في هذه الصفحة
A نظام الحماية من الصواعق (LPS) هو مجموعة منسقة من التدابير التي تعالج أربع مشكلات مختلفة: مكان حدوث ضربة الصاعقة، وكيفية توصيل تيار الصاعقة نحو الأرض، وكيفية الحد من فروق الجهد الخطرة، وكيفية إبعاد الاندفاعات الكهربائية الموصلة أو المحتثة عن المعدات الكهربائية والإلكترونية.
لذلك، تؤدي أطراف التوصيل الهوائية، والموصلات النازلة، وأنظمة إنهاء التأريض، وتدابير الربط، وأجهزة الحماية من الاندفاعات (SPDs) وظائف مختلفة. طرف التوصيل الهوائي ليس نظام LPS متكاملاً. وقطب التأريض ليس نظام LPS متكاملاً. كما أن جهاز SPD ليس بديلاً عن الحماية الهيكلية من الصواعق.
السؤال العملي ليس “أي جهاز واحد يوقف الصاعقة؟” بل هو:
هل تم تخصيص تدبير حماية لكل مسار من الهيكل المعرض للصواعق إلى واجهة المعدات، وهل تم التحقق منه بموجب قواعد التصميم المعمول بها؟
ما هو نظام الحماية من الصواعق؟
تُعرف المفردات الكهرتقنية الدولية نظام LPS بأنه النظام الكامل المستخدم لحماية الهيكل ومحتوياته من تأثيرات الصواعق. ومن الناحية العملية، قد يتضمن هذا النظام الكامل تدابير هيكلية وداخلية يتم اختيارها من خلال تقييم المخاطر الخاص بالمشروع.
IEC 62305-1:2024 يضع المبادئ العامة لحماية المنشآت وتركيباتها ومحتوياتها والأشخاص. وهو يفصل بين التدابير التي تعالج الأضرار المادية ومخاطر الحياة وبين التدابير التي تعالج أعطال الأنظمة الكهربائية والإلكترونية. هذا التمييز مهم لأن توجيه تيار الصاعقة الرئيسي بأمان حول المبنى لا يمنع تلقائياً الجهد العابر من الوصول إلى لوحة التحكم أو منفذ البيانات أو العاكس.
| وظيفة الحماية | التدابير النموذجية | المشكلة الرئيسية التي تمت معالجتها | إنه لا يثبت |
|---|---|---|---|
| التحكم في نقطة اصطدام الصاعقة | قضبان الإنهاء الهوائي، أو الموصلات، أو الشبكات، أو الصواري المختارة بواسطة تصميم نظام الحماية من الصواعق (LPS) | يوفر نقاط اصطدام مقصودة للصاعقة | مسار تيار آمن، أو ربط، أو حماية المعدات |
| توصيل تيار الصواعق | الموصلات النازلة وتوصيلاتها | ينقل تيار الصواعق باتجاه نظام التأريض | ظروف اللمس/الخطوة المقبولة أو جهد المعدات المنخفض |
| إنهاء التأريض | الأقطاب الكهربائية وترتيبات التأريض المترابطة | يشتت التيار ويساهم في توفير مرجع مشترك | أن يتم ربط كل خدمة معدنية أو حماية كل كابل من زيادة التيار |
| التحكم في فرق الجهد | ربط تساوي الجهد، والعزل، والواجهات المناسبة | يقلل من خطر الشرارة الخطيرة والومضات الجانبية | أن خطوط الطاقة والإشارة الواردة لديها تحديد كافٍ للجهد العابر |
| تدابير الحماية من زيادة الجهد | أجهزة SPD المنسقة، والتدريع، والتوجيه، والربط، وتصميم المنطقة المحمية | يقلل من الإجهاد الموصل والمستحث الذي يصل إلى الأنظمة الداخلية | أن الهيكل محمي من التأثيرات المادية للصاعقة المباشرة |
الصفوف الخمسة هي خريطة هندسية مفيدة، وليست خمسة منتجات قابلة للتبديل أو بديلاً عن التصميم القائم على المعايير.
