معرفی روش ‌های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ

آیا با روش‌های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ آشنایی دارید؟ تغییرات ناگهانی ولتاژ می‌تواند بر اثر عوامل مختلفی به وجود آید که از جمله این اتفاقات و عوامل می‌توان به اتصالات کوتاه در مدارهای الکتریکی، سوئیچینگ، تخلیه الکترواستاتیکی و صاعقه اشاره کرد. تمامی این موارد به‌صورت اضافه ولتاژ ناگهانی وارد سیستم می‌شوند و این اضافه ولتاژ ناگهانی در طی زمان بسیار کوتاه و در حد میکروثانیه، باعث وارد آمدن آسیب‌ها و خسارات زیادی به تجهیزات مختلف می‌شود و حتی این امکان وجود دارد که باعث آسیب دائمی در آن‌ها شود و از این طریق هزینه‌های بالایی را برای تعمیر یا تعویض تجهیزات ایجاد می‌کند. به همین دلیل در زمان خرید تابلو ساختمانی نیز بهتر است به این مسئله توجه کنید و بسته به این مورد تابلو برق باکیفیت و مناسبی را انتخاب کنید. همچنین روش‌هایی برای جلوگیری از وارد شدن شوک به تجهیزات الکتریکی وجود دارد که در ادامه به این روش‌ها خواهیم پرداخت.

معرفی روش ‌های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ 

یکی از مهم‌ترین مسائل درباره حفظ ایمنی برق، استفاده از روش های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ است. اضافه ولتاژی که به دلایل مختلف در خطوط برقی و وسایل برقی به وجود می‌آید خطرات بالایی را برای تجهیزات و افراد حاضر در آن محیط ایجاد می‌کند. همانطور که گفته شد، این اضافه ولتاژ ممکن است به خاطر اختلالات درونی یا بیرونی ایجاد شود. عوامل داخلی می‌تواند به خاطر مشکلات شبکه مثل قطع و وصل خطوط، اتصال کوتاه، رزونانس شبکه و دیگر مسائل ایجاد شود. 

به طور کلی به هر جریانی که فراتر از جریان نامی هادی‌ها، وارد تجهیزات و دستگاه های الکتریکی شود، اضافه جریان می‌گویند و باید از روش های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ در مقابل آن‌ها استفاده کرد. تجهیزات حفاظت در برابر اضافه جریان به منظور حفاظت هادی‌ها در مقابل جریان‌های اضافه و رله‌های اضافه بار حرارتی به منظور حفاظت تجهیزاتی مانند تجهیزات موتوری استفاده می‌شوند. این قطعات حفاظتی جهت جریان در مدار را در یک سطح مطمئن نگه می‌دارند و به این ترتیب باعث می‌شوند از ایجاد اضافه جریان در مدار جلوگیری شود. برای حفاظت در مقابل اضافه جریان، همان‌طور که گفتیم باید در وهله اول در زمان خرید تابلو برق باکیفیت، نکات مهم را در نظر داشته باشید.

همچنین علاوه بر داشتن تابلو برق مطمئن، معمولاً از انواع رله استفاده می‌شود که بر اساس ظرفیت حرارتی واحد مورد حفاظت در زمان معین و کوتاه عمل کند. استفاده از وسایل حفاظتی که به منظور حفاظت اضافه بار طراحی شده‌اند، جهت تأمین ایمنی در شرایط اتصال زمین فقط زمانی مجاز است که جریانی که قرار است در مدار جاری شود حداقل سه برابر ظرفیت نامی فیوز محافظ مدار یا حداقل ۱/۵ برابر ظرفیت نامی کلید خودکار محافظ مدار (به طور مثال کلید مینیاتوری) باشد.

انواع اضافه ولتاژ

یکی از عوامل مهمی که در سیستم قدرت منجر به ایجاد مشکلات جدی می شود وجود اضافه ولتاژهای گذرا در سیستم است. منابعی که باعث ایجاد این اضافه ولتاژها می‌شوند با توجه به نوع و ساختار شبکه، شرایط محیطی سیستم، موقعیت جغرافیایی خطوط، نوع تجهیزات موجود در شبکه، نوع بهره‌برداری و سایر عوامل سیستمی و محیطی دارای تنوع هستند. این تنوع در منبع و عامل ایجاد اضافه ولتاژ باعث می‌شود که شکل و مقادیر اضافه ولتاژهای ایجاد شده و مدت زمان برقراری و وجود آن در سیستم نیز متفاوت باشند. اضافه ولتاژها دارای انواع مختلفی هستند که در دو دسته داخلی و خارجی تقسیم بندی می‌شوند. اضافه ولتاژهای داخلی خود به دو نوع اضافه ولتاژ به خاطر نوسان‌های فرکانس قدرت یا هارمونیک و اضافه ولتاژ به خاطر کلید زنی دسته بندی می‌شوند.

