اصول مهم در انتخاب و نصب برقگیر (سرج ارستر)
دستگاه برقگیر حفاظتی چیست؟
برقگیر (Surge Protective Devise _ SPD) اصطلاحی است که IEC به دستگاه هایی می دهد که قصد محدود کردن ولتاژهای گذرا (Transient Voltages) و جریان های غیر عادی را دارند. در کشورهای مختلف این محصول نام های گوناگونی دارد.
در بسیاری از صنایع و مناطق از این اصطلاحات برای تعیین سطح حفاظتی استفاده می شود اما در کل تمام دستگاه هایی که به این نام ها نامیده می ش
وند به عنوان برقگیر (سرج ارستر) شناخته می شوند. برقگیر (سرج ارستر) به وسیله ی فن آوری های مختلفی ساخته می شود که گاهی برای نام گذاری از نام این فن آوری ها استفاده می شود.
تمامی برقگیر ها بدون استثنا یک قطعه غیر خطی دارندکه تحت شرایط خاصی مقاومت آن بین بیشترین و کمترین مقدارشان، تغییر می کند. در وضیعت عادی، مقاومت برقگیر(سرج ارستر) بیشترین مقدار را دارد و سیستم را تحت تاثیر قرار نمی دهد اما زمانی که ولتاژ گذرا وارد مسیر انتقال برق می شود، برقگیر(سرج ارستر) همانند یک هادی عمل کرده و مقاومت آن به کمترین مقدار خود می رسد و انرژی/ جریان گذرا را به منبع تولید کننده اش یا زمین برگشت می دهد. این عمل باعث محدود کردن بزرگی ولتاژ به یک سطح ایمن می شود. پس از برگردان ولتاژ گذرا، وضعیت برقگیر به صورت خودکار به حالت اولیه خود برمیگردد و مقاومت آن به بیشترین مقدارش می رسد.
ولتاژ گذرا چیست؟
زمانی که صاعقه به سازه یا تاسیسات برخورد می کند، در هنگام هدایت جریان صاعقه به علت مقاومت های نزولی و قسمت های فلزی سازه یا تاسیسات که به LPS متصل شده اند، ولتاژ دو سر مسیر هدایت جریان، افزایش می یابد. این ولتاژ همان ولتاژی است که باعث از بین رفتن وضعیت عایق بودت تاسیسات می شود و منجر به ایجاد جرقه زنی میان تجهیزات می گردد. از طرف دیگر این ولتاژ می تواند باعث ذوب شدن اتصال ها شود و خسارات زیادی به تجهیزات وارد بکند.
ولتاژهای گذرا یکی از انواع اختلال های سیستم های توزیع برق هستند که می توانند به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی خسارت وارد کنند یا فعالیت های آن ها را مختل نمایند. از آنجایی که به اشتباه این تفکر وجود دارد که باید از برقگیرها برای گستره ی وسیعی از اختلال های سیستم های توزیع برق استفاده شوند. با توجه به وجود انواع مشکلات در کیفیت برق شهری شناسایی نوع مشکل برای انتخاب برقگیر (سرج ارستر) مناسب مهم است.
فرآیند کلی برای انتخاب و نصب برقگیر:
چند اصل مهم باید در انتخاب و نصب برقگیر (سرج ارستر) رعایت شود:
- ایجاد همبندی به صورت هم پتانسیل با تاسیسات باعث کاهش احتمال خطر جرقه زنی به تاسیسات یا بین تاسیسات در زمانی می شود که جریان صاعقه توسط LPS به سمت زمین در حال هدایت است و ممکن است بخشی از این جریان از طریق تاسیسات به نقاط اتصال زمین دور از سازه منتقل شود.
- کاهش انرژی گذرایی که به علت برخورد مستقیم یا غیرمستقیم صاعقه به داخل سازه وارد می شود.
- محافظت از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی داخلی.
برای ایجاد اتصال هم پتانسیل (اصل اول) باید در محل ورود تاسیسات به داخل سازه از برقگیر جریان صاعقه
(Lightning Current SPD) استفاده شود یعنی برقگیر باید شرایط آزمون های کلاس حفاظتی I را داشته باشد. استفاده از این برقگیر برای سازه هایی که LPS دارند اجباری است. برای حفاظت تاسیسات در برابر صاعقه (اصل دوم) برقگیرها باید در محل ورود تاسیسات به داخل سازه نصب شوند اما در صورتی که LPS به سازه وصل نشده باشد در آن صورت برقگیرها می توانند یکی از شرایط آزمون های کلاس حفاظتی I یا II را داشته باشند.