يربط مفهوم الحماية الكامل مسار الصاعقة الخارجي بالربط الكهربائي والواجهات الكهربائية التي تدخل المناطق المحمية.
تعمل الحماية من الصواعق عبر خمسة حدود
تصبح مراجعة مستوى المبنى أكثر وضوحاً عند تقسيمها إلى خمسة حدود. لكل حد نمط فشل مختلف، ومصدر أدلة، وتخصص مسؤول.
| حد فاصل | سؤال التصميم | الأدلة النموذجية | شرط التوقف |
|---|---|---|---|
| 1. نقطة اصطدام الصاعقة | أين يمكن أن تصطدم الصاعقة، وكيف سيغطي نظام الاعتراض المقصود الهيكل؟ | هندسة المبنى، والتعرض، وتقييم المخاطر، ورسومات تصميم نظام الحماية من الصواعق (LPS) | لا يوجد تصميم هيكلي مؤهل لنظام الحماية من الصواعق (LPS) لمخاطر الضربات المباشرة المحددة |
| 2. مسار تيار الصاعقة | هل يمكن للتيار الانتقال من نظام الاستقبال إلى الأرض عبر مسارات مستمرة ومناسبة؟ | مسارات الموصلات، تفاصيل التوصيل، وثائق المكونات، سجلات الفحص | مسار تيار غير مستمر أو تالف أو غير مُتحقق منه |
| 3. الربط والعزل | هل يمكن أن ينشأ فرق جهد خطير بين نظام الحماية من الصواعق (LPS) والأعمال المعدنية أو الخدمات؟ | مخطط الربط، تقييم العزل، رسومات مداخل الخدمات | وميض جانبي غير مُعالج أو خطر اللمس/الخطوة |
| 4. مدخل الخدمة | هل يمكن لطاقة الاندفاع الكهربائي الدخول عبر خطوط الطاقة، أو البيانات، أو التحكم، أو الهوائي، أو أي خطوط موصلة أخرى؟ | جرد كامل للخدمة، وترتيب التأريض، وحدود المناطق، وخطة الـ SPD | تم إغفال مسار دخول موصل واحد من مفهوم الحماية |
| 5. واجهة المعدات | هل الإجهاد المتبقي متوافق مع المعدات المتصلة؟ | معلومات تحمل المعدات، وبيانات حماية الـ SPD، ومسارات الموصلات المثبتة، وأدلة التنسيق | لا يمكن إثبات مستوى الحماية أو التنسيق عند أطراف توصيل المعدات |
يمنع هذا النموذج ذو الحدود الخمسة خطأً شائعاً في نطاق العمل. قد يحتوي المشروع على أطراف توصيل هوائية ظاهرة على السطح، ومع ذلك يفتقر إلى حماية خطوط الإشارة. وقد يحتوي مشروع آخر على جهاز SPD كبير عند اللوحة الرئيسية ولكن بدون نظام حماية من الصواعق (LPS) خارجي، على الرغم من أن تقييم المخاطر يتطلب ذلك. وقد يحتوي مشروع ثالث على كليهما، ولكن ضعف الربط أو وجود خدمة موصلة غير محمية يمكن أن يشكل جسراً بين النظامين.
يكتمل النظام فقط عندما يكون لكل حد تدبير مخصص، ومالك مسؤول عن الإثبات، وسجل للتحقق.
نظام الحماية من الصواعق (LPS) الخارجي والحماية الداخلية لهما وظائف مختلفة
نظام الحماية من الصواعق (LPS) الخارجي: الاعتراض والتوصيل
يتعامل نظام الحماية من الصواعق (LPS) الخارجي مع التفاعل المادي بين الصواعق والهيكل. يتم وضع نظام الإنهاء الهوائي الخاص به باستخدام طريقة تصميم معتمدة لهندسة المبنى وفئة الحماية المطلوبة. تقوم الموصلات النازلة بتوصيل شبكة الاعتراض تلك بنظام التأريض من خلال مسارات تيار محددة.
