پاسخ کوتاه: برای حفاظت تجهیزات حساس مثل سرور، PLC، تجهیزات مخابراتی و پزشکی در برابر صاعقه و اضافه‌ولتاژ، نصب ارستر (SPD) به‌تنهایی کافی نیست. استاندارد IEC 62305-4 چهار اقدام را با هم میخواهد: سیستم زمین، شبکهٔ همبندی، شیلد و مسیر درست کابلها و ارسترهای هماهنگ. ارستر فقط وقتی خوب کار میکند که مسیر کوتاه و کم‌امپدانسی به یک مرجع مشترک داشته باشد؛ و این مرجع را ارتینگ و همبندی می‌سازند.
تجهیزات حساس حتی با صاعقه‌ای که به خود ساختمان نخورده هم آسیب می‌بینند؛ میدان مغناطیسی صاعقهٔ نزدیک و اضافه‌ولتاژ خط‌های ورودی برای خراب کردن مدارهای الکترونیکی کافی است (انواع اثرات صاعقه). ما در گروه کالوت در این راهنما این چهار اقدام را به زبان ساده توضیح می‌دهیم.
چهار اقدام IEC 62305-4 برای تجهیزات حساس
- سیستم زمین: مسیر جریان صاعقه به خاک؛ بهتر است یک سیستم یکپارچه مثل الکترود فونداسیون و رینگ دور ساختمان باشد، نه چند چاه ارت جدا از هم.
- شبکهٔ همبندی: همهٔ بخش‌های فلزی، بدنهٔ تجهیزات و شیلد کابلها به یک مرجع مشترک وصل میشوند تا هنگام صاعقه بینشان اختلاف ولتاژ خطرناک پیش نیاید (همبندی و هم‌پتانسیل‌سازی).
- شیلد و مسیر کابل: سازهٔ فلزی ساختمان، شیلد اتاق تجهیزات، سینی کابل فلزی و کابل‌های شیلددار میدان مغناطیسی صاعقه را ضعیف می‌کنند؛ مسیر کابلها هم باید طوری باشد که حلقهٔ بزرگ نسازد.
- ارسترهای هماهنگ: ارستر نوع ۱ در ورودی ساختمان، نوع ۲ در تابلوهای توزیع و نوع ۳ نزدیک تجهیز حساس، که با هم هماهنگ شده‌اند (انواع ارستر). برای برق ارسترهای برق و برای خط‌های داده و مخابرات ارسترهای خطوط داده لازم است.
این اقدام‌ها در مرز هر ناحیهٔ حفاظت صاعقه (LPZ) تکرار میشوند تا اضافه‌ولتاژ مرحله‌به‌مرحله پایین بیاید (نواحی حفاظت صاعقه).
ارتینگ برای تجهیزات حساس: امپدانس مهم‌تر از مقاومت
جریان صاعقه در چند میکروثانیه به اوج می‌رسد؛ در این سرعت، اندوکتانس هادی‌ها بسیار مهم‌تر از مقاومت اهمی آن‌هاست. ولتاژی که روی یک هادی می‌افتد از رابطهٔ U = L · di/dt به دست میآید؛ پس هادی بلند، حتی اگر مقاومت کمی داشته باشد، هنگام صاعقه ولتاژ زیادی روی خودش می‌سازد. برای همین:
- مسیرهای زمین و همبندی کوتاه، مستقیم و با سطح مقطع کافی اجرا شوند؛ با تسمهٔ مسی و اتصالهای پایدار مثل جوش احتراقی.
- یک سیستم زمین گسترده و یکپارچه، مثل الکترود فونداسیون و رینگ، از یک چاه ارت منفرد بهتر عمل میکند.
- زمین «تمیز» جدا و همبندنشده برای تجهیزات حساس درست نیست؛ اختلاف پتانسیل بین دو زمین جدا هنگام صاعقه می‌تواند تجهیزات را بسوزاند (اتصال زمین و انواع آن).
سیم‌های اتصال ارستر را کوتاه نگه دارید
ولتاژی که به تجهیزات می‌رسد، ولتاژ حفاظتی ارستر به‌علاوهٔ ولتاژ سیم‌های اتصال آن است. IEC 60364-5-53 می‌گوید سیم‌های اتصال ارستر تا جای ممکن کوتاه باشند و مجموع طولشان ترجیحاً از ۰٫۵ متر بیشتر نشود. اتصال V-شکل، یعنی وقتی خط ورودی مستقیم از ترمینال ارستر عبور میکند، و نزدیک نصب کردن ارستر به شینهٔ همبندی، این ولتاژ اضافه را کم میکند.
شبکهٔ همبندی تجهیزات: ستارهای یا مشبک؟
IEC 62305-4 برای سیستمهای الکترونیکی دو آرایش اصلی همبندی را معرفی میکند:
- ستارهای (تک‌نقطه): هر تجهیز با یک هادی به یک نقطهٔ مشترک وصل می‌شود. برای سیستمهای کوچک و محدود مناسب است، به شرطی که همهٔ کابلها از همان نقطه وارد شوند.
- مشبک: تجهیزات با چند اتصال کوتاه به یک شبکهٔ مشبک، مثل شبکهٔ مسی زیر کف کاذب یا سازهٔ فلزی، وصل میشوند. برای سیستمهای گسترده مثل مرکز داده و اتاق کنترل مناسبتر است؛ چون امپدانس کمی در فرکانس‌های بالا دارد.
شیلد کابلهایی که بین ساختمانها یا نواحی مختلف کشیده میشوند، برای حفاظت در برابر صاعقه در هر دو سر به همبندی وصل میشوند. هادی‌های همبندی را با سیم ارت سبز و زرد و بست‌های ارت اجرا کنید؛ سطح مقطع هادی‌های حفاظتی و همبندی در IEC 60364-5-54 آمده است. تفاوت زمین حفاظتی و زمین عملکردی تجهیزات را هم در مقالهٔ زمین حفاظتی و زمین الکتریکی توضیح داده‌ایم.
چک‌لیست حفاظت تجهیزات حساس
بخش | چه چیزی را بررسی کنیم |
|---|---|
سیستم زمین | یکپارچه، با رینگ یا فونداسیون؛ بدون زمین جدا و همبندنشده |
همبندی | همهٔ لوله‌ها، سینی‌ها، بدنه‌ها و شیلدها به شینهٔ مشترک؛ شبکهٔ مشبک برای سیستمهای گسترده |
شیلد و مسیر کابل | سینی فلزی همبندشده، جداسازی کابل برق و داده، پرهیز از حلقه‌های بزرگ |
ارسترها | نوع ۱، ۲ و ۳ هماهنگ؛ ارستر خطوط داده و مخابرات؛ سیم‌های اتصال کوتاه |
آزمون | پیوستگی همبندی، مقاومت زمین و وضعیت ارسترها در بازرسی دوره‌ای |
طراحی حفاظت در برابر سرج، طراحی ارت و همبندی و ارزیابی ریسک صاعقه را انجام می‌دهیم. برای مشاوره، نقشهٔ ساختمان، مسیر خط‌های برق و داده و فهرست تجهیزات حساس را برای کارشناسان ما بفرستید یا از صفحهٔ تماس با ما با ما تماس بگیرید.
