اختيار أجهزة الحماية من الطفرة

01 تعريف وتصنيف أجهزة الحماية من زيادة التيار

1. تعريف جهاز الحماية من زيادة التيار
جهاز الحماية من الاندفاع المفاجئ (SPD) هو-جهاز حماية غير خطي يستخدم في الأنظمة الكهربائية الحية للحد من الجهد الزائد العابر وتحويل تيارات الاندفاع المفاجئ. إنه مصمم لحماية الأنظمة الكهربائية أو الإلكترونية من التلف الناتج عن البرق وتبديل الجهد الزائد والتيارات المتدفقة.

2. تصنيف أجهزة الحماية من الطفرة
يمكن تصنيف أجهزة SPD استنادًا إلى خصائص مكوناتها غير الخطية-أو وفقًا لمتطلبات التطبيق الخاصة بها في أنظمة مختلفة.

2.1 التصنيف يعتمد على-خصائص المكونات غير الخطية
(1) نوع تبديل الجهد SPD:
يعرض مقاومة عالية في ظل الظروف العادية ويتحول إلى مقاومة منخفضة عند حدوث زيادة في الجهد. تشتمل المكونات الشائعة على فجوات الشرارة، أو أنابيب تفريغ الغاز، أو مقومات السيليكون -المتحكم فيها (SCRs)، أو الترياسات. يُعرف أيضًا باسم SPD من النوع "Crowbar"، ويتميز بخصائص الجهد والتيار المتقطعة.

(2) نوع تحديد الجهد SPD:
يعرض مقاومة عالية في ظل الظروف العادية، مع انخفاض المعاوقة بشكل مستمر مع زيادة التيار والجهد. تشمل المكونات الشائعة مقاومات أكسيد المعدن (MOVs) وثنائيات القمع. يُعرف أيضًا باسم SPD "نوع التثبيت"، فهو يعرض خصائص الجهد والتيار المستمر.

(3) نوع التركيبة SPD:
تتألف من كل من مكونات تبديل الجهد والحد من الجهد. قد تظهر خصائصه كنوع تبديل الجهد، أو نوع تحديد الجهد، أو مزيج من الاثنين معًا، اعتمادًا على الجهد المطبق.

2.2 التصنيف بناءً على متطلبات التطبيق في الأنظمة المختلفة
وفقًا للغرض منها، يمكن تصنيف SPDs إلى: SPDs لنظام الطاقة، وSPDs لنظام الإشارة، وSPDs لنظام تغذية الهوائي.

 

02 المعلمات الرئيسية لاختيار أجهزة الحماية من زيادة التيار

1. اختيار فئة اختبار SPD
يتم تصنيف فئات اختبار SPD إلى ثلاثة أنواع: الفئة الأولى، والفئة الثانية، والفئة الثالثة. بشكل عام، يتم استخدام أجهزة SPD من الفئة الأولى أو الفئة الثانية في خزانات التوزيع الرئيسية؛ تعتبر أجهزة SPD من الفئة II أو Class III مناسبة للوحات التوزيع الفرعية-والتطبيقات النهائية. تصف المواصفات هذا على النحو التالي:

(1) بالنسبة لخطوط إمداد طاقة التيار المتردد التي تدخل المبنى، عند الحدود بين مناطق مثل LPZ0A أو LPZ0B وLPZ1 (على سبيل المثال، خزانة التوزيع الرئيسية)، يجب تثبيت SPD الذي تم اختباره من الفئة الأولى أو الفئة الثانية كحماية أساسية.
(2) عند حدود منطقة الحماية اللاحقة، مثل لوحات التوزيع في الدوائر الفرعية أو خزانات توزيع الطاقة في غرف المعدات الإلكترونية، يمكن تركيب أجهزة SPD التي تم اختبارها من الدرجة الثانية أو الفئة الثالثة كحماية ثانوية.
(3) بالنسبة لمنافذ الطاقة الخاصة بمعدات المعلومات الإلكترونية بالغة الأهمية، يمكن تركيب أجهزة SPD التي تم اختبارها من الفئة II أو الفئة III لتوفير الحماية الدقيقة. بالنسبة لمعدات المعلومات التي تستخدم مصدر طاقة التيار المستمر، يجب تركيب أجهزة SPD مناسبة لخط طاقة التيار المستمر بناءً على متطلبات جهد التشغيل الخاصة بها.

