ينشأ جهد تصاعد. Uzip (أجهزة الحماية من زيادة التيار وحماية التداخل). كيف تعمل أنواع مختلفة من uzip

لقد طرحت السؤال حول المؤشرات الرئيسية للطاقة الكهربائية المستلمة من الشبكة ، وفقًا لـ GOST 13109-97. اتبع الرابط وتعرف بمزيد من التفاصيل. سأكرر هنا فقط أن هذه تشمل انحرافات الجهد ، وانخفاضات الجهد والجهد الزائد.

لحماية المعدات الكهربائية من أول مؤشرين ، أوصيك بتثبيت مثبتات الجهد. إليك مثال جيد عن كيفية الذهاب إلى منزلك.

ولكن فيما يتعلق بحماية المعدات الكهربائية والأسلاك من الجهد الزائد ، فقد فقدت البصر بطريقة ما. لذلك ، سيتم تخصيص موضوع هذه المقالة للأنواع زيادة الجهد وأخطارهم.

اذا هيا بنا نبدأ.

ما هو الجهد الزائد؟

أولاً ، دعنا نحدد ما هو الجهد الزائد.

الجهد الزائد هو نبضة جهد أو موجة يتم فرضها على جهد التيار الكهربائي المقنن.

هذه عن كيفية الشبه.

على سبيل المثال ، جهد شبكة أحادية الطور هو 220 (V). اسمحوا لي أن أذكرك أن هذا هو الجهد rms. إذا قمنا بترجمتها إلى سعة ، بضرب الجهد الفعال في √2 ، نحصل على 310 (V). لذلك ، أثناء الجهد الزائد النبضي ، يمكن أن تصل قيمة سعة الجهد إلى قيم تصل إلى عدة آلاف من الفولتات. مدة مثل هذا الجهد الزائد النبضي ليست طويلة - فقط بضعة مللي ثانية (مللي ثانية).

ما هو خطر الجهد الزائد؟ أمثلة على

فيما يلي مثال آخر على العواقب الضارة للجهد الزائد الدافع ، والذي أدى إلى تعطيل "Energomer" الإلكتروني CE102.

لكن في بعض الأحيان لا نعني حتى أن هذا الجهاز الكهربائي أو ذاك قد فشل بسبب الجهد الزائد في الشبكة ، ولكننا نشير إلى الجودة المقابلة للشركة المصنعة.

أسباب وأنواع الجهد الكهربي

في المجموع ، هناك 3 أنواع من الفولتية الزائدة:

• التخفيف
• عاصفة رعدية (تسمى أيضًا الغلاف الجوي)
• كهرباء

لنفكر في كل نوع على حدة.

1. تبديل الجهد الزائد

يحدث تبديل الجهد الزائد عندما يكون هناك تغيير حاد في تشغيل الحالة المستقرة للشبكة الكهربائية. هذه الظاهرة تسمى عابرة. النبضات والموجات مع هذا النوع من الجهد الزائد لها تردد عالٍ: من عشرات إلى مئات (كيلو هرتز) ، وتصل قيمتها إلى عدة آلاف من الفولت وتعتمد إلى حد كبير على معلمات الدائرة الكهربائية (الحث ، السعة) ، وسرعة تبديل الأجهزة والمرحلة الحالية أثناء التخفيف.

أسباب تبديل الجهد الزائد:

• وأجهزة الحماية الأخرى
• البدء أو الانفصال عن شبكة الأقوياء
• التبديل وإيقاف تشغيل شبكة محولات الطاقة
• التبديل أو الإيقاف من شبكة البنوك المكثفة

على سبيل المثال ، عندما يتم فصل محول صغير بسعة 1 (كيلو فولت أمبير) عن الشبكة الكهربائية ، فقد يحدث جهد زائد لتحويل النبض بترتيب 2000 (V) ، أي يتم إلقاء كل الطاقة المخزنة في ملفات المحولات في الشبكة الكهربائية ، مما قد يؤثر سلبًا على تشغيل المعدات الكهربائية.

تخيل أي نوع من الجهد الزائد يحدث عند تبديل محول طاقة 400 كيلو فولت أمبير؟

2. زيادة الجهد الجوي (البرق)

يشير الجهد الزائد في الغلاف الجوي (البرق) إلى الظواهر الطبيعية التي تسببها تصريفات البرق.

تفريغ الصواعق هي عبارة عن جهد زائد بقوة دفع لعشرات الآلاف من الفولتات ومدة لا تزيد عن 1 (مللي ثانية).

وفقًا للإحصاءات العامة ، 90٪ من البرق له تيار تفريغ بترتيب 40-60 (kA). أقل بقليل من 1٪ من البرق له تيار تفريغ 100 (kA) وأعلى.

