الزامات انتخاب و نصب سرج ارستر SPD

در سیستم TN-S یا TN-C-S ممکن است در شرایط زیر SPD بین نول و PE ( در اتصال (CT2 ، CT1) )حذف شود:

فاصله بین SPD و محل جدایی N و PE کمتر از ۵۰ سانتیمتر باشد

محل جدایی PE و N و برقگیر حفاظتی در یک تابلو باشند.

سطح حفاظت ولتاژ SPD باید با توجه به توانایی ایستادگی در برابر ولتاژ ایمپالسی رده II انتخاب شود (در واقع در تاسیسات فشار ضعیف با سطح ولتاژ ۴۰۰٫۲۳۰ ولت سطح حفاظت ولتاژ SPD نباید از 2.5KV تجاوز کند) و در ضمن در هیچ موردی از ولتاژ ایمپالسی نامی تجهیز مورد حفاظت (Uw) بیشتر نباشد.

مهمترین خصیصه در انتخاب SPD کارایی آن در کاهش ولتاژ گذرا ( سطح حفاظت ولتاژ Up) است. توصیه می شود. سطح حفاظت ولتاژ SPD از ۸۰% ولتاژ ایمپالسی نامی تجهیز تجاوز نکند ولیکن نباید در هیچ حالتی از Uw بیشتر باشد (البته نباید از توانایی ایستادگی ولتاژ ایمپالسی رده II نیز بیشتر باشد). چنانچه سطح حفاظت ولتاژ مورد نیاز را نتوان توسط یک SPD تامین نمود لازم است مجموعه ای از SPD های هماهنگ شده بکار رود.

نکته: در مواردی که عملکرد مداوم و پیوسته تجهیز حیاتی باشد ( مثلاً تجهیزات بیمارستانی لازم است Up مربوط به SPD از ولتاژ ایمنی ایمپالسی نامی تجهیز کمتر باشد. سطح ولتاژ ایمنی ایمپالسی تجهیز از ولتاژ ایمپالسی نامی تجهیز کمتر است و لذا رعایت این نکته منجر به انتخاب SPD با سطح حفاظت ولتاژ کمتر می گردد.

انتخاب SPD بر این اساس تحت تاثیر نوع اتصال (CT) و نوع سیستم نیرو است. حداقل Iimp برای SPD نصب شده در نقطه شروع تاسیسات (spd نوع ۱) مطابق جدول ۲ می باشد و در انتخاب حداقل In برای SPD نوع ۲ مقادیر جدول 3 رعایت می شود.

حد مجاز جریان اتصال کوتاه یک SPD (Isccr) نباید از حداکثر جریان اتصال کوتاه مورد انتظار در نقطه نصب SPD کمتر باشد (شکل 3)

اضافه ولتاژهای موقت معمولاً بین ۰٫۲ ثانیه تا ۵ ثانیه بطول می انجامند میدانیم SPD ها جهت حفاظت تاسیسات در برابر اضافه ولتاژهای موقت نصب نمی شوند و ممکن است در برابر آنها مقاومت و توانایی تحمل داشته یا نداشته باشند. حد اضافه ولتاژ موقت برقگیر حفاظتی (Ut) باید برابر یا بزرگتر از اضافه ولتاژ موقت (TOV) که انتظار می رود در تاسیسات اتفاق بیفتد باشد.

Ut در واقع ولتاژ تست اعمال شده به SPD در زمان مشخص tT جهت شبیه سازی تنش ها در شرایط وقوع اضافه ولتاژهای موقت (TOV) در سیستم است. اضافه ولتاژهای موقت ممکن است به دلیل وقوع خطا در شبکه فشار ضعیف یا در شبکه فشار متوسط باشند.اضافه ولتاژهای موقت دارای دو مشخصه اصلی دامنه و مدت زمان هستند که مدت زمان اضافه ولتاژ موقت در مرحله اول وابسته به نوع زمین شدن سیستم تغذیه است ( نوع زمین شدن در هر دو سمت فشار متوسط و نیز فشار ضعیف که برقگیر حفاظتی در آن نصب می شود.) نکته مهم دیگر در این بحث خطای پارگی هادی خنثا است که موجب اضافه ولتاژهای فاز به خنثا برای مدت زمان طولانی میشود(حتی چند ساعت) و مقدار آنها ممکن است حتی به اندازه ولتاژ خطی نیز برسد.

SPD ها باید با توجه به جریان اتصال کوتاه در برابر اضافه جریانها حفاظت شوند شکل (۴) تجهیز حفاظت اضافه جریان (OCPD) باید به گونه ای انتخاب شود که عبور جریان گذرا را تحمل کند در حد مشخصات SPD و بر اساس اعلام سازنده با توجه به آنکه مطابق استاندارد 41-4-60364 IEC حفاظت خطا در زمان خطای SPD باید همچنان موثر بماند لذا این مهم با نصب حفاظت اضافه جریان در سمت تغذیه SPD یا نصب RCD تأمین می گردد.