برای حفاظت تجهیز داخلی (اصل سوم) در اکثر موارد نیاز به استفاده از برقگیرهای کمکی در تابلوی توزیع برق کوچک یا نزدیک تر به تجهیز یا درون تجهیز است. این برقگیر ها (سرج ارستر) به عنوان محافظ ثانویه در نظر گرفته می شوند و فعالیت آنها نیاز به هماهنگی با محافظی دارد که در محل ورودی تاسیسات نصب شده است. این برقگیرها (سرج ارستر) باید یکی از شرایط آزمون های کلاس II یا III را داشته باشد. اگر چه در استاندارد عبارت نصب برقگیر (سرج استر) در ورودی تاسیسات قید شده است اما برقگیرها معمولا با در نظر گرفتن ملاحظات ایمنی و تجربی درون تابلوی توزیع برق اصلی و پس از فیوز اصلی/ کلید وصل می شود. با این کار اگر نیاز به تعمیرات وجود داشته باشد برق ورودی از برقگیر ایزوله شده است. در سازه های بزرگ ممکن است برقگیرها توسط منبع تغذیه ی مجزایی از شبکه توزیع برق سازه تغذیه شود که این کار اجازه می دهد برقگیرها را بدون قطع برق ورودی به تابلو یا سایت تعمیر یا بازرسی کرد.
مکان یابی، انتخاب برقگیر (سرج ارستر) و طریقه نصب این برقگیرها باید مطابق با مقررات کشوری باشد. در اکثر کشورها کابل کشی از شبکه توزیع برق شهری به کنتور برق و قبل از فیوز / کلید اصلی به عهده ی شرکت برق است و نصب برقگیر در این محدوده ممنوع است و یا هرگز توصیه نمی شود.
در این وضعیت توصیه می شود برقگیر (سرج ارستر) پس از فیوز / کلید اصلی درون تابلوی توزیع اصلی نصب شود. اگر نیاز به محافظت در برابر نوسان برق وجود داشته باشد باید در مرحله ی اول ویژگی برقگیرهایی که قرار است برای تاسیسات استفاده شوند، تعیین شود:
- تعیین درجه نوسان کلی برای محل ورودی تاسیساتی که قرار است برقگیرها (سرج ارستر) برای آنها نصب شود.
- شناسایی نوع سیستم اتصال زمین برای شبکه ی تولید برق، برای تعیین تعداد و درجه ی ولتاژ مربوط به برقگیرها (سرج ارستر) لازم است.
- تعیین درجه های جریان عبوری مربوط به یک برقگیر (سرج ارستر)
- تعیین محافظ های اضافه جریان برگشتی / فیوز (Back- up overcurrent / fuse requirments)
- تعیین تعداد برقگیرهای ثانویه، مکان نصب آنها، درجه های نوسان برق، درجه های ولتاژ، محافظ های اضافه جریان برگشتی (فیوز) و …
پس از تعیین ویژگی برقگیرها (سرج ارستر) در مرحله دوم باید کارایی برقگیرهایی که در محل ورودی تاسیسات نصب شده اند، ارزیابی شوند تا در مورد نیاز به استفاده از محافظ های هماهنگ شده ی ثانویه تصمیم گیری شود.
اطلاعات عمومی و اصطلاحات:
استاندارد های IEC-62305در مورد بحث حفاظت در برابر نوسان برق طراح را به استاندارد های زیر ارجاع می دهد:
- IEC-62305 محافظ های نوسان برق که به سیستم های توزیع برق فشار ضعیف متصل هستند.
- IEC-61643-12 محافظ های نوسان برق که به سیستم های توزیع برق فشار ضعیف متصل هستند.
- برقگیرها (سرج ارستر) بر اساس کلاس آزمون و نشان گذاری های مخصوص به خود به سه دسته ی اصلی طبقه بندی می شوند. سازندگان برقگیر (سرج ارستر) می توانند محصول خود را در یک یا چند کلاس آزمایش کنند که در صورت موفق بودن آزمایش ها از آن برقگیر می توان برای چند کاربری مختلف استفاده کرد.