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!
سيستم ارتينگ تغذيه
هدف از زمين كردن سيستم تغذيه جلوگيري از افزايش ولتاژ فازهاي سالم از حد مجاز و عملكرد صحيح و به موقع تجهيزات حفاظتي درهنگام بروز خطا مي باشد.
پيكربندی سيستم های ارتينگ تغذيه (Power System Configuration)
بطور كلی، انواع روشهای زمين كردن سيسستم تغذيه فشار ضعيف به شرح زير می باشد:
-
سيستم (TN-C-S, TN-S, TN-C) TN
-
سيسستم TT
-
سيستم IT
حرف اول از سمت چپ نشان دهنده ارتباط سيستم تغذيه با زمين مي باشد.
T: نول ترانس تغذيه، بطور مستقيم به زمين متصل است.
I: هيچ نقطه از ترانس تغذيه به زمين متصل نيست و يا با امپدانس بالا اتصال دارد.
حرف دوم از سمت چپ نشان دهنده ارتباط بدنه هادي مصرف كننده با زمين مي باشد.
N: بدنه هادي مصرف كننده ها از طريق هادي اتصال زمين منبع تغذيه (ترانس) به زمين متصل هستند.
T: بدنه هادي مصرف كننده ها به سيستم زمين منبع تغذيه (ترانس) اتصال ندارند.
در سيستم TN، حروف بعدی :
- TN-C به معناي استفاده از يك هادي مشترک به عنوان هادي نول (N) و هادي حفاظتي (PE) مي باشد كه به صورت (PEN) تعريف شده است.
- TN-S نيز به معناي استفاده از دو هادي جداگانه به عنوان هادی های نول (N) و حفاظتي (PE) می باشد.
1- سيستم TN:
سيستم TN متداولترين سيستم توزيع انرژي الكتريكي مي باشد ،در اين ساختار نقطه خنثي (N) مستقيماً به زمين وصل است ولي بسته به نوع اتصال بدنه تجهيزات به زمين و توزيع سيم حفاظتي PE، از سه سيستم به نامهاي TN –C-S, TN-S, TN-C استفاده مي گردد .
سيستم TN-S:
در سيستم TN-S علاوه بر سه هادي فاز ، هادي خنثي (N) و هادي حفاظتي (PE) نيز بطور جداگانه از يكديگر وجود دارند كه اين دو هادي در منبع به يكديگر متصل بوده و در بقيه مسير جدا مي باشند .
توضيح : در سيستم TN-S از هادي نول جريانهاي برگشتي تكفاز عبور مي كند ، از هادي PE در صورت اتصال فاز به بدنه جريان خطا عبور مي كند .
سيستم TN-C:
ساختار اين سيستم شبيه سيستم TN-S مي باشد با اين تفاوت كه در سيستم TN-C دو هادي N,PE به يك هادي PEN (با حداقل مقطع 10mm2)تبديل مي شوند تا وظايف دو هادي را به عهده گيرند .
سيستم TN-C-S
تركيبي از دو سيستم TN-Cو TN- S مي باشد بطوري كه براي تغذيه بارهاي سه فاز از سيستم هاي TN-C و براي ارتينگ تغذيه بارهاي تكفاز از سيستم TN- S استفاده مي شود .
توضيح : پس از جداسازي سيم نول و حفاظتي (تبديل سيستم به TN-S ) مجاز به اتصال دوباره آنها به يكديگر نمي باشيم .
2- سيستم TT:
در سيستم TT نقطه خنثي و بدنه تجهيزات مستقيماً به زمين متصل مي گردند. در مواردي سيستم را TT در نظر مي گيريم كه از ماهيت ارتينگ تغذيه و نحوه عملكرد عناصر حفاظتي(كليدها،فيوزها و...) با خبر نباشيم.(و يا در مواردي كه فاصله كابلي تجهيز تا منبع زياد باشد ) از نظر كاربردي سيستم TT ساده تر از سيستم TN, IT مي باشد و بيشترين استفاده را در كشورهاي جهان و اروپا دارد. اين سيستم به دليل وجود RCDها در مكانهايی كه حفاظت در برابر برق گرفتگي مهم است ديكته مي باشد.
