یک برقگیر (SPD) نصبشده روی تابلو، به یک سیستم الکتریکی با همبندی صحیح و اتصالی کوتاه با امپدانس پایین به ترمینال ارت حفاظتی (PE) یا نقطه اتصال زمین تجهیزات که توسط سازنده تعیین شده است، وابسته است. راهکار معمول، دور زدن شینه ارت تابلو و کشیدن یک هادی ایزوله به یک میله ارت مجزا نیست. یک الکترود همبندینشده، اتصال غیرمجاز نول به زمین، یا طول بیش از حد هادی اتصال SPD میتواند خطرات الکتریکی ایجاد کرده و سطح حفاظت را کاهش دهد.
هنگامی که یک برقگیر ناکارآمد به نظر میرسد، مسیر کامل حفاظتی را بررسی کنید: ارتینگ سیستم، همبندی همپتانسیل، طول اتصال، حالتهای حفاظتی، وضعیت دستگاه و هماهنگی. یک نشانگر وضعیت سبز به تنهایی نمیتواند هر شش مورد را تأیید کند.
نکات کلیدی
- SPD را به ترمینال ارت حفاظتی (PE)/ارت تجهیزات، شینه ارت همبندیشده، یا سایر نقاط همبندی که صراحتاً توسط دستورالعملهای محصول و آییننامههای مربوطه مجاز شمرده شدهاند، متصل کنید.
- هرگز SPD را به یک میله ارت مجزا و ایزوله که با سیستم الکترود زمین و همبندی ساختمان یکپارچه نشده است، متصل نکنید.
- کوتاه کردن کل مسیر اتصال SPD, ، شامل خط، هرگونه دستگاه قطعکننده یا پشتیبان مورد نیاز، و PE—نه صرفاً فاصله از تابلو تا زمین.
- در تابلوهای فرعی که قوانین سیستم و نصب مربوطه جداسازی را الزامی میدانند، نول و ارت تجهیزات را جدا نگه دارید.
- مقاومت خاک، پیوستگی، عملکرد جریان خطا و امپدانس نوسانی فرکانس بالا، اندازهگیریهای متفاوتی هستند؛ هیچ عدد واحدی برای مقاومت زمین، اثربخشی نصب یک SPD را اثبات نمیکند.
- باز کردن تجهیزات برقدار، تغییر هادیهای همبندی، افزودن الکترودها، یا اصلاح اتصالات سرویس و تابلوهای فرعی نیازمند یک برقکار واجد شرایط است.
یک برقگیر تابلویی در واقع چه کاری انجام میدهد
یک SPD ولتاژ گذرا را محدود میکند بین هادیهای متصل به حالتهای حفاظتی اعلامشدهاش. بسته به طراحی و سیستم الکتریکی، این حالتها ممکن است شامل فاز به نول، فاز به PE، نول به PE یا فاز به فاز باشند.
در هنگام بروز سرج، این دستگاه یک مسیر جریان کنترلشده موقت ایجاد کرده و اختلاف ولتاژ ظاهر شده در دو سر هادیهای محافظتشده را محدود میکند. این دستگاه تمام رویدادهای صاعقه را جذب نمیکند، از تمام اضافه ولتاژها بهطور دائمی جلوگیری نمیکند و هر سرج را مستقیماً از طریق یک سیم اختصاصی به زمین نمیفرستد.
هدف مهندسی مفید عبارت است از همبندی همپتانسیل: نگه داشتن هادیهای مربوطه، قاب تجهیزات و رابطهای محافظتشده در پتانسیلی بهاندازه کافی مشابه در طول گذرا. سیستم الکترود زمین به کل تأسیسات کمک میکند، اما مسیر همبندی محلی و امپدانس اتصال، تأثیر زیادی بر ولتاژی دارند که در تجهیزات محافظتشده ظاهر میشود.
برای اصطلاحات و عملکرد دستگاه، ببینید SPD چیست.
افسانه خطرناک زمینکردن: “SPD را مستقیماً به میله زمین اختصاصی خودش وصل کنید”
یک SPD معمولاً به سیستم ارت حفاظتی موجود و بهدرستی همبندیشدهی سیستم الکتریکی ارجاع داده میشود. مستندات سازنده، نقطه اتصال دقیق مجاز را تعیین میکند.