همچنین دلایل خارجی دیگری همچون رعدوبرق و صاعقه وجود دارند که در بیرون از شبکه قدرت هستند و برخورد آن‌ها به تجهیزات الکتریکی مخصوصاً در شبکه‌هایی که از سیم‌های هوایی استفاده می‌کنند باعث ایجاد اضافه ولتاژ خواهد شد. اضافه ولتاژهای ناشی از عوامل بیرونی مثل صاعقه جدا از طرح سیستم محسوب می‌شوند، درحالی‌که اضافه ولتاژهای ایجادشده به خاطر عوامل داخلی مثل کلید زنی به دلیل افزایش ولتاژ کاری سیستم ایجاد می‌شوند. انواع اضافه ولتاژ در شبکه های برق به شرح زیر دسته‌بندی و تقسیم می‌شوند:

• اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه
• اضافه ولتاژهای ناشی از عملیات کلید زنی در شبکه به وجود می‌آیند.
• اضافه ولتاژی که در اثر خازنی شده خط در حالت بی باری ایجاد می‌شود.
• اضافه ولتاژ ناشی از پدیده رزونانس
• اضافه ولتاژ ناشی از پدیده فرورزونانس
• اضافه ولتاژ در اثر برخورد خطوط انتقال با سطح ولتاژ بالاتر
• اضافه ولتاژ ناشی از خروج بارهای بزرگ.

انواع روش های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ چیست؟

حفاظت الکتریکی به معنای آن است که برای جلوگیری از آسیب دیدن افراد، حیوانات، تجهیزات، مولدها، مصرف‌کننده و سیم‌های حمل‌کننده جریان در برابر خطرات ناشی از جریان برق اقدامات خاصی را در تجهیزات الکتریکی انجام داد. روش‌ های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ شامل انواع مختلفی است که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• محافظت از سیم و کابل

باید ضمن استفاده از بهترین برند های سیم‌ و کابل، از تمامی آن‌ها در مقابل حوادث و عواملی مانند اضافه‌بار و اتصال کوتاه محافظت کرد. برای محافظت سیم‌ها در مقابل اضافه‌بار بهتر است از کلیدهای حرارتی بدون متال یا فیوزهای مختلف باقابلیت ذوب شوندگی استفاده کرد. برای دیدن قیمت سیم و کابل ارزان به سایت شکوه صنعت مراجعه کنید.

• محافظت از تجهیزات الکتریکی و مصرف‌کننده

تجهیزات الکتریکی و مصرف‌کننده‌ها حتماً باید در برابر اختلالات احتمالی مثل اتصال کوتاه و اضافه‌بار محافظت شوند. برای حفاظت این دستگاه‌ها قبل از تجهیزات مورد نظر یا مصرف‌کننده از فیوزهای ذوب شونده و یا کلیدهای مغناطیسی یا حرارتی که طبق جریان اسمی تجهیزات انتخاب ‌شده است، استفاده می‌کنند.

• محافظت از افراد

یکی از مهم‌ترین مسائلی که درباره حفاظت در برابر اضافه ولتاژ باید همواره آن را در نظر داشت، احتمال برق‌گرفتگی افراد است. هر اضافه ولتاژ احتمالی که در بخش‌های دارای برق ایجاد می‌شود، نباید باعث ضرر یا آسیب به افراد و تجهیزات شود. به همین دلیل محافظت از افراد در برابر اضافه ولتاژ دارای اهمیت بالایی است و برای این منظور معمولاً از دو روش زیر استفاده می‌شود:

• به وسیله قطع اتوماتیک تغذیه در زمان اتفاق افتادن اضافه ولتاژ و جلوگیری از رسیدن اضافه ولتاژ به حد خطرناک
• ایجاد محدودیت برای بالاترین میزان اضافه ولتاژ، به میزانی که خطری برای تجهیزات و افراد نداشته باشد.

لیست تجهیزات اصلی برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ

همانطور که می‌دانید، اضافه ولتاژ باعث ایجاد آسیب و خسارت به تجهیزات و دستگاه‌های شبکه تاسیسات برق می‌شود و در مواردی حتی ممکن است خطرات و خسارات جانی نیز به همراه داشته باشد. برای آشنایی با روش‌های محافظت در برابر اضافه ولتاژ، در این بخش مهم‌ترین تجهیزات مهم محافظتی برای این کار را معرفی کنیم.

