في الأنظمة الكهربائية الحديثة، تعد الحماية من زيادة التيار عنصرًا حاسمًا في ضمان التشغيل الآمن والمستقر للمعدات. ومع ذلك، مصطلحات مثل SPD (حامي الطفرة), غالبًا ما يتم استخدام مانع الصواعق ومانع الصواعق بالتبادل في الصناعة، مما يؤدي إلى الاختيار والتطبيق غير الصحيحين.
ستوضح هذه المقالة بشكل منهجي الاختلافات الأساسية بين هذه التقنيات الثلاثة لمساعدتك في تكوين فهم واضح لمفاهيم الحماية وبناء “خط دفاع” فعال.”
على الرغم من أن الثلاثة يشتركون في نفس الهدف - نقل أو استيعاب الطاقة المفاجئة - إلا أن تصميماتهم ومعاييرهم وسيناريوهات التطبيق تختلف بشكل أساسي.
مانع الصواعق: يستخدم بشكل أساسي في أنظمة الطاقة ذات الجهد المتوسط والعالي (مثل خطوط النقل والتوزيع والمحطات الفرعية). والغرض الأساسي منه هو حماية عزل خطوط ومعدات نظام الطاقة، ومنع فشل النظام الناجم عن الجهد الزائد الخارجي الناتج عن ضربات البرق المباشرة أو الجهد الناجم عن البرق. إنه بمثابة “صمام أمان” لنظام الطاقة.
واقي الطفرة (SPD): هذا مصطلح قياسي يستخدم في الأنظمة الكهربائية والإلكترونية ذات الجهد المنخفض. والغرض الأساسي منه هو حماية التركيبات الكهربائية والمعدات الإلكترونية الحساسة داخل المباني من الأضرار الناجمة عن الجهد الزائد العابر الناتج عن النبضات الكهرومغناطيسية البرق أو عمليات التبديل. إنه بمثابة “مخزن مؤقت” بين المعدات والارتفاعات المفاجئة.
Surge Suppressor (SPS): يشير عادةً إلى المنتجات الاستهلاكية ذات الجهد المنخفض والمكونات الإضافية. وتشبه وظيفتها وظيفة SPD، ولكنها عادةً ما تتمتع بمستوى حماية وقدرة أقل. والغرض الأساسي منه هو توفير الحماية الأساسية الملائمة للمعدات الكهربائية للمستخدم النهائي.
مانعات الصواعق: تتعامل مع مستويات الجهد المتوسط إلى العالي، عادةً ما تكون أعلى من 1 كيلو فولت، ويمكن أن تصل إلى مئات كيلو فولت.
قاطع التيار المتردد (SPD) ومانع التيار المفاجئ: التعامل مع مستويات الجهد المنخفض، عادةً 1000 فولت تيار متردد أو 1500 فولت تيار مستمر أو أقل. تقع أنظمة 220 فولت/380 فولت شائعة الاستخدام ضمن هذه الفئة.
واقيات التيار: حماية البنية التحتية الكهربائية مثل المحولات وقواطع الدائرة وعزل خطوط النقل.
SPD: حماية الأنظمة الكهربائية الشاملة والمعدات الحيوية داخل المباني، مثل خزائن التوزيع وخوادم مراكز البيانات وأنظمة التحكم الصناعية.
مانعات التيار المفاجئ: حماية أجهزة نهائية محددة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة التلفزيون والأجهزة المنزلية.
أجهزة التفريغ المفاجئ (SPD): عالية للغاية. مصممة لتفريغ طاقة تيار البرق واسعة النطاق من ضربات البرق المباشرة أو المستحثة في المناطق المجاورة لها.
SPD: عالي إلى متوسط، ومتدرج. اعتمادًا على موقع التثبيت، تتراوح من مئات الكيلومترات (الفئة الأولى) عند طرف التوزيع الرئيسي إلى آلاف الكيلومترات (الفئة الثالثة) عند الواجهة الأمامية للمعدات، مما يشكل نظام حماية منسقًا.
