كيفية تثبيت النوع 2 من الحماية من زيادة التيار (دليل خطوة بخطوة مع الرسوم البيانية)

مقدمة

يعد ارتفاع الطاقة أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل المعدات الكهربائية. في حين أن ضربات البرق مسؤولة عن بعض الزيادات المفاجئة، فإن معظمها يحدث بسبب تبديل العمليات أو المحركات أو الاضطرابات داخل الشبكة نفسها. هذا هو المكان الذي يأتي فيه جهاز الحماية من زيادة التيار من النوع 2.

يتم تثبيت أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) من النوع 2 في لوحة التوزيع الرئيسية أو في الجزء العلوي من أنظمة UPS. وتتمثل مهمتهم في تضييق الخناق على الجهد الزائد العابر وتحويل التيارات المفاجئة بأمان إلى الأرض، مما يحافظ على أمان أجهزتك الحساسة.

في هذا الدليل، سنوضح كيفية تثبيت جهاز الحماية من زيادة التيار من النوع 2 خطوة بخطوة. ستتعلم الأدوات التي تحتاجها وفحوصات السلامة ومخططات الأسلاك وطرق الاختبار. وسوف نتعمق أكثر من معظم مدونات المبتدئين - حيث نشير إلى معايير IEC 61643 وأفضل ممارسات الأسلاك والنصائح الهندسية العملية التي ستوفر عليك من الأخطاء المكلفة.

ما هو واقي الطفرة من النوع 2؟

A النوع 2 SPD تم تصميمه للتعامل مع التيارات المفاجئة الناتجة عن ضربات البرق غير المباشرة وعمليات التبديل.

• أين تذهب: يتم تركيبها في لوحة التوزيع الرئيسية (وحدة المستهلك) أو على جانب الإدخال لأنظمة UPS.

• ما الذي يحمي منه: طفرات البرق المستحثة، والتبديل العابر، واضطرابات الشبكة.

• كيف يعمل: عن طريق تثبيت جهد التيار (لأعلى) وتحويل الطاقة إلى الأرض (PE).

المعلمات الرئيسية المحددة بواسطة IEC 61643:

• Uc (أقصى جهد تشغيل مستمر): الحد الأقصى لجهد RMS الذي يمكن لـ SPD التعامل معه بشكل مستمر.

• أعلى (مستوى حماية الجهد): مستوى التثبيت الذي يبقى على الجانب المحمي.

• في (تيار التفريغ الاسمي): التيار الزائد الذي يمكن أن يتحمله SPD بشكل متكرر (شكل موجة 8/20 ميكروثانية).

• Imax (الحد الأقصى لتيار التفريغ): أكبر زيادة يمكن أن يتحملها SPD.

على سبيل المثال، شركتنا SLP40-275/3S+1 النوع 2 SPD تم تصنيفه في:

• Uc = 275 فولت تيار متردد

• في = 20 كيلو أمبير

• إيماكس = 40 كيلو أمبير

• يصل ≥ 1.5 كيلو فولت

وهذا يجعلها مثالية للوحات التوزيع السكنية والتجارية والصناعية، بالإضافة إلى حماية UPS.

احتياطات السلامة قبل التثبيت

يعني تثبيت SPD العمل داخل لوحة التوزيع المباشرة. السلامة غير قابلة للتفاوض.

1. افصل الطاقة تمامًا عن القاطع الرئيسي.

2. تحقق مع أحد المختبرين من إلغاء تنشيط جميع الموصلات.

3. تطبيق Lockout/Tagout (LOTO): استخدم أجهزة وعلامات القفل لمنع إعادة التنشيط غير المقصودة.

4. ارتداء معدات الوقاية الشخصية: القفازات المعزولة، والنظارات الواقية، وأحذية السلامة.

5. تحقق من نظام التأريض: تأكد من ربط شريط PE الخاص بك بشكل صحيح وأن المقاومة تلبي المعايير (≥10 Ω في معظم الولايات القضائية).

مهم: قد تتطلب اللوائح المحلية (IEC 60364، أو BS 7671، أو NEC، أو الكود الوطني الخاص بك) التثبيت بواسطة كهربائي مرخص. التزم دائمًا بالمعايير المحلية.

