دستگاه حفاظت از برق گرفتگی، نمودار اتصال. نصب UZIP - نمودارهای اتصال، قوانین نصب ولتاژ افزایش چیست

صاعقه می تواند باعث آتش سوزی، تخریب شدید، انفجار، صدمات به افراد و حیوانات از جمله مرگ شود. کارشناسان بین ضربات اولیه و ثانویه برخورد صاعقه تمایز قائل می شوند. اولین موارد زمانی رخ می دهد که مستقیماً به اشیا برخورد می کند. ورود مستقیم الکتریسیته اتمسفر به ساختمان های مسکونی و صنعتی می تواند آنها را به طور کامل تخریب کند، باعث مرگ انسان شود و یا منجر به حوادث انسان ساز شود.

ضربه ثانویه رعد و برق (القای الکترومغناطیسی یا الکترواستاتیکی) ناشی از تخلیه صاعقه در نزدیکی جسم یا وارد شدن پتانسیل های بالا به داخل ساختمان ها از طریق سازه های فلزی زیرزمینی یا خارجی، ارتباطات، خطوط برق هوایی و سیم ها برای اهداف دیگر و همچنین ایجاد می شود. خطوط لوله یا کابل

تاثیر ثانویه صاعقه بر تلفن، شبکه های برق خانگی 220/380 ولت، سیستم های ارتباطی سیار و همچنین انتقال اطلاعات و داده ها، پخش ماهواره و تلویزیون تأثیر منفی می گذارد. خرابی سیستم های فوق حتی برای مدت کوتاهی می تواند منجر به عواقب جبران ناپذیری شود، بنابراین سیستم های حفاظت از صاعقه مدرن برای اشیاء شامل محافظت در برابر برخورد مستقیم صاعقه و تظاهرات ثانویه آن است.

ولتاژ سرج چیست؟

افزایش کوتاه مدت اما قابل توجه ولتاژ و همچنین ظاهر شدن نیروی محرکه الکتریکی در سازه های فلزی، اضافه ولتاژ پالس نامیده می شود. کارشناسان معمولاً بین تظاهرات القای الکترومغناطیسی و الکترواستاتیک، وارد کردن پتانسیل های بالا به یک جسم و همچنین اضافه ولتاژ سوئیچینگ تمایز قائل می شوند.

اضافه ولتاژ پالس منشاء سوئیچینگ با تغییر ناگهانی حالت کار در سیستم منبع تغذیه، در حین اتصال کوتاه، روشن و خاموش کردن ترانسفورماتورها، روشن کردن برق پشتیبان و غیره همراه است. با توسعه این نوع اضافه ولتاژ، انرژی انباشته شده در عناصر شبکه به دلیل تغییر شدید پارامترهای حالت عملکرد منجر به توسعه یک فرآیند گذرا با یک پرش ولتاژ قابل توجه می شود.

افزایش ولتاژ در برخی موارد می تواند به مقادیری صدها برابر بیشتر از پارامترهای عملکرد عادی آنها برسد. این امر نه تنها منجر به از کار افتادن دستگاه ها و ابزارهای الکتریکی و الکترونیکی، سیستم های منبع تغذیه، مخابرات و ارتباطات، کنترل و مدیریت می شود، بلکه می تواند باعث آتش سوزی و حتی مرگ شود.

دلیل ظهور ولتاژهای بالا معمولاً تخلیه رعد و برق، فرآیندهای سوئیچینگ در سیستم های منبع تغذیه و همچنین تداخل الکترومغناطیسی ناشی از تاسیسات برق صنعتی قدرتمند است. اضافه ولتاژ وجود دارد:

• سوئیچینگ؛
• تخلیه مستقیم (زمانی که در حفاظت از صاعقه خارجی یا خطوط برق هوایی تخلیه می شود).
• القا شده (هنگامی که در نزدیکی ساختمان یا در اشیاء مجاور تخلیه می شود).

القای الکترومغناطیسی پس از تخلیه رعد و برق با تشکیل یک میدان مغناطیسی در خطوط ارتباطات فلزی با اشکال مختلف با پارامترهای متغیر با زمان مشخص می شود. در این حالت، مقدار نیروی الکتروموتور به دامنه و شیب جریان صاعقه و همچنین اندازه و شکل خود مدار بستگی دارد.

القای ماهیت الکترواستاتیکی با تجمع در زیر ابرهای کومولوس با پتانسیل الکتریکی مشخصی از بارها با علامت مخالف تحریک می شود. اما در زمین و بر روی سازه های رسانا تاسیسات صنعتی یا مسکونی زمینی، این تجمع منجر به این می شود که در هنگام تخلیه صاعقه، بارها زمان لازم برای سرازیر شدن به زمین را ندارند و باعث ایجاد ولتاژ افزایش می شوند. اغلب، اختلاف پتانسیل بین لوله های فلزی (آب یا فاضلاب)، سیم کشی برق واقع در یک ساختمان و سقف فلزی ظاهر می شود. علاوه بر این، هر چه ساختمان بالاتر باشد، ارزش پتانسیل های انباشته شده بیشتر است.

