محافظ برق نوع 1 در مقابل محافظ برق نوع 2

دستگاه‌های حفاظت از افزایش ولتاژ چیستند و چرا مهم هستند؟

مفهوم SPD: دستگاه حفاظت از افزایش ولتاژ (SPD) یک وسیله الکتریکی است که برای محافظت از مدارها و تأسیسات مرتبط با آن در برابر آسیب‌های ناشی از اضافه ولتاژهای گذرا و نوسانات طراحی شده است. آن‌ها می‌توانند حفاظت دقیقی را برای به حداقل رساندن زمان خرابی تجهیزات و تضمین عملکرد روان ارائه دهند.

دستگاه‌های حفاظت از افزایش ولتاژ، که اغلب به عنوان محافظ‌های افزایش ولتاژ یا سرکوب‌کننده‌های افزایش ولتاژ نامیده می‌شوند، برای محافظت از تأسیسات و تجهیزات الکتریکی در برابر اضافه ولتاژهای گذرا طراحی شده‌اند. این نوسانات ولتاژ ناگهانی می‌توانند از موارد زیر منشأ بگیرند:

- صاعقه (مستقیم یا غیرمستقیم)
- عملیات سوئیچینگ شبکه برق
- روشن یا خاموش شدن تجهیزات بزرگ
- قطعی برق و بازیابی متعاقب آن
- حوادث الکتریکی

بدون حفاظت مناسب در برابر افزایش ولتاژ، این رویدادهای ولتاژ گذرا می‌توانند به وسایل الکترونیکی حساس آسیب برسانند، عمر تجهیزات را کاهش دهند، باعث از دست رفتن داده‌ها شوند و حتی خطرات آتش‌سوزی ایجاد کنند. طبق مطالعات صنعت، افزایش ولتاژ سالانه میلیاردها دلار به تجهیزات آسیب می‌رساند، که حفاظت در برابر افزایش ولتاژ را به یک سرمایه‌گذاری ضروری برای کاربردهای مسکونی و تجاری تبدیل می‌کند.

وقتی صحبت از محافظت از تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی شما در برابر افزایش ولتاژ می‌شود، درک تفاوت‌های بین دستگاه حفاظت از افزایش ولتاژ (SPD) نوع 1 و نوع 2 بسیار مهم است. هر نوع هدف خاصی را در سلسله مراتب حفاظت الکتریکی دنبال می‌کند و انتخاب نوع مناسب می‌تواند به معنای تفاوت بین محافظت از تجهیزات ارزشمند شما یا به خطر انداختن آسیب‌های پرهزینه باشد.

محافظ افزایش ولتاژ نوع 1 چیست؟

محافظ‌های افزایش ولتاژ نوع 1 از ساختمان‌های مسکونی و تجاری در برابر نوسانات ولتاژ خارجی و پرانرژی، که عمدتاً ناشی از صاعقه هستند، محافظت می‌کنند.

معمولاً بین ورودی سرویس برق و پانل توزیع اصلی نصب می‌شوند، آن‌ها با رهگیری افزایش ولتاژ قبل از ورود به سیستم الکتریکی ساختمان، یک خط دفاعی اول را فراهم می‌کنند. این نوع محافظ می‌تواند به طور موثر افزایش ولتاژهای بزرگ را مدیریت کند و از آسیب احتمالی به زیرساخت‌های الکتریکی و تجهیزات متصل جلوگیری کند.

محافظ افزایش ولتاژ نوع 2 چیست؟

محافظ‌های افزایش ولتاژ نوع 2 از لوازم خانگی و تجهیزات الکترونیکی حساس در برابر نوسانات و افزایش ولتاژ داخلی که معمولاً در سیستم الکتریکی یک ساختمان یافت می‌شوند، محافظت می‌کنند.

این نوع محافظ افزایش ولتاژ که در تابلوهای برق نصب می‌شود، افزایش ولتاژهایی را که از سوئیچینگ بارهای الکتریکی یا دور زدن دفاع‌های خارجی رخ می‌دهند، مدیریت می‌کند. این محافظ یک خط دفاعی دوم حیاتی را با کاهش اثرات این افزایش ولتاژها فراهم می‌کند و در نتیجه ایمنی و طول عمر کلی تجهیزات الکتریکی را در محل افزایش می‌دهد.