توجد ضربات صاعقة مباشرة في الشبكة الكهربائية (الخط العلوي) أو مانع الصواعق ، وضربات البرق البعيدة على مسافة تصل إلى 1500 متر ، حيث تحدث زيادة في الفولتية. انظر الصور أدناه.

في الصور أعلاه ، تم توقيع موجة الجهد الزائد (الدافع) بواسطة نقشين ، إما 10/350 أو 8/20. هذه الموجات (النبضات) لها شكل وطول موجة محددان.

كما ترى من الرسم البياني ، فإن نبضة 10/350 أكثر خطورة على الكائن المحمي من دافع 8/20 ، لأن أنه يؤثر على الشبكة الكهربائية عشرات المرات.

أود أن أقول بضع كلمات أخرى حول إعادة توزيع طاقة تفريغ البرق. من المقبول عمومًا أن 50٪ من الدافع الأولي للجهد الزائد ، بشرط أن يكون لدينا نظام حماية من الصواعق في منزلنا ولدينا (نظام) ، يتم تحويله إلى الأرض ، ويتم إعادة توزيع نسبة 50٪ المتبقية بالتساوي بين جميع موصلات الشبكة الكهربائية ، بما في ذلك الأنابيب و الاتصالات المنزلية.

3. الجهد الزائد الالكتروستاتيكي

نوع آخر سننظر فيه هو الجهد الزائد للكهرباء الساكنة. غالبًا ما يحدث في البيئات الجافة من خلال تراكم الشحنات الكهروستاتيكية ، والتي بدورها تخلق مجالًا إلكتروستاتيكيًا قويًا. هذا هو نوع من الجهد الزائد لا يمكن التنبؤ به.

على سبيل المثال ، إذا مشينا على سجادة ، فيمكننا شحن ما يصل إلى عدة آلاف من الفولتات. سيؤدي لمس أي بنية موصلة (البطارية ، علبة الكمبيوتر) إلى تفريغ كهربائي يستمر لعدة نانو ثانية (nsec). هذا النوع من الجهد الزائد هو الأكثر خطورة على الأجزاء الإلكترونية ومكونات الأجهزة والأجهزة الكهربائية.

كيف تحمي منزلك من الجهد الزائد؟

حسنًا ، نأتي الآن إلى السؤال الأكثر أهمية ، وهو كيفية حماية الأجهزة الكهربائية و / أو من الطفرات المذكورة أعلاه.

سأقول على الفور أنه لن يكون من الممكن التخلص تمامًا من الجهد الزائد الدافع. هدفنا هو فقط تقليل قيم زيادة الفولتية إلى قيم لا تهدد معداتنا.

الحقيقة هي أنه حتى مع التثبيت الصحيح لنظام الحماية من الصواعق ، فإن 50 ٪ من قوة التفريغ الدافع تذهب إلى الأرض ، ويتم إعادة توزيع الـ 50 ٪ المتبقية من خلال الشبكات والاتصالات المنزلية في المنزل. لذلك ، لتنفيذ الحماية الكاملة للجهد الزائد ، من الضروري القيام بما يلي:

• إعادة تأريض موصل PEN على دعامة دخول الخط العلوي (VL) إلى المنزل
• خطافات إعادة التأريض والأقواس لجميع دعامات الخطوط العلوية
• تركيب نظام الحماية من الصواعق
• حلقة أرضية منفصلة للحماية من الصواعق ، والتي يجب أن تكون متصلة بالدائرة الرئيسية للمنزل
• (BPCS ، DSPC)
• خطوة حماية باستخدام أجهزة SPD خاصة (جهاز حماية الطفرة)

سأخبرك بمزيد من التفاصيل حول كل طريقة من طرق الحماية في مقالات منفصلة. حتى لا يفوتك إصدار المقالات الجديدة ، انتقل إلى إجراء الاشتراك.

ملاحظة. ربما هذا كل شيء. آمل أن تفهم لماذا الاندفاع زيادة الجهد وأنه لا بد من الدفاع ضدهم؟

غالبًا ما تحتوي الأجهزة المنزلية الحديثة على حماية مدمجة من زيادة التيار في إمدادات الطاقة الخاصة بها ، ومع ذلك ، يتم استنفاد مورد الحلول النموذجية على المتغيرات بحد أقصى 30 حالة تشغيل ، وحتى إذا كان التيار في حالة الطوارئ لا يتجاوز 10 كيلو أمبير. عاجلاً أم آجلاً ، يمكن أن تفشل الحماية المضمنة في الجهاز ، وستفشل الأجهزة غير المحمية من الجهد الزائد ببساطة وتسبب الكثير من المتاعب لأصحابها. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تكون أسباب الجهد الزائد للدفعة الخطيرة: العاصفة الرعدية ، وأعمال الإصلاح ، والارتفاع المفاجئ عند تبديل الأحمال التفاعلية القوية ، ولا تعرف أبدًا أي شيء آخر.

