است از فیوزی که قبل از ارستر بر روی سمت تغذیه نصب می شود تا جریان های دنباله ای با فرکانس برق شهر را ، در هنگامی که مقدار آن از ظرفیت قطع ارستر فراتر می رود ، قطع نماید.
موج ضربه ترکیبی (UOC )
موجی است که با یک ژنراتور ترکیبی ( hybrid) برای جریان و ولتاژ ضربه (50/1.2 و 20/8 میکروثانیه ) و با یک مقدار مقاومت مجازی 2Ω تولید می شود .ولتاژ مدار باز این ژنراتور بعنوان Uoc تعریف می شود که ترجیحا برای ارستر های) Type 3(class IIIبکار می رود .
سطح تحمل ولتاز ضربه نامی ( Rated Impulse Withstand Voltage Level-Uw)
سطح تحمل ولتاژ ضربه یک دستگاه که توسط سازنده آن مشخص می شود و نشانگر قابلیت تحمل عایقی دستگاه نسبت به اضافه ولتاژ های لحظه ای است.
اگر نیاز به راهنمایی بیشتر دارید می توانید برای کسب اطلاعات و خرید محصولات با متخصصین مجرب ما تماس حاصل فرمایید.
انتخاب وسایل محافظ در برابر فراتاخت ولتاژ/جریان (Surge Arrester)
در سیستمهای الکترونیکی پیچیده و گسترده ، مدارات تغذیه و سیگنال هر دو ، می بایست به منظور انتخاب صحیح و هماهنگی مناسب وسایل محافظ (SPD) مورد توجه قرار گیرند.
انتخاب براساس سطح ولتاژ حفاظتی
سطح تحمل عایقی تجهیزات (Uw) مورد حفاظت می بایست طبق مراجع زیر تعریف شده باشد :
-
در ترمینال تغذیه تجهیزات منطبق با استاندارد IEC60664
-
سطح مصونیت تجهیزات در ترمینال سیگنال تجهیزات منطبق با استاندارد ITU-T-K20,21
-
سطح تحمل عایقی در ترمینالهای اتصال یافته به سایر خطوط دیگر ، براساس مشخصات ارائه شده توسط سازنده
انتخاب براساس محل نصب و جریان تخلیه
یک وسیله محافظ باید بتواند در برابر تخلیه جریان مورد انتظار ، در محلهای نصب خود ، مقاومت کند.
1) بر روی خطوط ورودی به ساختمان – در حد فاصل LPZ1 – بر روی تابلوی توزیع برق اصلی ساختمان
- نصب وسیله محافظ در برابر فراتاخت (SPD) class I ، تست شده با Iimp (10/350µs) ، بطوریکه بتواند بخشی از جریان اصلی صاعقه (10/350µs) را طبق مقادیر اعلام شده برای ترازهای مختلف حفاظتی (LPL) ، تحمل کند.
- نصب وسیله محافظ در برابر فراتاخت (SPD class II) ، تست شده با In (8/20µs) ، بطوریکه بتواند جریانهای القایی بر روی خطوطی را که کاملاً در منطقه حفاظتی LPZ0B قرار دارند ، تحمل کند.
2) نزدیکترین نقطه بر روی خطوط متصل شده به تجهیزات – در حد فاصل LPZ2 و بیشتر – بر روی تابلوی توزیع فرعی برق ساختمان یا روی پریز تغذیه تجهیزات
- نصب وسیله محافظ در برابر فراتاخت (SPD class II) تست شده با In (8/20µs) ، بطوریکه بتواند جریان القایی مورد انتظار در این منطقه را (عدم وجود شیلد فضایی و یا کابلی) تحمل کند.
- نصب وسیله محافظ در برابر فراتاخت (SPD class III) تست شده با موج ترکیبی جریان In (8/20µs) و ولتاژ Uoc (1.2/50µs)، بطوریکه جریانها و ولتاژهای القایی مورد انتظار در این منطقه را تحمل کند.