نمونه هایی از آسیب های ناشی از اثرات صاعقه ثانویه

تخریب دستگاه تلفن و تابلو برق موقت

ویژگی های ولتاژ نوسانی

اشباع انرژی تاسیسات صنعتی و مسکونی مدرن، وجود یک شبکه الکتریکی گسترده از طراحان سیستم های حفاظتی مستلزم انتخاب شایسته ای از دستگاه های حفاظت از نوسانات (SPD) است. برای انجام این کار، لازم است پارامترهای اصلی مشخص کننده پالس های اضافه ولتاژ حاصل، یعنی:

• شکل موج فعلی (مشخصه زمان افزایش و سقوط)؛
• دامنه جریان

برای توصیف جریان های تخلیه رعد و برق، از 2 نوع شکل موج استفاده می شود: بلند (10/350 میکرو ثانیه) و کوتاه (8/20 میکرو ثانیه). اولین مورد مربوط به برخورد مستقیم (مستقیم) صاعقه است و افزایش جریان 10 میکروثانیه به حداکثر مقدار پالس (I imp) و کاهش 2 برابر در 350 میلی ثانیه را نشان می دهد. یک موج کوتاه در طول تخلیه رعد و برق از راه دور و در طول فرآیندهای سوئیچینگ مشاهده می شود. این افزایش جریان در 8 میکرو ثانیه به حداکثر (I max) و کاهش به نصف مقدار در 20 میکرو ثانیه را مشخص می کند. پالس 10/350 میکروثانیه ده ها برابر بیشتر از 8/20 میکرو ثانیه بر شبکه الکتریکی تأثیر می گذارد، بنابراین برای اشیاء محافظت شده خطرناک تر است.

انواع SPD

SPD ها دارای محفظه ای از پلاستیک غیر قابل اشتعال هستند و در بیشتر موارد برقگیر یا وریستور با پیکربندی های مختلف هستند. امروزه سرکوبگرها دارای نشانگر خرابی هستند. این دستگاه ها برای ایجاد یک سیستم حفاظت داخلی صاعقه ای قابل اعتماد و موثر ضروری هستند.

شکاف جرقه معمولاً یک وسیله الکتریکی (از نوع هوای آزاد یا بسته) با دو الکترود است. هنگامی که ولتاژ به مقدار مشخصی افزایش می یابد، آنها از بین می روند و در نتیجه پالس اضافه ولتاژ را حذف می کنند. وریستور یک دستگاه نیمه هادی است که دارای یک مشخصه جریان-ولتاژ تند متقارن است. اصل عملکرد آن این است که وقتی یک مقدار ولتاژ معین در کنتاکت های آن به دست می آید، به سرعت و به طور قابل توجهی مقدار مقاومت خود را کاهش می دهد و جریان را عبور می دهد.

سرکوبگرها با پارامترهای نامی، ولتاژ پالس و اضافه ولتاژ موقت مشخص می شوند. بسته به توان پالسی که SPD می تواند از بین ببرد و مطابق با GOST R 1992-2002 (IEC 61643-1-98)، 3 کلاس محدود کننده وجود دارد:

• I B (دامنه 25-100 کیلو آمپر؛ برای موج 10/350 میکرو ثانیه) - در تابلوهای توزیع استفاده می شود.
• II C (دامنه 10-40 کیلو آمپر؛ برای موج 8/20 میکرو ثانیه) - در ورودی دستگاه های منبع تغذیه، پانل های اتاق استفاده می شود.
• III D (دامنه تا 10 کیلو آمپر؛ برای موج 8/20 میکرو ثانیه) - معمولاً دستگاه های این کلاس قبلاً در وسایل برقی ساخته شده اند.

انسان مدرن، در تلاش برای همگام شدن با زمان، خانه خود را با وسایل برقی برای اهداف مختلف پر می کند. اما هر صاحب خانه فکر نمی کند که اگر حتی یک ولتاژ پالس بسیار کوتاه مدت در شبکه ظاهر شود، چندین برابر بیشتر از ولتاژ اسمی، کل ناوگان گران قیمت تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی او ممکن است از کار بیفتد. آنچه قابل توجه است این است که تأثیر اضافه ولتاژ بر مصرف کنندگان برق مضر است زیرا تجهیزات آسیب دیده معمولاً برای تعمیر نامناسب می شوند. این رویداد فورس ماژور، اگرچه نه اغلب، می‌توان تضمین کرد که نتیجه اضافه ولتاژ در شبکه‌ها ناشی از رعد و برق، همپوشانی فاز اضطراری یا فرآیندهای سوئیچینگ است. دستگاه هایی که اصطلاحاً به آن ها محافظت می شود برای محافظت از تجهیزات الکتریکی طراحی شده اند. در زیر اصل عملکرد SPD ها، کلاس ها و تفاوت بین آنها را مورد بحث قرار دادیم.

