كيفية اختيار جهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي (SPD) بشكل صحيح

كيفية اختيار جهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي (SPD) بشكل صحيح

أولاً: معايير الاختيار الأساسية

1. حدد نوع جهاز الحماية من الصواعق بناءً على مستوى الحماية

• جهاز الحماية من الصواعق من الفئة الأولى (اختبار النوع 1): يُركّب عند مدخل لوحة التوزيع الرئيسية لتحمّل الصواعق المباشرة أو المُستحثة (تيار التفريغ ≥ 12.5 كيلو أمبير، يُوصى به من 25 إلى 100 كيلو أمبير). يُنصح باستخدام أجهزة الحماية الهجينة (مزيج من GDT وMOV) التي لا تُسبب تيارًا مُتابعًا وتتميز بجهد مُتبقٍ منخفض.
• جهاز الحماية من الصواعق من الفئة الثانية (اختبار النوع 2): يُستخدم في لوحات التوزيع الفرعية أو واجهات غرف المعدات للحد من الجهد الزائد المستحث (تيار التفريغ 20 كيلو أمبير ~ 40 كيلو أمبير). وتُعدّ أجهزة MOV المحددة للجهد ذات الجهد المتبقي ≤ 1.5 كيلو فولت من الأجهزة النموذجية.
• الفئة الثالثة من أجهزة الحماية من الصواعق (اختبار النوع 3): يتم تركيبها بالقرب من المعدات الطرفية (مثل الخوادم والمحولات) لحماية الأجهزة الحساسة (تيار التفريغ 10 كيلو أمبير ~ 20 كيلو أمبير)، مع جهد متبقي ≤ 1.2 كيلو فولت.

2. مطابقة معلمات النظام

• أقصى جهد تشغيل مستمر (Uc): يجب أن يكون ≥1.15 ضعف الجهد الاسمي للنظام (على سبيل المثال، حدد Uc ≥440 فولت لنظام 380 فولت) لتجنب التشغيل الخاطئ بسبب تقلبات الجهد.
   
• مستوى الحماية من الجهد الزائد (أعلى): الفئة الأولى، جهاز الحماية من الصواعق: أعلى ≤ 2.5 كيلو فولت
  الفئة الثانية من أجهزة الحماية من الصواعق: حتى ≤1.5 كيلو فولت
  الفئة الثالثة من أجهزة الحماية من الصواعق: أعلى ≤1.2 كيلو فولت تأكد من أن أعلى ≤80% من جهد تحمل المعدات.
     
• وقت الاستجابة:
  الفئة الأولى من سرعة التوصيل الحسي: ≤25 نانوثانية
  الفئة الثانية SPD: ≤25 نانوثانية
  الفئة الثالثة من اضطراب المعالجة الحسية: ≤1 نانوثانية

3. متطلبات التأريض والتركيب

• مقاومة التأريض: ≤4Ω (≤10Ω في المناطق ذات المقاومة العالية للتربة)، مع مقطع عرضي لموصل التأريض ≥25 مم².
• موقع التركيب: أعط الأولوية للقرب من المعدات المحمية، مع تقليل طول السلك (إجمالي طول السلك ≤ 0.5 متر) لتجنب تراكم الجهد المستحث.

ثانيًا: الاعتبارات الرئيسية
1. اختيار نوع SPD

• جهاز الحماية من الصواعق ذو التبديل الجهد (GDT): تيار تفريغ عالي (≥100 كيلو أمبير) ولكن المخاطر تتبع التيار وانقطاع الطاقة؛ مناسب فقط للحماية من الفئة الأولى.
• حماية من الصواعق ذات الحد الأقصى للجهد (MOV): جهد متبقي منخفض ولكنها عرضة للتقادم؛ تتطلب مراقبة منتظمة.
• جهاز الحماية الهجين: يجمع بين مزايا أنواع التبديل والحد؛ يوصى به لأنظمة الحماية متعددة المراحل.

2. التنسيق بين المراحل

• الحد الأدنى للمسافة بين أجهزة الحماية من الصواعق العلوية والسفلية: ≥10 أمتار (للتبديل + التحديد) أو ≥5 أمتار (للتحديد + التحديد)؛ وإلا، فقم بتركيب أجهزة الفصل.
• صيغة تنسيق الطاقة: يمتص الجزء العلوي من الجهاز 80% من الطاقة، ويمتص الجزء السفلي 20%.

3. حماية النسخ الاحتياطي

• قواطع الدائرة أو الصمامات المتصلة على التوالي (التيار المقنن ≥ 1.5 ضعف التيار المستمر لجهاز الحماية من الصواعق) لمنع تصعيد قصر الدائرة.
• اختر أجهزة الحماية من التيار الزائد المزودة بمؤشرات التدهور للفصل التلقائي والتنبيه عند حدوث عطل.

4. متطلبات السيناريوهات الخاصة

• نظام TN-C: استخدم وضع 3+NPE أو 3P+N لتجنب مخاطر إعادة تأريض خط PEN.
• نظام TT: قم بتركيب جهاز الحماية من الصواعق بين خطي N و PE لمنع الارتداد الناتج عن اختلاف الجهد الكهربائي.

ثالثًا: اختبار التحقق من التصميم
1. اختبار الصواعق: التحقق من قدرة تحمل جهاز الحماية من الصواعق تحت شكل موجة 10/350 ميكروثانية (الفئة الأولى) أو الجهد المتبقي تحت شكل موجة 8/20 ميكروثانية (الفئة الثانية/الثالثة).
2. اختبار الاستقرار الحراري: تدفق تيار مستمر لمدة ساعتين (50% من Imax)، مع التحقق من ارتفاع درجة الحرارة ≤60 كلفن.
3. مراقبة التدهور: استخدم أجهزة الاستشعار المدمجة لمراقبة تيار التسرب (القيمة الطبيعية

رابعاً: الأخطاء الشائعة وحلولها  

الخطأ الأول: تجاهل نوع تأريض النظام، مما يتسبب في فشل جهاز الحماية من الصواعق.
الحل: بالنسبة لأنظمة TN، اختر 3P+N؛ بالنسبة لأنظمة TT، اختر 3P+PE؛ بالنسبة لأنظمة IT، اختر 3P.
الخطأ الثاني: عدم كفاية المسافة بين أجهزة الكشف عن المواد، مما يؤدي إلى تداخل بين المراحل.
الحل: الحفاظ على مسافة ≥10 أمتار بين أجهزة الحماية من الصواعق العلوية/السفلية أو تركيب محاثات فصل (≥1 ملي هنري).
الخطأ الثالث: إهمال الحماية الاحتياطية، مما يعرض للخطر نشوب حريق بعد حدوث ماس كهربائي في جهاز الحماية من الصواعق.
الحل: الصمامات الموصولة على التوالي (التيار المقنن ≥ 1.5 ضعف التيار المستمر لجهاز الحماية من الصواعق).

ملخص  
يتطلب اختيار أجهزة الحماية من الصواعق تقييمًا شاملًا لجهد النظام، ومخاطر الصواعق، وقدرة تحمل المعدات، وبيئة التركيب. تُعطي أجهزة الحماية من الصواعق من الفئة الأولى الأولوية لسعة التفريغ، بينما تُركز أجهزة الفئة الثانية والثالثة على التحكم في الجهد المتبقي. يجب أن تتوافق أجهزة الحماية من الصواعق الخاصة بالإشارات مع أنواع الواجهات. تضمن عمليات الفحص الدورية (مثل تيار التسرب، والتقادم المادي) فعالية الحماية على المدى الطويل.