در یک برق سیستم ها، SPD ها معمولاً در پیکربندی tap-off (به صورت موازی) نصب می شوند. بین هادی های زنده و زمین اصل عملیات SPD می تواند شبیه مدار شکن باشد.
در استفاده معمولی (خیر اضافه ولتاژ): SPD شبیه یک مدار شکن باز است.
زمانی که وجود دارد اضافه ولتاژ: SPD فعال می شود و جریان صاعقه را تخلیه می کند زمین. می توان آن را به بسته شدن یک قطع کننده مدار تشبیه کرد که می تواند اتصال کوتاه شبکه الکتریکی با زمین از طریق پتانسیل همسان سیستم ارتینگ و قطعات رسانا در معرض برای یک لحظه بسیار کوتاه، محدود به مدت زمان اضافه ولتاژ.
برای کاربر، عملیات SPD کاملاً شفاف است زیرا تنها کسری از آن طول می کشد یک لحظه.
وقتی که اضافه ولتاژ تخلیه شده است، SPD به طور خودکار به حالت عادی خود باز می گردد حالت (شکن مدار باز).
1. اصول حفاظت
1.1 حالت های حفاظتی
دو تا هستند حالت های اضافه ولتاژ رعد و برق: حالت مشترک و حالت جریان باقیمانده.
رعد و برق اضافه ولتاژها عمدتاً در حالت مشترک و معمولاً در مبدا ظاهر می شوند نصب برق اضافه ولتاژها در حالت جریان باقیمانده معمولاً ظاهر می شوند در حالت TT و عمدتا بر تجهیزات حساس (تجهیزات الکترونیکی، کامپیوتر و غیره).
حفاظت حالت مشترک بین فاز/خنثی و زمین
فاز/خنثی حفاظت در یک سیستم ارتینگ TT زمانی توجیه می شود که خنثی روی آن باشد سمت توزیع کننده به یک اتصال با مقدار کم (چند اهم) متصل است الکترود ارت نصب چند ده اهم است).
جریان باقیمانده حفاظت حالت بین فاز و خنثی
بازده فعلی مدار احتمالاً از طریق خنثی نصب باشد نه از طریق زمین.
باقی مانده ولتاژ حالت فعلی U، بین فاز و نول، می تواند تا یک مقدار افزایش یابد برابر با مجموع ولتاژهای باقیمانده هر عنصر SPD، یعنی. سطح حفاظت را در حالت مشترک دو برابر کنید.
فاز/خنثی حفاظت در سیستم ارتینگ TT
مشابه اگر هر دو هادی N و PE باشند، ممکن است در یک سیستم ارت TN-S رخ دهد مجزا هستند یا به درستی هم پتانسیل ندارند. جریان پس از آن به احتمال زیاد در بازگشت به جای هادی محافظ، هادی خنثی را دنبال کنید و سیستم پیوند.
یک نظری مدل حفاظتی بهینه، که برای تمامی سیستم های ارتینگ اعمال می شود، می تواند باشد تعریف شده است، اگرچه در واقع SPD ها تقریباً همیشه حفاظت از حالت مشترک و حفاظت از حالت جریان باقیمانده (به جز مدل های IT یا TN-C).
ضروری است به بررسی کنید که SPD های استفاده شده با سیستم ارت سازگاری دارند.
1.2 حفاظت آبشاری
فقط به عنوان حفاظت از جریان اضافه باید توسط دستگاه هایی با درجه بندی مناسب ارائه شود هر سطح از نصب (منبع، ثانویه، ترمینال) هماهنگ با یکدیگر، حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای گذرا بر اساس مشابه است رویکرد با استفاده از ترکیب "آبشاری" از چندین SPD.
دو یا سه سطوح SPD به طور کلی برای جذب انرژی و محدود کردن آن ضروری است اضافه ولتاژهای ناشی از کوپلینگ به دلیل پدیده نوسان فرکانس بالا.
مثال زیر بر اساس این فرضیه است که در آن تنها 80 درصد انرژی به زمین منحرف می شود (80٪: مقدار تجربی بستگی به نوع SPD و الکتریکی دارد نصب، اما همیشه کمتر از 100٪.
اصل از حفاظت آبشاری نیز برای کاربردهای جریان کم (تلفن، ارتباطات و شبکه های داده)، ترکیب دو سطح اول حفاظت در یک دستگاه واحد که معمولاً در مبدا نصب قرار دارد.