لمنع مثل هذه المواقف غير السارة ، تم تصميم أجهزة الحماية من زيادة التيار (والمختصرة بـ SPD) ، والتي تأخذ دفعة طارئة للجهد الزائد ، مما يمنعها من إتلاف الأجهزة الكهربائية المتصلة بالشبكة.

مبدأ تشغيل SPD بسيط للغاية: في الوضع العادي ، يتدفق التيار داخل الجهاز عبر التحويلة الموصلة ، ثم من خلال الحمل المتصل بالشبكة في تلك اللحظة ؛ ولكن يتم تثبيت عنصر وقائي بين التحويلة والأرض - مكثف أو مانع ، تكون مقاومته في الوضع العادي ميغا أوم ، وإذا حدث زيادة الجهد فجأة ، فإن عنصر الحماية سوف ينتقل على الفور إلى حالة التوصيل ، وسوف يندفع التيار من خلاله إلى الأرض.

في لحظة تشغيل SPD ، ستنخفض المقاومة في حلقة الطور الصفري إلى حلقة حرجة ، وسيتم حفظ الأجهزة المنزلية ، لأن الخط سيكون عمليًا قصير الدائرة من خلال عنصر الحماية في SPD. عندما يستقر الجهد في الخط ، سيتحول عنصر الحماية في SPD مرة أخرى إلى حالة غير موصلة ، وسوف يتدفق التيار إلى الحمل عبر التحويلة مرة أخرى.

توجد ثلاث فئات من أجهزة الحماية من زيادة التيار وتستخدم على نطاق واسع:

تم تصميم أجهزة الحماية من الفئة الأولى للحماية من نبضات الجهد الزائد بخاصية موجية تبلغ 10/350 ميكروثانية ، مما يعني أن الحد الأقصى المسموح به لوقت الارتفاع لنبضة الجهد الزائد إلى الحد الأقصى والانخفاض إلى القيمة الاسمية يجب ألا يتجاوز 10 و 350 ميكروثانية على التوالي ؛ في الوقت نفسه ، لنفترض وجود تيار قصير المدى من 25 إلى 100 كيلو أمبير ، تنشأ مثل هذه التيارات الدافعة أثناء تفريغ البرق ، عندما تدخل خط نقل الطاقة على مسافة أقرب من 1.5 كيلومتر إلى المستهلك.

يتم تصنيع الأجهزة من هذه الفئة على موانع ، ويتم تركيبها في لوحة المفاتيح الرئيسية أو جهاز توزيع الإدخال عند مدخل المبنى.

تم تصميم SPDs من الفئة II للحماية من تداخل النبضات قصيرة المدى ، ويتم تثبيتها في لوحات التبديل إنها قادرة على توفير الحماية ضد نبضات الجهد الزائد بمعلمات 8/20 μs ، بقوة تيار تتراوح من 10 إلى 40 كيلو أمبير. تستخدم المتغيرات في SPD من هذه الفئة.

نظرًا لأن مورد المتغيرات محدود ، تتم إضافة فتيل ميكانيكي إلى تصميم SPD بناءً عليها ، والذي سيؤدي ببساطة إلى فك التحويلة من المتغير عندما تتوقف مقاومته عن أن تكون كافية لوضع الحماية الآمن. هذه في الواقع حماية حرارية تحمي الجهاز من الحرارة الزائدة والحريق. يوجد في الجزء الأمامي من الوحدة مؤشر لون لحالته المرتبطة بالصمام ، وإذا كان من الضروري استبدال المكثف ، فيمكن فهم ذلك بسهولة.

يتم ترتيب SPD من الفئة الثالثة بطريقة مماثلة ، مع الاختلاف الوحيد الذي يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى للتيار الداخلي للمكثف 10 كيلو أمبير.

دوائر الحماية من النبضات التقليدية المضمنة في الأجهزة المنزلية لها نفس المعلمات ، ومع ذلك ، عند تكرارها مع SPD خارجي من الفئة III ، يتم تقليل احتمال حدوث عطل سابق لأوانه للمعدات.

من أجل الإنصاف ، تجدر الإشارة إلى أنه من أجل حماية موثوقة للمعدات ، من المهم تثبيت SPD لكل من فئات الحماية I و II و III. يجب ملاحظة ذلك ، نظرًا لأن الفئة I SPD القوية لن تعمل مع نبضات قصيرة من الجهد الزائد المنخفض ببساطة بسبب حساسيتها المنخفضة ، ولن تتعامل فئة أقل قوة مع التيار الكبير الذي يمكن للفئة I SPD التعامل معها.

جهاز حماية الطفرة (SPD) - جهاز مصمم لحماية الشبكة الكهربائية والمعدات الكهربائية من الجهد الزائد الذي يمكن أن ينتج عن تأثيرات الصواعق المباشرة أو غير المباشرة ، فضلاً عن العمليات العابرة في الشبكة الكهربائية نفسها.