3- سيستم IT:
در اين سيسستم در شرايط كار نرمال به دليل وجود امپدانس خازني هاديها(Xc) فقط يك جريان نشتي اندك بين هاديها و زمين جاري مي شود كه اين امر وابسته به گسترش شبكه كابلي مي باشد. در سيستم هاي سه فاز به دليل تقارن، اين جريان وجود ندارد.دراين سيستم با وقوع اولين خطا برق گرفتگي وجود ندارد و به سيستم آسيبي نمي رسد اما در اثر بوجود آمدن دومين خطا به دليل زياد شدن جريان، سيستم حفاظتي عمل مي كند.
درسسيستم IT تا حد امكان سيم نول توزيع نگردد به دليل اينكه:
1- اگر به هر دليلي نول يه زمين اتصال پيدا كند سيستم از IT به TT يا TN تبديل مي شود.
2- در صورت وجود هادي خنثي در اين مسير مي بايست وسيله حفاظتي مانند فيوز براي آنها پيش بيني گردد.
كاربرد سيستم IT :
با توجه به اينكه در سيستم IT در اثر بروز اولين خطا (اتصال بدنه يا فاز به زمين) سبب قطع برق نمي گردد و همچنين برق گرفتگي به وجود نمي آيد، لذا در مواردي كه قطعي برق مطلوب نمي باشد مانند : اتاقهاي عمل،كوره هاي ذوب فلزات و شيشه و... استفاده مي گردد.
توجه: سيستم هاي توزيع IT در توزيع برق شهري متداول نبوده و بكار نمي رود.
توجه: از آنجائيكه چگونگي نصب ارسترها در سيستم هاي تغذيه TN,TT متفاوت بوده و در نحوه حفاظت و طول عمر ارسترها بسيار مهم است، ضروري است كه در ابتداي كار، سيستم ارتينگ تغذيه به درستي تشخيص داده شود.
اگر نیاز به راهنمایی بیشتر دارید می توانید برای کسب اطلاعات و خرید محصولات با متخصصین مجرب ما تماس حاصل فرمایید.
حفاظت تجهيزات الكتريكی/الكترونيكی در مقابل فراتاخت ولتاژ (Surge Protection)
به منظور مهار كردن جريانها و ولتاژهاي ضربه (Surge) هدايت شده از طريق كابلهاي تغذيه ، سيگنال و ... كه به تجهيزات متصل شده اند، استفاده از وسايل محافظ در برابر فراتاخت (SPD) ضروري است.
سيستم حفاظت در برابر LEMP كه از روش منطقه بندي حفاظتي بهره مي گيرد ، نصب SPD هاي مناسب را در حد فاصل مناطق حفاظتي بر روي خطوط هادي متصل شده به تجهيزات توصيه مي كند ، بطوريكه جريانهاي هجومي هدايت شده به تجهيزات و ولتاژ فراتاخت اعمال شده به ترمينال آنها كاهش يافته و كمتر از سطح ولتاژ شكست عايقي تجهيزات باشد. براي كنترل اين شوكها (surge) نياز به يك حفاظت هماهنگ توسط وسايل حفاظتي (SPD) خواهيم داشت بطوريكه اين وسايل از نظر تحمل ميزان انرژي ، با يكديگر هماهنگ شده و سطح ولتاژ حفاظتي آنها متناسب با سطح شكست عايقي تجهيزات مورد حفاظت ، باشد.
استانداردهاي IEC61000, ITU-T, IEC 60664 سطح تحمل عايقي تجهيزات و نيز سطح مصونيت آنها را معين نموده است ، روشهاي تعيين شده در فصل قبل (شيلد كردن فضاها و كابلهاي تجهيزات و مسيردهي صحيح كابلها) تنها اثرات ميدانهاي الكترومغناطيسي را كاهش مي دهد.