طبقه بندی SPD

دستگاه های حفاظت از ولتاژ موج یک مفهوم گسترده و کلی هستند. این دسته از دستگاه ها شامل دستگاه هایی است که می توان آنها را به کلاس های زیر تقسیم کرد:

• من کلاس دارم طراحی شده برای محافظت در برابر قرار گرفتن در معرض مستقیم رعد و برق. این دستگاه ها باید مجهز به دستگاه های توزیع ورودی (IDU) ساختمان های اداری و صنعتی و آپارتمان های مسکونی باشند.
• کلاس دوم. آنها محافظت از شبکه های توزیع برق را از اضافه ولتاژهای ناشی از فرآیندهای سوئیچینگ و همچنین انجام عملکردهای مرحله دوم حفاظت در برابر صاعقه را فراهم می کنند. در تابلوهای توزیع نصب و به شبکه متصل می شود.
• کلاس III. آنها برای محافظت از تجهیزات در برابر نوسانات ناشی از نوسانات ولتاژ باقیمانده و توزیع نامتقارن ولتاژ بین فاز و سیم خنثی استفاده می شوند. دستگاه های این کلاس در حالت فیلتر تداخل فرکانس بالا نیز کار می کنند. آنها بیشتر مربوط به شرایط یک خانه یا آپارتمان خصوصی هستند و مستقیماً در محل مصرف کنندگان نصب می شوند. به ویژه دستگاه‌هایی که به‌عنوان ماژول‌های مجهز به پایه‌های جداکننده سریع برای نصب روی آن‌ها تولید می‌شوند یا دارای پیکربندی پریزهای برق یا دوشاخه‌های شبکه هستند، بسیار محبوب هستند.

انواع دستگاه

تمام دستگاه هایی که محافظت در برابر ولتاژهای افزایش می دهند به دو نوع تقسیم می شوند که از نظر طراحی و اصل عملکرد متفاوت هستند. بیایید به نحوه عملکرد انواع مختلف SPD نگاه کنیم.

شکاف دریچه و جرقه. اصل عملکرد برقگیرها بر اساس استفاده از اثر شکاف جرقه است. طراحی برقگیرها یک شکاف هوا را در جامپری که فازهای خط برق را با حلقه زمین متصل می کند، ایجاد می کند. در مقدار ولتاژ نامی، مدار در جامپر شکسته می شود. در صورت تخلیه رعد و برق، شکاف هوا در خط برق خراب می شود، مدار بین فاز و زمین بسته می شود و پالس ولتاژ بالا مستقیماً به زمین می رود. طراحی شکاف شیر در مداری با شکاف جرقه شامل مقاومتی است که پالس ولتاژ بالا بر روی آن میرا می شود. در اکثر موارد برقگیر در شبکه های فشار قوی استفاده می شود.

سرکوب کننده های ولتاژ (SPDs). این دستگاه ها جایگزین برقگیرهای قدیمی و حجیم شدند. برای اینکه بفهمید محدود کننده چگونه کار می کند، باید ویژگی های مقاومت های غیرخطی را به خاطر بسپارید که بر اساس استفاده از ویژگی های ولتاژ جریان آنها ساخته شده اند. یک وریستور به عنوان مقاومت غیرخطی در SPD استفاده می شود. برای افرادی که در پیچیدگی های مهندسی برق تجربه ندارند، اطلاعات کمی در مورد اینکه از چه چیزی تشکیل شده است و چگونه کار می کند. ماده اصلی برای ساخت وریستورها اکسید روی است. در مخلوطی با اکسیدهای فلزات دیگر، مجموعه ای متشکل از اتصالات p-n ایجاد می شود که دارای ویژگی های جریان-ولتاژ است. هنگامی که ولتاژ در شبکه با پارامترهای اسمی مطابقت دارد، جریان در مدار وریستور نزدیک به صفر است. هنگامی که اضافه ولتاژ رخ می دهد، افزایش شدید جریان در اتصالات p-n رخ می دهد که منجر به کاهش ولتاژ به مقدار اسمی می شود. پس از نرمال سازی پارامترهای شبکه، وریستور به حالت غیر رسانا برمی گردد و بر عملکرد دستگاه تاثیری ندارد.

ابعاد جمع و جور برقگیرها و طیف وسیعی از انواع این دستگاه ها باعث شده است تا دامنه کاربرد این دستگاه ها به طور قابل توجهی گسترش یابد . با این حال، محدود کننده های ولتاژ پالس مونتاژ شده روی وریستورها، علیرغم تمام مزایایی که نسبت به برقگیرها دارند، یک اشکال قابل توجه دارند - عمر مفید محدود. به دلیل محافظت حرارتی تعبیه شده در آنها، دستگاه برای مدتی پس از فعال سازی غیرفعال می ماند، به همین دلیل، یک دستگاه آزادسازی سریع بر روی بدنه SPD ارائه می شود که امکان تعویض سریع ماژول را فراهم می کند.