2. اختيار أقصى جهد التشغيل المستمر
(1) الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر (Uc) هو الحد الأقصى لجهد RMS (أو جهد التيار المستمر) الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر على SPD. تعمل هذه القيمة بمثابة عتبة لـ SPD؛ عندما يتجاوز جهد التشغيل هذه القيمة، يتم تنشيط SPD، ويزداد تيار التسرب بشكل كبير.

(2) يعتمد اختيار Uc على نوع تأريض النظام وجهد النظام وجودة الطاقة. يجب أن تكون قيمة Uc أكبر من جهد التشغيل العادي. على سبيل المثال، في نظام TN بجهد 380/220 فولت، لا يتجاوز انحراف الجهد الإيجابي عادةً 7%. ومع ذلك، من الناحية العملية، غالبًا ما يتجاوز الانحراف الإيجابي للجهد في الصين هذه القيمة. مع الأخذ في الاعتبار وجود انحراف قدره 10% و5% إضافية لعوامل الشيخوخة، يجب أن تكون Uc أكبر من أو تساوي 1.15Uo.

(3) في المواقع التي يتجاوز فيها انحراف جهد نظام إمداد الطاقة 10% أو حيث تتسبب التأثيرات التوافقية في زيادة سعة جهد التشغيل العادي، يجب زيادة قيمة Uc الخاصة بـ SPD بشكل مناسب بناءً على ظروف محددة. وفي الوقت نفسه، يجب مراعاة التنسيق بين مستوى حماية الجهد الزائد (أعلى) والمعدات المحمية. يرجى الرجوع إلى الشكل أدناه للحصول على التفاصيل، حيث يمثل Uo جهد الطور ويمثل U جهد الخط.

 

الحد الأدنى لقيم الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر لأجهزة الحماية من زيادة التيار اعتمادًا على خصائص النظام

اتصال SPD	نظام TN-S	نظام TN-C	نظام تي تي	مع نظام تكنولوجيا المعلومات المشتق المحايد	بدون نظام تكنولوجيا معلومات مشتق محايد
L - N	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو	N/A	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو	N/A
ل - بي	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو	N/A	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو	أكبر من أو يساوي √3 Uo	أكبر من أو يساوي U
ل - قلم	N/A	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو	N/A	N/A	N/A
ن - بي	N/A	N/A	N/A	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو	أكبر من أو يساوي 1.15 يوو
L - L	أكبر من أو يساوي 1.15 U	أكبر من أو يساوي 1.15 U	أكبر من أو يساوي 1.15 U	أكبر من أو يساوي 1.15 U	أكبر من أو يساوي 1.15 U

في أنظمة التيار المستمر، يبلغ الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر (Uc) لـ SPD حوالي 1.5 مرة من الجهد المقنن للنظام المحمي (كقيمة تجريبية).

 

3. اختيار تيار الدفع والحد الأقصى لتيار التفريغ

عادةً ما يتم استخدام التيار النبضي (Iimp) كمعلمة لاختبار حمل عمل تصنيف الفئة الأولى لـ SPD، حيث يكون شكل موجته عادةً 10/350 ميكروثانية.

يتم استخدام الحد الأقصى لتيار التفريغ (Imax) في اختبار تصنيف الفئة الثانية لـ SPD. يعتمد التحديد المحدد على موقع التعريض ويمكن الرجوع إليه في الجدول أدناه.