بر اساس شکاف جرقه اجزای طراحی شده برای تخلیه بیشتر انرژی به زمین با آنها ترکیب می شوند وریستورها یا دیودهایی که ولتاژها را به سطوحی که با آن سازگار است محدود می کنند تجهیزاتی که باید محافظت شوند
پایانه حفاظت به طور کلی با این حفاظت از مبدا ترکیب می شود. پایانه حفاظت نزدیک به تجهیزات است که با استفاده از SPD های مجاورتی ارائه می شود.
1.2.1 ترکیبی از چندین SPD
به منظور محدود کردن تا آنجا که ممکن است یک SPD باید نزدیک به ولتاژ نصب شود تجهیزاتی که باید محافظت شوند 3.
با این حال، این حفاظت فقط از تجهیزاتی محافظت می کند که مستقیماً به آن متصل هستند، اما بالاتر همه، ظرفیت انرژی کم آن اجازه نمی دهد تمام انرژی تخلیه شود.
برای انجام این کار، یک SPD در مبدا نصب ضروری است 1.
به همین ترتیب SPD 1 نمی تواند از کل نصب محافظت کند زیرا مقداری را مجاز می کند انرژی باقیمانده عبور می کند و صاعقه یک پدیده با فرکانس بالا است.
بسته به مقیاس نصب و انواع خطرات (قرار گرفتن در معرض و حساسیت تجهیزات، بحرانی بودن تداوم سرویس)، حفاظت مدار 2 است علاوه بر 1 و 3 لازم است.
حفاظت آبشاری
توجه داشته باشید که سطح اول SPD (1) باید تا حد امکان در بالادست نصب شود نصب به منظور کاهش هر چه بیشتر اثرات ناشی از رعد و برق توسط جفت الکترومغناطیسی
1.3 محل SPD ها
برای موثر حفاظت با استفاده از SPD، ممکن است لازم باشد چندین SPD را ترکیب کنید:
1. SPD اصلی ➀
2. مدار SPD ➁
3. Proximity SPD ➂
اضافی بسته به مقیاس (طول خط) و میزان حفاظت ممکن است ضروری باشد حساسیت تجهیزات مورد محافظت (محاسبات، الکترونیک و غیره). اگر چندین SPD نصب شده است، قوانین هماهنگی بسیار دقیق باید اعمال شود.
|
منشا نصب و راه اندازی |
توزیع مرحله |
کاربرد مرحله |
|
این
حفاظت در مبدأ نصب (حفاظت اولیه) بیشترین شنت را دارد
انرژی حادثه (متداول |
جریان حفاظت (حفاظت ثانویه) مکمل حفاظت از مبدا توسط هماهنگی و محدود کردن اضافه ولتاژهای حالت جریان باقیمانده ناشی از پیکربندی نصب |
نزدیکی حفاظت (حفاظت ترمینال) محدودیت قله نهایی را انجام می دهد اضافه ولتاژها که برای تجهیزات خطرناک ترین هستند. |
مهم است که در نظر داشته باشید که حفاظت کلی از نصب و تجهیزات است فقط در صورتی کاملا موثر است که:
1. سطوح چندگانه از SPD ها (آبشاری) برای اطمینان از حفاظت از تجهیزات واقع نصب شده اند مقداری فاصله از مبدأ نصب: برای تجهیزات لازم است در فاصله 30 متری یا بیشتر (IEC 61643-12) قرار دارد یا در صورت افزایش سطح حفاظت لازم است SPD اصلی بالاتر از دسته تجهیزات است (IEC 60364-4-443 و 62305-4)
2. همه شبکه ها محافظت می شوند:
2.1. قدرت شبکه های تامین کننده ساختمان اصلی و همچنین کلیه ساختمان های فرعی خارجی سیستم های روشنایی پارکینگ ها و غیره
2.2. ارتباط شبکه ها: خطوط ورودی و خطوط بین ساختمان های مختلف
1.4 طول های محافظت شده
این ضروری است که طراحی یک سیستم حفاظت از نوسان ولتاژ موثر در نظر گرفته می شود از طول خطوط تامین کننده گیرنده های محافظت شده (به جدول مراجعه کنید زیر).
در واقع بالاتر از الف طول معینی، ولتاژ اعمال شده به گیرنده ممکن است با استفاده از a پدیده رزونانس، به طور قابل توجهی از ولتاژ محدود مورد انتظار فراتر می رود. این گستردگی این پدیده به طور مستقیم با ویژگی های آن در ارتباط است نصب (رساناها و سیستم های اتصال) و با مقدار جریان ناشی از تخلیه روشنایی
SPD درست است سیمی زمانی که:
1. محافظت شده تجهیزات به طور مساوی به همان زمینی که SPD به آن متصل است متصل می شود متصل
2. SPD و آن حفاظت پشتیبان مرتبط متصل هستند:
2.1. به شبکه (سیم های زنده) و به نوار محافظ اصلی (PE/PEN) برد با طول هادی تا حد امکان کوتاه و کمتر از 0.5 متر باشد.