شما می توانید در مورد اینکه SPD چیست و هدف آن چیست از ویدیو بیشتر بیاموزید:

چگونه حفاظت را ترتیب دهیم؟

قبل از اقدام به نصب و اتصال دستگاه های حفاظت از نوسانات، لازم است، در غیر این صورت تمام کارهای مربوط به تنظیم SPD معنای خود را از دست خواهند داد. طرح کلاسیک 3 سطح حفاظت را فراهم می کند. مهار کننده ها (کلاس حفاظت از نوسانات I) در ورودی نصب می شوند که محافظت در برابر صاعقه را فراهم می کنند. وسیله حفاظتی کلاس II بعدی که معمولاً برقگیر است در تابلوی توزیع خانه متصل می شود. درجه حفاظت از آن باید کاهش میزان اضافه ولتاژ را به پارامترهای ایمن برای لوازم خانگی و شبکه روشنایی تضمین کند. در مجاورت محصولات الکترونیکی حساس به نوسانات جریان و ولتاژ، کلاس III مطلوب است.

هنگام اتصال SPD ها، لازم است حفاظت جریان آنها و محافظت در برابر اتصال کوتاه توسط یک قطع کننده مدار ورودی یا فیوزها فراهم شود. در مقاله ای جداگانه در مورد نصب این وسایل محافظ بیشتر به شما خواهیم گفت.

بنابراین ما به اصل عملکرد SPD ها، کلاس ها و تفاوت بین آنها نگاه کردیم. امیدواریم اطلاعات ارائه شده برای شما مفید بوده باشد!

استاندارد GOST 13109-97 هیچ مقدار پالس محدود یا مجاز را ارائه نمی دهد، بلکه فقط شکل این پالس و تعریف آن را به ما می دهد. ما در طول اندازه گیری ها فرض می کنیم که پالس ها نباید در شبکه رخ دهند. و اگر آنها هستند، پس لازم است که آن را مرتب کنیم و به دنبال مقصر بگردیم. در اندازه گیری های خود در شبکه های 0.4 کیلوولت با هیچ مشکل پالسی مواجه نشدیم. این تعجب آور نیست - اندازه گیری در سمت 0.4 کیلوولت هر ضربه ای توسط سرکوبگرهای افزایش جذب یا قطع می شود، اما این موضوع برای مقاله دیگری است. اما همانطور که می گویند، از قبل هشدار داده شده است. بنابراین، در مقاله آنچه را که می دانیم ارائه خواهیم داد.

اینها تعاریف GOST 13109-97 هستند:

پالس ولتاژ - تغییر شدید ولتاژ در نقطه ای از شبکه الکتریکی و به دنبال آن بازگرداندن ولتاژ به سطح اصلی یا نزدیک به آن در یک دوره زمانی تا چند میلی ثانیه؛

- دامنه پالس - حداکثر مقدار لحظه ای پالس ولتاژ.

- مدت زمان پالس - فاصله زمانی بین لحظه اولیه پالس ولتاژ و لحظه بازگرداندن مقدار ولتاژ لحظه ای به سطح اصلی یا نزدیک به آن.

تکانه ها از کجا می آیند؟

ولتاژ پالس ناشی از پدیده رعد و برق و همچنین فرآیندهای گذرا در هنگام سوئیچینگ در سیستم منبع تغذیه است. پالس های ولتاژ رعد و برق و سوئیچینگ به طور قابل توجهی در مشخصات و شکل متفاوت هستند.

ولتاژ پالس تغییر ناگهانی ولتاژ در نقطه‌ای از شبکه الکتریکی است که به دنبال آن بازگرداندن ولتاژ به سطح اولیه یا نزدیک به آن در عرض 15-10 میکرو ثانیه (ضربه رعد و برق) و 10-15 میلی ثانیه (ضربه سوئیچینگ) است. و اگر مدت زمان جلوی یک پالس جریان صاعقه یک مرتبه قدر کوتاهتر از پالس جریان سوئیچینگ باشد، دامنه پالس صاعقه می تواند چندین مرتبه بزرگتر باشد. حداکثر مقدار اندازه گیری شده جریان تخلیه صاعقه، بسته به قطبیت آن، می تواند از 200 تا 300 کیلو آمپر متغیر باشد که به ندرت اتفاق می افتد. به طور معمول این جریان به 30-35 کیلو آمپر می رسد.

شکل 1 اسیلوگرام یک پالس ولتاژ و شکل 2 نمای کلی آن را نشان می دهد.

برخورد صاعقه در داخل یا نزدیک خطوط برق به زمین منجر به ظهور ولتاژهای پالسی می شود که برای عایق بندی خطوط و تجهیزات الکتریکی پست ها خطرناک است. علت اصلی خرابی عایق کاری تاسیسات برق، قطعی برق رسانی و هزینه بازسازی آن، آسیب صاعقه به این تاسیسات است.

شکل 1 - اسیلوگرام پالس ولتاژ

شکل 2 - نمای کلی یک پالس ولتاژ

تکانه های رعد و برق یک پدیده رایج است. در هنگام تخلیه، صاعقه وارد دستگاه حفاظت در برابر صاعقه ساختمان ها و پست هایی می شود که با کابل های فشار قوی و ضعیف، خطوط ارتباطی و کنترلی متصل می شوند. با یک رعد و برق، حداکثر 10 پالس را می توان مشاهده کرد که با فاصله 10 تا 100 میلی ثانیه پشت سر هم قرار می گیرند. هنگامی که صاعقه به دستگاه اتصال زمین برخورد می کند، پتانسیل آن نسبت به نقاط دور افزایش می یابد و به یک میلیون ولت می رسد. این به این واقعیت کمک می کند که در حلقه های مجهز به کابل و اتصالات سقفی، ولتاژهایی از چند ده ولت تا صدها کیلو ولت القا می شود. هنگامی که رعد و برق به خطوط هوایی برخورد می کند، یک موج اضافه ولتاژ در طول آنها منتشر می شود و به شینه های پست می رسد. موج اضافه ولتاژ یا به دلیل استحکام عایق در هنگام خرابی آن یا ولتاژ باقیمانده برقگیرهای محافظ محدود می شود، در حالی که مقدار باقیمانده را تا ده ها کیلو ولت حفظ می کند.