مثبطات الطفرة: أقل. تكون سعة التفريغ عادةً أقل من 10 كيلو أمبير (شكل موجة 8/20 ميكروثانية)، وهي مناسبة للتعامل مع طاقة التدفق المتبقية والاضطرابات الموضعية.
مانعات الصواعق: يتم تركيبها عند نقطة الدخول أو العقدة الحرجة لنظام الطاقة، مثل أبراج النقل، وجانب الخط الخارج للمحطات الفرعية، وجانب الجهد العالي لمحولات التوزيع 10 كيلو فولت.
SPD: يتم تركيبه على مراحل على مستويات مختلفة من نظام توزيع الطاقة ذات الجهد المنخفض وفقًا لمفهوم منطقة الحماية من الصواعق (LPZ): مثل صندوق التوزيع الرئيسي للمبنى (حدود LPZ 0-1)، وصناديق التوزيع الأرضية (حدود LPZ 1-2)، والواجهة الأمامية لخزائن المعدات (حدود LPZ 2-3).
مانعات التيار المفاجئ: يتم تركيبها في أبعد نقطة استخدام، أي على المقبس أو كوظيفة متكاملة لشريط الطاقة.
مانعات الصواعق: تتوافق مع معايير صناعة الطاقة، مثل سلسلة IEC 60099 وGB 11032 (مانعات التيار المتردد من أكسيد المعدن بدون فجوات).
SPD: يتوافق مع المعايير الدولية/الوطنية لوقاية التيار الكهربائي المنخفض، مثل سلسلة IEC 61643 وGB/T 18802.1. تحدد هذه المعايير بوضوح اختبارات وتصنيفات الفئات الأولى والثانية والثالثة.
مانعات الاندفاع المفاجئ: تتوافق عادةً مع معايير سلامة المنتج والأداء، مثل UL 1449 (الولايات المتحدة الأمريكية) وEN 61643-11، ولكن تركيز التقييم يختلف عن تركيز SPD على مستوى النظام.
مانعات الصواعق: أنظمة نقل وتحويل الطاقة، محطات توليد الطاقة، محطات الطاقة الفرعية الجديدة، توزيع الطاقة الصناعية ذات الجهد العالي.
SPD: المباني التجارية ومراكز البيانات والمصانع ومحطات الاتصالات والمباني الذكية والمرافق الطبية.
مانعات الصواعق: المنازل، المكاتب، المحلات التجارية الصغيرة، الأنظمة السمعية والبصرية.
يمكن تصور نظام حماية الطاقة حتى الاستهلاك بأكمله كخط دفاع ساحلي:
تشبه مانعات الصواعق حواجز الأمواج في أعماق البحار، حيث تقاوم الموجات العملاقة الأكثر تدميراً (ضربات البرق المباشرة/الجهد الزائد للنظام).
يشبه SPD (الفئة I / II / III) الأسوار البحرية متعددة الطبقات، والحواجز، وبوابات الصرف، مما يؤدي إلى إضعاف طاقة الأمواج بشكل تدريجي أثناء ارتفاعها إلى الداخل (الزيادات الناجمة عن البرق / الزيادات المفاجئة).
تشبه مثبطات التيار المفاجئ شرائط إغلاق أبواب ونوافذ المبنى، وهي مسؤولة عن منع أي آثار متبقية للرطوبة (الجهد الزائد العابر المتبقي والتداخل).
تختلف هذه المكونات الثلاثة في غرض التصميم وسيناريوهات التطبيق والمعايير الفنية، ولكن في نظام الحماية الشامل، يمكنها العمل معًا لبناء حماية شاملة من مدخل شبكة الطاقة إلى مستوى الشريحة.
كلما كان وقت رد الفعل أقصر، كلما كان ذلك أفضل
المفهوم الخاطئ: وقت الاستجابة على مستوى النانو ثانية هو المؤشر الأساسي لجودة الحامي.