2.2. با هادی هایی که سطح مقطع آنها برای الزامات SPD مناسب است (نگاه کنید به جدول زیر).
جدول 1 - حداکثر طول خط بین SPde و دستگاهی که باید محافظت شود
|
موقعیت SPD |
در مبدا نصب |
در مبدا نصب نیست |
|||
|
رهبر ارکستر سطح مقطع |
سیم کشی |
کابل های بزرگ |
سیم کشی |
کابل های بزرگ |
|
|
ترکیب بندی از سیستم پیوند |
بر رهبر ارکستر |
< 10 متر |
10 متر |
< 10 متر* |
20 متر* |
|
مشبک/تعادل پتانسیل |
10 متر |
20 متر |
20 متر* |
30 متر* |
|
* حفاظت اگر فاصله بیشتر باشد در نقطه استفاده توصیه می شود
1.4.1 اثر دو ولتاژ
بالاتر از حد معین طول d، مدار محافظت شده توسط SPD شروع به تشدید زمانی می کند اندوکتانس و خازن برابر هستند:
Lω = -1 / Cω
مدار سپس امپدانس به مقاومت آن کاهش می یابد. با وجود بخشی که توسط SPD جذب شده است، جریان رعد و برق باقیمانده I در مدار هنوز مبتنی بر ضربه است. آن افزایش، به دلیل رزونانس، منجر به افزایش قابل توجهی در Ud، Uc خواهد شد و ولتاژهای اورم
زیر اینها شرایط، ولتاژ اعمال شده به گیرنده می تواند دو برابر شود.
اثر مضاعف ولتاژ
جایی که:
•C – ظرفیت نشان دهنده بار
•Ld – اندوکتانس خط منبع تغذیه
•Lrm – اندوکتانس سیستم پیوند
نصب SPD ها نباید بر تداوم خدمات تأثیر منفی بگذارد، که می تواند تأثیر منفی بگذارد برخلاف هدف مورد نظر آنها باید نصب شوند، به ویژه در مبدا تاسیسات خانگی یا مشابه (سیستم های ارتینگ TT)، در در ارتباط با یک دستگاه جریان باقیمانده تاخیری نوع S.
احتیاط! اگر آنجا رعد و برق قابل توجه (> 5 کیلو آمپر)، جریان باقیمانده ثانویه است ممکن است دستگاه ها همچنان کار کنند.
2. نصب SPD
2.1 اتصال SPD ها
2.1.1 سیستم اتصال یا اتصال زمین
نهادهای استاندارد از اصطلاح عمومی "دستگاه ارتینگ" برای تعیین هر دو مفهوم پیوند استفاده کنید سیستم و الکترود ارتینگ که هیچ تمایزی بین دو بر خلاف نظر دریافت شده، هیچ ارتباط مستقیمی بین ارزش الکترود ارت که در فرکانس پایین برای اطمینان از ایمنی ارائه می شود از افراد، و اثربخشی حفاظت ارائه شده توسط SPD ها.
همانطور که در زیر نشان داده شده است، این نوع حفاظت را می توان حتی در صورت عدم وجود ارتینگ ایجاد کرد الکترود
امپدانس از مدار تخلیه جریان شنت شده توسط SPD را می توان به دو بخش تقسیم کرد دو بخش.
اولی، الکترود ارت، توسط هادی ها که معمولا سیم هستند و توسط مقاومت زمین ماهیت اساساً استقرایی آن به این معنی است که آن است با وجود اقدامات احتیاطی سیم کشی، اثربخشی با فرکانس کاهش می یابد (محدودیت طول، قانون 0.5 متر). قسمت دوم این امپدانس کمتر است قابل مشاهده است اما در فرکانس بالا ضروری است زیرا در واقع از آن تشکیل شده است ظرفیت سرگردان بین نصب و زمین.
البته مقادیر نسبی هر یک از این اجزا با توجه به نوع و مقیاس نصب، محل SPD (نوع اصلی یا مجاورت) و با توجه به طرح الکترود زمین (سیستم ارت).
با این حال دارد ثابت شده است که سهم محافظ افزایش ولتاژ از جریان تخلیه است می تواند در سیستم هم پتانسیل به 50 تا 90 درصد برسد در حالی که این مقدار به طور مستقیم تخلیه شده توسط الکترود ارتینگ حدود 10 تا 50 درصد است. سیستم باندینگ است برای حفظ ولتاژ مرجع پایین، که کم و بیش یکسان است، ضروری است در کل نصب
SPD ها باید باشند برای حداکثر اثربخشی به این سیستم باندینگ متصل است.