• کلید مینیاتوری

کلید مینیاتوری برای جلوگیری از اضافه ولتاژ در مواقع وجود اتصالی میان فاز و نول در مدار قرارگرفته می‌شوند.

• رله کنترل فاز

از رله کنترل فاز در مواردی که باعث قطعی فاز یا جابه‌جایی فاز باعث خسارت و ضرر به تجهیزات می‌شود، استفاده می‌گردد.

• رله کنترل ولتاژ

رله کنترل ولتاژ در میان تجهیزات اصلی در شبکه‌های الکتریکی است که به منظور فعالیت در یک ولتاژ خاص طراحی‌شده است. در رله‌های کنترل ولتاژ، مقدار ولتاژ نباید از حد معینی کمتر یا بیشتر شود. همچنین بازه این نوع تغییرات بسته به دستگاه‌های مختلف، می‌تواند متفاوت باشد. برای محافظت از شبکه‌های الکتریکی در مقابل اضافه ولتاژ و تغییرات ولتاژ از این نوع رله استفاده می‌کنند.

• رله اضافه ولتاژ

رله اضافه ولتاژ (Over Voltage Relay) به گونه‌ای طراحی‌شده است که می‌تواند در زمان افزایش ولتاژ و برای پیشگیری از رسیدن ضرر و زیان به تجهیزات، مدار را قطع کند. این مدل رله با بالا رفتن میزان ولتاژ از حد تعیین‌شده کار خود را آغاز می‌کند. رله‌های اضافه ولتاژ در حالت معمول در ژنراتورهای برق و ترانس‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند و این قابلیت را دارند که هنگام افزایش ولتاژ، سیگنال هایی را ارسال کرده و یا مدارهایی که به ولتاژ حساس هستند را قطع نماید تا از بروز آسیب در تجهیزات، جلوگیری به عمل آورند. در حقیقت این نوع از رله می‌تواند به بخش‌های تحریک کننده دستور صادر نماید تا با کاهش تحریک، ولتاژ کمتر شود. شما می‌توانید برای خرید ژنراتور برق با کیفیت به شکوه صنعت مراجعه کنید.

هنگامی که قرار است رله تنظیم ولتاژ ایجاد شود، از رله افت ولتاژ به همراه رله اضافه ولتاژ استفاده می‌گردد. 

حفاظت در برابر اضافه ولتاژ

• حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای گذرا

یکی از عوامل مهمی که باعث می‌شود کارکرد تجهیزات و دستگاه‌های الکتریکی و شبکه‌های برق دچار آسیب و خسارت شود و خطر جانی برای افراد داشته باشد، وجود ولتاژهای گذرایی است که در تاسیسات برق، اضافه ولتاژهای گذرای صاعقه، تاسیسات فشار ضعیف و پست‌های برق ایجاد می شود و ضرورت استفاده از رله اضافه ولتاژ را ایجاد می‌کند. هنگامی که اتصال زمین در دستگاه‌های شبکه برق با فشار متوسط ایجاد شود، می‌تواند روی سیستم برق فشار ضعیف نیز اثر بگذارد. برای آن‌که بتوان از چنین حادثه‌ای در تاسیسات جلوگیری نمود و مانع ایجاد اضافه ولتاژ در سیستم برق فشار ضعیف شد، لازم است اقدامات زیر را انجام دهید:

• ابتدا تمامی تجهیزاتی که این دو شبکه را به زمین متصل کرده، از یکدیگر جدا و بین آن‌ها حداقل حدود بیست متر فاصله ایجاد کنیم.
• همچنین لازم است که میان دو الکترود اتصال زمین این دو شبکه، ارتباط رسانایی ایجاد نشده باشد که این ارتباطات می‌تواند شامل لوله‌های عبوری تاسیسات باشد.
• در جهت ممانعت از کارکرد رله در برابر تغییرات ولتاژی از نوع کوتاه مدت یا گذرا، رله را به یک تایمر متصل می‌کنند تا بتواند فرمان را با کمی تاخیر صادر نموده و مانع سوختن کنتاکت‌ها شود.
• هم چنین رله اضافه ولتاژ به بخش دیگری که عوامل جریان و ولتاژ کنترل می شوند، مجهز شده و کمک می‌کند در صورتی که ولتاژ از میزان تنظیم شده بیشتر شود، فرامین را متوقف نماید.