بعبارات أخرى تؤدي أجهزة SPD الوظائف التالية:

— الحماية من الصواعقالشبكة الكهربائية والمعدات ، أي الحماية من الجهد الزائد الناتج عن تأثيرات البرق المباشرة أو غير المباشرة

— حماية الطفرةناتج عن تبديل المحولات العابرة في الشبكة المرتبطة بتبديل أو إيقاف تشغيل المعدات الكهربائية ذات الحمل الاستقرائي الكبير ، على سبيل المثال ، محولات الطاقة أو اللحام ، والمحركات الكهربائية القوية ، إلخ.

— حماية ماس كهربائى عن بعد (أي من الجهد الزائد الناتج عن ماس كهربائى الناتج)

SPDs لها أسماء مختلفة: مانع تصاعد الشبكة - OPS (صواعق), محدد الجهد الزائد - OINلكنهم جميعًا لديهم نفس الوظيفة ومبدأ التشغيل.

1. مبدأ تشغيل وحماية جهاز SPD

يعتمد مبدأ تشغيل SPD على استخدام العناصر غير الخطية ، والتي ، كقاعدة عامة ، هي متغيرات.

المكثف هو المقاوم لأشباه الموصلات الذي تعتمد مقاومته على الجهد غير الخطي.

يوجد أدناه رسم بياني لاعتماد مقاومة المكثف على الجهد المطبق عليه:

يوضح الرسم البياني أنه عندما يرتفع الجهد فوق قيمة معينة ، تقل مقاومة المكثف بشكل حاد.

دعنا نحلل كيفية عملها عمليًا باستخدام مثال الرسم التخطيطي التالي:

يوضح الرسم التخطيطي دائرة كهربائية مبسطة أحادية الطور ، حيث يتم توصيل حمولة على شكل مصباح كهربائي من خلال قاطع الدائرة ، كما يتم تضمين SPD في الدائرة ، من ناحية يتم توصيلها بسلك الطور بعد ، من ناحية أخرى - إلى الأرض.

في التشغيل العادي ، يكون الجهد الكهربائي للدائرة 220 فولت ، وعند هذا الجهد ، يتمتع المتغير الخاص بـ SPD بمقاومة عالية ، تقاس بآلاف الميجا أوم ، مثل هذه المقاومة العالية للمتغير تمنع تدفق التيار عبر SPD.

ماذا يحدث عندما يحدث اندفاع عالي الجهد في الدائرة ، على سبيل المثال ، نتيجة لضربة صاعقة (عاصفة رعدية).

يوضح الرسم التخطيطي أنه عندما يحدث دافع في الدائرة ، يرتفع الجهد بشكل حاد ، مما يؤدي بدوره إلى انخفاض فوري ومتعدد في مقاومة SPD (تميل مقاومة متغير SPD إلى الصفر) ، يؤدي انخفاض المقاومة إلى حقيقة أن SPD تبدأ في إجراء تيار كهربائي ، مما يؤدي إلى قصر الدائرة الكهربائية بواسطة الأرض ، أي إنشاء دائرة كهربائية قصيرة والتي ستقطع قاطع الدائرة وتفتح الدائرة. وبالتالي ، فإن مانع الصواعق يحمي المعدات الكهربائية من نبضات الجهد العالي التي تتدفق من خلاله.

1. تصنيف SPD

وفقًا لـ GOST R 51992-2011 الذي تم تطويره على أساس المعيار الدولي IEC 61643-1-2005 ، هناك الفئات التالية من SPD:

فئة SPD 1 - (يشار إليها أيضًا باسم صف دراسيب) للحماية من تأثيرات الصواعق المباشرة (صاعقة البرق في النظام) ، والغلاف الجوي ، والجهد الزائد. مثبتة عند مدخل المبنى بجهاز توزيع المدخلات (ASU) أو لوحة التوزيع الرئيسية (MSB). يجب تركيبها للمباني المنفصلة في منطقة مفتوحة ، والمباني المتصلة بخط علوي ، بالإضافة إلى المباني ذات مانعة الصواعق أو التي تقع بجوار الأشجار العالية ، أي المباني ذات الخطورة العالية للتعرض بشكل مباشر أو غير مباشر للعواصف الرعدية. يتم تطبيعها للنبض مع شكل موجة 10/350 ميكرو ثانية. تيار التفريغ المقدر هو 30-60 كيلو أمبير.

فئة SPD 2 -(يشار إليها أيضًا باسم فئة ج) لحماية الشبكة من بقايا الغلاف الجوي وتبديل الجهد الزائد الذي يمر عبر SPD من الدرجة الأولى. يتم تثبيتها في لوحات التوزيع المحلية ، على سبيل المثال ، في اللوحة الرئيسية لشقة أو مكتب. يتم توحيدها بواسطة تيار نبضي مع شكل موجة 8/20 ميكرو ثانية ، تيار التفريغ الاسمي هو 20-40 كيلو أمبير.