دستورالعملهای نصب SPD شرکت اشنایدر الکتریک بهصراحت نسبت به اتصال دستگاه به یک ارت ایزوله جداگانه هشدار میدهند و همبندی سیستم الکترود زمین سرویس با سایر الکترودهای قابلاعمال و اجزای رسانای ساختمان را شرح میدهند.
این تمایز ساده است:
| چیدمان پیشنهادی | ارزیابی مهندسی | اقدام مناسب |
|---|---|---|
| اتصال PE در SPD توسط یک هادی کوتاه و تأییدشده به شینه ارت همبندیشدهی تابلو | معمولاً چیدمان مورد نظر در مواردی است که دستورالعملهای محصول، توپولوژی سیستم و آییننامهها آن را مجاز میدانند. | تداوم، مسیر سیمکشی، ترمینالها و الزامات سازنده را بررسی کنید. |
| SPD متصل به یک میله ایزوله بدون اتصال همبندی به سیستم ارتینگ ساختمان | خطرناک: مراجع جداگانه میتوانند در هنگام خطا یا نوسانات، ولتاژهای متفاوتی ایجاد کنند. | استفاده نکنید؛ از یک برقکار واجد شرایط بخواهید که انطباق همبندی و ارتینگ را ارزیابی کند. |
| الکترود اضافی یکپارچه با سیستم الکترود ارتینگ ساختمان | ممکن است در صورتی که طبق قوانین محلی طراحی و همبندی شده باشد، مناسب باشد. | آن را به عنوان یک پروژه ارتینگ در سطح کل تأسیسات در نظر بگیرید، نه جایگزینی برای اتصال PE مشخصشده برای SPD. |
| SPD متصل به یک لوله فلزی تصادفی، سطح کابینت یا اجزای سازهای | ناایمن است مگر اینکه آن نقطه به عنوان یک ترمینال تأییدشده، پیوسته و بهطور مناسب همبندیشده، تایید شود. | از نقطه اتصال زمین مشخصشده توسط سازنده یا یک جایگزین منطبقِ تأییدشده استفاده کنید. |
| نول SPD متصل به PE در یک تابلوی فرعی پاییندست | میتواند جداسازی الزامی نول-زمین را نقض کرده و مسیرهای جریان ناخواستهای ایجاد کند. | یک اتصال نول-زمین اضافه یا جابهجا نکنید؛ توپولوژی را بهصورت حرفهای بررسی کنید. |
وجود چندین الکترود ذاتاً اشتباه نیست. مشکل در الکترودهای همبندینشده و دارای مرجع جداگانه است. یک سیستم الکترود زمین که بهدرستی طراحی شده باشد، میتواند شامل چندین الکترود بههمپیوسته باشد، در حالی که مرجع همبندی مشترک الزامی را حفظ میکند.
آیا SPD به یک سیم ارت اختصاصی نیاز دارد؟
این دستگاه به اتصال زمین یا همبندی مشخصشده توسط سازنده نیاز دارد. برخی از دستگاهها دارای هادی یا ترمینال PE اختصاصی هستند؛ برخی دیگر از طریق یک چیدمان تابلویی یکپارچه و تأییدشده متصل میشوند.
“واژه ”اختصاصی» بیانگر نوع اتصال مورد نظر برای دستگاه است، نه مجوزی برای دور زدن سیستم همبندی حفاظتی ساختمان، نصب یک میله ارت مستقل، یا ایجاد یک اتصال نول-ارت جداگانه.
چرا طول هادی میتواند ولتاژ عبوری را افزایش دهد
سطح حفاظتی ولتاژ اعلامشده برای یک SPD، در محل دستگاه و تحت شرایط آزمون تعریفشده تعیین میشود. ولتاژ اعمالشده بر تجهیزات حفاظتشده میتواند بالاتر باشد، زیرا جریان ضربه عبوری از هادیهای اتصال، افت ولتاژ اضافی ایجاد میکند.
رابطه حاکم بر این پدیده عبارت است از:
ولتاژ گذرا اضافی ≈ اندوکتانس هادی × نرخ تغییرات جریان ضربه
ΔU ≈ L × di/dtاین یک رابطه مفهومی است، نه یک پیشبینی کلی. هندسه واقعی هادی، شکل موج ضربه، توزیع جریان، کوپلینگ، حالت اتصال و چیدمان نصب، نتیجه نهایی را تعیین میکنند.