موارد بروز فراتاخت ولتاژ طي حوادث جوی
ضربه مستقيم به ساختمان كه از طريق سيستم صاعقه گير ساختمان به زمين هدايت مي شود. اصابت صاعقه به ساختمانهاي مجاور كه از طريق هاديهاي ارتباطي (خطوط خدماتي ورودي – لوله هاي آب و گاز ، تغذيه ، تلفن و ...) بخشي از جريان آن به ساختمان و تجهيزات منصوبه منتقل مي شود.
تخليه الكتريكي ابرها كه در دوردست اتفاق افتاده و ميدان الكترومغناطيسي حاصل از آن ، جريانها و ولتاژهاي القايي بر روي خطوط هادي و بدنه تجهيزات ايجاد مي كند.
تخليه مستقيم صاعقه بر روي خطوط انتقال ورودي به ساختمانها كه انرژي مستقيم صاعقه را به داخل ساختمان و تجهيزات آن ، هدايت مي كند.
انرژي ضربه مستقيم صاعقه در نقطه برخورد اثرات خود را بجا مي گذارد ، اما آثار القائات الكترومغناطيسي آن مي تواند در منطقه وسيعي كه گاهي به چند كيلومتر مربع مي رسد ، خرابي به بار آورد.
اصولاً آثار ثانويه صاعقه كه به تنهايي و يا بطور مجموعه اي مي توانند جريانها و ولتاژهاي شوك را به تجهيزات و تاسيسات سازه مورد حفاظت تحميل كنند ، بصورتهاي زير پديدار مي گردند :
1- كوپلاژ مقاومتی (Resistive Coupling)
2- كوپلاژ خازنی (Capacitive coupling)
- كوپلاژ سلفی (Inductive Coupling)
توجه : فراتاخت هاي ولتاژ ناشي از حوادث و عملكرد سيستم تغذيه نيز به دلايل زير بوجود مي آيند :
- قطع مدارات خازنها ، ترانسها و كابلها
- قطع و وصل بارهاي سنگين ماشينهای قدرت
- اتصال كوتاه و قطع مدار
* بكارگيری وسايل محافظ در برابر فراتاخت (SPD) در مناطق مختلف حفاظتي (LPZ 1…n) براي خطوط تغذيه
خطر عمده صاعقه بر اساس مولفه هاي جرياني زير مي باشد :
1- ضربه اوليه اصلي و كوتاه صاعقه (با شكل موج جريان 10/350µs ) كه داراي دامنه و انرژي زياد بوده و بيشترين خطر را به همراه دارد.
2- ضربه كوتاه بعدي (با شكل موج جريان 0.25/100µs ) كه داراي شيب زياد بوده اما انرژي كمتري را به تاسيسات اعمال مي كند.
3- ضربه بلند (با موج طولاني مدت 1s) كه يك بار اضافي بر ضربه هاي قبلي به سيستم وارد مي كند.
وسايل محافظي كه در نقاط مختلف سيستم و در حد فاصل مناطق حفاظتي نصب مي شوند ، ضمن هماهنگي با يكديگر ، بطوريكه هيچكدام از آنها دچار اضافه بار نشوند ، مي بايست بتوانند در مجموع ، تمامي بارهاي ناشي از مولفه هاي مختلف جرياني ضربه صاعقه را تحمل كنند.
به منظور تامين هماهنگي انرژي ميان وسايل محافظ (SPD) ، شكل موجهاي زير براي تست آنها توسط سازندگان ، شبيه سازي شده اند:
- (10/350µs)Iimp : اين موج تست جريان (class I) براي وسايل محافظي كه بايد بخشي از جريان اصلي صاعقه را به زمين هدايت كنند ، تعريف شده است. اين وسايل در مرز LPZ0A-1 نصب مي شوند.