شرایط نصب برای سیستم حفاظتی هماهنگ شده
کارایی مناسب یک سیستم حفاظتی هماهنگ شده ، نه تنها به انتخاب نوع وسایل حفاظتی (SPD) بلکه به شرایط صحیح نصب آنها نیز بستگی دارد :
-
محل نصب SPD
-
هادیهای اتصال یافته به SPD
-
فاصله حفاظت شده در هنگام پدیده نوسان
-
فاصله حفاظت شده در هنگام پدیده القایی
شاید مقاله « خمیر آب بندی » هم برای شما جذاب باشد!
ملاحظات کلی لازم در هنگام انتخاب و نصب وسایل محافظ در برابر فراتاخت (SPD)
انتخاب وسایل حفاظتی هماهنگ شده با یکدیگر ، با توجه مشخصات فنی آنها و تجهیزات مورد حفاظت و همچنین شرایط نصب ، صورت می گیرد:
نصب وسیله حفاظتی (SPD1) در کلاس I و در نقطه ورودی خطوط تغذیه به ساختمان در تابلوی اصلی
1- تعیین سطح تحمل عایقی دستگاههای مورد حفاظت (UW)
2- انتخاب وسیله حفاظتی مناسب که UP1 آن کمتر از تحمل عایقی دستگاه (UW) باشد
3- فاصله کابلی حفاظت شده تا دستگاه ، مناسب باشد.
در صورتی که دو مورد 3 و 4 محقق نشده است در آنصورت استفاده از وسیله حفاظتی (SPD2) دیگری نیز لازم است :
4- در نزدیک به دستگاه مورد حفاظت (در حد فاصل منطقه حفاظتی LPZ2 و یا در تابلوی فرعی تغذیه) ، یک وسیله حفاظتی دیگر (SPD2) که انرژی آن هماهنگ شده با (SPD1) باشد ، نصب گردد.
5- انتخاب وسیله حفاظتی بگونه ای باشد که UP2 آن کمتر از Uw دستگاه بوده و یک حفاظت موثر ایجاد کند.
6- فاصله کابلی حفاظت شده تا دستگاه مناسب باشد.
در صورتیکه دو مورد 6 و 7 محقق نشده است ، در انصورت نصب وسیله حفاظتی سومی (SPD3) در نزدیکترین نقطه به دستگاه مورد حفاظت (پریز تغذیه دستگاه) و هماهنگ با SPD2 , SPD1 ضروری است.
حفاظت تجهیزات مخابراتی متصل به خطوط RF در برابر فراتاخت های ولتاژ ناشی از صاعقه
ارتباطات راه دور، در دنیای امروز از اهمیت ویژه ای برخوردار است، هزینه های سرسام آوری که جهت خرید تجهیزات اطلاع رسانی پرداخت می شود و نیز زحمات نیروی متخصص در نصب، بهره برداری و نگهداری از تاسیسات فوق، می طلبد که امر دریافت و پخش سیگنال از بالاترین استاندارد کیفیت برخوردار بوده و قطع سیگنال تا حد ممکن کاهش یابد.امروزه تجهیزات مخابراتی (اعم از مایکروویو، ماهواره، سیستمهای رادیویی موبایل، بی سیمها و ... ) در معرض حوادث غیرقابل پیش بینی جوی بوده و علاوه بر خسارات مالی فراوان، قطع ارتباطات را نیز که گاه جبران ناپذیرند، متحمل می شوند.امید است سعی در ارائه راه حلهای کاهش خسارات ناشی از صاعقه به اینگونه سیستمها، بتواند اهمیت حفاظت از انتقال اطلاعات توسط کابلهای کواکسیال و در پی آن حفاظت تجهیزات الکترونیکی مربوطه را، در مقابل اضافه ولتاژهای القایی، یادآوری نماید.
استاندارد و حفاظت تجهیزات RF از صاعقه
حذف اضافه ولتاژها برای تجهیزات RF با حفاظت تجهیزات برقی و مخابراتی فرکانس پائین بسیار متفاوت است.
