SPD تعني جهاز الحماية من الاندفاع.

وهو جهاز يحمي التركيبات الكهربائية والأجهزة المتصلة داخل العقار، أي وحدة المستهلك، وجميع الأسلاك والمقابس والأضواء وما إلى ذلك، من ‘اندفاع’ كهربائي يُعرف باسم الفولتية العابرة.

جهاز الحماية من الاندفاع (SPD)، يسمى أيضًا واقي الاندفاع، هو جهاز إلكتروني يوفر حماية السلامة لمختلف المعدات الإلكترونية والأدوات وخطوط الاتصالات. عندما يتم توليد تيار أو جهد مفاجئ فجأة في الدائرة الكهربائية أو دائرة الاتصالات بسبب تدخل خارجي، يمكن لجهاز الحماية من الاندفاع أن يوصل ويحول في وقت قصير جدًا، وذلك لمنع الاندفاع من إتلاف المعدات الأخرى في الدائرة.

جهاز الحماية من الاندفاع (SPD) هو جهاز لا غنى عنه في حماية المعدات الإلكترونية من الصواعق. تتمثل وظيفة جهاز الحماية من الاندفاع في الحد من الجهد الزائد اللحظي الذي يخترق خط الطاقة وخط نقل الإشارات ضمن نطاق الجهد الذي يمكن للمعدات أو النظام تحمله، مما يحمي المعدات أو النظام المحمي من التأثير والتلف. يعتبر SPD مناسبًا لنظام إمداد الطاقة AC 50/60HZ.

أنواع جهاز الحماية من الاندفاع

هناك أنواع مختلفة من SPD وفقًا لمعيار IEC/EN 61643-11، مصنفة على النحو التالي:

- النوع 1 / الفئة I / الفئة B
- النوع 1+2 / الفئة I+II / الفئة B+C
- النوع 2 / الفئة II / الفئة C
- النوع 2+3 / الفئة II+III / الفئة C+D
- النوع 3 / الفئة III / الفئة D

المعلمات الرئيسية

1. الجهد الاسمي Un: يتطابق الجهد المقنن للنظام المحمي. تشير هذه المعلمة إلى نوع الواقي الذي يجب تحديده. تحدد قيمة فعالة لجهد التيار المتردد أو التيار المستمر.

2. الجهد المقنن Uc: القيمة الفعالة القصوى للجهد التي يمكن تطبيقها على الطرف المحدد للواقي لفترة طويلة دون التسبب في تغييرات في خصائص الواقي وتنشيط عنصر الحماية.

3. تيار التفريغ المقنن In: الحد الأقصى لقيمة ذروة التيار النبضي التي يمكن للواقي تحملها عند تطبيق موجة صاعقة قياسية ذات شكل موجي 8/20μs على الواقي لمدة 10 مرات.

4. الحد الأقصى لتيار التفريغ Imax: عند تطبيق موجة صاعقة قياسية ذات شكل موجي 8/20μs على الواقي لتأثير واحد، الحد الأقصى لقيمة ذروة التيار النبضي التي يمكن للواقي تحملها.

5. مستوى حماية الجهد Up: الحد الأقصى لقيمة الواقي في الاختبارات التالية: منحدر 1KV/μs لجهد الانهيار؛ الجهد المتبقي لتيار التفريغ المقنن.

6. زمن الاستجابة tA: يعكس بشكل أساسي حساسية العمل ووقت الانهيار لعنصر الحماية الخاص في الواقي. يعتمد التغيير في فترة زمنية معينة على منحدر du/dt أو di/dt.

النوع 1 SPD

تم تصميم أجهزة الحماية من الاندفاع من النوع 1 ليتم تركيبها بين الثانوي للمحول الخدمي والجانب الخطي لجهاز التيار الزائد للمعدات الخدمية، بالإضافة إلى جانب الحمل، بما في ذلك حاويات مقبس عداد ساعة واط، ويهدف إلى تثبيتها بدون جهاز حماية من التيار الزائد الخارجي.

الأجهزة من النوع 1 مصنفة مزدوجة لتطبيقات النوع 2 أيضًا، مما يوفر أعلى التصنيفات المتاحة للتركيب عند مدخل الخدمة.

يمكن لأجهزة SPD من النوع 1 تفريغ تيار الصواعق بشكل موجي 10/350 μs. سيتم تثبيته في لوحة التوزيع الأولية في أصل التركيبات الكهربائية.

لا يوفر جهاز SPD من النوع 1 في حد ذاته مستوى الحماية المطلوب ويجب استخدامه بالتزامن مع أجهزة من النوع 2 المنسقة. سيتطلب التركيب بنظام حماية من الصواعق جهاز SPD من النوع 1.

تم تطوير جهاز الحماية من الاندفاع من النوع 1 كأفضل حل متاح لحماية مدخل الخدمة في موقع صناعي، خاصة تلك التي لديها أنظمة حماية من الصواعق أو تطبيقات القفص الشبكي.