فئة SPD 3 -(يشار إليها أيضًا باسم صف دراسيد) لحماية المعدات الإلكترونية من بقايا الغلاف الجوي والجهد الزائد للتبديل ، فضلاً عن التداخل عالي التردد الذي يمر عبر فئة 2 SPD. يتم تثبيتها في صناديق التوصيل أو المقابس أو يتم تركيبها مباشرة في الجهاز نفسه. مثال على استخدام SPD من الدرجة الثالثة هي أدوات الحماية من زيادة التيار المستخدمة لتوصيل أجهزة الكمبيوتر الشخصية. يتم توحيدها بواسطة تيار نبضي مع شكل موجة 8/20 ميكرو ثانية. تيار التفريغ المقدر هو 5-10 كيلو أمبير.

1. علامات SPD - الخصائص

خصائص SPD:

• تقييمه والجهد الأقصى - أقصى جهد تشغيل للشبكة التي تم تصميم SPD تحتها.
• التردد الحالي - تردد تشغيل تيار الشبكة للتشغيل الذي تم تصميم SPD عليه.
• تيار التفريغ المقدر (الشكل الموجي الحالي مُشار إليه بين قوسين) - نبضة تيار ذات شكل موجة 8/20 ميكروثانية بالكيلو أمبير (kA) ، والتي يستطيع SPD تمريرها بشكل متكرر.
• أقصى تيار التفريغ (يشار إلى شكل الموجة الحالي بين قوسين) - أقصى نبضة تيار مع شكل موجة 8/20 ميكروثانية بالكيلو أمبير (kA) التي يستطيع SPD المرور بها مرة واحدة دون أن يفشل.
• مستوى الجهد الحماية - القيمة القصوى لانخفاض الجهد بالكيلو فولت على SPD عندما تتدفق نبضة تيار عبره. تحدد هذه المعلمة قدرة SPD على الحد من الجهد الزائد.

1. مخطط اتصال SPD

الشرط العام عند توصيل SPD هو وجود فتيل على جانب شبكة الإمداد أو مطابق لحمل الشبكة ، وبالتالي ، ستتضمن جميع المخططات المعروضة أدناه قواطع دوائر (مخطط توصيل SPD في اللوحة الكهربائية):

مخططات لتوصيل SPDs (OPS ، SPE) بشبكة أحادية الطور 220 فولت (سلكان وثلاثة أسلاك):

مخططات توصيل SPDs (OPS ، SPE) بشبكة من ثلاث مراحل 3800V

الرسوم التخطيطية لاتصال SPD هي كما يلي.

يمكن أن يسبب البرق حرائق ودمارًا شديدًا وانفجارات وإصابة الأشخاص والحيوانات ، بما في ذلك الموت. يميز الخبراء بين التأثيرات الأولية والثانوية لضربة الصواعق. يحدث الأول عندما يضرب الأشياء مباشرة. يمكن أن يؤدي الضرب المباشر من كهرباء الغلاف الجوي إلى المباني السكنية والصناعية إلى تدميرها تمامًا أو قتل شخص أو يؤدي إلى حوادث من صنع الإنسان.

التأثير الثانوي للصواعق (الحث الكهرومغناطيسي أو الكهروستاتيكي) ناتج عن تفريغ البرق بالقرب من الجسم أو انجراف الإمكانات العالية إلى المباني من خلال الهياكل المعدنية تحت الأرض أو الخارجية ، والاتصالات ، وخطوط الطاقة العلوية والأسلاك الأخرى ، وكذلك خطوط الأنابيب أو الكابلات.

يؤثر التأثير الثانوي لتصريفات البرق سلبًا على الاتصالات الهاتفية ، والشبكات الكهربائية المنزلية 220/380 فولت ، وأنظمة الاتصالات المتنقلة ، فضلاً عن نقل المعلومات والبيانات ، والبث الفضائي والتلفزيوني. يمكن أن يؤدي الفشل حتى لفترة قصيرة من الأنظمة المذكورة أعلاه إلى عواقب لا يمكن إصلاحها ، وبالتالي ، فإن أنظمة الحماية الحديثة للكائنات من الصواعق تشمل الحماية من ضربات الصواعق المباشرة ومن مظاهرها الثانوية.

ما هو الدافع الزائد

يسمى ارتفاع الجهد على المدى القصير ولكن الكبير ، وكذلك ظهور قوة دافعة كهربائية على الهياكل المعدنية ، زيادة الجهد الزائد. يميز الخبراء عادة بين مظاهر الحث الكهرومغناطيسي والإلكتروستاتيكي ، والانجراف إلى الجسم ذي الإمكانات العالية ، وكذلك تبديل الجهد الزائد.