خصوصا در مورد حفاظت چنین تجهیزاتی، می بایست جهت جلوگیری از اتلاف سیگنالهای RF ، کوپلاژ خازنی میان سیگنال و زمین را به حداقل رسانید. به همین دلیل بکارگیری وریستورها و دیودهای نیمه هادی در این مورد منتفی است.
دو اصل زیر جهت طراحی اجزاء مختلف یک حفاظت کننده کابل کواکسیال برای تجهیزات RF ، بکار گرفته می شود:
الف- حفاظت کننده هایی با کپسول گاز Gas Capsules
در صورت وقوع یک اضافه ولتاژ، کپسول گازی که میان هادی های داخلی و خارجی(شیلد) کابل کواکسیال قرار گرفته، جرقه خواهد زد و در نتیجه با سیستم زمین هم پتانسیل می شود. لذا این سیستم مانند سوئیچی است که عامل قطع و وصل آن، موج ولتاژ ناشی از صاعقه می باشد.
در این طرح کپسولهای محتوی گاز مخصوصی را در مسیر سیگنال سوار می کنند که بنام اختصاری SPD نامگذاری شده است.
اگر صاعقه به آنتن یا پایه نگهدارنده آنتن یک گیرنده (یا فرستنده) برخورد کند، جریانی به طرف گیرنده (یا فرستنده) راه می افتد. قسمتی از این جریان مستقیما از طریق پایه نگهدارنده آنتن به زمین منتقل می شود و قسمت دیگر از طریق کابل RF و ارسترهای سوار شده روی آن در فصل مشترک ورودی کابل RF به فرستنده (یا گیرنده) ارت می شود.
همچنین ممکن است در اثر اصابت صاعقه به زمین در حوالی ایستگاه گیرنده (یا فرستنده) ولتاژی روی خط RF القاء شود و در نهایت جریانی را به طرف تجهیزات بفرستد که در این حالت نیز ارسترهای (SPD) سوار شده روی خط، به صورت یک عنصر کم مقاومت عمل کرده و اضافه ولتاژ ناشی از القائات را زمین می کنند، بطوریکه کپسولهایی که در حفاظت کننده ها بکار رفته اند جرقه زده (با کم شدن مقاومتشان) و باعث هم پتانسیل شدن هادی سیگنال با شیلد کابل می شوند و در نتیجه جریان و انرژی صاعقه به زمین هدایت می شود.
می بایست سعی شود که جریان صاعقه در خارج از محدوده تجهیزات و ساختمان تخلیه شود. بنابراین لازم است که وسیله حفاظتی در خارج از محدوده ساختمان نصب گردد تا از القاء اضافه ولتاژ بر روی تجهیزات در داخل محوطه حفاظت شده، ممانعت به عمل آید.
پس از اینکه شوک برطرف شد، کپسول گاز به شرایط عادی کار خود بازمی گردد و بعبارتی دوباره نقش یک عنصر مقاومت بالا را پیدا می کند و سیستم همانند قبل از وقوع صاعقه به کار خود ادامه خواهد داد.
جهت درک صحیح چگونگی این روش و مقایسه آن با سایر روشها، عملکرد کپسول گاز را بررسی می کنیم.
- در اینجا بار (LOAD) همان وسیله الکترونیکی است که می باید حفاظت شود و SPD (وسیله حفاظت کننده) همان کپسول گاز است. کپسول مورد نظر از دو الکترود که توسط یک محفظه سرامیکی عایق شده اند، تشکیل شده است. نوع و فشار گاز درون کپسول همراه با فاصله الکترودها، ولتاژ جرقه استاتیک را معین می نماید.
در هنگام تداخل و بروز اغتشاش (بعنوان محصولی از صاعقه) جریانی از طریق کابل به سمت دستگاه حرکت می کند که به صورت یک موج حمله در تصویر زیر نشان داده شده است.