يعتبر جهاز الحماية من الاندفاع من النوع 1 مفيدًا بشكل خاص في منطقة ذات كثافة صواعق عالية حيث يكون خطر التيار الاندفاعي الثقيل أو حتى الضربة المباشرة مرتفعًا (على سبيل المثال: المباني المجهزة بصواعق).

يتميز جهاز SPD من النوع 1 بشكل موجة تيار صاعقة 10/350 µs ويتم تركيبه في القاطع الرئيسي لمركز الحمل، على سبيل المثال. لوحة التوزيع الرئيسية.

النوع 1+2 SPD

يمكن لجهاز الحماية من الاندفاع من النوع 1+2 حماية جميع التركيبات الكهربائية من ضربات الصواعق عن طريق تفريغ التيار المتولد من اندفاع الصواعق ومنعه من الانتشار إلى المعدات.

يتميز جهاز SPD من النوع 1+2 بشكل موجة تيار صاعقة 10/350 µs و 8/20 µs.

جهاز الحماية من الاندفاع من النوع 1+2 مثبت في أصل تركيب التيار المتردد والمجهز بنظام الحماية من الصواعق (LPS).

تستخدم أجهزة الحماية من الاندفاع من النوع 1+2 دوائر أكسيد المعادن (MOV) و/أو أنبوب تفريغ الغاز (GDT) لحماية الأجهزة الكهربائية من الارتفاعات المفاجئة في طاقة التيار المتردد.

تم تصميم جهاز SPD من النوع 1+2 ليتم توصيله في تكوين متعدد الأقطاب لحماية شبكات التيار المتردد أحادية الطور وثلاثية الطور وثلاثية الطور + محايدة، ولأنظمة إمداد الطاقة TN-C و TN-S و TN-C-S TT و IT.

النوع 2 SPD

تم تصميم أجهزة الحماية من الاندفاع من النوع 2 ليتم تركيبها على جانب الحمل لجهاز التيار الزائد للمعدات الخدمية، بما في ذلك أجهزة SPD الموجودة في اللوحة الفرعية.

يمكن لجهاز SPD من النوع 2 تفريغ موجة تيار 8/20 μs، ويمكنها منع تلف الجهد الزائد العابر في التركيبات الكهربائية وحماية المعدات المتصلة بها.

عادة ما تستخدم تقنية أكسيد المعادن (MOV). يجب عادةً تثبيت الجهاز في لوحات التوزيع الفرعية وفي لوحة التوزيع الأولية إذا لم يكن هناك متطلب لجهاز من النوع 1.

يتميز جهاز الحماية من الاندفاع من النوع 2 بشكل موجة تيار صاعقة 8/20 µs.

تم تصميم جهاز SPD من النوع 2 ليتم تركيبه عند مدخل الخدمة للأنظمة منخفضة الجهد أو بالقرب من المعدات الحساسة للحماية من الفولتية العابرة.

جهاز الحماية من الاندفاع من النوع 2 مخصص لتطبيقات الجهد التشغيلي الاسمي (50/60 هرتز) Un = 120V 230V 400V ac وتطبيقات الجهد التشغيلي المستمر الأقصى (50/60 هرتز) Uc = 150V 275V 320V 385V 440V ac.

يتم تثبيت جهاز SPD من النوع 2 بشكل عام في خزائن التحكم الفرعية أو آلات التحكم، للاستخدام الداخلي أو يتم تثبيته في صندوق مقاوم للماء للاستخدام الخارجي.

النوع 2+3 SPD

عادة ما يتم تثبيت أجهزة الحماية من الاندفاع من النوع 2+3 مباشرة قبل المعدات المحمية.

يتميز جهاز SPD من النوع 2+3 بموجات تيار (8/20 μs) ومزيج من موجات الجهد (1.2/50 μs).

عادة ما تكون المعلمات الفنية هي تيار التفريغ الاسمي (8/20 μs) In وجهد الدائرة المفتوحة (1.2/50 μs) Uoc

النوع 3 SPD

تتمتع أجهزة SPD هذه بسعة تفريغ منخفضة. لذلك يجب تثبيتها فقط كمكمل لأجهزة SPD من النوع 2 وبالقرب من الأحمال الحساسة.

يتميز جهاز SPD من النوع 3 بمزيج من موجات الجهد (1.2/50 μs) وموجات التيار (8/20 μs) وتيار الحمل IL.

عادة ما يتم تثبيت أجهزة الحماية من الاندفاع من النوع 3 مباشرة قبل المعدات المحمية.

يتم تثبيت جهاز SPD من النوع 3 بشكل عام بالقرب من الحمل المحمي، لحماية المعدات الحساسة بجهد 24 فولت و 48 فولت و 60 فولت و 120 فولت و 230 فولت، بالتنسيق مع رأس تركيب مانع الصواعق من النوع 2.