الأدوات والمواد التي ستحتاج إليها

• وحدة SPD من النوع 2 (على سبيل المثال SLP40-275/3S+1)

• مساحة تركيب سكة DIN داخل اللوحة

• الموصل النحاسي: ≥6 مم² لأجهزة SPD من النوع 2 (توصية IEC)

• مفك عزم الدوران المناسب أو مفتاح معزول

• جهاز حماية النسخ الاحتياطي: MCB/مصهر، أو اختر SPD مع مصهر احتياطي مدمج (على سبيل المثال، سلسلة BR-30FU)

• جهاز اختبار العزل ومتعدد القياسات

• حزام ربط الأرض

دليل التثبيت خطوة بخطوة لـ النوع 2 SPD

الخطوة 1 – تخطيط واختيار موقع التثبيت

• أين: يجب تثبيت النوع 2 SPD في لوحة التوزيع الرئيسية أو على جانب الإدخال لنظام UPS. يسمح هذا الموقع لها باعتراض طفرات التبديل والعابرات البرقية المستحثة قبل أن تصل إلى الأحمال الحساسة.

• لماذا: يؤدي تثبيت SPD بعيدًا جدًا في اتجاه مجرى النهر إلى زيادة جهد التيار المتبقي (لأعلى) الذي تراه المعدات.

• أفضل الممارسات:

  • حافظ على إجمالي طول الموصل (المرحلة → SPD → الأرض) ≥ 0.5 متر.

  • ضع وحدات SPD في أقرب مكان ممكن من أشرطة التوصيل (L، N، PE).

  • إذا كانت المسافة بين النوع 1 من المنبع وSPD من النوع 2 أقل من 10 أمتار، أضف محث فصل (لكل إيك 60364) لضمان التنسيق السليم للطاقة.

الخطوة 2 - إعداد لوحة التوزيع وسكة DIN

• تأكد من إلغاء تنشيط لوحة التوزيع بالكامل. تحقق باستخدام جهاز قياس متعدد أو كاشف جهد على جميع المراحل الواردة ومحايدة.

• تأكد من تثبيت حاجز DIN بشكل آمن ونظيف وخالي من التآكل.

• اترك مساحة كافية حول SPD للتهوية والصيانة المستقبلية.

• نصيحة من الممارسة الميدانية: قم دائمًا بتركيب وحدات SPD المعيارية عموديًا عندما يكون ذلك ممكنًا. وهذا يدعم تبديد الحرارة الطبيعي ويجعل فحص نوافذ المؤشر أسهل.

الخطوة 3 – توصيل الموصلات (L، N، PE)

تعد الأسلاك المناسبة أمرًا بالغ الأهمية، حيث يمكن أن تؤدي التوصيلات الضعيفة إلى إضعاف الحماية من زيادة التيار بشكل كامل.

• حجم الموصل:

  • النوع 2 SPD (سكني/تجاري): ≥ 6 مم² من النحاس.

  • النوع 1 SPD (عند مدخل الخدمة): ≥ 16 مم² من النحاس.

• ترتيب الاتصال:

  • قم بتوصيل موصلات الطور (L1، L2، L3) بمحطات إدخال SPD.

  • قم بتوصيل المحايد (N) إذا كان ذلك مطلوبًا بواسطة نوع SPD (4P أو 3+1).

  • قم بتوصيل الأرض (PE) مباشرة بالقضيب الأرضي باستخدام أقصر موصل ممكن.

• عزم الدوران: قم بربط الأطراف وفقًا لورقة بيانات الشركة المصنعة (عادةً 2.5-3.5 نيوتن متر لـ 6 مم² من النحاس). المحطات السائبة تخلق مخاطر التسخين والانحناء.

• لماذا تعتبر الخيوط القصيرة مهمة: كل 10 سم من طول السلك يضيف حوالي 1 كيلو فولت من جهد التيار الزائد المتبقي. وهذا يعني أن الخيوط الطويلة أو الملتفة يمكن أن ترتفع إلى ما هو أبعد من تحمل المعدات.

• خطأ شائع: تشغيل سلك PE بالتوازي مع أسلاك الطور لمسافات طويلة. وهذا يزيد من الاقتران الاستقرائي ويضعف الحماية.