توضيح: زمن الاستجابة مهم ولكنه ليس المؤشر الوحيد. يعد تحديد الجهد (أعلى) أكثر أهمية، لأنه يحدد ذروة الجهد المطبق في النهاية على الجهاز. قد يوفر المنتج ذو الاستجابة الأبطأ قليلاً ولكن بقيمة أعلى أقل حماية أفضل. تتمتع تقنية SPD الحديثة لـ MOV (المعتمدة على المكثف) بالفعل بأوقات استجابة على مستوى النانو ثانية، مع اختلاف بسيط بينها.
توفر مانعات الصواعق حماية أقوى من SPD
المفهوم الخاطئ: نظرًا لاستخدامها بشكل شائع في أنظمة الجهد العالي، فإن مانعات الصواعق (SPD) تتفوق على SPD ذات الجهد المنخفض في جميع الجوانب.
توضيح: كلاهما لهما سيناريوهات تطبيق مختلفة ولا يمكن مقارنتهما بشكل مباشر. تم تصميم SPD لتحمل طاقة ضربات البرق المباشرة العالية للغاية، ولكن الجهد المتبقي (مستوى الحماية) قد يظل مرتفعًا جدًا بالنسبة للمعدات الإلكترونية الحساسة. تم تصميم SPD منخفض الجهد خصيصًا للحد من زيادة الجهد إلى مستوى آمن للمعدات؛ فالاثنان متكاملان وليسا بديلين.
حماية SPD متعددة المستويات، يتم تركيبها ببساطة في السلسلة
المفهوم الخاطئ: يؤدي توصيل أجهزة SPD متعددة في سلسلة عبر الإنترنت تلقائيًا إلى تحقيق تنسيق الطاقة.
توضيح: قد يؤدي التوصيل المتسلسل البسيط إلى فشل SPD في المراحل الأولية، مما يؤدي إلى تحمل SPD في اتجاه المصب لكل الطاقة والتسبب في حدوث ضرر. تتطلب الحماية المناسبة متعددة المراحل تنسيق الطاقة وتصميم الفصل (عادةً باستخدام محاثات خطية أو أجهزة فصل مخصصة) للتأكد من أن كل مرحلة تبدأ في تفريغ الطاقة بالتسلسل المصمم.
تثبيت “Surge Suppressor” يعني أن كل شيء على ما يرام
المفهوم الخاطئ: قم بتوصيل جهاز الحماية من زيادة التيار وستكون جميع الأجهزة محمية بالكامل.
توضيح: توفر هذه الأجهزة المستوى الأساسي من الحماية فقط ولها قدرة محدودة على تبديد الطاقة. بالنسبة للارتفاعات الكبيرة في الطاقة التي تدخل من خط الطاقة (مثل ضربات البرق المنقولة عبر نظام التوزيع)، يجب إجراء التفريغ الأولي والثانوي باستخدام واقيات زيادة التيار من الدرجة الأولى/الثانية المثبتة في صندوق التوزيع. بدون حماية المنبع، يكون مانع المحطة الطرفية عرضة للتلف بشكل كبير.
“جهاز الحماية من الصواعق”=”جهاز الحماية من زيادة التيار” ?
المفهوم الخاطئ: الاثنان متساويان تمامًا.
توضيح: غالبًا ما يتم استخدامها بالتبادل في السياقات العامية وغير القياسية. ومع ذلك، بالمعنى الدقيق للكلمة:
واقي الصواعق: قد يشير على وجه التحديد إلى المعدات المستخدمة للحماية من ضربات الصواعق المباشرة أو تحويلاتها الكبيرة (مثل مانعات الصواعق، والموصلات السفلية، وأنظمة التأريض، وSPD التي تلبي متطلبات اختبار الفئة الأولى).
جهاز الحماية من الصواعق (SPD): مصطلح أوسع يشمل جميع معدات الحماية ضد الصواعق المستحثة وتبديل الجهد الزائد.
الخلاصة: جميع أدوات الحماية من زيادة التيار المستخدمة في الأنظمة الداخلية هي نوع من SPD، ولكن ليست كل أجهزة SPD كافية للتعامل مع تيارات الصواعق المباشرة (الفئة الأولى فقط).