تم تصميم مانعات الصواعق التي تم اختبارها والعثور عليها على أنها أجهزة حماية من الاندفاع من النوع 3 AC ليتم تركيبها بالقرب من المعدات الحساسة، بالتنسيق مع رأس تركيب مانع الصواعق من النوع 2.

المكونات الأساسية

1. فجوة الشرارة

يتكون بشكل عام من قضيبين معدنيين مكشوفين للهواء مفصولين بفجوة معينة. يتم توصيل أحد القضبان المعدنية بخط الطور L1 أو الخط المحايد (N) لمعدات الحماية المطلوبة. يتم توصيل القضيب المعدني الآخر بخط التأريض (PE) لتوصيل الطور. عندما يضرب الجهد الزائد اللحظي، يتم تعطيل الفجوة، ويتم إدخال جزء من شحنة الجهد الزائد في الأرض، مما يؤدي إلى تجنب زيادة الجهد على المعدات المحمية. يمكن تعديل المسافة بين القضيبين المعدنيين في فجوة الشرارة حسب الحاجة، والهيكل بسيط نسبيًا، لكن العيب هو أن أداء إخماد القوس ضعيف. فجوة الشرارة المحسنة هي فجوة زاوية. وظيفة إخماد القوس أفضل من سابقتها. يعتمد على الطاقة الكهربائية F للدائرة والتأثير المتزايد لتدفق الهواء الساخن لإخماد القوس.

2. أنبوب تفريغ الغاز (GDT)

يتكون أنبوب تفريغ الغاز (GDT) من زوج من الألواح السالبة الباردة المنفصلة عن بعضها البعض والمغلفة في أنبوب زجاجي أو أنبوب سيراميك مملوء بغاز خامل معين (Ar). من أجل تحسين احتمالية تشغيل أنبوب التفريغ، يوجد عامل تشغيل مساعد في أنبوب التفريغ. يحتوي أنبوب التفريغ المملوء بالغاز هذا على نوع ثنائي القطب ونوع ثلاثي القطب.

3. أكسيد المعادن (MOV)

إنه أشباه موصلات أكسيد معدني بمقاومة غير خطية مع ZnO كمكون رئيسي. عندما يصل الجهد المطبق على كلا الطرفين إلى قيمة معينة، تكون المقاومة حساسة جدًا للجهد. يعادل مبدأ عمله التوصيل المتوازي المتسلسل لأشباه الموصلات P-Ns المتعددة.

4. صمام ثنائي لقمع الجهد العابر (TVS)

يحتوي الصمام الثنائي TVS على وظيفة تثبيت الجهد والحد منه. إنه يعمل في منطقة الانهيار العكسي. نظرًا لجهد التثبيت المنخفض والاستجابة السريعة للعمل، فهو مناسب بشكل خاص للاستخدام كمستويات قليلة أخيرة من مكونات الحماية في دوائر الحماية متعددة المستويات.

5. ملف الخانق

ملف الخانق هو جهاز قمع تداخل الوضع الشائع مع الفريت كنواة. يتكون من ملفين بنفس الحجم ونفس عدد اللفات الملفوفة بشكل متماثل على نفس قلب الفريت الحلقي، والذي يشكل جهازًا رباعي الأطراف. يجب أن يمنع الحث الكبير لإشارة الوضع الشائع، بينما لا يكون للحث المتسرب الصغير لإشارة الوضع التفاضلي أي تأثير تقريبًا. يمكن أن يؤدي استخدام ملفات الخانق في الخطوط المتوازنة إلى قمع إشارات التداخل ذات الوضع الشائع (مثل تداخل الصواعق) بشكل فعال دون التأثير على الإرسال العادي لإشارات الوضع التفاضلي على الخط.

ما هو الفرق بين أجهزة الحماية من الاندفاع من النوع 1 والنوع 2 والنوع 3؟

يوفر النوع 1 SPD حماية أولية ضد الاندفاعات عالية المستوى الناتجة عن ضربات الصواعق المباشرة. غالبًا ما يتم وضعه على لوحة التوزيع الرئيسية لحماية النظام الكهربائي بأكمله للمبنى.

يوفر النوع 2 SPD حماية من المستوى الثانوي، ويمكن حماية غالبية الاندفاعات الشائعة الناتجة عن التبديل الكهربائي أو ضربات الصواعق القريبة بشكل فعال، والتي يتم تثبيتها في اللوحة الفرعية أو اللوحة الكهربائية.

تم تصميم النوع 3 SPD خصيصًا لحماية معدات الطرفية المحددة، ويجب تثبيتها بالقرب من الأحمال الحساسة كمكمل لأجهزة SPD من النوع 2.

بشكل عام، سيعتمد اختيار نوع SPD المناسب على عدة عوامل بما في ذلك موقع التثبيت، والحد الأقصى لتيار التفريغ، ومستوى حماية الجهد، والتطبيق.

من المهم ملاحظة أن التطبيقات الفعلية لكل نوع يمكن أن تتغير بناءً على المتطلبات الخاصة لمنشأة أو قطعة من المعدات التي يجب حمايتها.