الخطوة 4 - إضافة حماية النسخ الاحتياطي (Fuse أو MCB)

• لماذا هناك حاجة: يتم توصيل SPD بالتوازي مع النظام. إذا فشل بسبب التعرض للارتفاع الشديد، فقد يحدث قصر في الدائرة الكهربائية. يضمن جهاز الحماية الاحتياطي المخصص قطع الاتصال الآمن دون تعطل القاطع الرئيسي.

• خيارات:

  • SPD القياسي: قم بالتوصيل عبر MCB (20–32 أمبير نموذجي للمنزل) أو المصهر، المُصنف وفقًا لـ SPD's In وImax.

  • حل متكامل: استخدم أجهزة SPD مع صمامات احتياطية مدمجة (على سبيل المثال، سلسلة BR-30FU)، مما يلغي الحاجة إلى جهاز حماية خارجي.

• المعايير: توصي كل من IEC 61643 وBS 7671 بالتنسيق الانتقائي بين SPD والقواطع الأولية لتجنب التعثر المزعج.

الخطوة 5 - ضمان التأريض والترابط المناسبين

• المسار المباشر إلى الأرض: يجب ربط الطرف الأرضي الخاص بـ SPD مباشرة بقضيب PE. لا تقم بالتسلسل التعاقبي عبر الأجهزة الأخرى.

• مقاومة الأرض: وفقًا للمعيار IEC 60364، يجب أن تكون مقاومة التأريض عمومًا ≥10 أوم، مع تفضيل ≥1 أوم في مراكز البيانات ومرافق الاتصالات.

• الترابط متساوي الجهد: تأكد من ربط جميع العبوات المعدنية ودروع الكابلات بنفس الإمكانية لمنع الاختلافات المحتملة الخطيرة أثناء الزيادات المفاجئة.

• نصيحة: استخدم الموصلات المسطحة أو النحاس المضفر عندما يكون ذلك ممكنًا بالنسبة للـ PE، حيث أنها ذات محاثة أقل مقارنة بالموصلات المستديرة.

الخطوة 6 - التكليف والاختبار

قبل إعادة تنشيط النظام، تحقق من التثبيت جيدًا:

1. التفتيش البصري:

   • تأكد من صحة جميع التوصيلات (L/N/PE).

   • تأكد من أن أطوال الموصلات قصيرة قدر الإمكان.

   • تحقق من عزم الدوران على كل محطة.

2. اختبار العزل:

   • قم بإجراء اختبارات مقاومة العزل بين L–N، وL–PE، وN–PE لضمان سلامة الأسلاك.

3. فحص الطاقة:

   • قم بتشغيل الطاقة ولاحظ نافذة مؤشر الحالة على SPD:

     • الأخضر = التشغيلي

     • الأحمر = الوحدة قد فشلت ويجب استبدالها

4. اختبار الإشارة عن بعد (إن وجد):

   • بالنسبة لأجهزة SPD التي لديها جهات اتصال عن بعد، تحقق من تكامل الإنذار مع أنظمة BMS/SCADA.

5. التوثيق:

   • قم بتسجيل نوع SPD ورقم الطراز والمعلمات المقدرة (Uc وIn وImax وUp) وتاريخ التثبيت وموقع الدائرة للصيانة المستقبلية.

مرشح المقتطف المميز (نمط الملخص):
لتثبيت جهاز الحماية من زيادة التيار من النوع 2، افصل الطاقة وقم بتركيبه على حاجز DIN داخل لوحة التوزيع. قم بتوصيل موصلات L/N/PE باستخدام النحاس ≥6 مم² بطول إجمالي ≥0.5 متر، وإضافة مصهر احتياطي أو MCB، والتأكد من التأريض المباشر إلى شريط PE. بعد الربط إلى عزم الدوران الصحيح، قم بإجراء اختبارات العزل، وتحقق من مؤشر الحالة، وقم بتوثيق التثبيت.

مخططات الأسلاك للنوع 2 SPD

نظام أحادي الطور (230 فولت، TN-S/TT)

• إعدادات:

  • قم بتوصيل SPD بين L وN، وبين N وPE.

  • بالنسبة لأنظمة TT، تأكد من أن مسار الحماية N-PE يستخدم فجوة شرارة أو مجموعة MOV+GDT لتجنب تيارات التسرب المستمرة.

• الحماية الاحتياطية:

  • يجب تركيب مصهر مخصص أو MCB على موصل الطور (L) الذي يغذي فرع SPD.