الجدول 5.4.3-3 القيم الموصى بها لتيار النبض ومعلمات تيار التفريغ الاسمي لأجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي

مستوى الحماية من الصواعق	خزانة التوزيع الرئيسية		خزانة التوزيع الفرعية-	خزانة توزيع غرفة المعدات والمنافذ التي تتطلب حماية خاصة
	من LPZ0 إلى LPZ1		من LPZ1 إلى LPZ2	حدود منطقة الحماية اللاحقة
	10/350μs (اختبار الفئة الأولى)	8/20μs (اختبار الفئة الثانية)	8/20μs (اختبار الفئة الثانية)	8/20μs (اختبار الفئة الثانية)	الموجة المركبة (1.2/50μs و8/20μs) (اختبار الدرجة الثالثة)
	إيمب (كا)	في (كا)	في (كا)	في (كا)	UOC (كيلو فولت) / ISC (كا)
A	أكبر من أو يساوي 20	أكبر من أو يساوي 80	أكبر من أو يساوي 40	أكبر من أو يساوي 5	أكبر من أو يساوي 10/ أكبر من أو يساوي 5
B	أكبر من أو يساوي 15	أكبر من أو يساوي 60	أكبر من أو يساوي 30	أكبر من أو يساوي 5	أكبر من أو يساوي 10/ أكبر من أو يساوي 5
C	أكبر من أو يساوي 12.5	أكبر من أو يساوي 50	أكبر من أو يساوي 20	أكبر من أو يساوي 3	أكبر من أو يساوي 6/ أكبر من أو يساوي 3
D	أكبر من أو يساوي 12.5	أكبر من أو يساوي 50	أكبر من أو يساوي 10	أكبر من أو يساوي 3	أكبر من أو يساوي 6/ أكبر من أو يساوي 3

 

4، اختيار مستوى حماية الجهد

مستوى حماية الجهد (أعلى) هو معلمة أداء لـ SPD التي تحد من الجهد بين أطرافه. بالنسبة للجهد -نوع تبديل SPDs، فإنه يشير إلى الحد الأقصى للشرارة-الجهد الزائد تحت معدل ارتفاع محدد؛ بالنسبة للجهد - الذي يحد من SPDs، فإنه يشير إلى الحد الأقصى للجهد المتبقي تحت شكل موجة تيار محدد.

يجب أن يكون مجموع مستوى حماية الجهد (أعلى) لجهاز SPD والجهد المستحث عبر أسلاك التوصيل الخاصة به أقل من جهد تحمل النبض المقدر (Uw) للنظام وعزل المعدات (راجع الشكل أدناه لمعرفة قيم Uw) ويفضل ألا يتجاوز 80% من مستوى جهد تحمل المعدات المحمية.

جدول 5.4.3-1 قيم الجهد الكهربي لمقاومة النبض (Uw) للمعدات المختلفة في نظام توزيع ثلاثي الطور 220 فولت/380 فولت

موقع المعدات	محطة إمدادات الطاقة الواردة	معدات دائرة توزيع الفروع	معدات الاستخدام	معدات المعلومات الإلكترونية التي تتطلب الحماية
دفعة تحمل فئة الجهد	رابعا	ثالثا	ثانيا	I
يو (كيلو فولت)	6	4	2.5	1.5

 

5. المبادئ العامة لتصميم اختيار جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD).

(1) المبدأ الشمولي.
النظر في الحماية من الصواعق للنظام الكهروميكانيكي بأكمله لمشروع الهندسة الأمنية كجسم وقائي موحد. من الضروري معالجة الحماية من الصواعق لكل نظام فرعي مع ضمان التنسيق الفعال بين الأنظمة الفرعية ذات الجهد المنخفض -المتنوعة وبينها وبين الأنظمة الفرعية لإمداد الطاقة والتوزيع. يجب أن يكون تكوين النظام منهجيًا ومعقولًا اقتصاديًا وآمنًا وموثوقًا ويتضمن تكرارًا مناسبًا.

(2) الوقاية المتكاملة.
الاستفادة الكاملة من التدابير التقنية التقليدية للحماية من الصواعق مثل "المساواة المحتملة، والدرع، وإنهاء الهواء، والتحويل، والتأريض، والحماية." حدد أجهزة موثوقة لإنهاء الهواء وأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) لتنفيذ حل تقني شامل وموثوق.

(3) الاختيار العقلاني.
استنادًا إلى خصائص البيئة الجغرافية المحددة لمشروع الهندسة الأمنية ومنطقة الحماية من الصواعق التي توجد بها المعدات الكهروميكانيكية، حدد معلمات الأداء الكهربائي المناسبة لـ SPD ووظائف المنتج.