اشنایدر الکتریک توضیح میدهد که اتصالات طولانیتر SPD باعث افزایش افت ولتاژ القایی میشود و کوتاهترین مسیر عملی بدون خمیدگیهای غیرضروری را توصیه میکند. پرسشهای متداول فنی SPD شرکت DEHN به معیار مسیر اتصال کلی 0.5 متر در یک زمینه خاص از سطح حفاظتی میپردازد. این مقدار باید با دستورالعملهای محصول مربوطه، چارچوب نصب، طراحی سیستم و مقاومت تجهیزات حفاظتشده تفسیر شود، نه به عنوان یک حد قانونی جهانی برای هر SPD در سراسر جهان.
اندازهگیری مسیر اتصال کامل
مسیر مهم، مسیری است که بین هادیهای حفاظتشده، SPD، هرگونه قطعکننده خارجی یا حفاظت پشتیبان مورد نیاز، و ترمینال PE تاییدشده قرار دارد.
خط یا باس حفاظتشده ← دستگاه پشتیبان مورد نیاز ← SPD ← ترمینال PE همبندیشدهیک سیم اتصال به زمین کوتاه به تنهایی، طولانی بودن هادی فاز را جبران نمیکند. برعکس، یک هادی الکترود زمین ساختمان طولانی، لزوماً به این معنی نیست که SPD تابلو باید شینه زمین همبندیشده محلی خود را دور بزند.
بهبودهای عملی در چیدمان شامل قرار دادن SPD در نزدیکی شینه محافظتشده و ترمینال PE مناسب، اجتناب از حلقههای غیرضروری، پیروی از روشهای سیمکشی تأییدشده و انتخاب تجهیزات سازگار با تابلو در صورت موجود بودن است. اندازه هادی، گشتاور ترمینال، حفاظت مکانیکی، استفاده از لوله برق (کاندوئیت) و فاصلهگذاری باید مطابق با دستورالعملهای سازنده و قوانین محلی نصب باشد. هیچ ممنوعیت کلی برای استفاده از لوله برق فلزی و هیچ قانون جهانی مبنی بر رعایت فاصله ۱۲ اینچی برای تمامی هادیهای SPD وجود ندارد.
برای مشاهده دستورالعمل کامل سیمکشی هادی و نصب، به راهنمای سیمکشی و نصب SPD.
تابلوی اصلی در مقابل تابلوی فرعی: نول و ارت در کجا قرار میگیرند
رابطه مجاز بین نول و ارت حفاظتی به آرایش تغذیه، تجهیزات سرویس، توپولوژی زمینکردن و آییننامههای محلی بستگی دارد.
در بسیاری از تأسیسات آمریکای شمالی، اتصال اصلی همبندی در تجهیزات سرویس یا مکان دیگری که صراحتاً توسط قوانین مربوطه مجاز شمرده شده، انجام میشود. تابلویهای فرعی پاییندست معمولاً شینههای نول ایزوله و شینههای ارت تجهیزات که بهطور جداگانه همبندی شدهاند را حفظ میکنند.
یک SPD نصبشده در تابلوی فرعی نباید برای ایجاد یک اتصال اضافی نول به ارت استفاده شود. از نمودار سیمکشی آن پیروی کنید و مشخص کنید که کدام هادیها با حالتهای حفاظتی اعلامشده آن مطابقت دارند. یک دستگاه میتواند دارای حالت حفاظتی N-to-PE باشد بدون اینکه مجوز ایجاد یک جامپر دائمی خارجی بین نول و ارت را صادر کند.
برای تأسیسات مبتنی بر IEC، اتصال صحیح همچنین به آرایش سیستم زمین بستگی دارد:
| آرایش سیستم | پیامد اتصال به زمین SPD | چه چیزی نیاز به تایید دارد |
|---|---|---|
| TN-S | نول و PE هادیهای مجزا در محل SPD هستند. | حالتهای حفاظتی صحیح، تداوم PE، و عدم وجود اتصال غیرمجاز N-PE. |
| TN-C-S | یک هادی PEN ترکیبی در بالادست وجود دارد که در نقطه طراحیشده تفکیک میشود. | سمت نصب صحیح تفکیک PEN و انطباق با آرایش واقعی شبکه. |
| TT | این تاسیسات از آرایش الکترود زمین اختصاصی خود به عنوان بخشی از سیستم حفاظتی طراحیشده استفاده میکند. | پیکربندی مناسب SPD، رفتار N-PE، هماهنگی دستگاه جریان باقیمانده و قوانین نصب قابل اجرا. |
| IT، بدون اتصال زمین، یا دارای اتصال زمین مقاومتی | رفتار خط به زمین و شرایط خطا در سیستمهای دارای اتصال زمین مستقیم متفاوت است. | مناسب بودن SPD که بهطور خاص برای توپولوژی واقعی و اضافه ولتاژهای موقت احتمالی اعلام شده است. |
الکترود محلی یک تأسیسات TT بخشی از سیستم زمین طراحیشده آن است. این لزوماً مجوز اتصال یک SPD به یک الکترود مجزا و ایزوله در خارج از آرایش همبندی مورد نیاز تأسیسات.
