تصنيف SPDs

يعمل جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) على حماية الأنظمة والمعدات الكهربائية من أحداث الارتفاع عن طريق الحد من الفولتية العابرة وتحويل التيارات المفاجئة.

الخصائص التقنية الهامة لـ SPD:

• الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر (Uc)

• تيار نبض البرق (Iimp)

• تيار التفريغ الاسمي (I)

• مستوى حماية الجهد (أعلى)

• القدرة على تحمل ماس كهربائى (Isccr)

• قدرة الانقطاع الحر في جامعة كاليفورنيا (Ifi)

• الجهد الزائد العابر (TOV)

تحدد هذه المعلمات أداء SPD في ظل ظروف الأعطال المختلفة ويجب مطابقتها بعناية لجهد النظام ونقطة التثبيت وبيئة الارتفاع المتوقعة.

فئات أو أنواع SPD

يتم تصنيف SPDs بشكل عام بناءً على مبادئ العمل الداخلية وطرق الاختبار القياسية.

بواسطة سلوك المكون

النوعان الرئيسيان من SPDs هما:

• مكونات الحد من الجهد

• مكونات تبديل الجهد

تشتمل معظم أجهزة SPD الحديثة على كلا النوعين من المكونات للجمع بين مزايا كل منهما وتقليل نقاط الضعف الخاصة بهما.

تشمل مكونات الحد من الجهد ما يلي:

• متغيرات أكسيد المعدن (MOVs)

• الثنائيات لقمع الجهد العابر (TVS).

تشمل مكونات تبديل الجهد ما يلي:

• أنابيب تفريغ الغاز (GDTs)

• شرارة الفجوات

تختلف هذه المكونات في سرعة الاستجابة، والقدرة على التعامل مع الطاقة، وخصائص الشيخوخة.

تصنيف SPD حسب المعايير

وفقًا لتصنيف ANSI/IEEE C62.41 وIEC 61643-11 وVDE، هناك ثلاثة أنواع قياسية من SPD استنادًا إلى الشكل الموجي الذي تم اختباره ومستوى التطبيق.

النوع 1 SPD

• تم اختباره باستخدام تيار التفريغ النبضي Iimp (عادةً 10/350 ميكروثانية)

• تم اختباره أيضًا باستخدام نبضات تيار تبلغ 8/20 ميكروثانية

• مصممة للتركيب عند مدخل الخدمة

• يحمي من تيار البرق المباشر وارتفاع الطاقة العالية

النوع 2 SPD

• تم اختباره مع تيار التفريغ الاسمي في (8/20 ميكروثانية)

• تم اختباره اختياريًا مع الحد الأقصى لتيار التفريغ Imax (8/20 μs)

• ملحوظة: لا يوصى باستخدام Imax كأساس لاختيار SPD

• بالنسبة لأجهزة SPD التي تحتوي على مكونات تبديل الجهد، تم اختبارها أيضًا باستخدام نبضات جهد 1.2/50 ميكروثانية.

• يتم تركيبها على لوحات التوزيع الفرعية أو مدخلات المعدات

• يحمي من تبديل العواصف والبرق غير المباشر

النوع 3 SPD

• تم اختباره باستخدام مولد موجة مركب:

  • جهد الدائرة المفتوحة UOC (1.2/50 ميكروثانية)

  • تيار الدائرة القصيرة Icw (8/20 s)

  • مقاومة الإخراج الاسمية: 2 أوم

• تم تركيبه بالقرب من المعدات الطرفية الحساسة للحماية الدقيقة

تطبيقات SPD في أنظمة الطاقة

تُستخدم أجهزة SPD في مجموعة واسعة من أنظمة التيار المتردد والتيار المستمر، ولكل منها متطلبات تصميم واختيار محددة.

1. تطبيقات نظام طاقة التيار المتردد

في أنظمة توزيع التيار المتردد، تُستخدم أجهزة SPD بشكل أساسي لحماية المعدات وشبكات الطاقة من الجهد الزائد العابر الناتج عن ضربات البرق، وتبديل المرافق، وأحداث إزالة الأخطاء.

• اكتب 1 SPDs: يتم تركيبها على لوحات التوزيع الرئيسية للتعامل مع ارتفاعات الطاقة العالية

• النوع 2 SPDs: تم تثبيته في اتجاه مجرى النهر للحماية المحلية

يجب أن تتطابق أجهزة SPD الخاصة بالتيار المتردد مع الجهد الاسمي للنظام وUC مع توفير قدرة كافية على تحمل الدائرة القصيرة (Isccr).