يرتبط الجهد الزائد الزائد لمحول أصل التغيير بتغيير مفاجئ في وضع التشغيل في نظام إمداد الطاقة ، مع دائرة كهربائية قصيرة ، وتشغيل وإيقاف المحولات ، وتشغيل الطاقة الاحتياطية ، إلخ. مع تطور هذا النوع من الجهد الزائد ، تؤدي الطاقة المتراكمة في عناصر الشبكة بسبب التغيير الحاد في معلمات وضع التشغيل إلى تطوير عملية عابرة مع زيادة كبيرة في الجهد.

يمكن أن تصل الزيادة في الضغوط في بعض الحالات إلى قيم أعلى بمئات المرات من معايير التشغيل العادية. هذا لا يؤدي فقط إلى فشل الأجهزة والأجهزة الكهربائية والإلكترونية ، وأنظمة الإمداد بالطاقة ، والاتصالات السلكية واللاسلكية والاتصالات ، والتحكم والإدارة ، ولكن يمكن أن يتسبب أيضًا في نشوب حريق وحتى وفاة الأشخاص.

عادةً ما تحدث الفولتية العالية بسبب الصواعق وعمليات التبديل في أنظمة الإمداد بالطاقة ، فضلاً عن التداخل الكهرومغناطيسي الناجم عن التركيبات الكهربائية الصناعية القوية. التمييز بين الجهد الزائد:

• تخفيف.
• التفريغ المباشر (عند التفريغ في الحماية الخارجية من الصواعق أو خطوط النقل العلوية) ؛
• مستحث (عند تصريفها بجوار مبنى أو في أشياء قريبة).

يتميز الحث الكهرومغناطيسي بعد تفريغ البرق بتكوين مجال مغناطيسي في ملامح الاتصالات المعدنية بأشكال مختلفة مع معلمات متغيرة بمرور الوقت. في هذه الحالة ، تعتمد قيمة القوة الدافعة الكهربية على اتساع وشدة تيار البرق ، وكذلك حجم وشكل الدائرة نفسها.

يتم تحفيز الطبيعة الكهروستاتيكية عن طريق تراكم الشحنات مع الإشارة المعاكسة تحت السحب الركامية مع وجود جهد كهربائي معين. ولكن في الأرض وعلى الهياكل الموصلة للمنشآت الصناعية أو السكنية الأرضية ، يؤدي هذا التراكم إلى حقيقة أنه أثناء تفريغ البرق ، لا يكون للشحنات وقت للتصريف في الأرض وتصبح سبب ظهور نبضة الجهد الزائد. غالبًا ما يظهر فرق محتمل بين الأنابيب المعدنية (السباكة أو المجاري) والأسلاك الكهربائية الموجودة في المبنى والسقف المعدني. علاوة على ذلك ، كلما ارتفع المبنى ، زادت قيمة الإمكانات المتراكمة.

أمثلة على الضرر الناجم عن التأثيرات الثانوية للصواعق

تدمير جهاز هاتف ولوحة تمهيدية مؤقتة لتركيبات كهربائية

خصائص جهد الطفرة

يتطلب تشبع الطاقة للمرافق الصناعية والسكنية الحديثة ، ووجود شبكة كهربائية واسعة من مصممي أنظمة الحماية ، اختيارًا مختصًا لأجهزة حماية الطفرة (SPD). للقيام بذلك ، من الضروري فهم المعلمات الرئيسية التي تميز نبضات الجهد الزائد الناشئة ، وهي:

• الشكل الموجي الحالي (يتميز بأوقات الصعود والهبوط)
• السعة الحالية.

لوصف تيارات تفريغ البرق ، يتم استخدام نوعين من أشكال الموجة: ممدود (10/350 ميكرو ثانية) وقصير (8/20 ميكرو ثانية). الأول يتوافق مع ضربة صاعقة مباشرة (مباشرة) ويظهر زيادة في التيار بمقدار 10 ميكروثانية إلى أقصى قيمة للاندفاع (I imp) وانخفاض في قراءته بمقدار مرتين في 350 مللي ثانية. يتم ملاحظة موجة قصيرة أثناء ضربة صاعقة بعيدة وأثناء عمليات التبديل. يميز ارتفاع التيار في 8 ميكروثانية إلى الحد الأقصى (I max) والنقصان إلى نصف القيمة في 20 ميكرو ثانية. تؤثر نبضة مقدارها 10/350 ميكرو ثانية على شبكة الطاقة أطول بعشر مرات من 8/20 ميكرو ثانية ، لذا فهي أكثر خطورة على الكائنات المحمية.

أنواع SPD

تحتوي SPDs على غلاف مصنوع من البلاستيك غير القابل للاحتراق وفي معظم الحالات تكون موانع أو متغيرات من تكوينات مختلفة. تحتوي موانع الصواعق اليوم على مؤشر فشل. هذه الأجهزة مطلوبة لإنشاء نظام حماية داخلي من الصواعق موثوق وفعال.