پالس های ولتاژ سوئیچینگ هنگام تعویض بارهای القایی (ترانسفورماتورها، موتورها) و خازنی (بانک های خازن، کابل) رخ می دهد. آنها در طول اتصال کوتاه و خاموش شدن آن رخ می دهند. مقادیر پالس های ولتاژ سوئیچینگ به نوع شبکه (سربار یا کابل)، نوع سوئیچینگ (روشن یا خاموش)، ماهیت بار و نوع دستگاه سوئیچینگ (فیوز، قطع کننده، قطع کننده مدار) بستگی دارد. پالس های جریان و ولتاژ سوئیچینگ دارای طبیعت نوسانی، میرا و تکرار شونده به دلیل سوزاندن قوس هستند.

مقادیر پالس های ولتاژ سوئیچینگ با مدت زمان در سطح دامنه پالس 0.5 (نگاه کنید به شکل 3.22)، برابر با 1-5 میلی ثانیه، در جدول آورده شده است.

پالس ولتاژ با دامنه مشخص می شود U imp.a، حداکثر مقدار ولتاژ U imp، مدت زمان لبه جلو، یعنی. فاصله زمانی از شروع نبض تیشروع می شود تا زمانی که به حداکثر مقدار (دامنه) خود برسد تیآمپر و مدت زمان پالس ولتاژ در سطح 0.5 دامنه آن تیآمپر 0.5 دو مشخصه زمانی آخر به صورت کسری Δ نشان داده شده است تیآمپر/ تی imp 0.5.

مقدار ولتاژهای ضربه ای سوئیچینگ

فهرست منابع استفاده شده

1. Kuzhekin I.P. ، Larionov V.P.، Prokhorov V.N. حفاظت در برابر صاعقه و صاعقه. م.: زنک، 1382

2. کارتاشف I.I. مدیریت کیفیت توان الکتریکی / I.I. کارتاشف، V.N. تالسکی، آر.جی. Shamonov و همکاران: ویرایش. Yu.V. شارووا. – م.: انتشارات MPEI، 2006. – 320 ص: ill.

3. GOST 13109-97. انرژی الکتریکی. سازگاری الکترومغناطیسی تجهیزات فنی استانداردهای کیفیت انرژی الکتریکی در سیستم های تامین برق همه منظوره وارد 01-01-1999. Minsk: IPK Standards Publishing House, 1998. 35 p.

یکی از عواملی که منجر به آسیب به تجهیزات الکتریکی می شود اضافه ولتاژهای جویمرتبط با صاعقه اثرات الکتریسیته اتمسفر به دو دسته تقسیم می شود:

• سر راستبرخورد صاعقه به تجهیزات الکتریکی؛
• رعد و برق می زند نزدیکبا تجهیزات الکتریکی، تحت تأثیر قرار دادن آن با استفاده از یک پالس الکترومغناطیسی قدرتمند.
• رعد و برق می زند در فاصلهاز طرف مصرف کنندگان، موج الکترومغناطیسی که از آن توسط دستگاه های مخابراتی و تله مکانیک نیمه هادی درک می شود و در عملکرد آنها تداخل ایجاد می کند.

اثرات اضافه ولتاژهای جوی با مدت زمان پالس کوتاه مشخص می شود - در حد ده ها میلی ثانیه. اما در این مدت ولتاژ در شبکه چندین برابر افزایش می یابد. این منجر به خرابی عایق و آسیب به خطوط ارتباطی و مصرف کنندگانی می شود که از آنها تغذیه می شوند.

برای محافظت در برابر اضافه ولتاژهای ایجاد شده توسط تخلیه صاعقه، از دستگاه هایی استفاده می شود که مقدار دامنه ولتاژ را به سطحی محدود می کند که برای عایق کاری تجهیزات الکتریکی ایمن باشد.

برقگیر و سوپاپ، برقگیر

اولین وسایلی که برای محدود کردن مقدار اضافه ولتاژ در شبکه مورد استفاده قرار گرفتند شکاف های جرقه ای. عمل آنها بر اساس شکست شکاف هوا با طول ثابت در یک ولتاژ مشخص است.

برقگیر بین فازهای محافظت شده و مدار حفاظت در برابر صاعقه متصل می شود. برای هر مرحله، یک عنصر شخصی ایجاد می شود. می تواند باز باشد و متشکل از میله های فلزی باشد که انتهای آنها در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند. یا ممکن است از الکترودهای محصور شده در یک پوسته عایق تشکیل شده باشد.