تفاوت‌های بین محافظ افزایش ولتاژ SPD نوع 1 و نوع 2

1. شکل موج:

SPDهای مختلف بر اساس شکل موج‌های خاصی که ماهیت اختلالات الکتریکی رایج را شبیه‌سازی می‌کنند، طبقه‌بندی و رتبه‌بندی می‌شوند. شکل موج به شکل و ویژگی‌های خاص افزایش ولتاژ یا جریان گذرا اشاره دارد که SPD برای مقاومت در برابر آن طراحی شده است. انواع مختلف SPDها در برابر استانداردهای شکل موج مختلف آزمایش و رتبه‌بندی می‌شوند که نشان‌دهنده انواع مختلف افزایش ولتاژهای احتمالی هستند. در اینجا برخی از رایج‌ترین موارد آورده شده است:

- شکل موج 10/350 میکروثانیه (SPDهای نوع 1): دارای زمان افزایش 10 میکروثانیه و مدت زمان طولانی‌تر 350 میکروثانیه است. این شکل موج در تعریف رتبه‌بندی SPDهای نوع 1 استفاده می‌شود، دستگاه‌های تخصصی که برای محافظت در برابر صاعقه مستقیم ساخته شده‌اند. زمان افزایش طولانی‌تر، تجمع کندتر ولتاژ را که در چنین رویدادهای صاعقه معمولی است، منعکس می‌کند.

- شکل موج 8/20 میکروثانیه (SPDهای نوع 2): این شکل موج دارای زمان افزایش سریع 8 میکروثانیه و مدت زمان نسبتاً طولانی 20 میکروثانیه است. این یک استاندارد برای تعریف رتبه‌بندی SPDهای نوع 2 است. این دستگاه‌ها برای محافظت در برابر افزایش ولتاژهای سریع و جریان بالا که ممکن است از فعالیت‌هایی مانند عملیات سوئیچینگ یا صاعقه در نزدیکی ایجاد شوند، طراحی شده‌اند. شکل موج به طور موثر افزایش سریع ولتاژ مرتبط با این رویدادها را تکرار می‌کند و انتظارات طراحی و عملکرد SPDهای نوع 2 را هدایت می‌کند.

2. ظرفیت تحمل انرژی:

دو نوع SPD از نظر ظرفیت تحمل انرژی متفاوت هستند زیرا برای عملکرد در برابر سناریوهای مختلف پایان استفاده طراحی شده‌اند که بر اساس مکان و سطح حفاظت آن‌ها طبقه‌بندی می‌شوند:

- دستگاه حفاظت از افزایش ولتاژ (SPD) نوع 1، که به عنوان کلاس B طبقه‌بندی می‌شود، به طور موثر بالاترین جریان‌های افزایش ولتاژ را که از صاعقه مستقیم یا رویدادهای پرانرژی شدید منشأ می‌گیرند، با ظرفیت تحمل انرژی Iimp (10/350 میکروثانیه) 25kA تا 100kA مدیریت می‌کند.

- دستگاه حفاظت از افزایش ولتاژ (SPD) نوع 2، که به عنوان کلاس C طبقه‌بندی می‌شود، افزایش ولتاژهای متوسط را که رایج‌تر از نوع 1 هستند اما همچنان برای آسیب رساندن به وسایل الکترونیکی کافی هستند، برطرف می‌کند. با ظرفیت تحمل انرژی از In & Imax (8/20 میکروثانیه) 20kA تا 110kA.

3. عملکرد:

- دستگاه‌های نوع 1 برای محافظت در برابر افزایش ولتاژهای خارجی، از جمله صاعقه مستقیم، که نادر هستند اما می‌توانند بسیار مخرب باشند، طراحی شده‌اند.

- دستگاه‌های نوع 2 در برابر افزایش ولتاژهای داخل یک ساختمان از روشن/خاموش شدن لوازم بزرگ یا در برابر افزایش ولتاژهای خارجی که از طریق یک دستگاه نوع 1 عبور می‌کنند، محافظت می‌کنند.

آیا SPD نوع 1 بهتر از نوع 2 است؟

یک SPD نوع 1 به طور کلی برای مدیریت افزایش ولتاژهای پرانرژی مرتبط با صاعقه مستقیم ساخته شده است. با این حال، محافظ‌های نوع 1 به تنهایی از سیستم الکتریکی به طور کامل محافظت نمی‌کنند. از دیدگاه ظرفیت تحمل انرژی، آن‌ها از SPDهای نوع 2 پیشی می‌گیرند، در حالی که SPDهای نوع 1 با جریان‌های افزایش ولتاژ بیشتری مواجه می‌شوند. اگرچه آن‌ها می‌توانند بخش قابل توجهی از انرژی را تحمل کنند، اما جریان باقیمانده‌ای وجود دارد که به عملکرد محافظ‌های افزایش ولتاژ نوع 2 نیاز دارد.