عادة ما يكون الصواعق عبارة عن جهاز كهربائي (في الهواء الطلق أو من النوع المغلق) مع قطبين. عليهم ، عندما يزداد الجهد إلى قيمة معينة ، فإنهم يخترقون ، وبالتالي يزيلون نبضة الجهد الزائد. المكثف هو جهاز أشباه الموصلات له خاصية متماثلة شديدة الانحدار للجهد الحالي. يكمن مبدأ عملها في حقيقة أنه عندما يتم الوصول إلى قيمة جهد معينة عند ملامساتها ، فإنها تقلل بسرعة وبشكل كبير من قيمة مقاومتها وتمرير التيار.

تتميز مثبطات الصواعق بمعلمات الجهد المقنن والندفع والجهد الزائد المؤقت. اعتمادًا على قوة النبض الذي يمكن لـ SPD تبديده ووفقًا لـ GOST R 1992-2002 (IEC 61643-1-98) ، هناك 3 فئات من الموانع:

• I B (السعة 25-100 kA ؛ لموجة 10/350 μs) - تستخدم في لوحات التوزيع ؛
• II C (السعة 10-40 kA ؛ لموجة 8/20 μs) - تستخدم في مدخلات أجهزة الإمداد بالطاقة ، وألواح الغرف ؛
• III D (سعة تصل إلى 10 كيلو أمبير ؛ لموجة 8/20 ميكرو ثانية) - عادةً ما تكون الأجهزة من هذه الفئة مدمجة بالفعل في الأجهزة الكهربائية.

يحتوي المنزل الحديث على كمية كبيرة من الأجهزة المنزلية والأجهزة والإلكترونيات. في الوقت نفسه ، تتلقى معظم المنازل الخاصة الطاقة باستخدام خط كهرباء علوي (PTL). في مثل هذه الحالة ، من المنطقي أن يكون لديك جهاز حماية من زيادة التيار يحدث في الشبكة أثناء ضربات البرق.

أسباب وطبيعة نبضات الجهد الزائد

كثير من كبار السن تركوا منازلهم لفترة طويلة بالطريقة القديمة يزيلون أسلاك جميع الأجهزة الكهربائية من المقابس خوفا من الصواعق. حاليًا ، خطوط الطاقة محمية نسبيًا من التأثيرات الجوية ، وفي الإلكترونيات الاستهلاكية توجد حماية أولية ضد النبضات التي تصل إلى عدة آلاف من الفولتات.

وهكذا ، في مبنى سكني ، حيث يتم توفير مصدر الطاقة بواسطة كابل تحت الأرض ، تم حل مشكلة الحماية من العواصف الرعدية إلى حد كبير.

في حالة الإمداد بالطاقة عن طريق الجو ، من الضروري اتخاذ تدابير شاملة للحماية من الصواعق.

يمكن أن يحدث التأثير السلبي للكهرباء في الغلاف الجوي:

• عندما يضرب البرق مباشرة خط الكهرباء بالقرب من المنزل ، مما يؤدي إلى نبضة 10 / 350μs (القيمة الأولى هي وقت نمو النبض ، والثانية هي وقت السقوط) ؛
• عندما يضرب البرق خطوط الكهرباء على مسافة طويلة وتشكيل موجة بخاصية 8 / 20μs ؛
• في حالة تفريغ البرق في المنطقة المجاورة مباشرة وتوجيهها إلى خط طاقة لنبض كهرومغناطيسي.

تصنيف حماية الجهد الزائد

لاحظ أن نبضات الجهد العالي في الشبكة يمكن أن تحدث أيضًا نتيجة حادث في محطة كهربائية فرعية أو انقطاع في السلك المحايد في شبكة ثلاثية الطور. نتيجة لهذه التأثيرات تعطل الأجهزة المنزلية وكذلك أجهزة التحويل الكهربائي. إذا تم كسر عزل الأسلاك في المنزل ، فستحدث دائرة كهربائية قصيرة وحريق ونار.

قاعدة مانع زيادة التيار عبارة عن مكثف ، أي المقاوم الذي تتغير مقاومته اعتمادًا على الجهد المطبق. تعتبر مانعات الصواعق أكثر موثوقية ولها أبعاد أصغر. في حالة معينة ، من الممكن تركيب مثبطات اندفاع مع الخاصية الأكثر ملاءمة.

تُستخدم أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) في شبكات الجهد المنخفض التي توفر الطاقة للمباني السكنية. تنقسم هذه الأجهزة صغيرة الحجم إلى ثلاث فئات ويمكن لأصحاب المنازل استخدامها في منازلهم وشققهم.