در لحظه اضافه ولتاژ صاعقه، شکاف جرقه برقگیر می شکند و نیروی پالس از طریق مدار حفاظت در برابر صاعقه به زمین می رود. به همین دلیل سطح ولتاژ محدود است. در پایان پالس، قوس خارج می شود و شکاف جرقه دوباره آماده استفاده است. در حالت عادی، جریان مصرف نمی کند و بر حالت عملکرد تاسیسات الکتریکی تأثیری نمی گذارد.

دومین وسیله ای که عایق را از اضافه ولتاژ محافظت می کرد برقگیر سوپاپ. آنها از دو عنصر به صورت سری تشکیل شده اند: یک شکاف جرقه چندگانه و یک مقاومت خاموش کننده. هنگامی که اضافه ولتاژ وجود دارد، شکاف های جرقه از بین می روند و جریان از آنها و مقاومت عبور می کند. در نتیجه ولتاژ در شبکه کاهش می یابد. به محض حذف نفوذ مزاحم، قوس در شکاف جرقه خاموش می شود و شکاف جرقه به موقعیت اولیه خود باز می گردد.

برقگیرهای سوپاپ، بر خلاف جرقه گیرها که محصولات احتراق قوس الکتریکی را در اتمسفر آزاد می کنند، آب بندی شده و بی صدا کار می کنند.

شکاف شیر و جرقه فقط در تاسیسات برق فشار قوی استفاده می شود.

دستگاه های محافظ قبلی تعویض شده اند محدود کننده های افزایش (OSL).

داخل برقگیر است وریستور: مقاومتی با وابستگی غیرخطی مقاومت به ولتاژ اعمال شده به آن. هنگامی که مقدار ولتاژ آستانه تجاوز می کند، جریان عبوری از وریستور به شدت افزایش می یابد و از افزایش بیشتر آن جلوگیری می کند. هنگامی که ضربه رعد و برق یا سوئیچینگ متوقف می شود، برقگیر به حالت اولیه خود باز می گردد.

در مقایسه با دستگاه های قبلی، برقگیرها قابل اعتمادتر و از نظر اندازه کوچکتر هستند. ویژگی های آنها با دقت بیشتری انتخاب شده است، که امکان ایجاد یک استراتژی انعطاف پذیر برای استفاده موثر از آنها را فراهم می کند.

برقگیرهای مدولار برای شبکه های فشار ضعیف نامیده می شوند دستگاه های حفاظت از نوسانات (SPD).

این شامل:

شکل موج موج برای موارد زیر استاندارد شده است:

• صاعقه مستقیم - 10/350 میکروثانیه;
• تاثیر صاعقه غیر مستقیم - 8/20 میکرو ثانیه.

با توجه به هدف مورد نظر آنها، طبق استاندارد IEC، SPD ها طبق GOST R 51992-2002 به انواع 1-3 تقسیم می شوند، آنها به کلاس های آزمایشی (I - III) تقسیم می شوند. مطابقت و هدف این ویژگی ها در جدول نشان داده شده است.

انواع بر اساس IEC 61643	طبقات طبق GOST R 51992-2002	هدف	محل نصب
1	من	برای محدود کردن اضافه ولتاژ ناشی از برخورد مستقیم صاعقه	در ورودی ساختمان، در تابلوی توزیع اصلی
2	II	برای محدود کردن اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه های دور و اضافه ولتاژ سوئیچینگ	در ورودی هایی که خطر تاثیر مستقیم وجود ندارد
1+2	I+II	ویژگی های SPD نوع 1 و 2 ترکیب شده است	مانند نوع 1 یا 2
3	III	برای محافظت از مصرف کنندگان حساس کمترین سطح ولتاژ حفاظتی را داشته باشد	برای نصب مستقیم در مصرف کنندگان

با توجه به طراحی آنها، SPD ها با تعداد متفاوت قطب تولید می شوند: از یک تا چهار.

انتخاب SPD

ابتدا باید میزان تاثیر رعد و برق یا اضافه ولتاژ سوئیچینگ بر روی جسم محافظت شده را تعیین کنید. برای این منظور از داده های شدت تخلیه صاعقه در محل نصب استفاده می شود، وجود وسایل حفاظت در برابر صاعقه، خطوط برق و طول آنها در نظر گرفته می شود. اگر ورودی خانه توسط یک خط کابل ساخته شده باشد، از برخورد مستقیم صاعقه بیشتر از یک خط هوایی محافظت می شود.

نصب برق ساختمان به مناطق محافظت شده توسط SPDهای کلاس های مربوطه تقسیم می شود. هدف از این تقسیم بندی: گام به گام سطح اضافه ولتاژ را کاهش دهیدبه طوری که دستگاه های قوی تر موج اصلی موج را کاهش می دهند و همانطور که در شبکه توزیع حرکت می کند، دستگاه های طبقه پایین تر تأثیر آن را کاهش می دهند و حداقل را در نقطه اتصال مصرف کنندگان تضمین می کنند.

