الحماية من زيادة التيار: ما الذي يجب ملاحظته؟

لا يتم مجرد تثبيت الحماية الفعالة من زيادة التيار. ويجب أن يتم تنسيقها بشكل فردي – مع النظام الذي سيتم حمايته والظروف المحيطة السائدة في الموقع. ولهذا السبب، يجب أن يكون التصميم والمفهوم متسقين. وهذا يعني أنه يجب أخذ العديد من التفاصيل في الاعتبار، بدءًا من النظر في المعايير والشروط وحتى التصنيف وفقًا لمنطقة الحماية من الصواعق.

معايير الحماية من الصواعق والطفرة

توفر المعايير الوطنية والدولية دليلاً لإنشاء مفهوم الحماية من الصواعق وزيادة التيار بالإضافة إلى تصميم أجهزة الحماية الفردية.

الحماية من الصواعق طبقاً للمواصفة IEC 62305:

الجزء الأول: خصائص ضربات البرق

في الجزء الأول من هذه المواصفة القياسية [1]، يتم أخذ الخصائص المميزة لضربات البرق، واحتمال حدوثها، واحتمال وقوع المخاطر في الاعتبار.

الجزء الثاني: تحليل المخاطر

يصف تحليل المخاطر وفقًا للجزء 2 من هذا المعيار [2] العملية التي يتم من خلالها، أولاً وقبل كل شيء، تحليل الحاجة إلى الحماية من الصواعق للنظام المادي. يتم التركيز على مصادر مختلفة للضرر، على سبيل المثال، ضربة صاعقة مباشرة في المبنى، وكذلك أنواع الضرر الناتج عن ذلك:

• التأثير على الصحة أو فقدان الحياة

• فقدان الخدمات الفنية للجمهور

• فقدان الأشياء ذات الأهمية الثقافية التي لا يمكن تعويضها

• الخسائر المالية

يتم تحديد الفوائد المالية على النحو التالي: كيف يمكن مقارنة التكلفة الإجمالية السنوية لنظام الحماية من الصواعق بتكاليف الأضرار المحتملة بدون نظام الحماية؟ يعتمد تقييم التكلفة على المصروفات الخاصة بتخطيط وتجميع وصيانة نظام الحماية من الصواعق.

الأجزاء 3 و 4: مساعدات التخطيط والمواصفات

إذا قرر تقييم المخاطر أن الحماية من الصواعق مطلوبة وفعالة من حيث التكلفة، فيمكن تخطيط نوع ونطاق التدابير المحددة للحماية بناءً على الجزأين 3 [3] و4 [4] من هذا المعيار. يعد مستوى الحماية من الصواعق الذي تحدده إدارة المخاطر أمرًا حاسمًا لتحديد نوع التدابير ونطاقها.

بالنسبة للهياكل المادية التي تتطلب مستوى عالٍ جدًا من الأمان، يجب التقاط جميع الضربات تقريبًا وتنفيذها بأمان. بالنسبة للأنظمة التي تكون فيها المخاطر المتبقية الأعلى مقبولة، لا يتم التقاط الضربات ذات السعة الأقل.

الحماية من زيادة التيار وفقًا للمواصفة IEC 60364-4-44

تصف هذه المواصفة القياسية [5] الظروف التي يجب فيها استخدام أجهزة الحماية من زيادة التيار في أنظمة الجهد المنخفض لحماية التركيبات الكهربائية من زيادة الجهد. وبالتالي يقتصر مجال التطبيق على زيادة الفولتية الناتجة عن التأثيرات الجوية أو نتيجة لإجراءات التبديل التي يتم إرسالها بواسطة نظام إمداد الطاقة. لا يتم أخذ ضربات الصواعق المباشرة في النظام الهيكلي بعين الاعتبار، بل يتم أخذ الضربات في خطوط الإمداد أو بالقرب منها فقط.

وبالمثل، لا يتم تضمين الأنظمة الهيكلية ذات خطر الانفجار وكذلك التطبيقات الهيكلية التي يمكن أن تسبب ضررًا للبيئة (مثل أنظمة البتروكيماويات أو محطات الطاقة النووية) في تطبيق المعيار. بالنسبة لهذه العمليات، سيتم استخدام معيار الصواعق IEC 62305 حصريًا.

يجب استخدام أجهزة الحماية من زيادة التيار إذا كان من الممكن أن يكون للجهد الزائد العابر تأثيرات على ما يلي:

• حياة الإنسان، على سبيل المثال، أنظمة السلامة والمستشفيات

• المؤسسات العامة والثقافية، على سبيل المثال، فقدان الخدمات العامة ومراكز تكنولوجيا المعلومات والمتاحف

• الأنشطة الصناعية أو التجارية، مثل الفنادق والبنوك وأنظمة الإنتاج والمزارع.

تدابير ومعدات الحماية الأساسية

من أجل حماية النظام الهيكلي باستمرار من ضربات الصواعق وزيادة الفولتية، يلزم اتخاذ تدابير حماية مختلفة أو معدات مصممة خصيصًا لبعضها البعض. ويمكن إجراء تقسيم واسع على النحو التالي:

• الحماية من الصواعق الخارجية

• الحماية من الصواعق الداخلية

• التأريض والترابط متساوي الجهد

• نظام SPD المنسق

الحماية من الصواعق الخارجية

تهدف الحماية من الصواعق الخارجية (الشكل 15) إلى تحويل الضربات التي تقترب من الجسم المراد حمايته ونقل تيار البرق من النقطة التي يضرب فيها الأرض. وعلى هذا النحو، لا يمكن أن يحدث أي ضرر عن طريق التأثيرات الحرارية أو المغناطيسية أو الكهربائية. الحماية الخارجية من الصواعق منهجية: فهي تتكون من محطة الهواء، ومانعات الصواعق، ونظام التأريض.

