لا يتم تثبيت الحماية الفعالة من زيادة التيار فقط.يجب أن تكون منسقة بشكل فردي - مع النظام المراد حمايته والظروف المحيطة السائدة في الموقع.لهذا السبب ، يجب أن يكون التصميم والمفهوم متسقين.وهذا يعني أنه يجب أخذ العديد من التفاصيل في الاعتبار ، بدءًا من النظر في المواصفات والاشتراطات وصولاً إلى التصنيف وفقًا لمنطقة الحماية من الصواعق.

معايير الحماية من الصواعق والارتفاع المفاجئ

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

الحماية من الصواعق وفقًا للمواصفة IEC 62305:

الجزء الأول: خصائص الصواعق
في الجزء 1 من هذا المعيار [1] ، يتم أخذ الخصائص المميزة لضربات الصواعق ، واحتمال حدوثها ، وإمكانية حدوثها في الاعتبار.

الجزء الثاني: تحليل المخاطر
يصف تحليل المخاطر وفقًا للجزء 2 من هذا المعيار [2] عملية يتم من خلالها ، أولاً وقبل كل شيء ، تحليل الحاجة إلى الحماية من الصواعق لنظام مادي.يتم التركيز على مصادر الضرر المختلفة ، على سبيل المثال ، ضربة صاعقة مباشرة في المبنى ، وكذلك أنواع الضرر الناتج عن ذلك:
• التأثير على الصحة أو فقدان الأرواح
• فقدان الخدمات الفنية للجمهور
• فقدان الأشياء التي لا يمكن تعويضها ذات الأهمية الثقافية
• الخسائر المالية
يتم تحديد الفوائد المالية على النحو التالي: كيف تقارن التكلفة الإجمالية السنوية لنظام الحماية من الصواعق بتكاليف الضرر المحتمل بدون نظام حماية؟يعتمد تقييم التكلفة على مصاريف التخطيط والتجميع والصيانة لنظام الحماية من الصواعق.

الجزأين 3 و 4: مساعدات التخطيط والمواصفات
إذا حدد تقييم المخاطر أن الحماية من الصواعق مطلوبة وفعالة من حيث التكلفة ، فيمكن عندئذٍ تخطيط نوع ونطاق التدابير المحددة للحماية استنادًا إلى الأجزاء 3 [3] و 4 [4] من هذا المعيار.مستوى الحماية من الصواعق التي تحددها إدارة المخاطر أمر حاسم لتحديد نوع ونطاق التدابير.
بالنسبة للهياكل المادية التي تتطلب مستوى عالٍ للغاية من الأمان ، يجب التقاط جميع الضربات تقريبًا وتنفيذها بأمان.بالنسبة للأنظمة التي يُقبل فيها وجود مخاطر متبقية أعلى ، لا يتم تسجيل الضربات ذات السعات المنخفضة.

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

يصف هذا المعيار [5] الظروف التي يتم فيها استخدام أجهزة الحماية من زيادة التيار في أنظمة الجهد المنخفض لحماية التركيبات الكهربائية من زيادة الفولتية.وبالتالي ، فإن مجال التطبيق يقتصر على زيادة الفولتية الناتجة عن التأثيرات الجوية أو نتيجة لإجراءات التحويل التي ينقلها نظام إمداد الطاقة.لا يتم النظر في ضربات الصواعق المباشرة في النظام الهيكلي ، فقط الضربات في أو بالقرب من خطوط الإمداد.
وبالمثل ، لا يتم تضمين الأنظمة الهيكلية ذات مخاطر الانفجار وكذلك التطبيقات الهيكلية التي يمكن أن تسبب ضررًا للبيئة (على سبيل المثال ، أنظمة البتروكيماويات أو محطات الطاقة النووية) في تطبيق المعيار.بالنسبة لهذه العمليات ، يجب استخدام معيار صاعقة 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 ، مثل أنظمة السلامة والمستشفيات
• المؤسسات العامة والثقافية ، مثل 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 الصواعق والجهد الزائد ، يلزم اتخاذ تدابير وقائية مختلفة أو معدات مصممة لبعضها البعض.يمكن إجراء تقسيم واسع على النحو التالي:
• الحماية الخارجية من الصواعق
• الحماية الداخلية من الصواعق
• التأريض والترابط متساوي الجهد
• نظام SPD منسق

الحماية الخارجية من الصواعق

تهدف الحماية الخارجية من الصواعق (الشكل 15) إلى تحويل الضربات التي تقترب من الكائن المراد حمايته ونقل تيار البرق من النقطة التي يصطدم فيها بالأرض.على هذا النحو ، لا يمكن أن يحدث أي ضرر بسبب التأثيرات الحرارية أو المغناطيسية أو الكهربائية.الحماية الخارجية من الصواعق نظامية: فهي تتكون من الطرف الجوي ، وأجهزة الصواعق ، ونظام التأريض.