  • الإعداد السكني النموذجي: 20-32 A MCB تم تصنيفه وفقًا لـ SPD’s In/Imax.

• لماذا يهم: بدون حماية احتياطية مناسبة، قد يتسبب فشل SPD في حدوث ماس كهربائي دائم، مما يؤدي إلى تعثر القاطع الرئيسي وقطع الطاقة عن التثبيت بأكمله.

نظام ثلاثي الطور (400 فولت، TN-S)

• إعدادات:

  • يتم توصيل SPD عبر L1-PE، وL2-PE، وL3-PE، وN-PE.

  • التكوين الموصى به 3+1: MOVs عبر كل مرحلة إلى الحياد (L1-N، L2-N، L3-N)، بالإضافة إلى فجوة شرارة بين N وPE.

• مزايا تكوين 3+1:

  • يقلل من الجهد المتبقي بين المحايد والأرض.

  • يوفر تنسيقًا أفضل في أنظمة TT وTN-S حيث يمكن أن يحدث إزاحة محايدة.

• الحماية الاحتياطية:

  • عادةً ما تكون هناك حاجة إلى 32-63 A MCBs لكل فرع من فروع SPD في الأنظمة الصناعية/التجارية.

• نصيحة احترافية: عند حماية UPS ثلاثي الطور أو أحمال المحرك، تحقق دائمًا من أن تصنيف تيار الدائرة القصيرة (Isc) الخاص بـ SPD يطابق مستوى الخطأ عند نقطة التوزيع (متطلبات IEC 61643-11).

تكامل UPS (إمدادات الطاقة غير المنقطعة)

• التنسيب: قم بتثبيت النوع 2 SPD في الجزء العلوي من مقوم UPS. وهذا يضمن تثبيت التيارات المفاجئة من شبكة المرافق قبل الوصول إلى إلكترونيات UPS.

• لماذا المنبع وليس المصب:

  • قد يتسبب التثبيت في اتجاه مجرى النهر في حدوث إزعاج، نظرًا لأن محولات UPS يمكن أن تولد توافقيات وعابرات تحويل سريعة.

  • يعمل الوضع العلوي على حماية المقومات ومكثفات التيار المستمر ووحدات العاكس، مما يطيل عمر UPS.

• مثال مع منتجاتنا:

  • يضمن SLP40-275/3S+1 من مصدر UPS مزدوج التحويل تحويل التيارات المفاجئة التي تصل إلى 40 كيلو أمبير بشكل آمن، مما يمنع الضغط على IGBTs والبطاريات العاكسة.

• ملاحظة هندسية: في مرافق تكنولوجيا المعلومات أو الرعاية الصحية الحيوية، فكر في الجمع بين النوع 1 + النوع 2 عند مدخل UPS للحماية من الصواعق + التبديل المفاجئ.

الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها

1. الأسلاك طويلة جدًا

• خطأ: SPD متصل بطول الموصل الإجمالي> 0.5 متر.

• لماذا الخطأ: يضيف كل 10 سم ~ 1 كيلو فولت إلى الجهد المتبقي (أعلى). قد لا يزال من الممكن تدمير الأجهزة الإلكترونية الحساسة (قدرة تحملها 1.5 كيلو فولت).

• أفضل الممارسات: أبقِ SPD قريبًا قدر الإمكان من قضبان التوصيل؛ استخدم مسارات مستقيمة، وتجنب الحلقات والانحناءات الحادة.

2. حجم موصل خاطئ

• خطأ: استخدام أسلاك <6 مم² من النحاس لوحدات SPD من النوع 2.

• عاقبة: التدفئة المفرطة، وخطر انهيار العزل أثناء العواصف الكبيرة.

• أفضل الممارسات:

  • النوع 2 SPD → ≥6 مم² Cu (IEC 60364).

  • النوع 1 SPD → ≥16 مم² Cu.

  • استخدم الموصلات ذات الحث المنخفض (النحاس المضفر أو المسطح إن أمكن).

3. لا توجد حماية احتياطية

• خطأ: توصيل SPD مباشرة بدون MCB/fuse.

• عاقبة: إذا فشل SPD في وضع الدائرة القصيرة، فيمكن أن يعطل القاطع الرئيسي، مما يؤدي إلى إغلاق المنشأة بأكملها.

• أفضل الممارسات:

  • قم دائمًا بتركيب قاطع/منصهر مخصص.