یک سالن کنسرت بزرگ را در نظر بگیرید که ورودی اصلی آن مجهز به بررسی‌های امنیتی کافی (عملکرد به عنوان یک SPD نوع 1) برای جلوگیری از ورود هرگونه تهدید بزرگ یا موارد غیرمجاز به سالن است. در عین حال، در داخل سالن کنسرت، پرسنل و بررسی‌های امنیتی اضافی (مشابه یک SPD نوع 2) برای رسیدگی به مسائل کوچک‌تر وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که کنسرت به آرامی در حال برگزاری است.

انتخاب بین SPDهای نوع 1 و نوع 2 به عواملی مانند محل نصب و جریان‌های انرژی مورد انتظار که باید مدیریت کنند، بستگی دارد. شایان ذکر است که هیچ یک از SPDهای نوع 1 و نوع 2 ذاتاً برتر نیستند. اثربخشی آن‌ها به الزامات کاربردی خاص بستگی دارد.

موقعیت‌هایی که SPDهای نوع 1 و نوع 2 برای محافظت طراحی شده‌اند

SPDهای نوع 1 به طور استراتژیک برای نصب در پانل الکتریکی اصلی طراحی شده‌اند و عملکرد اصلی آن‌ها مدیریت افزایش ولتاژهای پرانرژی است که از خارج منشأ می‌گیرند.

در تابلوی توزیع اصلی در مبدأ تأسیسات الکتریکی نصب می‌شود. دستگاه حفاظت از افزایش ولتاژ نوع 1 به ویژه در منطقه‌ای با تراکم صاعقه بالا که خطر جریان افزایش ولتاژ سنگین یا حتی برخورد مستقیم زیاد است (به عنوان مثال: ساختمان‌های مجهز به میله‌های صاعقه) مفید است.

دستگاه حفاظت از افزایش ولتاژ (SPD) نوع 1 را می‌توان به طور گسترده در کاربردهای مختلف، به طور برجسته در پانل الکتریکی اصلی یافت.

از سوی دیگر، SPDهای نوع 2 در سطح زیر پانل یا مدار شاخه در داخل سیستم الکتریکی و در سمت بار دستگاه جریان بیش از حد تجهیزات سرویس، از جمله SPDهایی که در پانل شاخه قرار دارند، قرار می‌گیرند. آن‌ها برای محافظت در برابر افزایش ولتاژهای محلی و گذراهای متوسط تا پرانرژی که همچنان ممکن است تهدیدی برای تجهیزات حساس ایجاد کنند، طراحی شده‌اند.

با نزدیک‌تر بودن به نقطه استفاده، SPDهای نوع 2 یک لایه دفاعی ثانویه ارائه می‌دهند و به طور موثر از حرکت افزایش ولتاژ به داخل شبکه الکتریکی جلوگیری می‌کنند.

چگونه دستگاه حفاظت از افزایش ولتاژ مناسب را انتخاب کنیم؟

انتخاب حفاظت مناسب در برابر افزایش ولتاژ مستلزم در نظر گرفتن چندین عامل است:

1. ارزیابی ریسک

- قرار گرفتن در معرض صاعقه: املاک در مناطق مستعد صاعقه باید حفاظت نوع 1 را در اولویت قرار دهند
- ارزش تجهیزات: تجهیزات با ارزش بالاتر، حفاظت جامع‌تری را توجیه می‌کنند
- عملیات حیاتی: سیستم‌های مأموریت-بحرانی به حفاظت چند لایه نیاز دارند
- هزینه‌های خرابی: هزینه خرابی احتمالی ناشی از آسیب افزایش ولتاژ را در نظر بگیرید

2. ملاحظات فنی

- ولتاژ سیستم: SPD را با ولتاژ سیستم الکتریکی خود مطابقت دهید
- رتبه‌بندی جریان اتصال کوتاه: اطمینان حاصل کنید که SPD می‌تواند جریان خطای موجود را تحمل کند
- ظرفیت جریان افزایش ولتاژ: رتبه‌بندی‌های بالاتر حفاظت بهتر و عمر طولانی‌تری را ارائه می‌دهند
- رتبه‌بندی حفاظت ولتاژ (VPR): برای تجهیزات حساس، پایین‌تر بهتر است
- حالت‌های حفاظت: L-N، L-G، N-G، L-L (حفاظت کامل‌تر شامل همه حالت‌ها می‌شود)