يتم تثبيت أجهزة من الفئة الأولى على لوحة مدخل مبنى سكني. وهي مصممة للحماية من ضربات الصواعق القريبة (حتى 1.5 كم) وتمرير التيارات من 25 إلى 100 ألف أمبير مع خاصية نبضة تبلغ 10/350 ميكرو ثانية. يتم تثبيت أجهزة SPD من الفئة الثانية في لوحة مفاتيح كمرحلة ثانية للحماية من الصواعق وتمرير تيارات تتراوح من 10 إلى 40 ألف أمبير عبر نفسها بخاصية نبضة 8 / 20μs.

تقوم أجهزة الفئة الثالثة بقمع النبضات بخاصية 8 / 20μs وهي مصممة لتيارات تصل إلى 10 كيلو أمبير. يتم تثبيتها مباشرة على الأجهزة الكهربائية. حسب التصميم ، يمكن تصنيع وحدات SPD من الفئة III على شكل وحدات وتثبيتها على سكة حديدية ، وكذلك مدمجة في مقبس أو قابس لمستهلك الطاقة.

هل تحتاج إلى تثبيت SPD في حالتك؟

يوفر مخطط اتصال SPD الكلاسيكي التثبيت المتسلسل للأجهزة من الفئات الثلاث. إذا حددت نفسك بجهاز من الفئة الأولى ، فقد لا يعمل مع نبضات ضعيفة نسبيًا. على العكس من ذلك ، فإن أكثر الفئات حساسية من الفئة الثالثة SPD لن تؤدي مهمتها تحت تأثير قوي.

هناك معايير ومنهجيات لحساب مخاطر الصواعق وتقييم العواقب. بشكل عام ، يمكن حذف الفئة I SPD إذا تم تأريض دعامات خط النقل ، وتأريض السلك المحايد ، وتثبيت قضيب مانعة للصواعق ، وتنفيذ نظام تسوية محتمل.

ومع ذلك ، بدون معرفة خاصة في مجال إمداد الطاقة ، يكون من الأسهل بكثير توفير دائرة حماية قياسية من زيادة التيار.

في هذه الحالة ، على أي حال ، يتم تقليل التأثير السلبي لتفريغ الصواعق بشكل كبير عند تثبيت مانع الصواعق. إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل ، فاقرأ المقال

كيف تعمل أنواع مختلفة من SPD

تستخدم أجهزة الحماية من زيادة التيار موانع أو أجهزة شبه موصلة - متغيرات في تصميمها. يتم تسخين الأخير عند تشغيله ولا يعمل بشكل جيد عند تكرار تأثيرات الجهد العالي. يجب أن يبرد المكثف للعودة إلى حالة العمل. غالبًا ما تحتوي SPDs من النوع المعياري على مؤشرات أداء ويمكن استبدالها في حالة الفشل.

في الجهد الكهربائي العادي ، يتدفق التيار عبر الموصلات إلى الحمل. أثناء زيادة الطاقة ، يفتح مانع الصواعق ويمرر التيار إلى الأرض. بعد عودة جهد التيار الكهربائي إلى قيم التشغيل ، يتم إغلاق عناصر SPD مرة أخرى ، ويتدفق مصدر الطاقة في الوضع العادي.

أثناء تشغيل جهاز الحماية ، يتدفق عبره تيار يصل إلى عشرات الآلاف من الأمبيرات. هذا يطلق كمية كبيرة من الطاقة ، أي الحرارة.

جهاز حماية الطفرة DIY

يمكن القيام بالحماية من الصواعق باليد. يتم تثبيت SPDs من النوع المعياري في لوحة تمهيدية مع غلاف معدني. في هذه الحالة ، يجب استخدام جهاز لا يقل تيار التشغيل المقنن فيه عن القيمة المحددة بواسطة جهاز الإدخال التلقائي. أيضًا ، يجب ألا يكون الجهد المحدد لـ SPD أقل من الجهد المسموح به في شبكتك.

يتم توصيل SPD من الفئة الأولى بعد قاطع دارة الإدخال في شبكة أحادية الطور أو ثلاثية الطور. يتم توصيل خطوط إمداد الطاقة المحمية بالجهاز من الأعلى وتأريض من الأسفل. يوجد أدناه متغير لمخطط الأسلاك لتوصيل فئة I SPD في شبكة أحادية الطور.

يتم تثبيت فئة II SPD في لوحة مفاتيح داخل المنزل. يتم تثبيت جهاز الحماية من الدرجة الثالثة مباشرة على المستهلكين. إذا كانت خطوات جهاز الحماية قريبة ، فمن الضروري تضمين الاختناقات بينها لتتناسب. خلاف ذلك ، فإن SPD ذات الحساسية الأكبر ستأخذ تيار الحمل بالكامل على نفسها. إذا كانت المسافة بين أجهزة الحماية أكثر من 10 أمتار ، فستؤدي الأسلاك دور الإختناقات.

موضوع اختيار وتوصيل أجهزة الحماية من الصواعق ليس بالأمر السهل بالنسبة للناس العاديين. في الحالات الصعبة ، من الأفضل الاتصال بمنظمة متخصصة.