المعايير الرئيسية ومعايير اختبار أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs)

جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD): جهاز يُستخدم للحد من ارتفاعات الجهد العابرة وتحويل تيارات الاندفاع. تُستخدم أجهزة الحماية من الاندفاع بشكل أساسي في أنظمة توزيع الجهد المنخفض وأنظمة المعلومات للحماية من ارتفاعات الجهد الناتجة عن الصواعق، وارتفاعات الجهد الناتجة عن عمليات التبديل، والنبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الصواعق، ونبضات التداخل الكهرومغناطيسي. أما لحماية جانب الجهد العالي من هذه الارتفاعات، فتُستخدم مانعات الصواعق بدلاً منها.

أولاً: المعايير الرئيسية لأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs)

1. أقصى جهد تشغيل مستمر (Uc): أقصى جهد جذر متوسط ​​التربيع (RMS) أو جهد تيار مستمر يمكن تطبيقه باستمرار على وضع الحماية لجهاز الحماية من الصواعق (SPD). وهو في الأساس الجهد المقنن للجهاز. تؤثر قيمة Uc على كلٍ من عمر جهاز الحماية من الصواعق ومستوى حمايته من الجهد. قد يؤدي اختيار قيمة Uc أعلى إلى إطالة عمر الجهاز، ولكنه سيزيد أيضًا من الجهد المتبقي، مما يضر بالمعدات المحمية.

2. تيار التفريغ الاسمي (بوصة)تيار الذروة لموجة تيار مدتها 8/20 ميكروثانية الذي يتحمله جهاز الحماية من الصواعق. يُستخدم هذا المعيار لاختبارات الفئة الثانية، كما يُعدّ معيارًا تمهيديًا لاختبارات الفئتين الأولى والثانية. تحدد معايير أجهزة الحماية من الصواعق سلسلة من قيم تيار الذروة، ويختار المصنّعون مستوى تيار الذروة المناسب للاختبار. بمجرد اجتياز جهاز الحماية من الصواعق للاختبار، تُعتمد قيمة تيار الذروة الخاصة به رسميًا كمستوى مُختار.

3. أقصى تيار تفريغ (Imax) في اختبارات الفئة الثانية: التيار الأقصى لموجة تيار مدتها 8/20 ميكروثانية الذي يمكن لجهاز الحماية من الصواعق (SPD) التعامل معه. على الرغم من تشابه التعريف مع تيار التشغيل (In)، إلا أن معايير أجهزة الحماية من الصواعق توفر سلاسل منفصلة لتيار التشغيل (In) والتيار الأقصى (Imax)، حيث يكون Imax أكبر من تيار التشغيل (In) لنفس الفئة. لا يضمن اجتياز الاختبار عند مستوى تيار تشغيل (In) معين اجتياز جهاز الحماية من الصواعق للاختبار عند مستوى التيار الأقصى (Imax) المقابل، نظرًا لاختلاف ظروف الاختبار (مقدار التيار وعدد النبضات).

4. تيار النبضة (Iimp): تتميز قدرة جهاز الحماية من الصواعق على تحمل موجة تيار صاعقة مدتها 10/350 ميكروثانية بمعاملين: ذروة التيار (Ipeak) والشحنة (Q). يُستخدم هذا المعامل لاختبارات الفئة الأولى.

5. مستوى الحماية من الجهد الزائد (أعلى): يُعرف هذا أيضًا بالجهد المتبقي، ويشير إلى الجهد عبر جهاز الحماية من الصواعق (SPD) عند مرور تيار ذروة ذي شكل موجي محدد عبره بعد تفعيله. يجب أن يكون الجهد المتبقي (Up) أقل من جهد تحمل المعدات المحمية. يحدد المعيار الفني GB50343-2012، الخاص بحماية أنظمة المعلومات الإلكترونية في المباني من الصواعق، مستويات جهد تحمل النبضة لمختلف مراحل أنظمة توزيع الجهد المنخفض. يشير جهد تحمل النبضة المقنن (Uw) للمعدات، والمقدم من الشركة المصنعة، إلى قدرتها على العزل ضد الفولتية الزائدة. لذلك، يجب أن يضمن اختيار جهاز الحماية من الصواعق (SPD) أن يكون الجهد المتبقي (Up) أقل من جهد تحمل النبضة (Uw).

ثانياً: الاختبارات ذات الصلة بأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs)

تتناول الأقسام السابقة اختبارات الفئة الأولى والفئة الثانية. فيما يلي منهجيات الاختبار:
1. اختبار الفئة الأولى: تم إجراء التجربة باستخدام تيار التفريغ الاسمي (In)، ونبضة جهد مقدارها 1.2/50 ميكروثانية، وأقصى تيار نبضي Iimp (موجة تيار البرق 10/350 ميكروثانية). إذا كانت الشحنة المنقولة خلال 10 مللي ثانية هي Q، فإن ذروة التيار Ipeak = 0.5Q.
2. اختبار الفئة الثانية: تم إجراء العملية باستخدام تيار التفريغ الاسمي (In)، ونبضة جهد 1.2/50 ميكروثانية، وتيار التفريغ الأقصى Imax (موجة تيار 8/20 ميكروثانية).
3. اختبار الفئة الثالثة: يتم التوصيل باستخدام موجة مركبة، تُعرف بأنها جهد دائرة مفتوحة 1.2/50 ميكروثانية (Uoc) وتيار دائرة قصيرة 8/20 ميكروثانية (Isc) يتم توليدها بواسطة مولد موجة مركبة 2 أوم.

لا تُصنّف فئات الاختبار هذه ضمن فئات هرمية، وبالتالي لا يمكن مقارنتها مباشرةً. ويحق للمصنّعين اختيار أي فئة اختبار للتحقق من صحة الاختبار. مع ذلك، في تصميم الأنظمة الكهربائية للمباني، يجب أن يتوافق اختيار أجهزة الحماية من الصواعق (SPDs) المختبرة ضمن الفئة الأولى أو الثانية مع ما يلي:

IEC 61024: يتعلق الأمر بحماية سلامة الأشخاص من الصواعق في المباني، ويغطي اختيار مستويات الحماية لنظام الحماية من الصواعق (LPS).

IEC 61312: يتناول هذا القسم الحماية من النبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الصواعق (LEMP)، بما في ذلك متطلبات حماية المباني والتأريض والربط متساوي الجهد.

IEC 62305: يقدم هذا الدليل إرشادات لتصميم أنظمة الحماية من الصواعق، ويجمع المبادئ العامة والمتطلبات الخاصة بالحماية من الصواعق.