IEC 62305-3:2024 يغطي حماية الهياكل من الأضرار المادية عن طريق نظام الحماية من الصواعق (LPS) وحماية الأشخاص من جهود اللمس والخطوة بالقرب من نظام الحماية من الصواعق (LPS). كما يغطي حدود التصميم والتركيب والفحص والصيانة. تظل التخطيطات الدقيقة للإنهاء الهوائي، وأبعاد الموصلات، والتباعد، ومسافة الفصل، وتصميم التأريض أعمالاً هندسية خاصة بكل مشروع؛ ولا ينبغي أخذها من مخطط عام في مدونة.
الحماية الداخلية من الصواعق: التحكم في فروق الجهد
عند تدفق تيار الصاعقة، يمكن أن ترتفع أجزاء مختلفة من المبنى إلى جهود مختلفة. قد يحدث شرر خطير بين نظام الحماية من الصواعق (LPS) والهيكل الفولاذي، أو الأنابيب، أو مسارات الكابلات، أو الخدمات الكهربائية، أو غيرها من الأنظمة الموصلة.
تستخدم الحماية الداخلية من الصواعق الربط متساوي الجهد، وعندما يتطلب التصميم ذلك، العزل الكهربائي أو واجهات أخرى مناسبة. التأريض والربط مفهومان مترابطان ولكنهما ليسا مترادفين: فوجود قطب تأريض وحده لا يضمن بقاء جميع الأجزاء الموصلة ذات الصلة عند جهود منسقة بشكل مناسب أثناء حدوث نبضة كهربائية.
تدابير الحماية من زيادة التيار: حماية الأنظمة الداخلية
يمكن أن تتعرض الأنظمة الكهربائية والإلكترونية للإجهاد حتى عندما يعمل مسار التيار الخارجي بشكل صحيح. إذ يمكن للنبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الصواعق (LEMP)، والتيار الموصل عبر خدمات الإمداد، والاقتران الكهرومغناطيسي أن تنتج جميعها جهداً عابراً داخل المنشأة.
IEC 62305-4:2024 تغطي تدابير الحماية من زيادة التيار للأنظمة الكهربائية والإلكترونية داخل المنشآت. قد تشمل هذه التدابير أجهزة SPD منسقة، والربط، والتدريع، وتوجيه الخطوط، ومفاهيم مناطق الحماية. يعتمد المزيج الصحيح على تقييم المخاطر، والبيئة الكهرومغناطيسية، والتركيبات، والمعدات المراد حمايتها.
كيف تصل تأثيرات الصواعق إلى المعدات الكهربائية
يجب الحفاظ على فصل ثلاثة مسارات أثناء مراجعة التصميم:
- مسار التيار المباشر: يصيب البرق الهيكل أو نظام الحماية من الصواعق الخارجي (LPS) ويتدفق التيار عبر الموصلات ونظام التأريض المصمم لهذا الغرض.
- مسار الاندفاع الموصل: يدخل الجهد العابر أو يخرج عبر خطوط الطاقة، أو الاتصالات، أو الهوائيات، أو التحكم، أو غيرها من الخدمات المعدنية.
- المسار المستحث أو المقترن: يؤدي المجال الكهرومغناطيسي المتغير بسرعة إلى توليد جهد في حلقات الأسلاك القريبة، أو أنظمة الكابلات، أو واجهات المعدات.
إن وجود طاقة تحت الأرض لا يلغي تلقائياً كل التعرض المتعلق بالبرق. كما أن وجود نظام حماية من الصواعق (LPS) خارجي لا يغني عن الحاجة إلى مراجعة الخطوط الواردة. وعلى العكس من ذلك، لا يمكن لجهاز حماية من اندفاع التيار (SPD) متصل بلوحة توزيع اعتراض صاعقة تصيب السقف أو استبدال مسار التيار الهيكلي.