SPD مقابل صواعق الطفرة
المفتاح يكمن في مستوى جهد التطبيق والكائن الذي تتم حمايته. يتم استخدام مانعات الصواعق لحماية عزل الخط في أنظمة الطاقة ذات الجهد المتوسط والعالي؛ يتم استخدام SPDs لحماية المعدات الطرفية في أنظمة توزيع واستهلاك الطاقة ذات الجهد المنخفض.
صواعق الطفرة مقابل حامية الطفرة
هذا هو الفرق بين معدات النظام ذات الجهد العالي والجهد المنخفض. في المدخل الجانبي منخفض الجهد، يُطلق على SPD الذي يفي بمعايير اختبار الفئة الأولى أحيانًا اسم “مانع الصواعق”، ولكن يجب أن يعتمد ذلك على المصطلحات القياسية.
مانع الصواعق مقابل مانع الصواعق
هذا هو الفرق بين الحماية على مستوى النظام والحماية على مستوى الجهاز. يتمتع الأول بسعة كبيرة جدًا ويتم تثبيته عند مدخل النظام؛ هذا الأخير لديه سعة صغيرة ويتم توصيله مباشرة بالمقبس.
ما هي فئة SPD المستخدمة في مانع الصواعق
فيما يتعلق بالموضع الوظيفي، فإن مانع الصواعق لنظام الطاقة يتوافق مع منتجات الفئة الأولى في فئة SPD ذات الجهد المنخفض (والتي يجب أن تجتاز اختبار تيار البرق 10/350 ميكروثانية).
ما هو مستوى الحماية الأعلى، SPD أم مانع الصواعق؟
هذا السؤال غير دقيق. إنهم ينتمون إلى مستويات نظام مختلفة. من حيث الطاقة المطلقة التي يتم تفريغها، تكون أدوات الحماية من زيادة الجهد العالي (SPDs) أعلى. ومع ذلك، فيما يتعلق بالقدرة على الحد من الجهد الزائد إلى مستوى آمن للمعدات، فإن SPD ذو الجهد المنخفض (خاصة الفئتين الثانية والثالثة) أكثر تطوراً في التصميم.
هل يمكننا إجراء مقارنة مباشرة بناءً على قدرات إطلاق الطاقة لديهم؟
لا. سعة التفريغ (على سبيل المثال، Imax) تكون ذات معنى فقط عند مقارنتها بنفس معيار الشكل الموجي (على سبيل المثال، 8/20μs أو 10/350μs). قد تختلف أشكال موجات الاختبار الخاصة بمانعات الصواعق ذات الجهد العالي وأجهزة SPD ذات الجهد المنخفض من الفئة الأولى عن المعايير، مما يجعل المقارنات الرقمية المباشرة لا معنى لها. يجب أن يعتمد الاختيار على المعايير ومتطلبات مستوى الحماية للنظام الذي يتم استخدامه فيه.
يعد فهم الاختلافات بين SPD ومانعات الصواعق ومانعات الصواعق أمرًا أساسيًا لبناء نظام فعال للحماية من زيادة التيار. SPDs هي “خط الدفاع الثقيل” لأنظمة الطاقة، وتشكل SPD “نظام الدفاع الأساسي متعدد الطبقات” لبناء الأنظمة الكهربائية، في حين تعمل مانعات الصواعق بمثابة “حراس شخصيين مناسبين” لمعدات المستخدم النهائي.
لا تعتمد الحماية الناجحة على قوة جهاز واحد، بل على تنسيق الطاقة المناسب بناءً على مفهوم منطقة الحماية من الصواعق (LPZ)، مما يشكل سلسلة حماية سلسة من نقطة الدخول إلى المعدات.
للحصول على حلول دقيقة للحماية من التيار المفاجئ لمنزلك أو مركز البيانات أو المنشأة الصناعية، يوصى باستشارة مهندس كهربائي مؤهل أو شركة متخصصة في الحماية من التيار المفاجئ. قم بحماية استثمارك، بدءًا من الفهم الصحيح. دعونا نعمل معًا لتحويل مخاطر الطفرة غير المتوقعة إلى سلامة يمكن التحكم فيها.
Optimized by Seraphinite Accelerator