الحماية من الصواعق الداخلية

يجب أن يمنع نظام الحماية من الصواعق الداخلية تكون شرارة خطيرة داخل النظام.يمكن أن يكون سبب الشرر هو تيار البرق في نظام الحماية من الصواعق الخارجي أو في الأجزاء الموصلة الأخرى للنظام الهيكلي.
يتكون نظام الحماية من الصواعق الداخلية من الترابط المتساوي الجهد والعزل الكهربائي لأنظمة الحماية من الصواعق الخارجية.
الترابط متساوي الجهد للحماية من الصواعق هو مزيج من التدابير التي تمنع الاختلافات المحتملة.إنها تربط نظام الحماية من الصواعق بشكل أساسي بالمنشآت المعدنية والأنظمة الداخلية ، فضلاً عن الأنظمة الكهربائية والإلكترونية داخل النظام.يحدث هذا عن طريق خطوط الترابط 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 على الأرض.هنا ، يعد نوع نظام التأريض أكثر أهمية من مقاومة التأريض.تيار البرق هو نبضة قصيرة جدًا تتصرف مثل تيار عالي التردد.الترابط الفعال متساوي الجهد مهم أيضًا.يربط الترابط متساوي الجهد جميع الأجزاء الموصلة للكهرباء مع بعضها البعض عبر الموصلات - الموصلات النشطة محمية بواسطة أجهزة الحماية من زيادة التيار.من خلال القيام بذلك ، فإنه يحمي من جميع أنواع أدوات التوصيل.

نظام SPD منسق

يُفهم نظام SPD المنسق على أنه نظام متعدد المستويات من أجهزة الحماية من زيادة التيار المتناسق مع بعضها البعض.
يوصى بالخطوات التالية من أجل تحقيق نظام SPD عالي الأداء.
• تقسيم النظام الهيكلي إلى مناطق الحماية من الصواعق
• دمج جميع الخطوط التي تعبر بين المناطق المختلفة في الترابط المحلي متساوي الجهد باستخدام SPDs المناسبة
• تنسيق أنواع مختلفة من SPD: يجب أن تتعامل الأجهزة مع بعضها البعض بشكل انتقائي من أجل منع المكونات الفردية من التحميل الزائد
• استخدم خطوط إمداد قصيرة للتوصيل المتوازي لـ SPD بين الموصلات النشطة والترابط متساوي الجهد
• وضع خطوط محمية وغير محمية بشكل منفصل
• المعدات الأرضية فقط عبر SPD المعني (موصى به)

مناطق الحماية من الصواعق

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

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

LPZ 0A
منطقة غير محمية خارج مبنى يُحتمل فيها الصواعق المباشرة.اقتران مباشر لتيارات البرق في الخطوط ، المجال المغناطيسي غير المخفف لضربة البرق.

LPZ 0B
منطقة خارج المبنى محمية من ضربات الصواعق المباشرة عن طريق محطة جوية.تسبب المجال المغناطيسي غير المخفف للضربة الصاعقة في حدوث تيارات تصاعدية على الخطوط فقط.

LPZ 1
المنطقة الموجودة داخل المبنى والتي قد لا تزال معرضة لجهد كهربائي عالي الطاقة أو تيارات متصاعدة ومجالات كهرومغناطيسية قوية.

LPZ 2
المنطقة الموجودة داخل المبنى والتي قد لا تزال معرضة لجهد كهربائي أو تيارات متصاعدة ومجالات كهرومغناطيسية تم إضعافها بالفعل بشكل كبير.

LPZ 3
المنطقة داخل المبنى التي قد تتعرض فقط لجهد منخفض للغاية أو بالكاد أي جهد كهربائي أو تيارات صعود وحقول كهرومغناطيسية ضعيفة جدًا أو غير موجودة.

يجب أن تستخدم جميع الخطوط التي تعبر بين المناطق أجهزة منسقة للوقاية من زيادة التيار.تستند قيم قوتهم إلى فئة الحماية المراد تحقيقها ، والتي يتم تحديدها وفقًا للمواصفات القانونية أو عن طريق تحليل المخاطر.عندما يتعلق الأمر باختيار أجهزة الحماية من زيادة التيار ، استخدم المعيار كأساس ، بافتراض أنه سيتم تفريغ 50٪ من تيار البرق على الأرض.يتم توجيه الـ 50٪ الأخرى من تيار الصواعق إلى التركيبات الكهربائية من خلال الرابط المتساوي الجهد الرئيسي ومن هناك يجب أن يتم نقله بعيدًا عن نظام SPD.