در عین حال، ایمنی تجهیزات الکتریکی تضمین می شود انتخاب کلاس عایق مربوط به منطقه حفاظتی.

بر ورود به ساختمانانواع SPD نصب شده است 1 یا 1+2. آنها در برابر ضربه مستقیم صاعقه مقاومت می کنند و آن را به مقدار قابل قبول برای تجهیزات الکتریکی با کلاس عایق کاهش می دهند. IV (تا 6 کیلو ولت). محل نصب SPD در پنل ورودی، ASU (تابلو ورودی) یا تابلوی اصلی (تابلو اصلی) است.

کلاس عایق تجهیزات الکتریکی واقع در این تابلوهای برق پس از SPD نباید بدتر باشد III (تا 4 کیلو ولت).

خط دفاع بعدی است تابلوهای توزیع، به ASU یا تابلوی اصلی در اعماق ساختمان متصل می شود. در ورودی آنها نصب می شوند SPD نوع II، کاهش سطح اضافه ولتاژ به مقدار قابل قبول برای تجهیزات الکتریکی با کلاس عایق II (2.5 کیلوولت). این از مصرف کنندگانی که مستقیماً به پریزهای برق و دستگاه های روشنایی وصل شده اند محافظت می کند.

در صورت لزوم محافظت از تجهیزات الکتریکی، حساس ترین به تداخل(تجهیزات کامپیوتری، وسایل ارتباطی)، مورد استفاده SPD نوع 3، در مجاورت شی محافظت شده نصب شده است.

الزامات اتصال SPD

با منبع تغذیه سه فاز و سیستم اتصال به زمین TN-C، هر سه فاز ولتاژ به SPD متصل می شوند. در مورد سیستم های TN-C-S یا TN-S، یک هادی کار خنثی به سه فاز اضافه می شود. ترمینال "PE" به گذرگاه اصلی اتصال زمین ASU یا گذرگاه PE پانل توزیع متصل است. گذرگاه اصلی زمین به حلقه زمین ساختمان متصل است.

با توجه به استفاده گسترده از فناوری نیمه هادی و ریزپردازنده در تولید و در زندگی روزمره، موضوع محافظت از شبکه های الکتریکی تا 1000 ولت در برابر ولتاژهای سوئیچینگ و صاعقه امروزه به ویژه اهمیت پیدا می کند.

تجهیزات گران قیمت ساخته شده با عناصر نیمه هادی عایق ضعیفی دارند و حتی افزایش جزئی ولتاژ می تواند به آن آسیب برساند.

مطابق با نامگذاری پذیرفته شده، یک محدود کننده ولتاژ در تاسیسات الکتریکی با ولتاژ تا 1 کیلو ولت، دستگاه حفاظت از نوسانات نامیده می شود. (SPD).

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکردمشابه اصل عملکرد سرکوبگرها (OSS) است و بر اساس غیر خطی بودن مشخصه جریان-ولتاژ عنصر محافظ است. هنگام طراحی حفاظت از نوسانات در شبکه های تا 1 کیلو ولت، به عنوان یک قاعده، 3 مرحله حفاظت ارائه می شود که هر کدام برای سطح مشخصی از جریان های پالس و شیب جلوی موج طراحی شده اند.

SPD I - یک دستگاه کلاس 1 در ورودی ساختمان نصب شده است و عملکرد مرحله اول حفاظت از موج را انجام می دهد. شرایط کاری او سخت ترین است. چنین دستگاهی برای محدود کردن جریان های پالس با شیب جلو موج 10/350 میکرو ثانیه طراحی شده است. دامنه جریان های پالس 10/350 میکرو ثانیه در محدوده 25-100 کیلو آمپر است، مدت زمان جبهه موج به 350 میکرو ثانیه می رسد.

SPD II - به عنوان محافظت در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از فرآیندهای گذرا در شبکه های توزیع و همچنین به عنوان مرحله دوم بعد از SPD I استفاده می شود. عنصر محافظ آن برای جریان های پالسی با شکل موج 8/20 میکرو ثانیه طراحی شده است. دامنه جریان در محدوده 15-20 کیلو آمپر است.

SPD III - برای محافظت از شبکه ها از پدیده اضافه ولتاژ باقیمانده پس از دستگاه های کلاس اول و دوم استفاده می شود. آنها مستقیماً در تجهیزات محافظت شده نصب می شوند و توسط جریان های پالسی با شکل موج 1.2/50 میکرو ثانیه و 8/20 میکرو ثانیه نرمال می شوند.

دستگاه. دستگاه های همه کلاس ها ساختار مشابهی دارند، تفاوت در ویژگی های عنصر محافظ است. از نظر ساختاری، دستگاه از یک پایه ثابت و یک ماژول قابل جابجایی تشکیل شده است. پایه مستقیماً به سازه های کابینت توزیع روی ریل DIN متصل می شود.

ماژول قابل جابجایی با استفاده از تماس های تیغه در پایه قرار می گیرد. این طراحی باعث می شود که به راحتی یک عنصر غیرخطی آسیب دیده را خودتان جایگزین کنید. واریستورها و برقگیرها در طرح های مختلف به عنوان المان غیر خطی استفاده می شوند. طراحی آنها می تواند یک، دو یا سه قطبی باشد، انتخاب به تعداد سیم های شبکه محافظت شده بستگی دارد.