  • استخدم نماذج SPD المزودة بصمامات مدمجة (مثل سلسلة BR-30FU الخاصة بنا) للتثبيت المبسط.

4. سوء التأريض

• خطأ: أرض مقاومة عالية (> 30 Ω) أو توجيه متوازي طويل مع موصلات الطور.

• عاقبة: لا يمكن تفريغ تيار التيار الزائد بشكل آمن، مما يؤدي إلى رفع جهد اللمس ويعرض المعدات/الأشخاص للخطر.

• أفضل الممارسات:

  • تأكد من أن مقاومة الأرض ≥10 أوم (IEC 60364).

  • في مراكز البيانات/المستشفيات، استهدف ≥1 أوم.

  • قم بتوصيل محطة SPD الأرضية مباشرة بقضيب PE بأقصر موصل.

5. تجاهل التنسيق

• خطأ: تركيب أجهزة SPD من النوع 2 فقط بدون النوع 1 (للإضاءة المباشرة) أو النوع 3 (للمعدات الطرفية).

• عاقبة: لا يستطيع النوع 2 وحده امتصاص تيارات البرق عالية الطاقة أو حماية الأجهزة الطرفية الحساسة.

• أفضل الممارسات: اتبع مبدأ التعاقب (النوع 1 + النوع 2 + النوع 3)، مع ضمان مسافة التنسيق ≥10 م أو استخدام محاثات الفصل إذا كانت أقل من 10 م.

الصيانة والمراقبة

إن أداة الحماية من زيادة التيار ليست “تثبيتًا ونسيانًا”. المراقبة المستمرة تضمن الموثوقية.

1. الشيكات البصرية

• تحتوي معظم أجهزة SPD على نافذة حالة (أخضر = قيد التشغيل، أحمر = فاشل).

• قم بالفحص شهريًا، أو بعد أحداث البرق المعروفة.

2. المراقبة عن بعد (BMS/SCADA)

• يمكن توصيل أجهزة SPD ذات جهات اتصال الإشارة عن بعد (NO/NC) بنظام إدارة المبنى (BMS).

• يتيح ذلك لمديري المنشأة الحصول على إنذارات في حالة فشل SPD، حتى لو لم يتم فحص اللوحة فعليًا.

3. عد الأحداث

• استخدم عدادات الزيادة المفاجئة مثل BRSC-01 لتسجيل كل حدث زيادة مفاجئة.

• تساعد السجلات في الصيانة التنبؤية - إذا تعامل SPD مع العديد من الأحداث عالية الطاقة، فخطط للاستبدال قبل الفشل.

4. الاستبدال

• تعد وحدات SPD المعيارية (مثل سلسلة SLP وBR) عبارة عن تصميمات قابلة للتوصيل/التوصيل.

• استبدل الخرطوشة دون إعادة توصيل القاعدة، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل.

5. الاختبار السنوي

• إجراء اختبار مقاومة العزل بين الموصلات.

• قم بقياس مقاومة الأرض سنويًا (الهدف ≥10 أوم أو حسب الكود المحلي).

• توثيق نتائج الاختبار لعمليات تدقيق الامتثال وسجلات الضمان.

خاتمة

إن تركيب جهاز الحماية من زيادة التيار من النوع 2 ليس أمرًا معقدًا، ولكن يجب أن يتم بشكل صحيح. من خلال اتباع قواعد التثبيت الصحيحة - الأسلاك القصيرة، وحجم الموصل الصحيح، والتأريض الموثوق، والحماية الاحتياطية - فإنك تضمن أن يعمل جهاز SPD الخاص بك تمامًا كما هو مصمم.

UPS وحده لا يكفي لحماية الأنظمة الحساسة. إن إقرانه مع النوع 2 SPD المثبت بشكل صحيح يوفر المرونة التي تتطلبها المرافق الحديثة.

تم تصميم وحدات SPD من سلسلة SLP40-275/3S+1 وBR-30FU الخاصة بشركتنا لسهولة تركيب قضبان DIN، وميزات السلامة المدمجة، والتوافق مع معايير IEC 61643. سواء كنت تحمي لوحة سكنية، أو مكتبًا تجاريًا، أو نظام UPS صناعي، فإن هذه الحلول تضمن الموثوقية وراحة البال على المدى الطويل.