3. استراتژی پیاده‌سازی

- SPD نوع 1 در ورودی سرویس برای مدیریت شدیدترین افزایش ولتاژها
- SPDهای نوع 2 در پانل‌های توزیع برای محافظت از مدارهای شاخه

آیا باید هر دو SPD نوع 1 و نوع 2 را تهیه کنم؟

تصمیم به استفاده از هر دو SPD نوع 1 و نوع 2 به عوامل مختلفی بستگی دارد. ملاحظات شامل خطر صاعقه در منطقه، حساسیت تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده، برنامه‌های بودجه و پایبندی به کدهای و مقررات الکتریکی محلی است.

در موقعیت‌هایی که خطر صاعقه زیاد است یا تجهیزات حیاتی و حساس در حال استفاده هستند، نصب هر دو نوع SPD اغلب توصیه می‌شود.

محافظ‌های افزایش ولتاژ نوع 1 باید مستقیماً زیر کلید قطع‌کننده ورودی نصب شوند، به خصوص زمانی که یک میله صاعقه روی سقف ساختمان وجود دارد.

برای سایت‌های صنعتی و تجاری، داشتن هر دو محافظ افزایش ولتاژ در جای خود ضروری است، زیرا حفاظت از صاعقه برای این مناطق متراکم در محبوبیت فوری‌تر می‌شود، عدم حفاظت نه تنها می‌تواند به تجهیزات و آسیب تأسیسات منجر شود، بلکه به طور بالقوه می‌تواند ایمنی افراد را به خطر بیندازد.

مشاوره با یک برقکار یا مهندس برق واجد شرایط برای ارزیابی نیازهای خاص سیستم الکتریکی و تعیین مؤثرترین ترکیب SPDها برای حفاظت پایدار ضروری است.

بهترین روش‌های نصب

نصب صحیح برای حفاظت مؤثر در برابر افزایش ولتاژ بسیار مهم است:

1. نکات مهم قبل از نصب

- اطمینان حاصل کنید که برق در کلیدهای قطع‌کننده مدار یا کلیدهای قطع‌کننده جدا شده است.

- روش‌های نصب و سیم‌کشی باید با استانداردهای الکتریکی ملی و محلی مطابقت داشته باشند.

- تکنسین‌ها یا برقکاران دارای مجوز واجد شرایط باید مسئول نصب و سرویس‌دهی سیستم باشند.

- طول هادی‌ها باید تا حد امکان کوتاه و مستقیم باشد تا بهترین عملکرد را داشته باشد.

- از حلقه کردن سیم‌های اضافی خودداری کنید. از حلقه کردن سیم‌های اضافی خودداری کنید.

- از خم شدن 90 درجه خودداری کنید و سیم‌ها را برای بهترین عملکرد به صورت گرد خم کنید.

- تمام سیم‌ها را به طول صحیح برش دهید.

- هادی‌های نصب SPD ترجیحاً نباید از 0.5 متر تجاوز کنند و تحت هیچ شرایطی از 1 متر فراتر نروند.

2. نصب SPD نوع 1

- تا حد امکان نزدیک به ورودی سرویس نصب کنید
- از سیم‌های هادی کوتاه و مستقیم (در صورت امکان کمتر از 12 اینچ) استفاده کنید
- از اندازه سیم مناسب استفاده کنید (معمولاً 6 AWG یا بزرگتر)
- از اتصال زمین مناسب اطمینان حاصل کنید
- از مشخصات گشتاور سازنده پیروی کنید

3. نصب SPD نوع 2

- در سمت بار کلید قطع‌کننده اصلی نصب کنید
- نزدیک به تجهیزات یا پانل محافظت شده قرار دهید
- طول سیم را به حداقل برسانید تا امپدانس کاهش یابد
- از کلید قطع‌کننده اختصاصی طبق مشخصات سازنده استفاده کنید
- در مکانی قابل دسترس برای بازرسی دوره‌ای نصب کنید

ملاحظات نگهداری و تعویض

دستگاه‌های حفاظت از افزایش ولتاژ برای همیشه دوام ندارند و نیاز به توجه دوره‌ای دارند:

- بازرسی منظم: چراغ‌های نشانگر (در صورت وجود) را ماهانه بررسی کنید
- طول عمر: اکثر SPDها طول عمر محدودی دارند و با هر رویداد افزایش ولتاژ تخریب می‌شوند
- محرک‌های تعویض: پس از رویدادهای افزایش ولتاژ بزرگ، زمانی که نشانگرها پایان عمر را نشان می‌دهند، یا طبق برنامه توصیه‌شده سازنده، تعویض کنید
- مستندات: سوابق تاریخ‌های نصب و هرگونه رویداد افزایش ولتاژ را نگه دارید
- آزمایش: آزمایش دوره‌ای توسط برقکاران واجد شرایط برای نصب‌های حیاتی را در نظر بگیرید

استانداردهای نظارتی و انطباق

هنگام انتخاب دستگاه‌های حفاظت از افزایش ولتاژ، به دنبال محصولاتی باشید که با استانداردهای مربوطه مطابقت دارند:

- ویرایش 4 UL 1449: استاندارد اصلی برای دستگاه‌های حفاظت از افزایش ولتاژ در آمریکای شمالی
- IEEE C62.41: محیط‌های افزایش ولتاژ و روش‌های آزمایش را تعریف می‌کند
- NFPA 70 (کد ملی برق): شامل الزامات نصب SPD است
- IEC 61643: استاندارد بین‌المللی برای دستگاه‌های حفاظت از افزایش ولتاژ ولتاژ پایین

انطباق با این استانداردها تضمین می‌کند که دستگاه‌ها آزمایش شده و تأیید شده‌اند تا حفاظت مورد ادعای خود را ارائه دهند.

تصورات غلط رایج در مورد حفاظت در برابر افزایش ولتاژ

برای کمک به شما در تصمیم‌گیری آگاهانه، بیایید به برخی از سوء تفاهم‌های رایج بپردازیم:

- تصور غلط: یک محافظ افزایش ولتاژ واحد برای حفاظت از کل ساختمان کافی است.
واقعیت: یک رویکرد هماهنگ با انواع مختلف، جامع‌ترین حفاظت را ارائه می‌دهد.

- تصور غلط: همه محافظ‌های افزایش ولتاژ حفاظت یکسانی را ارائه می‌دهند.
واقعیت: سطوح حفاظت بین انواع 1، 2 و 3 و حتی بین مدل‌های هر نوع به طور قابل توجهی متفاوت است.

- تصور غلط: محافظ‌های افزایش ولتاژ برای همیشه دوام می‌آورند.
واقعیت: آن‌ها با هر رویداد افزایش ولتاژ تخریب می‌شوند و نیاز به تعویض دوره‌ای دارند.

- تصور غلط: محافظ‌های افزایش ولتاژ در برابر تمام مشکلات برق محافظت می‌کنند.
واقعیت: آن‌ها در برابر افزایش ولتاژهای گذرا محافظت می‌کنند، اما در برابر اضافه ولتاژهای پایدار، کم ولتاژی یا قطعی‌ها محافظت نمی‌کنند.

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، تفاوت‌های اصلی بین محافظ‌های افزایش ولتاژ نوع 1 و نوع 2، مکان آن‌ها و ماهیت افزایش ولتاژهایی است که برای مقابله با آن‌ها طراحی شده‌اند. درک این تفاوت‌ها می‌تواند به ما در انتخاب استراتژی حفاظت در برابر افزایش ولتاژ مناسب برای اطمینان از عمر و قابلیت اطمینان تأسیسات الکتریکی و تجهیزات حساس کمک کند.

در حالی که محافظ‌های افزایش ولتاژ نوع 1 به عنوان دفاع اولیه در برابر افزایش ولتاژهای خارجی قدرتمند مانند صاعقه عمل می‌کنند، SPDهای نوع 2 حفاظت ضروری را در برابر اضافه ولتاژهای گذرا داخلی مکرر که در داخل تأسیسات الکتریکی شما ایجاد می‌شوند، ارائه می‌دهند. اغلب، حفاظت قوی و قابل اعتماد از طریق یک رویکرد هماهنگ که از هر دو نوع SPD در یک پیکربندی لایه‌ای استفاده می‌کند، به دست می‌آید. این حفاظت جامع در برابر افزایش ولتاژ را از ثانویه ترانسفورماتور سرویس تا نقطه استفاده فراهم می‌کند.