بالنسبة للسؤال الأكثر تحديداً حول ما يمكن وما لا يمكن لجهاز حماية من اندفاع التيار (SPD) القيام به، استخدم دليل VIOX هل تحمي أجهزة حماية التيار الكهربائي من الصواعق؟.
يأتي تقييم المخاطر قبل اختيار المكونات
لا يتطلب كل مبنى نفس تدابير الحماية أو مستوى الحماية من الصواعق. يعتمد القرار على الهيكل، والموقع، والإشغال، والخدمات، والمحتويات، وعواقب الضرر، واللوائح المعمول بها.
IEC 62305-2:2024 يوفر إجراءً لتقييم مخاطر الصواعق واختيار التدابير التي تقلل المخاطر المقدرة إلى مستوى مقبول أو أقل. لا يمكن لقائمة منتجات عامة أن تحل محل هذه العملية.
قبل تحديد المكونات، اجمع على الأقل ما يلي:
- مخططات المبنى، والواجهات، ومواد البناء، والمعدات الموجودة على السطح؛;
- معلومات التعرض الجغرافي والبيئي المستخدمة وفقاً للطريقة المعمول بها؛;
- مدخلات الإشغال، وسلامة الأرواح، والاستمرارية، والحريق، وعواقب الأصول؛;
- جميع الخدمات المعدنية الواردة والصادرة؛;
- رسومات نظام الحماية من الصواعق (LPS) والتأريض وربط تساوي الجهد الحالية؛;
- معلومات جهد النظام الكهربائي، وترتيب التأريض، وتيار القصر الكهربائي المحتمل؛;
- مواقع المعدات الحساسة ومعلومات تحمل النبضات المتاحة؛;
- الاعتماد الوطني المعمول به لمعايير IEC 62305 أو NFPA 780 أو UL 96A أو القواعد المحلية الأخرى؛;
- سجلات الفحص والتعديل والصيانة الحالية.
إذا كانت هذه المدخلات مفقودة، فإن اختيار ترتيب طرف التوصيل الهوائي أو جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) بناءً على قيم الكتالوج فقط يعد سابقاً لأوانه.
منطقة الحماية من الصواعق (LPZ) توضح أين تتغير مهمة الحماية
يتعامل مفهوم منطقة الحماية من الصواعق (LPZ) مع المبنى كسلسلة من البيئات الكهرومغناطيسية بدلاً من كونه مساحة محمية موحدة. يتغير مستوى التعرض كلما عبر خط أو جسم ما من منطقة خارجية باتجاه مناطق داخلية محمية بشكل متزايد.
عند حدود المنطقة، يطرح المصممون الأسئلة التالية:
- هل يمكن لتيار الصاعقة المباشر أو جزء منه عبور هذه الحدود؟
- ما هي خطوط الطاقة أو البيانات أو الإشارات أو الهوائيات أو التحكم التي تعبرها؟
- كيف يتم ربط الخدمات الموصلة عند الحدود؟
- ما هو تيار الاندفاع وإجهاد الجهد الذي قد يتبقى؟
- ما هو مستوى التحمل المطلوب للمعدات في المنطقة التالية؟
يتم بعد ذلك اختيار جهاز SPD للمهمة المحددة لتلك الحدود وتنسيقه مع التدابير السابقة واللاحقة. المخطط عبارة عن بنية مفاهيمية، وليس تعليمات عالمية تفيد بأن كل مشروع يحتاج إلى ثلاثة أجهزة بالضبط.
يجب مراعاة كل خدمة موصلة تعبر حدود المنطقة المحمية؛ فحماية موصلات الطاقة فقط قد تترك مسار دخول آخر مفتوحاً.