حداقل سطح مقطع توصیه شده برای هادی های اتصال را در نظر می گیرد حداکثر مقدار جریان تخلیه و ویژگی های پایان عمر دستگاه حفاظتی
غیر واقعی است برای جبران طول اتصالی که این کار را نمی کند، این مقطع را افزایش دهید از قانون 0.5 متر پیروی کنید. در واقع، در فرکانس بالا، امپدانس از هادی ها مستقیماً به طول آنها متصل است.
در برق تابلوهای برق و تابلوهای سایز بزرگ، ممکن است ایده خوبی برای کاهش آن باشد امپدانس پیوند با استفاده از قطعات رسانای فلزی در معرض شاسی، صفحات و محفظه ها.
جدول 2 - حداقل سطح مقطع هادی های اتصال SPD
|
ظرفیت SPD |
مقطع عرضی (mm2) |
|
|
کلاس II SPD |
اساستاندارد: Imax < 15 kA (x 3-class II) |
6 |
|
Eافزایش یافته: Imax < 40 kA (x 3-class II) |
10 |
|
|
اچبالا: Imax <70 kA (x 3-class II) |
16 |
|
|
کلاس من SPD |
16 |
|
استفاده از قطعات رسانای فلزی در معرض محفظه ها به عنوان رسانای محافظ است توسط استاندارد IEC 60439-1 تا زمانی که تایید شده باشد، مجاز است سازنده.
همیشه هست ترجیحاً نگه داشتن هادی سیم برای اتصال هادی های محافظ به بلوک ترمینال یا جمع کننده، که سپس پیوند ایجاد شده از طریق را دو برابر می کند قسمت های رسانای شاسی محفظه در معرض دید.
2.1.2 طول اتصال
در عمل همینطور است توصیه می شود که طول کل مدار SPD از 50 سانتی متر تجاوز نکند. اجرای این نیاز همیشه آسان نیست، اما با استفاده از موجود است قطعات رسانا در مجاورت ممکن است کمک کند.
طول کل از مدار SPD
* ممکن است نصب شود روی همان ریل DIN با این حال نصب بهتر خواهد بود اگر هر دو محافظت می شود دستگاه ها بر روی 2 ریل DIN مختلف (SPD زیر محافظ) نصب می شوند.
تعداد رعد و برقی که SPD می تواند جذب کند با مقدار آن کاهش می یابد جریان تخلیه (از 15 ضربه برای جریان در مقدار In به یک ضربه واحد در Imax/Iimp).
قانون 0.5 متر در در تئوری، هنگام برخورد صاعقه، ولتاژ Ut که گیرنده به آن است در معرض همان ولتاژ حفاظتی بالا از افزایش ولتاژ است محافظ (برای In آن)، اما در عمل دومی بالاتر است.
در واقع، افت ولتاژ ناشی از امپدانس هادی های اتصال SPD و آن دستگاه حفاظتی به این اضافه می شود:
Ut = UI1 + Ud + UI2 + بالا + UI3
به عنوان مثال افت ولتاژ در 1 متر هادی که توسط جریان ضربه ای 10 کیلو آمپری عبور می کند 10 میکرو ثانیه به 1000 ولت می رسد.
Δu = L × di / dt
• di – تغییرات فعلی 10000 A
• dt - تغییر زمان 10 میکرو ثانیه
• L - اندوکتانس 1 متر هادی = 1 میکرو ثانیه
• ارزش Δu به ولتاژ بالا اضافه شود
طول کل بنابراین Lt باید تا حد امکان کوتاه باشد. در عمل توصیه می شود که از 0.5 متر تجاوز نمی شود. در صورت مشکل، ممکن است استفاده از پهن و مسطح مفید باشد هادی ها (بافته های عایق، میله های عایق انعطاف پذیر).
0.5 متر SPD قانون اتصال
پیوند زمین هادی محافظ افزایش ولتاژ نباید سبز/زرد باشد مفهوم تعریف هادی پلی اتیلن
تمرین رایج است به طوری که این علامت گذاری اغلب استفاده می شود.