3-4-2 فاصله SPD تا تجهیز مورد حفاظت

چنانچه فاصله بین SPD و تجهیز مورد حفاظت خیلی زیاد باشد نوسانات باعث میشود ولتاژ در پایانه تجهیز بزرگتر از Up شود. عموماً نوسانات برای فواصل کمتر از ۱۰ متر قابل چشم پوشی است و لیکن در فواصل بیشتر این نوسانات می تواند اضافه ولتاژ را حتی به Up2 نیز برساند. بر این اساس باید شرایط زیر را رعایت نمود :

-اگر طول مدار بین SPD و تجهیز کم و قابل صرف نظر باشد) نصب SPD در ترمینالهای تجهیز( آنگاه لازم است Up/f=Uwباشد.

-اگر طول مدار بین SPD و تجهیز کمتر از ۱۰ متر است( نصب SPD در تابلو فرعی یا SPD نوع پریزی) آنگاه لازم است Up/f=<0.8Uwرعایت شود.

-اگر طول مدار بین SPD و تجهیز بیش تر از ۱۰ متر باشد )نصب SPD در تابلو فرعی یا میانی باشد( شرط Up/f=<0.5Uwرعایت شود

٣-٤-٣ حفاظت آبشاری و SPD های هماهنگ شده

چنانچه سطح حفاظت ولتاژ مورد نیاز را نتوان توسط یک SPD تامین نمود لازم است مجموعه ای از SPD های هماهنگ شده (حفاظت آبشاری) بکار رود تا سطح حفاظت ولتاژ مورد نیاز تامین شود. هماهنگی بین SPD ها از دو بعد قابل بررسی است؛ هماهنگی انرژی و هماهنگی سطح حفاظت ولتاژ. بر این اساس اگر فاصله بین دو SPD کم باشد ممکن است SPD پایین دست دچار بیش تنش گردد ( مقدار انرژی که از طریق SPD پایین دست مستهلک می شود بیشتر از حداکثر توانایی انرژی آن باشد) لذا در صورتی که فاصله بین دو SPD کمتر از ۱۰ متر باشد احتمال بروز ناهماهنگی بسیار جدی است (علی الخصوص زمانی که دو SPD با تکنولوژی ساخت متفاوت باشند) و لذا لازم است مشخصات فنی سازنده SPD ها رجوع شود.

سرج ارسترها در پایان عمر دو رفتار از خود نشان می دهند :

- اتصال کوتاه (مانند ورسیتورها)

- اتصال باز (مانند اسپارک گپ ها )

٥-٤-٣ نکات تکمیلی

۱- جهت حفاظت تجهیزات در برابر اضافه ولتاژهای گذرا لازم است ولتاژ ایمپالسی نامی تجهیز (Uw) در نظر گرفته شود. در مواردی که عملکرد مدارم و پیوسته تجهیز حیاتی باشد مانند تجهیزات حساس درمانی) سطح حفاظت ولتاژ Up) spd) را به شکلی انتخاب می نماییم که از ولتاژ ایمنی ایمپالسی تجهیز ( بر اساس استاندارد 5-4-61000 IEC کمتر باشد. ولتاژ ایمنی ایمپالسی تجهیز از ولتاژ ایمپالسی نامی تجهیز کمتر است و لذا جهت حفاظت این نوع تجهیزات ا با سطح حفاظت ولتاژ کمتر نیاز می باشد.

2-مقطع هادیهای ارتباطی SPD ها بر اساس توصیه سازنده تعیین میشود لیکن الزامات قطع جریان اتصال کوتاه در شاخه نصب SPD نیز باید مد نظر باشد. در اکثر مواقع مقطع پیشنهادی برای SPD نوع ۲ حداقل 6mm و برای SPD نوع ۱ حداقل 16mm است .

3-تمام SPD ها باید دارای قطع کننده چه داخلی چه خارجی یا هر دو باشند به جز SPD هایی که بین نول و PE نصب می شوند. برای SPD نصب شده بین نول و PE در هر دو سیستم TN و TT مقدار حد مجاز قطع جریان پیرو (In) باید برابر با بزرگتر از 100A باشد.

۴- در سیستم TT در صورتی که SPD بالا دست RCD قرار گرفته باشد لازم است از پیکربندی نوع ۲ (CT2) استفاده شود. در اینصورت با وقوع خطا در شاخه SPD باعث ایجاد اتصال کوتاه بین فاز و نول شده و حفاظت اضافه جریان در زمان مناسب عمل خواهد کرد.

5-جریان در بیش از ۹۹ از صاعقه ها کمتر از 200KA است. با توجه به الزامات استاندارد 62305 IEC می دانیم جریان ایمپالسی نامی SPD نوع ۱ نصب شده در ورودی تاسیسات ساختمان دارای سیستم حفاظت صاعقه نباید کمتر از 12.5KA در هر پل باشد ( ترجیحاً در نواحی پرخطر در هر پل 25KA انتخاب میشود) برای SPD نوع ۲ می توان از جدول راهنمای زیر استفاده نمود که بر اساس چگالی صاعقه در منطقه میباشد ( Ng با چگالی صاعقه : تعداد صاعقه در یک کیلومتر مربع در یک سال در منطقه ای که ساختمان در آن قرار دارد)