فهم تقييمات أجهزة الحماية من زيادة التيار

كيفية معرفة تصنيف kA الذي يجب استخدامه

قد يبدو اختيار جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) المناسب مهمة شاقة، خاصة مع وجود جميع الأنواع المختلفة المتوفرة في السوق اليوم. يعد تصنيف الارتفاع أو تصنيف kA لـ SPD أحد أكثر التقييمات التي يساء فهمها. يطلب العملاء عادةً استخدام SPD لحماية لوحة 200A الخاصة بهم. هناك أيضًا ميل إلى الاعتقاد بأنه كلما كانت اللوحة أكبر، كلما زاد تصنيف جهاز kA للحماية. وكما سترون في هذه المقالة، فهذا مفهوم خاطئ شائع.

عندما يدخل التيار إلى اللوحة، فإنه لا يهتم أو يعرف حجم اللوحة. إذًا كيف يمكنك معرفة ما إذا كان يجب عليك استخدام SPD بقدرة 50 كيلو أمبير أو 100 كيلو أمبير أو 200 كيلو أمبير؟ كما تمت مناقشته في معيار IEEE C62.41، تضيف أسلاك المبنى مقاومة من شأنها أن تحد من التيار المفاجئ. وينص المعيار أيضًا على أن أجهزة 10 كيلو أمبير قد تحد بشكل مناسب من التيارات المفاجئة عند مدخل الخدمة لعدة سنوات. لذلك، من المعقول أن نقول إن أكبر موجة يمكن أن تدخل إلى نظام الأسلاك في المبنى هي 10 كيلو أمبير؛ ومع ذلك، أضربة البرق المباشرة من شأنها أن تنتج زيادة أكبر بكثير. من المرجح أن يكون الجهد العالي للغاية المرتبط بضربة صاعقة مباشرة وميضًا، وبالتالي “يحد من تلقاء نفسه” من الاندفاع. فلماذا تحتاج إلى SPD بتصنيف 200 كيلو أمبير؟ ببساطة – لطول العمر.

قد تعتقد: إذا كان 200 كيلو أمبير جيدًا، فيجب أن يكون 600 كيلو أمبير أفضل بثلاث مرات، أليس كذلك؟ ليس بالضرورة. وفي مرحلة ما، يقلل التصنيف من عائده، ولا يؤدي إلا إلى إضافة تكلفة إضافية دون أي فائدة كبيرة.

نظرًا لأن معظم أجهزة SPD الموجودة في السوق تستخدم مكثف أكسيد المعدن (MOV) كجهاز تحديد رئيسي، يمكننا استكشاف كيفية/لماذا يتم تحقيق معدلات أعلى من kA. إذا تم تصنيف MOV بـ 10 كيلو أمبير وشهدت زيادة قدرها 10 كيلو أمبير، فإنها ستستخدم 100% من سعتها. يمكن رؤية هذا إلى حد ما مثل خزان الغاز، حيث سيؤدي الارتفاع إلى تدهور MOV قليلاً (لم يعد 100% ممتلئًا).

إذا كان SPD يحتوي على اثنين من MOVs بقدرة 10 كيلو أمبير بالتوازي، فسيتم تصنيفه بـ 20 كيلو أمبير. من الناحية النظرية، ستقوم MOVs بتقسيم زيادة 10 كيلو أمبير بالتساوي، لذلك سيستغرق كل منها 5 كيلو أمبير. في هذه الحالة، استخدمت كل وحدة MOV فقط 50% من سعتها، مما يقلل من قدرة MOV بشكل أقل بكثير - مما يترك المزيد في الخزان للزيادات المستقبلية.

هل يُترجم هذا إلى زيادة “قوة التوقف”؟ لا، فقط لأن SPD يحتوي على اثنين أو 20 MOVs بالتوازي لا يعني أنه سيحد من زيادة 10 كيلو أمبير بشكل أفضل من SPD واحد من نفس التصنيف. الهدف الرئيسي من وجود MOVs بالتوازي هو زيادة طول عمر SPD. مرة أخرى، ضع في اعتبارك أن هذا أمر شخصي - في مرحلة ما، فإنك تضيف التكلفة فقط من خلال دمج المزيد من MOVs والحصول على فائدة قليلة.

كما ذكرنا سابقًا، لا يلعب حجم اللوحة دورًا حقيقيًا في اختيار تصنيف kA. يعد موقع اللوحة داخل المنشأة أكثر أهمية بكثير. يحدد IEEE C62.41.2 فئات الزيادات المتوقعة داخل المنشأة على النحو التالي:

الفئة ج: مدخل الخدمة، بيئة أكثر خطورة: 10 كيلو فولت، زيادة 10 كيلو أمبير.
الفئة ب: في اتجاه مجرى النهر، أكبر من أو يساوي 30 قدمًا من الفئة ج، بيئة أقل خطورة: 6 كيلو فولت، زيادة 3 كيلو أمبير.
الفئة أ: أبعد من المصب، أكبر من أو يساوي 60 قدمًا من الفئة ج، البيئة الأقل خطورة: 6 كيلو فولت، زيادة 0.5 كيلو أمبير.

يمكن استخدام أجهزة الفئة C في مواقع الفئة B أو A؛ ومع ذلك، قد يكون جهاز الفئة C زائدًا عن موقع الفئة B. قد يقرر بعض المهندسين تحديد أجهزة من الفئة C لتكون ذات تصميم متحفظ، ولكن هذا لن يؤدي إلا إلى زيادة التكلفة مع إضافة القليل من الفوائد أو عدم وجود فائدة على الإطلاق.

على الرغم من أن الإصدار الثالث من UL 1449 لا يستخدم مصطلحات الفئة الدقيقة مثل IEEE C62.41.2، إلا أنه يحدد ثلاثة أنواع رئيسية. يمكن تثبيت النوع 1 على جانب الخط من جهاز التيار الزائد لمدخل الخدمة (لا حاجة إلى جهاز تيار زائد إضافي)، وهو مشابه للفئة C. النوع 2 يشبه الفئة B ولا يمكن تثبيته إلا على جانب التحميل لجهاز التيار الزائد لمدخل الخدمة. يعد النوع 3 والفئة (أ) من أجهزة نقطة الاستخدام مثل شريط الطاقة المتصاعد الذي يتم توصيله بهمنفذ الحائط. في حين أن أنواع UL وفئات IEEE متشابهة، إلا أنها غير قابلة للتبديل 100%. غالبًا ما تُستخدم أجهزة UL من النوع 1 في مواقع من النوع 2. تكمن فائدة القيام بذلك في عدم الحاجة إلى جهاز تيار زائد إضافي.

كيف تعرف ما هو تصنيف kA الذي يجب استخدامه؟ توفر فئات IEEE قاعدة جيدة لاختيار تصنيفات kA. هناك العديد من الأحجام “المناسبة” لكل فئة، ولكن يجب أن يكون هناك توازن بين التكرار والتكلفة المضافة. يجب دائمًا استخدام الحكم المؤهل عند اختيار تصنيف kA المناسب لـ SPD.

انظر المقال الأصلي في: http://www.ecmweb.com/power-quality/understanding-surge-protective-device-ratings