 

03 معلمات الاختيار لكل مستوى من أجهزة الحماية من زيادة التيار

1.SPD1

إذا تم تركيب جهاز الحماية من ارتفاع التيار المفاجئ (SPD1) من المستوى الأول- في غرفة توزيع الطاقة الرئيسية بالمبنى، فإن ثلاثة أجهزة حماية من ارتفاع التيار الكهربائي (SPD) من نوع -الجهد كافية بشكل عام لتلبية متطلبات النظام. حتى في ظل نظام إمداد الطاقة الحالي في الصين، والذي يعتمد تكوين TN-S، يتم ربط الأرض المحايدة (N) والأرضية الواقية (PE) عند نقطة واحدة في غرفة التوزيع الرئيسية. لذلك، يعد تركيب ثلاثة محولات جهدية (SPD) من نوع - في خزانة التوزيع الرئيسية لغرفة توزيع الطاقة أمرًا فعالاً. ليس من الضروري تركيب SPD إضافي بين N وPE.

معلمات التحديد الموصى بها لـ SPD1 هي كما يلي:

الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر:جامعة كاليفورنيا=440V

الحد الأقصى لتيار التفريغ:تم تصميمها وحسابها بشكل عام وفقًا لمتطلبات الكود أو المشار إليها من المعايير.

مستوى الحماية:أقل من أو يساوي 2.5 كيلو فولت

وقت الاستجابة:tA أقل من أو يساوي 100ns

2.SPD2

يعد جهاز الحماية من زيادة الطاقة-من المستوى الثاني هو المنتج الأكثر استخدامًا. المواقف التي يمكن أن تؤدي فيها النبضات الكهرومغناطيسية البرقية إلى زيادة التيارات التي تتجاوز 20 كيلو أمبير على خطوط الكهرباء المتطفلة على مناطق LPZ1 نادرة نسبيًا. ولذلك، فإن تيار التفريغ الاسمي (In) للمستوى الثاني -SPD، كنوع محدد للجهد -SPD، يتم تحديده عادةً بين 20~40 كيلو أمبير.

معلمات التحديد الموصى بها لـ SPD2 هي كما يلي:

الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر:جامعة كاليفورنيا=260~320 فولت

تيار التفريغ الاسمي (8/20μs):في=20 كيلو أمبير

الحد الأقصى لتيار التفريغ (8/20μs):إيماكس=40 كيلو أمبير

مستوى الحماية:أقل من أو يساوي 1.5 كيلو فولت

وقت الاستجابة:tA أقل من أو يساوي 25ns

3.SPD3

عادةً ما يتم تثبيت جهاز الحماية من زيادة الطاقة -من المستوى الثالث في الواجهة الأمامية للمعدات المهمة، ويعمل بمثابة-ما يسمى بالحماية الدقيقة.

معلمات التحديد الموصى بها لـ SPD3 هي كما يلي:

الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر:جامعة كاليفورنيا=255V

تيار التفريغ الاسمي (8/20μs):

في (L→N)=3kA

في (N→PE)=5kA

مستوى حماية الجهد (أعلى):

L → N أقل من أو يساوي 1.25 كيلو فولت

L → PE أقل من أو يساوي 1.5 كيلو فولت

وقت الاستجابة:tA أقل من أو يساوي 25ns

04 متطلبات التثبيت لأجهزة الحماية من زيادة التيار

المتطلبات الأساسية الثلاثة لتركيب واستخدام SPDs:

(1)بعد تركيب SPD، في ظل ظروف التشغيل العادية دون حدوث زيادات، يجب ألا يؤثر SPD سلبًا على تشغيل النظام الكهربائي (أو الإلكتروني).

(2)بعد تركيب SPD، في حالة حدوث زيادة، يجب أن يكون SPD قادرًا على تحمل تيار البرق المتوقع دون ضرر، مع تثبيت جهد التيار الزائد أيضًا وتحويل تيار التيار المتصاعد.

(3)بعد مرور تيار التيار الزائد، يجب أن يعود SPD على الفور إلى حالة المعاوقة العالية-ويقاطع تيار متابعة تردد الطاقة-.

اتصل بنا