الحماية من الصواعق الداخلية

يجب أن يمنع نظام الحماية من الصواعق الداخلي تكوين شرارة خطيرة داخل النظام. يمكن أن يحدث الشرر بسبب تيار البرق في نظام الحماية من الصواعق الخارجي أو في الأجزاء الموصلة الأخرى من النظام الهيكلي.

يتكون نظام الحماية من الصواعق الداخلي من الربط متساوي الجهد والعزل الكهربائي لأنظمة الحماية من الصواعق الخارجية.

الترابط المتساوي الجهد للحماية من الصواعق هو مزيج من التدابير التي تمنع الاختلافات المحتملة. وهي تقوم بشكل أساسي بتوصيل نظام الحماية من الصواعق بالتركيبات المعدنية والأنظمة الداخلية وكذلك الأنظمة الكهربائية والإلكترونية داخل النظام. يحدث هذا عن طريق خطوط الربط متساوية الجهد، أو أجهزة الحماية من زيادة التيار، أو عزل فجوات الشرارة.

التأريض والترابط متساوي الجهد

يهدف نظام التأريض إلى توزيع وتفريغ تيار البرق الملتقط إلى الأرض. وهنا يكون نوع نظام التأريض أكثر أهمية من مقاومة التأريض. تيار البرق عبارة عن نبضة قصيرة جدًا تتصرف كتيار عالي التردد. الترابط الفعال متساوي الجهد مهم أيضًا. يربط الترابط المتساوي الجهد جميع الأجزاء الموصلة كهربائيًا مع بعضها البعض عبر الموصلات - تتم حماية الموصلات النشطة بواسطة أجهزة الحماية من زيادة التيار. ومن خلال القيام بذلك، فإنهيحمي من جميع أنواع الوصلات.

نظام SPD المنسق

من المفهوم أن نظام SPD المنسق هو نظام متعدد المستويات لأجهزة الحماية من زيادة التيار التي يتم تنسيقها مع بعضها البعض.

يوصى بالخطوات التالية لتحقيق نظام SPD عالي الأداء.

• تقسيم النظام الهيكلي إلى مناطق للحماية من الصواعق

• دمج جميع الخطوط التي تعبر بين المناطق المختلفة في رابطة تساوي الجهد المحلية باستخدام SPDs مناسبة

• تنسيق أنواع مختلفة من وحدات SPD: يجب أن تتعامل الأجهزة مع بعضها البعض بشكل انتقائي لمنع المكونات الفردية من التحميل الزائد

• استخدم خطوط إمداد قصيرة للتوصيل المتوازي لأجهزة SPDs بين الموصلات النشطة والترابط متساوي الجهد

• وضع الخطوط المحمية وغير المحمية بشكل منفصل

• المعدات الأرضية فقط عبر جهاز SPD المعني (موصى به)

مناطق الحماية من الصواعق

يعتمد تحديد مكان تركيب أجهزة الحماية من الصواعق داخل النظام الهيكلي على مفهوم منطقة الحماية من الصواعق الموضح في الجزء 4 من معيار الحماية من الصواعق IEC 62305 [4].

فهو يقسم الأنظمة الهيكلية إلى مناطق الحماية من الصواعق (LPZ)، ويقوم بذلك من الخارج إلى الداخل مع انخفاض مستويات الحماية من الصواعق. في المناطق الخارجية يمكن استخدام المعدات المقاومة فقط. ومع ذلك، في المناطق الداخلية، يمكن أيضًا استخدام المعدات الحساسة. تتميز المناطق الفردية وتسميتها على النحو التالي:

LPZ 0A

منطقة غير محمية خارج المبنى حيث من المحتمل حدوث ضربات صاعقة مباشرة. اقتران مباشر لتيارات البرق في الخطوط، المجال المغناطيسي غير الموهن لضربة البرق

LPZ 0B

منطقة خارج المبنى محمية من ضربات الصواعق المباشرة عن طريق محطة جوية. أدى المجال المغناطيسي غير المخفف لضربة البرق إلى إحداث تيارات تصاعدية على الخطوط فقط.

إل بي زد 1

المنطقة داخل المبنى والتي قد تظل خاضعة لجهود زيادة الطاقة العالية أو التيارات المفاجئة والمجالات الكهرومغناطيسية القوية

إل بي زد 2

منطقة داخل المبنى والتي قد لا تزال تتعرض لارتفاع الفولتية أو التيارات المفاجئة والمجالات الكهرومغناطيسية التي تم إضعافها بشكل كبير بالفعل.

إل بي زد 3

المنطقة داخل المبنى التي قد تتعرض فقط لجهد كهربائي منخفض للغاية أو لا يكاد يكون هناك أي ارتفاع أو تيارات تصاعدية ومجالات كهرومغناطيسية ضعيفة جدًا أو غير موجودة.

يجب أن تستخدم جميع الخطوط التي تعبر بين المناطق أجهزة حماية منسقة ضد زيادة التيار. وتعتمد قيم قوتها على فئة الحماية المطلوب تحقيقها، والتي يتم تحديدها وفقًا للمواصفات القانونية أو عن طريق تحليل المخاطر. عندما يتعلق الأمر باختيار أجهزة الحماية من زيادة التيار، استخدم المعيار كأساس، على افتراض أنه سيتم تفريغ 50% من تيار البرق إلى الأرض. يتم توجيه 50% الآخر من تيار البرق إلى التركيبات الكهربائية عبر التيار الرئيسيالترابط متساوي الجهد ومن هناك يجب أن يتم بعيدا عن نظام SPD.