- (8/20µs)In : اين موج تست جريان (class II) براي وسايل محافظي كه بايد جريانهاي القايي و يا عبوري از SPD ماقبل خود را تحمل كرده و به زمين هدايت كنند ، تعريف شده است. اين وسايل در مرز LPZ0B-1 و يا LPZ1-2 نصب مي شوند.
- (8/20µs)ICWG : اين موج تست (class III) ، خروجي يك ژنراتور تركيبي است كه ولتاژ مدار باز آن UOC(1.2/50µs) و مقاومت مجازي آن 2Ω مي باشد و وسايل محافظي كه با آن تست مي شوند مي توانند در مرز LPZ2-3 نصب گردند.
نصب وسايل محافظ (SPD) در نقاط مختلف سيستم توزيع برق و در مناطق مختلف حفاظتی LPZ
وسايل محافظ كه با موج 10/350µs (class I) تست مي شوند مي بايست از نوع "سوئيچ كننده ولتاژ" مانند فاصله هاي هوايي جرقه زن (Spark Gap) باشند.
SPD با ساختمان فاصله هوايي ، مي تواند ، بخشي از جريان مستقيم صاعقه را بدون آنكه آسيب ببيند ، تحمل كرده و جريان شوك عبوري را به موج تست (8//20µs) براي محافظ بعدي تبديل كند.
وسايل محافظي كه با موج (class II) 8/20µs تست مي شوند ، جريان شوك باقيمانده از محافظ قبل را بطرف زمين هدايت كرده و سطح ولتاژ حفاظتي توسط آنها متناسب با تحمل عايقي تجهيزات مورد حفاظت ، خواهد بود. در ساختمان اصلي اين وسايل حفاظتي (SPD) از عناصر غير خطي وريستور (MOV) استفاده شده است.
وسايل محافظي كه با موج تركيبي (ولتاژ 1.2/50µs و جريان (8/20µs تست مي شوند با ساختاري مركب از وريستورها و كپسولهاي گازي (GDT) نهايي ترين سطح حفاظت را در مقابل باقيمانده جريانهاي القايي ، و در ترمينال ورودي تجهيزات ، فراهم مي كنند.
هماهنگی انرژی ميان وسايل محافظ در برابر فراتاخت (SPD)
اگر SPD نصب شده در مرز LPZ0-1 از نوع "سوئيچ كننده ولتاژ" باشد ، در اينصورت SPD مرحله بعد از نوع "محدود كننده ولتاژ" كه داراي ساختمان وريستوري است ، در معرض جريان اصلي 10/350µs قرار گرفته و آسيب مي بيند. به محض آنكه چند وسيله حفاظتي (SPD) بطور سري در مسير خط تغذيه قرار مي گيرند ، لازم است كه هماهنگي ميان آنها مورد مطالعه واقع شود.
- هماهنگي انرژي به اين معني است كه انرژي عبور كرده از هر وسيله محافظ (SPD) متناسب (مساوي يا كمتر) با ميزان انرژي قابل تحمل محافظ بعدي باشد. اين ملاحظات ضمن تامين حفاظت قابل قبول براي تجهيزات ، موجب افزايش طول عمر سيستم حفاظتي نيز مي گردد.
- اين هماهنگي مي تواند ميان مشخصه هاي جريان/ولتاژ دو وسيله محافظ (SPD) سري با وجود عناصر دكوپله كننده (اندوكتانس مسير كابلي و يا يك سلف مجتمع) و يا بدون نياز به اين عناصر صورت گيرد.
- برای تعيين مقدار عنصر دكوپله كننده ، نرخ رشد تغييرات جريان نسبت به تغييرات زمان (di/dt) مورد توجه قرار مي گيرد. اندوكتانس معادل دو هادي موازي (سيم فاز و زمين) براي هر متر 1µH در نظر گرفته شده است كه مقادير بالاتر با توجه به فاصله اين دو هادي از يكديگر مي باشد. جرقه زني SPD1 بستگي به ولتاژ باقيمانده SPD2(Ures) و ولتاژ دو سر عنصر دكوپله كننده UDE دارد. به محض آنكه U1 از مقدار ولتاژ جرقه زني "فاصله هوايي" تجاوز كند ، SPD1 وارد عمل مي شود (مشخصه MOV ، شيب و مقدار جريان شوك و مقدار اندوكتانس عنصر دكوپله كننده ، در ولتاژ جرقه زني SPD1 موثر خواهند بود).