تولید کنندگان خارجی محصولات خود را به نشانگرهای عملکرد دستگاه مجهز می کنند که به شما امکان می دهد بصری قابلیت سرویس دهی آن را تعیین کنید. در مدل‌های گران‌تر، می‌توان برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد یک عنصر غیرخطی که برای جریان طولانی‌مدت جریان طراحی نشده است، رهاکننده‌های حرارتی نصب کرد.

نمودار اتصال. برای انجام حفاظت از اضافه ولتاژ در تاسیسات الکتریکی، قطعات حامل جریان عمداً از طریق عناصری با مشخصه جریان-ولتاژ غیرخطی به حلقه زمین متصل می شوند.

در تاسیسات الکتریکی تا 1000 ولت، برای استفاده از SPD، داشتن هادی اتصال زمین پلی اتیلن با مقاومت استاندارد ضروری است. علیرغم این واقعیت که خود دستگاه ها برای جریان ها و ولتاژهای پالس بالا طراحی شده اند، اما برای افزایش طولانی مدت ولتاژ و جریان جریان های نشتی مناسب نیستند.

بسیاری از سازندگان توصیه می کنند از محافظ های برق با فیوز محافظت کنید. این توصیه‌ها با خاموش شدن سریع‌تر فیوزها در مناطق دارای جریان پالس و همچنین آسیب مکرر به سیستم تماس قطع کننده‌های مدار در هنگام شکستن جریان‌هایی با چنین بزرگی توضیح داده می‌شوند.

هنگام انجام حفاظت سه مرحله ای از نوسانات، دستگاه ها باید در فاصله معینی از یکدیگر در طول سیم قرار گیرند. به عنوان مثال، از SPD I تا SPD II فاصله باید حداقل 15 متر در طول سیم اتصال آنها باشد. رعایت این شرایط به شما امکان می دهد به طور انتخابی در مراحل مختلف کار کنید و با اطمینان تمام اختلالات موجود در شبکه را سرکوب کنید.

فاصله بین مراحل II و III 5 متر است. اگر جدا کردن دستگاه ها در فواصل تعیین شده غیرممکن باشد، از یک چوک تطبیقی ​​استفاده می شود که مقاومتی فعال-القایی معادل مقاومت سیم ها است.

ویژگی های انتخابی. بحرانی ترین منطقه حفاظت از صاعقه، ورود به ساختمان است. SPD در بخش اول بزرگترین جریان پالس را محدود می کند. کنتاکت های تیغه ای برای SPD های کلاس اول بزرگترین آسیب پذیری دستگاه را نشان می دهد.

جریان های پالسی با دامنه 25-50 کیلو آمپر با نیروهای الکترودینامیک قابل توجهی همراه است که می تواند منجر به پرش ماژول متحرک از کنتاکت های نوع چاقویی شود و شبکه الکتریکی را از حفاظت اضافه ولتاژ محروم کند، بنابراین بهتر است از SPD استفاده شود. بدون ماژول قابل جابجایی به عنوان مرحله اول.

هنگام انتخاب حفاظ درجه یک، بهتر است دستگاه های مبتنی بر برقگیر را ترجیح دهید. ساخت وریستور SPD برای جریان پالسی بیش از 20 کیلو آمپر کاملاً کار فشرده و پرهزینه است، بنابراین تولید سریال آنها توجیه نمی شود.

بنابراین، اگر سازنده Iimp نامی بیش از 20 کیلو آمپر را در دستگاه وریستور نشان دهد، باید مراقب چنین خریدی باشید. شاید سازنده شما را گمراه کند.

یک SPD با استفاده از شکاف جرقه با یک محفظه باز هنگام فعال شدن خطرناک است، بنابراین استفاده از آن در کابینت های توزیع که در آن حضور انسان در هنگام کار منطقه حفاظت شده ممنوع است، توجیه می شود. جریان پالسی از طریق تماس های شکاف جرقه ناگزیر منجر به احتراق قوس می شود.

هنگامی که قوس می سوزد، گازهای داغ و پاشش فلز مذاب می تواند به سلامت و زندگی انسان آسیب برساند. کابینتی که در آن یک SPD از این نوع نصب شده است باید از مواد نسوز ساخته شده باشد و تمام سوراخ ها مهر و موم شده باشند.

شکاف جرقه با مدار الکترود احتراق نیز می تواند به عنوان یک عنصر غیر خطی استفاده شود. با استفاده از یک الکترود اضافی، می توانید لحظه شکست شکاف جرقه و باز شدن شکاف جرقه را تنظیم کنید. استفاده از الکترود احتراق باعث کاهش سطح ولتاژ پالس و هماهنگی عملکرد SPD های کلاس های مختلف می شود.

با این حال، اگر مدار کنترل الکترود احتراق از کار بیفتد، خروجی محافظت با یک مشخصه ناشناخته خواهد بود، که ممکن است نه تنها عملکرد صحیح، بلکه عملکرد را به هیچ وجه تضمین کند.