در این زمان ولتاژ دو سر کپسول به سرعت افزایش می یابد و و قتی که به مقدار ولتاژ جرقه دینامیک رسید، الکترودهای کپسول جرقه زده و فضای میان آنها هادی خواهد شد. ولتاژ دو سر کپسول که در این حالت ولتاژ جرقه روشن نامیده می شود، در حدود 72 تا 90 ولت (با توجه به نوع کپسول می باشد) است و با هدایت بیشتر و افزایش جریان به 10 تا 20 ولت کاهش پیدا می کند، ولتاژ جرقه دینامیک یک کپسول تابعی است از زمان رشد پالس القایی.
با جرقه زدن کپسول حفاظتی، هادی سیگنال و هادی بیرونی (شیلد / زمین) خط انتقال هم پتانسیل شده و جریان ضربه از مسیر کم مقاومت که همان کپسول حفاظتی است به سوی زمین جریان می یابد. تنها بخش بسیار کوچکی از انرژی که پالس باقیمانده نامیده می شود، به دستگاه خواهد رسید.
مقدار انرژی باقیمانده را نوع کپسول، زمان رشد پالس حمله و امپدانس زمینی که تخلیه در آن صورت می گیرد، مشخص می کنند.
* پس از فرونشستن موج حمله، کپسول حفاظتی خاموش شده و به وضعیت اولیه خود با مقاومت بالا برمی گردد. کپسولهای گازی حفاظت کننده در محدوده وسیعی از فرکانس DC-2.5 GHZ کاربرد دارند.
* حد بالای فرکانس کار با توجه به خواص خازنی کپسول مورد نظر مشخص می شود. کپسولهای حفاظت کننده اجازه عبور امواج DC را داده و امکان استفاده از تقویت کننده ها را از طریق کابل کواکسیال فراهم می کنند.
ب- حفاظت کننده با عنصر حذف اغتشاشات (shorting stub) λ/4
این تکنولوژی بر اساس ¼ طول موج سیگنال انتقالی پی ریزی شده است. در این حالت زائده ای کاملا همانند کابل کواکسیال مربوطه در مسیر قرار می گیرد (در انتهای خود اتصال کوتاه شده است) که طول آن متناسب با فرکانس میانی، باند فرکانسی آن می باشد و در نتیجه نقش یک فیلتر میان گذر را بازی می کند. پهنای باند بر اساس طراحی خاص آن 2-20% است.
حفاظت کننده با عنصر حذف اغتشاشات (shorting stub) λ/4
از آنجائیکه امواج القائی ناشی از صاعقه طیف فرکانسی پائینی دارند ( تا 100KHZ )، زائده مزبور به صورت اتصال کوتاه با زمین عمل کرده و جریانات شوک را به سوی آن هدایت می کند.
اساس کار انتقال سیگنالهای RF از طریق یک عنصر حذف کننده اغتشاشات λ/4 بشرح زیر است:
در حالت کار عادی سیستم، سیگنال RF به نقطه ورودی می رسد (نقطه 1) و در طول زائده تا نقطه (2) حرکت می کند، تا اینجا 90 درجه اختلاف فاز پیدا کرده است. در نقطه 2 (نقطه اتصال کوتاه شده) موج انعکاس یافته و یک اختلاف فاز ناگهانی 180 درجه ایجاد می شود تا به نقطه شروع باز می گردد (نقطه ' 1) این بازگشت نیز موجب یک اختلاف فاز دیگر به مقدار 90 درجه خواهد شد، و در نتیجه موج منعکس شده مجددا هم فاز موج از راه رسیده می باشد. در این حالت قطعی کوتاه مدت RF (در هنگام زمین کردن شوکهای ناشی از صاعقه) محسوس نخواهد بود. این حفاظت کننده ها با توجه به باند فرکانسی تا 20% ( 10% ± نسبت به فرکانس میانی)، در مقایسه با حفاظت کننده های گازی دارای پهنای باند باریکتری هستند، اما به مراتب قابلیت تحمل جریانهای زیادتر را داشته و کاهش قابل ملاحظه ای در موجهای باقیمانده می دهند.