هنگاميكه SPD از نوع " فاصله هوايي" قبل از آنكه SPD از نوع "MOV" قابليت تحمل خود را در برابر عبور جريان شوك از دست بدهد ، فعال شود و انرژي مافوق تحمل "MOV" را مهار كند ، عمل هماهنگي انرژي بخوبي صورت گرفته است.
- اگر چندين SPD از نوع "MOV" بطور سري با هم قرار گيرند ، چنانچه مشخصه جريان/ولتاژ و همچنين ولتاژ باقيمانده آنها يكسان باشد ، نيازي به عنصر دكوپله كننده ندارند و امپدانس طبيعي خطوط ارتباطي انها ، هماهنگ كننده است.
- سازندگان وسايل محافظ در برابر فراتاخت (SPD) شرايط هماهنگي انرژي ميان توليدات خود را اعلام مي كنند كه مي بايست در بكارگيري آنها مورد توجه قرار داد. استفاده از (SPD) كمپاني هاي مختلف بعلت عدم امكان برقراري هماهنگي انرژي ميان قطعات مختلف ، مجاز نمي 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 وسايل محافظ در برابر فراتاخت ولتاژ/جريان (Surge Arrester)
در سيستمهاي الكترونيكی پيچيده و گسترده ، مدارات تغذيه و سيگنال هر دو ، مي بايست به منظور انتخاب صحيح و هماهنگي مناسب وسايل محافظ (SPD) مورد توجه قرار گيرند.
انتخاب براساس سطح ولتاژ حفاظتی
سطح تحمل عايقی تجهيزات (Uw) مورد حفاظت مي بايست طبق مراجع زير تعريف شده باشد :
-
در ترمينال تغذيه تجهيزات منطبق با استاندارد IEC60664
-
سطح مصونيت تجهيزات در ترمينال سيگنال تجهيزات منطبق با استاندارد ITU-T-K20,21
-
سطح تحمل عايقي در ترمينالهاي اتصال يافته به ساير خطوط ديگر ، براساس مشخصات ارائه شده توسط سازنده
انتخاب براساس محل نصب و جريان تخليه
يك وسيله محافظ بايد بتواند در برابر تخليه جريان مورد انتظار ، در محلهاي نصب خود ، مقاومت كند.
1) بر روي خطوط ورودي به ساختمان – در حد فاصل LPZ1 – بر روي تابلوي توزيع برق اصلي ساختمان
- نصب وسيله محافظ در برابر فراتاخت (SPD) class I ، تست شده با Iimp (10/350µs) ، بطوريكه بتواند بخشي از جريان اصلي صاعقه (10/350µs) را طبق مقادير اعلام شده براي ترازهاي مختلف حفاظتي (LPL) ، تحمل كند.
- نصب وسيله محافظ در برابر فراتاخت (SPD class II) ، تست شده با In (8/20µs) ، بطوريكه بتواند جريانهاي القايي بر روي خطوطي را كه كاملاً در منطقه حفاظتي LPZ0B قرار دارند ، تحمل كند.
2) نزديكترين نقطه بر روي خطوط متصل شده به تجهيزات – در حد فاصل LPZ2 و بيشتر – بر روي تابلوي توزيع فرعي برق ساختمان يا روي پريز تغذيه تجهيزات
- نصب وسيله محافظ در برابر فراتاخت (SPD class II) تست شده با In (8/20µs) ، بطوريكه بتواند جريان القايي مورد انتظار در اين منطقه را (عدم وجود شيلد فضايي و يا كابلي) تحمل كند.