دليل VIOX لـ أجهزة الحماية من زيادة التيار من النوع 1 والنوع 2 والنوع 3 يشرح واجبات الاختبار المختلفة الخاصة بها. المنفصل دليل تنسيق SPD يشرح سبب عدم إثبات وضع عدة أنواع في تسلسل بحد ذاته لتنسيق الجهد أو الطاقة أو المسافة أو الأعطال.
أين تتناسب أجهزة SPD—وأين لا تتناسب
تعمل أجهزة SPD على تحديد الجهد العابر وتحويل تيار الاندفاع في ظل ظروفها المعلنة. في إطار عمل IEC، يتم تغطية متطلبات منتج SPD للجهد المنخفض AC وطرق اختباره بواسطة IEC 61643-11:2025, ، بينما IEC 61643-12:2020 يتناول مبادئ الاختيار والتطبيق، بما في ذلك الموقع والتنسيق.
يجب أن تتطابق مواصفات SPD مع:
- تطبيق التيار المتردد AC، أو التيار المستمر DC، أو الأنظمة الكهروضوئية، أو خطوط الإشارة؛;
- جهد النظام وظروف التشغيل المستمر القصوى؛;
- ترتيب التأريض وأوضاع الحماية المطلوبة؛;
- حمل النبضة المتوقع عند حدود التركيب؛;
- هدف حماية الجهد عند المعدات؛;
- ظروف القصر الكهربائي وحماية النسخ الاحتياطي المطلوبة؛;
- مسار الموصل وطول التوصيل؛;
- أدلة التنسيق بين المنبع والمصب؛;
- القواعد الوطنية وتعليمات الشركة المصنعة الدقيقة.
لا تقوم أجهزة SPD بتصحيح غياب نظام الحماية من الصواعق الهيكلي (LPS)، أو شبكة الربط غير الكافية، أو الجهد الزائد المستمر، أو الحمل الزائد العادي، أو القصر الكهربائي. كما أنها لا تضمن سلامة المعدات في ظل كل أحداث الصواعق.
قد تكون حماية الطاقة وحدها غير مكتملة عند دخول خطوط البيانات أو التحكم إلى نفس المعدات. الـ دليل اختيار واقي اندفاع التيار للإشارة يغطي مدخلات الواجهة، والإشارة، والتأريض، والتركيب لتلك الدوائر.
خريطة المعايير: قواعد النظام وقواعد المنتج
| وثيقة | النطاق الأساسي في هذا القرار | لا تستخدمه كـ |
|---|---|---|
| IEC 62305-1:2024 | المبادئ العامة وإطار عمل الحماية من الصواعق الشامل | شهادة منتج لمكون SPD أو LPS |
| IEC 62305-2:2024 | إدارة مخاطر الصواعق الخاصة بالهياكل | بيان عام بأن كل مبنى يحتاج إلى نفس نظام الحماية من الصواعق (LPS) |
| IEC 62305-3:2024 | الأضرار المادية، ومخاطر الحياة، وتدابير نظام الحماية من الصواعق (LPS) الهيكلية | معيار اختبار منتج SPD للجهد المنخفض |
| IEC 62305-4:2024 | تدابير الحماية من زيادة التيار للأنظمة الكهربائية/الإلكترونية الداخلية | ورقة بيانات SPD مستقلة أو مخطط توضع عام |
| IEC 61643-11:2025 | المتطلبات وطرق الاختبار لأجهزة SPD للجهد المنخفض AC | إثبات أن نظام الحماية من الصواعق (LPS) المركب بالكامل مصمم بشكل صحيح |
| IEC 61643-12:2020 | مبادئ اختيار وتطبيق أجهزة الحماية من اندفاع التيار (SPD) ذات الجهد المنخفض للتيار المتردد (AC) | اعتماد طراز منتج محدد |
| NFPA 780 / UL 96A | أطر عمل تركيب أنظمة الحماية من الصواعق (LPS) الهيكلية في أمريكا الشمالية، وتخضع للاعتماد وسياق المشروع | بديل للكود الكهربائي المعمول به أو دليل إدراج المنتج |
إن دليل معايير VIOX IEC 61643 يوفر خريطة أعمق لمعايير المنتج. في أعمال أمريكا الشمالية، يجب التأكد من الإصدار المعمول به، والكود المعتمد، ومتطلبات الإدراج، والسلطة المختصة. الـ دليل تطبيق الحماية من الصواعق UL وبالمثل، تؤكد على التصميم الكامل للنظام، والربط، والمعايير المعمول بها، والفحص بدلاً من التعامل مع أحد المكونات كتركيبة كاملة.