پنج بررسی برای مشکل احتمالی اتصال زمین SPD
۱. وضعیت دستگاه را بدون باز کردن تجهیزات برقدار تأیید کنید
به دنبال پنجره وضعیت تعریفشده توسط سازنده، کنتاکت هشدار، نمایشگر یا پیام نظارتی در جایی که بهطور ایمن قابل مشاهده است، باشید. نشانگر معیوب، ماژول مفقود، تریپ شدن تجهیز حفاظتی مرتبط، بدنه آسیبدیده، تغییر رنگ ناشی از حرارت یا بوی سوختگی، نیازمند ارزیابی تخصصی است.
نشانگر سبز را به عنوان اثباتی بر صحت سیستم ارتینگ، هندسه اتصالات یا انتخاب تجهیز تلقی نکنید. این نشانگر عموماً وضعیت خاص همان تجهیز را گزارش میدهد، نه سلامت کل تأسیسات را.
برای تعویض و فرسودگی، مراجعه کنید به طول عمر SPD صنعتی و فرسودگی MOV.
۲. ردیابی مرجع همبندی (Bonding) مورد نظر
یک برقکار واجد شرایط باید تأیید کند که ترمینال PE در SPD به یک نقطه همبندی تأییدشده متصل است و تابلوی مربوطه، قاب تجهیزات، رابطهای سرویس و سیستم الکترود زمین از طراحی ارتینگ و همبندی مربوطه پیروی میکنند.
اتصالات شل یا آسیبدیده، خوردگی، جامپرهای همبندی مفقود، اشتراک غیرمجاز ترمینال و اتصالات تصادفی به قطعات فلزی ایزوله را بررسی کنید. ظاهر بصری به تنهایی نمیتواند تداوم الکتریکی را اثبات کند.
۳. ارزیابی کل هندسه اتصال SPD
اتصال خط حفاظتشده، تجهیز حفاظتی خارجی مورد نیاز، ترمینالهای SPD و مسیر بازگشت PE را شناسایی کنید. طول کل اتصال، خمهای غیرضروری، حلقهها و چیدمان تابلو را با دستورالعملهای محصول و راهنمای نصب مربوطه ارزیابی کنید.
اگر چیدمان موجود بهطور غیرمعمولی طولانی است، جابهجایی، استفاده از یک اتصال همبندی جایگزین تأییدشده، یک SPD سازگارتر با تابلو، یا یک تجهیز هماهنگشده اضافی در پاییندست ممکن است ترجیح داده شود. هادیهای برقدار را بهطور مستقل تغییر مسیر ندهید و همبندی حفاظتی را تغییر ندهید.
۴. تطبیق SPD با سیستم الکتریکی واقعی
ولتاژ سیستم، پیکربندی ارتینگ، حالتهای حفاظتی، حداکثر ولتاژ کارکرد مداوم، سطح حفاظت ولتاژ، جریان خطای احتمالی و فیوز یا کلید مدار خارجی مورد نیاز را بررسی کنید.
یک SPD طراحیشده برای سیستم با زمینکردن مستقیم (solidly grounded) ممکن است برای سیستم بدون زمین یا زمینشده با مقاومت مناسب نباشد. مستندات نصب اشنایدر هنگام تعیین مناسب بودن تجهیز، بهطور خاص پیکربندیهای زمینکردن را متمایز میکند.
استفاده کنید نحوه خواندن برگه اطلاعات SPD برای تایید مدل خاص و مقایسه SPD نوع 1 در مقابل نوع 2 در مقابل نوع 3 هنگامی که طبقهبندی یا موقعیت نصب نامشخص است.