مقداری سیم کشی تنظیمات می توانند اتصالاتی بین بالادست و پایین دست ایجاد کنند هادی های SPD، که احتمالا باعث گسترش موج رعد و برق می شوند در طول نصب
سیم کشی SPD پیکربندی شماره 1
بالادست و هادی های پایین دست متصل به ترمینال محافظ نوسان ولتاژ با a مسیر مشترک
سیم کشی SPD پیکربندی 1
سیم کشی SPD پیکربندی شماره 2
ورودی و خروجی هادی ها از نظر فیزیکی به خوبی از هم جدا شده و در همان ترمینال وصل شده اند.
سیم کشی SPD پیکربندی 2
سیم کشی SPD پیکربندی شماره 3
ارتباط هادی ها بیش از حد طولانی، هادی های خروجی به طور فیزیکی از هم جدا شده اند.
سیم کشی SPD پیکربندی 3
سیم کشی SPD پیکربندی شماره 4
ارتباط هادی ها تا حد امکان کوتاه با هادی برگشتی از ترمینال زمین نزدیک به هادی های زنده
سیم کشی SPD پیکربندی 4
2.2 حفاظت از پایان عمر SPD ها
SPD یک است دستگاهی که پایان عمر آن نیازمند توجه خاصی است. اجزای آن پیر می شوند هر بار که یک صاعقه وجود دارد.
در پایان زندگی یک دستگاه داخلی در SPD آن را از منبع تغذیه جدا می کند. یک نشانگر (روشن محافظ) و یک بازخورد زنگ اختیاری (لوازم جانبی بازخورد وضعیت نصب شده) این وضعیت را نشان می دهد که نیاز به تعویض ماژول دارد نگران.
اگر SPD بیش از آن باشد ظرفیت محدود آن، ممکن است با اتصال کوتاه خود از بین برود. آ بنابراین دستگاه حفاظت از اتصال کوتاه و اضافه بار باید در آن نصب شود سری بالادست SPD (این معمولاً به شاخه SPD گفته می شود).
شکل X – اصول نصب SPD با حفاظت مرتبط
بر خلاف برخی از نظرات دریافت شده، یک محافظ افزایش ولتاژ همیشه باید محافظت شود در برابر جریان های اتصال کوتاه و اضافه بار احتمالی. و این برای همه صدق می کند محافظ های افزایش ولتاژ، هر دو کلاس II و کلاس I، صرف نظر از نوع قطعات یا فناوری های مورد استفاده
این حفاظت باید مطابق با قوانین تبعیض معمول ارائه شود.
2.3 هماهنگی SPD ها
تنظیم چندین SPD در آبشار مستلزم هماهنگی آنها به گونه ای است که هر یک از آنها جذب شوند انرژی را به روشی بهینه می کند و گسترش صاعقه را محدود می کند از طریق نصب تا حد امکان.
هماهنگی SPDs یک مفهوم پیچیده است که باید موضوع مطالعات خاص را تشکیل دهد و تست ها حداقل فاصله بین SPD ها یا قرار دادن چوک های جداکننده توسط تولید کنندگان توصیه نمی شود.
اولیه و SPD های ثانویه باید به گونه ای هماهنگ شوند که کل انرژی اتلاف شود (E1 + E2) با توجه به ظرفیت تخلیه بین آنها تقسیم می شود. این فاصله توصیه شده d1 باعث می شود محافظ های افزایش ولتاژ جدا شوند و بنابراین از عبور بیش از حد انرژی به طور مستقیم به SPD ثانویه جلوگیری می کند با خطر تخریب آن
این یک است وضعیتی که در واقع به ویژگی های هر یک از SPD ها بستگی دارد.
شکل X – هماهنگی SPD ها
دوتا یکسان محافظ های افزایش ولتاژ به عنوان مثال Up: 2 kV و Imax: 70 kA) می تواند باشد نصب شده بدون نیاز به فاصله d1: انرژی مشترک خواهد بود کم و بیش به طور مساوی بین دو SPD. اما دو SPD مختلف (به عنوان مثال بالا: 2 kV/Imax: 70 kA و بالا: 1.2 kV/Imax: 15 kA) باید حداقل 8 متر از هم فاصله داشته باشند. از قرار دادن تقاضای بیش از حد روی محافظ ولتاژ دوم جلوگیری کنید.
اگر نشان داده نشده باشد، d1 دقیقه (بر حسب متر) را 1% از اختلاف بین Up1 و Up2 (در ولت). مثلا:
Up1 = 2.0 کیلو ولت (2000 V) و Up2 = 1.2 کیلو ولت (1200 ولت)
⇒ d1 = 8 متر دقیقه. (2000 - 1200 = 800 >> 1% از 800 = 8 متر)
مثالی دیگر، اگر:
Up1 = 1.4 کیلو ولت و Up2 = 1.2 kV ⇒ d1 = 2 m min