قائمة التحقق لتسليم المشروع
استخدم قائمة التحقق هذه للحفاظ على وضوح المسؤوليات والأدلة.
لمصمم أو متخصص نظام الحماية من الصواعق (LPS)
- تقييم المخاطر وتدابير الحماية المطلوبة؛;
- تغطية نظام إنهاء الهواء وطريقة التثبيت الهيكلي؛;
- مسارات تيار الصواعق وتصميم نظام التأريض؛;
- تقييم الربط والمسافة الفاصلة؛;
- اعتبارات اللمس، والخطوة، والشرر الخطير؛;
- التنسيق مع المعدات الموجودة على الأسطح وخدمات التغذية الواردة؛;
- متطلبات الفحص والصيانة بموجب المعيار المعتمد.
بالنسبة لمصمم النظام الكهربائي أو مُصنّع اللوحات
- المخطط أحادي الخط وترتيب التأريض؛;
- جميع مداخل الطاقة، والبيانات، والتحكم، والهوائيات، والاتصالات؛;
- مناطق الحماية من الصواعق (LPZ) أو حدود الحماية المكافئة لها؛;
- أهداف تحمل المعدات؛;
- ظروف القصر الكهربائي المحتملة عند مواقع الـ SPD؛;
- مسارات الموصلات المثبتة وقيود التوصيل؛;
- التنسيق بين مسارات حماية الطاقة والإشارة.
بالنسبة لمورد SPD
- نوع النظام والجهد الاسمي/أقصى جهد مستمر؛;
- فئة اختبار SPD المطلوبة أو النوع وحمل النبضة؛;
- أنماط الحماية وترتيب التأريض؛;
- مستوى حماية الجهد المطلوب أو هدف المعدات؛;
- إقرارات تيار التفريغ المطلوبة للحدود؛;
- متطلبات القصر الكهربائي والحماية الاحتياطية؛;
- مؤشرات الحالة، والإشارات عن بُعد، والحاوية، واحتياجات الاستبدال؛;
- الوثائق الدقيقة المطلوبة لسوق الوجهة.
توفر VIOX جزء الـ SPD من تصميم الحماية من الصواعق والارتفاع المفاجئ في الجهد. يمكن للمهندسين والمشترين الفنيين مراجعة مجموعة أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD) من VIOX بعد تحديد حدود النظام والأدلة المطلوبة، أو الاتصال بـ [email protected] مع المدخلات الكهربائية المذكورة أعلاه. يجب أن يظل تصميم نظام الحماية من الصواعق (LPS) الهيكلي، وتركيبه، والتحقق منه من مسؤولية المتخصصين المؤهلين الذين يعملون وفقاً لمعايير المشروع المعمول بها والقواعد المحلية.
المصادر
- IEC 62305-1:2024 — المبادئ العامة
- IEC 62305-2:2024 — إدارة المخاطر
- IEC 62305-3:2024 — الأضرار المادية للمنشآت ومخاطر الحياة
- IEC 62305-4:2024 — الأنظمة الكهربائية والإلكترونية داخل المنشآت
- IEC 61643-11:2025 — متطلبات وطرق اختبار أجهزة SPD للجهد المنخفض AC
- IEC 61643-12:2020 — مبادئ اختيار وتطبيق أجهزة SPD للجهد المنخفض AC
- دليل تطبيق الحماية من الصواعق UL