- نصب وسيله محافظ در برابر فراتاخت (SPD class III) تست شده با موج تركيبي جريان In (8/20µs) و ولتاژ Uoc (1.2/50µs)، بطوريكه جريانها و ولتاژهاي القايي مورد انتظار در اين منطقه را تحمل كند.
شرايط نصب براي سيستم حفاظتی هماهنگ شده
كارايي مناسب يك سيستم حفاظتي هماهنگ شده ، نه تنها به انتخاب نوع وسايل حفاظتي (SPD) بلكه به شرايط صحيح نصب آنها نيز بستگي دارد :
-
محل نصب SPD
-
هاديهای اتصال يافته به SPD
-
فاصله حفاظت شده در هنگام پديده نوسان
-
فاصله حفاظت شده در هنگام پديده القايی
شاید مقاله « خمیر آب بندی » هم برای شما جذاب باشد!
ملاحظات کلی لازم در هنگام انتخاب و نصب وسايل محافظ در برابر فراتاخت (SPD)
انتخاب وسايل حفاظتي هماهنگ شده با يكديگر ، با توجه مشخصات فني آنها و تجهيزات مورد حفاظت و همچنين شرايط نصب ، صورت مي گيرد:
نصب وسيله حفاظتي (SPD1) در كلاس I و در نقطه ورودي خطوط تغذيه به ساختمان در تابلوي اصلي
1- تعيين سطح تحمل عايقي دستگاههاي مورد حفاظت (UW)
2- انتخاب وسيله حفاظتي مناسب كه UP1 آن كمتر از تحمل عايقي دستگاه (UW) باشد
3- فاصله كابلي حفاظت شده تا دستگاه ، مناسب باشد.
در صورتي كه دو مورد 3 و 4 محقق نشده است در آنصورت استفاده از وسيله حفاظتي (SPD2) ديگري نيز لازم است :
4- در نزديك به دستگاه مورد حفاظت (در حد فاصل منطقه حفاظتي LPZ2 و يا در تابلوي فرعي تغذيه) ، يك وسيله حفاظتي ديگر (SPD2) كه انرژي آن هماهنگ شده با (SPD1) باشد ، نصب گردد.
5- انتخاب وسيله حفاظتي بگونه اي باشد كه UP2 آن كمتر از Uw دستگاه بوده و يك حفاظت موثر ايجاد كند.
6- فاصله كابلي حفاظت شده تا دستگاه مناسب باشد.
در صورتيكه دو مورد 6 و 7 محقق نشده است ، در انصورت نصب وسيله حفاظتي سومي (SPD3) در نزديكترين نقطه به دستگاه مورد حفاظت (پريز تغذيه دستگاه) و هماهنگ با SPD2 , SPD1 ضروري است.
حفاظت تجهيزات مخابراتي 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 براي 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 سيگنال و زمین را به حداقل رسانید. به همین دلیل بكارگيري 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(شيلد) کابل كواكسيال 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 سيگنال با شیلد كابل می شوند و در نتیجه جریان و انرژی صاعقه به زمین هدايت 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 سيگنال 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 فرکانسي 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 مي دهند.
• اساس کار این نوع حفاظت کننده امكان 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 سيگنال و شيلد 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 كننده
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.
يكي از روش هاي مناسب، درصورت فراهم بودن امكانات اجرا، نصب صفحه فلزي بر روي ديوار و در حد فاصل فضاي بيرون و داخل اتاق تجهيزات مي باشد كه تمامي كابل ها با عبور از آن وارد فضاي داخلي شده و توسط ارسترهاي نصب شده بر روي اين صفحه، حفاظت مي گردند. اين صفحه توسط كابل هاي مناسب و تسمه هاي مسی به شبكه الكترودهاي زمين 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 ايجاد ولتاژهای القایی (کوپلاژ اندوکتیو) بر روي هادي ها و كابل هاي متصل شده به تجهيزات، 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.