• سرج ارستر (SPD)

یکی از تجهیزات رایجی که به حفاظت در برابر اضافه ولتاژ کمک می‌کند برق‌گیر یا SPD است که می‌تواند به‌راحتی جریان‌های قوی و زیاد مثل چند هزار آمپر را در مدت‌زمان کوتاهی تخلیه کند و پس از پایین آمدن ولتاژ به حالت اولیه و پیش‌فرض بر می‌گردد. امروزه برای محافظت در برابر اضافه ولتاژ در بیشتر موارد از SPD استفاده می‌کنند؛ به این دلیل که این وسیله در مقایسه با دیگر تجهیزات محافظتی دارای عملکرد و قابلیت محافظت بالایی است و به همین جهت درمیان محبوب‌ترین تجهیزات محافظتی در برابر اضافه ولتاژ محسوب می‌شود. سرج ارسترها دو نوع هستند:

• ارستر با کاهش ناگهانی امپدانس  در هنگام بوجود آمدن شوک ولتاژ (Surge)
• ارستر با کاهش پیوسته امپدانس به هنگام وجود شوک ولتاژ (Surge)

انتخاب برقگیر با توجه به سطح ولتاژ حفاظت، جریان تخلیه الکتریکی و جریان ضربه صورت می‌گیرد. توجه داشته باشید که حداکثر سطح ولتاژ عملکرد برقگیر حفاظتی در تأسیسات برق ۲۳۰/۴۰۰ ولت، ۲/۵ کیلو ولت است. در ادامه با این وسیله بیشتر آشنا خواهیم شد.

دسته بندی انواع سرج ارستر

همانطور که گفته شد، سرج ارستر‌ها نسبت به سایر وسایل حفاظتی، بهترین حفاظت در برابر اضافه ولتاژ را فراهم می‌کنند و به همین دلیل بهتر است با این وسیله بیشتر آشنا شویم. 

• ارستر کلاس B به عنوان حفاظت اولیه در برابر صاعقه با تحمل جریان KA 100 (کیلو آمپر) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• ارستر کلاس C برای محافظت در مقابل حوادث ایجاد شده در هنگام سوئیچینگ می‌باشند که به عنوان حفاظت ثانویه در مقابل اضافه ولتاژ عمل می‌کنند و ولتاژ نشتی از ارسترهای کلاس B را حذف می نمایند.
• ارستر B+C بالاترین حفاظت در برابر اضافه ولتاژ ناگهانی را دارند و در تابلو سازی، مخابرات، مراکز صنعتی و نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه بیشتر از این ارسترها استفاده می‌گردد.
• سرج ارستر کلاس D برای خطوط ولتاژ پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع از سرج ارستر نباید در معرض مستقیم رعد و برق قرار گیرد.
• ارستر دیتا برای حفاظت از خطوط کابل‌ شبکه RF و کابل‌های سری CAT5 و CAT6 ، جهت حفاظت در مقابل رعد و برق و صاعقه و همچنین برای حفاظت از دوربین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• ارستر فتوولتائیک برای حفاظت از انواع پنل‌های خورشیدی، اینورتر خورشیدی، سلول های خورشیدی، اینورتر DC و همچنین جهت حفاظت در مقابل رعد و برق و صاعقه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سخن پایانی

در این مقاله درباره اضافه ولتاژ، انواع اضافه ولتاژ و روش‌های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ صحبت کردیم. لازم به ذکر است که تمام تجهیزات مختلف الکتریکی و الکترونیکی در تابلوهای برق نصب‌شده و قرار می‌گیرند که معمولا برای محافظت از آن‌ها و جلوگیری از هر نوع ضرر و زیان در برابر اضافه ولتاژ از روش‌های خاصی برای این کار استفاده می‌شود. شما می‌توانید با دریافت راهنمایی از مشاوران شرکت مهندسی شکوه صنعت تابلو برق مطمئنی داشته باشید و در برابر ولتاژ‌های اضافه، مدار و تجهیزات خود را ایمن کنید. هم‌چنین شرکت سکوه صنعت در کنار شما است تا بتوانید خرید تجهیزات برق ساختمانی و صنعتی را با خیالی آسوده انجام دهید.

سوالات متداول:

برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ از چه تجهیزاتی می‌توان کمک گرفت؟

انواع رله، کلید‌های مینیاتوری و سرج ارستر‌ها می‌توانند به حفاظت در برابر اضافه ولتاژ کمک کنند.

چرا اضافه ولتاژ در سیستم‌های الکتریکی به وجود می‌آید؟

سوئیچینگ، اتصال کوتاه، رزونانس در شبکه و رعد و برق برخی از دلایل به وجود آمدن اضافه ولتاژ هستند.