تشمل المكونات الداخلية النموذجية ما يلي:

• MOVs للاستجابة السريعة وتثبيت الجهد

• GDTs لمعالجة الطاقة العالية والعزل عن التسرب

مزيج من الاثنين يضمن قمع سريع وطول العمر.

2. تطبيقات نظام الطاقة DC

أنظمة التيار المستمر مثل:

• محطات قاعدة الاتصالات

• خزائن التحكم الصناعية

• تخزين البطارية

• شحن السيارة الكهربائية

• الحافلات الشمسية DC

...تتطلب أجهزة SPD مصممة خصيصًا للجهد المباشر المستمر، والذي يفتقر إلى التقاطع الصفري ويمكنه الحفاظ على الأقواس.

دس سبد العاصمة:

• عادة ما تستخدم MOVs ذات الجهد العالي

• يجب أن يتعامل مع الجهد العالي المستمر للتيار المستمر دون ارتفاع درجة الحرارة

• يتم تركيبها على لوحات التيار المستمر، أو مدخلات العاكس، أو بنوك البطاريات

• ساعد في تجنب توقف النظام بسبب الزيادات المفاجئة أو تبديل الضوضاء

3. تطبيقات النظام الكهروضوئي

تتضمن الأنظمة الكهروضوئية جهدًا كهربائيًا عاليًا للتيار المستمر (يصل إلى 1500 فولت تيار مستمر)، وأسطح مصفوفة كبيرة، والتعرض المتكرر لزيادات البرق بسبب التركيب على السطح أو في الميدان.

يجب أن تمتثل مستندات SPD الخاصة بالطاقة الشمسية بما يلي:

• إيك 61643-31

• إن 50539-11

يتم نشرهم في:

• جانب العاصمة: بين مجموعة الكهروضوئية والعاكس

• مدخلات العاكس: لحماية ناقل التيار المستمر الداخلي

• جانب التيار المتردد: بين العاكس وواجهة الشبكة

تشمل المتطلبات ما يلي:

• ارتفاع MCOV (UC)

• مستوى حماية منخفض (أعلى)

• حياة طويلة الطفرة

• مقاومة الطقس والأشعة فوق البنفسجية (لصناديق التيار المستمر الخارجية)

تعمل وحدات SPDs الكهروضوئية الموضوعة بشكل جيد على تقليل تكاليف استبدال المعدات وتحسين موثوقية النظام وعائد الاستثمار.

فهم Iimp مقابل Imax في تقييمات SPD

تيار التفريغ الدافع (Iimp)

• سمة من النوع 1 SPD

• يحاكي ضربة البرق المباشرة

• تم اختباره باستخدام شكل موجة 10/350 ميكروثانية

• يمثل قدرة SPD على التعامل مع زيادة شديدة واحدة

• مناسبة لبناء نقاط الدخول أو مانعات الصواعق في اتجاه مجرى النهر

الحد الأقصى لتيار التفريغ (إيماكس)

• سمة من النوع 2 SPD

• يحاكي عدة زيادات في الطاقة المنخفضة من التبديل أو البرق غير المباشر

• تم اختباره باستخدام شكل موجة 8/20 ميكروثانية

• يعكس القدرة على التحمل على المدى الطويل

• مناسبة للوحات التوزيع والحماية على مستوى المعدات

في ملخص:

• Iimp = ذروة التحمل للأحداث النادرة عالية الطاقة

• ايماكس = التحمل المتكرر للعابرين المتكررين ذوي الطاقة المنخفضة
  كلاهما ضروري في بناء استراتيجية حماية SPD متعددة المستويات.

خاتمة

تعد أجهزة الحماية من زيادة التيار ضرورية لأنظمة الطاقة الحديثة، مما يضمن سلامة المعدات واستمرارية الطاقة. يعد تصنيفها إلى النوع 1 و2 و3، إلى جانب فهم المعايير الفنية مثل Uc وUp وIimp وImax، أمرًا حيويًا للاختيار والتنفيذ المناسبين.

سواء كنت تحمي أنظمة التيار المتردد، أو التشغيل الآلي للتيار المستمر، أو الطاقة الشمسية الكهروضوئية، فإن تحديد SPD المناسب مع التصنيفات المناسبة يساعد في تقليل الضرر، وخفض تكاليف التشغيل والصيانة، وإطالة عمر النظام.

تعد خطة SPD المصممة جيدًا بمثابة استثمار صغير يحمي البنية التحتية واسعة النطاق لديك من الأضرار التي لا يمكن إصلاحها.