5. بررسی سایر مسیرهای ورودی و هماهنگی
هادیهای برق، اترنت، کواکسیال، ابزار دقیق و بینساختمانی میتوانند مسیرهای نوسان ولتاژ متفاوتی ایجاد کنند. در جایی که به حفاظت نیاز است، آن رابطها باید با استفاده از محافظهای مناسب برای عملکرد مدار خود، به آرایش همبندی هماهنگشده در نصب ارجاع داده شوند.
یک SPD برق تابلویی جایگزین یک SPD خط سیگنال که به درستی انتخاب شده باشد، نمیشود. به همین ترتیب، یک دستگاه نقطه مصرف باید با حفاظت بالادست هماهنگ شده و طبق لیست، دستورالعملها و قوانین بازار مربوط به خود نصب شود، نه بر اساس یک فاصله نصب که به صورت جهانی فرض شده باشد.
برای رابطهای داده و کنترل، از راهنمای انتخاب محافظ نوسان ولتاژ سیگنال استفاده کنید.
آیا مقاومت زمین تعیینکننده عملکرد یک SPD است؟
مقاومت الکترود زمین میتواند برای طراحی کلی سیستم الکتریکی حائز اهمیت باشد و باید الزامات آییننامهای، طرح حفاظتی و نیازمندیهای مهندسی مربوطه را برآورده کند. با این حال، اندازهگیری مقاومت خاک بهتنهایی تضمینکننده حفاظت مؤثر در برابر اضافه ولتاژ نیست.
شرکت DEHN بیان میکند که هیچ مقدار مقاومت زمین خاص و واحدی برای اتصال به زمین SPD به صورت جهانی الزامی نیست و بر همبندی همپتانسیل تأکید دارد. از ادعاهایی نظیر “هر SPD به کمتر از 5 اهم نیاز دارد” یا “25 اهم حفاظت را تضمین میکند” اجتناب کنید، مگر اینکه یک پروژه خاص، حوزه قضایی، سازنده یا سیستم مهندسیشده، صراحتاً آن معیار را تحمیل کرده باشد.
پرسشهای مرتبط متفاوت هستند:
- آیا سیستم ارت حفاظتی و همبندی، منطبق بر استاندارد و پیوسته است؟
- آیا SPD در نقطه مورد تأیید متصل شده است؟
- آیا رابطهای حفاظتشده به سیستم همبندی هماهنگشده ارجاع داده شدهاند؟
- آیا طول اتصال برای سطح حفاظتی نصبشده مورد نیاز، به اندازه کافی کوتاه است؟
- آیا دستگاه برای توپولوژی سیستم و جریان خطای موجود مناسب است؟
- آیا برای تجهیزات حساس، حفاظت پاییندست اضافی ضروری است؟
چه زمانی باید کار را متوقف کرد و با یک برقکار مجرب تماس گرفت
تجهیزات سرویس برقدار را باز نکنید، درپوشها را دستکاری نکنید، میله ارت نصب نکنید، هادی ارت را جدا نکنید، اتصال نول به ارت را جابهجا نکنید و یا پایانههای برقدار را تست نکنید، مگر اینکه واجد شرایط و مجاز باشید.
در صورت وجود بوی سوختگی، گرمای بیش از حد قابل مشاهده، هادیهای آسیبدیده، الکترود بدون اتصال ارت، اتصالات نول به ارت غیرقابل توضیح، خرابی نشانگر SPD، آسیب مکرر به تجهیزات، یا عدم اطمینان در مورد توپولوژی واقعی ارتینگ، فوراً درخواست ارزیابی حرفهای کنید.
مدل SPD، محل نصب، نوع تابلو، ولتاژ سیستم، آرایش ارتینگ شناختهشده، وضعیت نشانگر و جزئیات تجهیزات تحت تأثیر را به برقکار ارائه دهید. درخواست تأیید نقشه سیمکشی سازنده، نقطه اتصال مجاز، مسیر کلی اتصال، حفاظت پشتیبان، سازگاری با جریان خطا و هرگونه حفاظت هماهنگشده پاییندست ضروری را داشته باشید.
یک محافظ برقگیر تابلویی مؤثر با نزدیکترین قطعه خاک تعریف نمیشود. این محافظ با یک SPD که بهدرستی انتخاب شده و از طریق یک مسیر ایمن، کوتاه و تأییدشده به سیستم ارتینگ نصب متصل شده است، تعریف میشود. سیستم حفاظتی متصل و همبندیشده به نحو صحیح.