• اساس کار این نوع حفاظت کننده امکان ساخت آنها را از چند مگاهرتز تا 20 گیگاهرتز می دهد. طراحی آنها بگونه ای است که کمترین اثرات intermodulation را (بعنوان یک عنصر غیر خطی) در خطوط انتقال نشان داده و بعلت عدم نیاز به نگهداری، کاربرد وسیعی در مهندسی RF پیدا کرده اند.
موج باقیمانده در این حفاظت کننده (ولتاژی و انرژی) نسبت به نوع گازی آن کاهش بسیار قابل ملاحظه ای دارد.
این حفاظت کننده برخلاف نوع گازی آن قادر به انتقال هیچ موج dc نخواهد بود (زیرا هادی سیگنال و شیلد به یکدیگر و نیز به زمین متصل شده اند).
محدوده فرکانسی این حفاظت کننده با توجه به محدودیتهای هندسی ساخت (از نظر طول زائده) معین می شود.
زمین کردن اجزاء سیستم حفاظت کننده
جهت اطمینان از نحوه عملکرد صحیح ارستر (EMP-PRO) و کاهش ولتاژهای باقیمانده، می بایست ملاحظات زیر در مورد نصب یک سیستم حفاظتی بکار گرفته شود.
- در هنگام نصب، تجهیزات حفاظتی باید از طریق یک مسیر کم مقاومت به نقطه مرجع زمین دستگاهها اتصال یابند. در این حالت یک سیستم نا مناسب با لوپهای زمین، مقاطع کوچک هادیهای زمین و اتصالات ضعیف، موجب افزایش انرژی باقیمانده پس از حفاظت کننده خواهد شد.
یکی از روش های مناسب، درصورت فراهم بودن امکانات اجرا، نصب صفحه فلزی بر روی دیوار و در حد فاصل فضای بیرون و داخل اتاق تجهیزات می باشد که تمامی کابل ها با عبور از آن وارد فضای داخلی شده و توسط ارسترهای نصب شده بر روی این صفحه، حفاظت می گردند. این صفحه توسط کابل های مناسب و تسمه های مسی به شبکه الکترودهای زمین متصل خواهند شد. - نقاط اتصال زمین باید از نظر الکتریکی کاملا هادی باشند (نقاط اتصال از هر نوع آلودگی و گرد و غبار به دور باشند).
- حداقل گشتاور تعریف شده برای اتصالات پیچی (توسط کمپانی سازنده) در هنگام محکم کردن قطعات، جهت به حداقل رساندن مقاومت تماس مدنظر قرار گیرد.
- اجزاء سیستم حفاظتی در صورت امکان، در مناطق حفاظت نشده نصب گردند تا از ایجاد ولتاژهای القایی (کوپلاژ اندوکتیو) بر روی هادی ها و کابل های متصل شده به تجهیزات، جلوگیری بعمل آید.
حفاظت کننده های خطوط اطلاعات ( SPDs for Information Technology System)
در استانداردهای مختلف بر لزوم بکارگیری تجهیزات حفاظتی به منظور حفاظت سیستمهای اندازه‌گیری، مخابراتی، دیتا و کنترل در مقابل اضافه ولتاژها، تاکید بسیار شده است.
استاندارد جهانی IEC 61312 – 1، تمامی نیازها و خواسته‌ها را طبق مفهوم منطقه‌بندی حفاظتی (Zone concept) ارائه می‌نماید.
بر طبق این استاندارد، استفاده از حفاظت‌کننده‌های مناسب در سطوح مختلف انرژی، به منظور حفاظت سیستمهای اطلاعاتی و مخابراتی در مقابل امواج الکترومغناطیسی ناشی از صاعقه (LEMP)، توصیه شده است.
قیمت برقگیر
برای اطلاع از قیمت انواع برقگیر یا سرج ارستر شرکت اسپاک ایران می توانید با مشاورین و متخصصین مجرب ما در تماس باشید تا بتوانید بهترین محصول را نسبت به فضا و محیطی که نیاز دارید انتخاب کنید.