پاسخ کوتاه: «حفاظت اولیه» یعنی سیستم حفاظت بیرونی صاعقه، یعنی صاعقهگیر، هادی نزولی و سیستم زمین، که ساختمان را از آتش‌سوزی و تخریب حفظ میکند. «حفاظت ثانویه» یعنی حفاظت داخلی: همبندی همهٔ بخش‌های فلزی و ارستر یا SPD روی خطهای برق و داده، که تجهیزات برقی و الکترونیکی داخل ساختمان را از اضافهولتاژ صاعقه (سرج) حفظ میکند. صاعقهگیر به‌تنهایی جلوی سوختن تجهیزات را نمی‌گیرد.
تجهیزات امروزی، از سرور و PLC تا دوربین مداربسته، اینورتر خورشیدی، تجهیزات پزشکی و سیستم هوشمند ساختمان، با ولتاژهای ضربهای چند کیلوولتی آسیب میبینند؛ حتی وقتی صاعقه به خود ساختمان نخورده است. ما در گروه کالوت در این راهنما می‌گوییم این اضافه‌ولتاژها از کجا می‌آیند و ارستر کجا و چطور باید نصب شود.
چهار راه نفوذ ولتاژ فراتاخت (ضربه) صاعقه به تأسیسات
استاندارد IEC 62305-1 چهار منبع آسیب را از هم جدا میکند:
- S1، صاعقه به خود ساختمان: بخشی از جریان صاعقه از راه سیستم زمین و همبندی وارد خطهای برق و داده می‌شود.
- S2، صاعقه نزدیک ساختمان: میدان مغناطیسی صاعقه در حلقه‌های کابل داخل ساختمان ولتاژ القا میکند.
- S3، صاعقه به خط ورودی: جریان صاعقه از راه کابل برق، تلفن یا داده مستقیم وارد ساختمان می‌شود.
- S4، صاعقه نزدیک خط ورودی: روی خطهای بلند هوایی یا زمینی اضافهولتاژ القا می‌شود؛ رایج‌ترین علت سوختن تجهیزات.
صاعقهگیر فقط S1 را مدیریت میکند. برای همین در ارزیابی ریسک، صاعقه‌های دورتر هم حساب می‌شوند؛ ویرایش ۲۰۱۰ استاندارد IEC 62305-2 برای خود ساختمان صاعقه‌های تا ۵۰۰ متری و برای خطهای ورودی صاعقه‌هایی را که تا حدود ۲ کیلومتر در دو طرف خط فرود می‌آیند در محاسبه می‌آورد. اثرهای صاعقه را در انواع اثرات صاعقه و انتخاب صاعقهگیر را در انتخاب صاعقهگیر توضیح داده‌ایم.
اضافهولتاژ کلیدزنی (سوئیچینگ)
همهٔ ولتاژهای فراتاخت از صاعقه نیستند. قطع و وصل بارهای بزرگ مثل موتورها، ترانسفورماتورها و بانک‌های خازنی، سوختن فیوز و رفع اتصال کوتاه در شبکهٔ فشار ضعیف هم ضربه‌های ولتاژ می‌سازند. دامنهٔ آن‌ها معمولاً از اضافهولتاژ صاعقه کمتر است، اما بسیار بیشتر تکرار می‌شوند و به‌مرور تجهیزات الکترونیکی را فرسوده می‌کنند. IEC 60364-4-44 این اضافه‌ولتاژها را هم در کنار صاعقه بررسی میکند. ارسترهای نوع ۲ و ۳ که برای صاعقه نصب می‌شوند، در برابر اضافهولتاژ کلیدزنی هم حفاظت می‌دهند.
حفاظت ثانویه از چه بخش‌هایی تشکیل می‌شود؟
- همبندی هم‌پتانسیل: لوله‌ها، سازهٔ فلزی، بدنهٔ تابلوها و شیلد کابل‌ها در ورودی ساختمان به یک شینهٔ مشترک وصل می‌شوند تا هنگام صاعقه بینشان جرقه و اختلاف ولتاژ خطرناک پیش نیاید (همبندی و هم‌پتانسیل‌سازی).
- ارسترهای هماهنگ: هادی‌های برق‌دار را نمی‌شود مستقیم همبند کرد؛ ارستر در لحظهٔ صاعقه آن‌ها را برای چند میکروثانیه به شینهٔ همبندی وصل میکند و ولتاژ را محدود نگه می‌دارد.
- سیستم زمین، شیلد و مسیر درست کابل: IEC 62305-4 این‌ها را همراه ارستر، با هم «اقدام‌های حفاظت در برابر ضربهٔ الکترومغناطیسی صاعقه» می‌نامد (ارتینگ، همبندی و EMC و نواحی حفاظت صاعقه).
چه زمانی ارستر لازم است؟
- ساختمان صاعقهگیر دارد: در ورودی برق و هر خط فلزی دیگری که وارد ساختمان می‌شود، ارستر نوع ۱ (T1) لازم است؛ چون بخشی از جریان صاعقه از این خطها عبور میکند.
- پیامد اضافهولتاژ جدی است: IEC 60364-4-44 حفاظت در برابر اضافهولتاژ را جایی الزامی می‌داند که پیامد آن آسیب به انسان، قطع خدمات عمومی، توقف فعالیت تجاری و صنعتی یا جمع شدن تعداد زیادی از افراد باشد؛ در سایر موارد، تصمیم با ارزیابی ریسک است.
- خطهای بلند هوایی، دوربین و تجهیزات بیرونی، و نیروگاه خورشیدی: این‌ها در معرض S3 و S4 هستند (حفاظت نیروگاه خورشیدی در برابر صاعقه و سرج).
ارستر را کجا نصب کنیم؟
- تابلو ورودی: ارستر نوع ۱ یا ترکیبی ۱+۲ کنار شینهٔ ارت و همبندی؛ مثل ارستر ترکیبی کلاس ۳+۲+۱ سه‌فاز TNC، نوع TNS یا نوع TT.
- تابلوهای فرعی: ارستر نوع ۲، به‌خصوص وقتی تابلو از تابلو ورودی دور است.
- کنار تجهیز حساس: ارستر نوع ۳ یا ارستر پریزی؛ اگر فاصلهٔ تجهیز از آخرین ارستر زیاد باشد (معمولاً بیش از حدود ۱۰ متر)، ولتاژ در کابل نوسان میکند و ارستر نزدیک تجهیز لازم می‌شود.
- ورودی خطهای داده و مخابرات: ارسترهای خطوط داده، مثل ارستر داده با کانکتور RJ45.
- دوربین و تجهیزات بیرونی: ارستر PoE برای دوربین‌های شبکه‌ای و ارستر BNC برای دوربین‌های آنالوگ؛ در هر دو سر کابل بلند.
- سامانهٔ خورشیدی و سامانه‌های خاص: ارستر DC فتوولتاییک، ارستر اعلام حریق و ارستر حفاظت کاتدیک.
تفاوت ارسترهای نوع ۱، ۲ و ۳ و هماهنگی آن‌ها را در انواع ارستر (SPD) آورده‌ایم.
ارستر مناسب را چطور انتخاب کنیم؟
- سطح حفاظت (Up): ولتاژی که ارستر هنگام سرج از آن بالاتر نمی‌گذارد. باید با حاشیه پایینتر از ولتاژ ضربهای قابل تحمل تجهیز (Uw) باشد. در شبکهٔ ۲۳۰/۴۰۰ ولت، IEC 60364-4-44 این مقادیر را برای Uw آورده است: کنتور و تجهیزات ابتدای تأسیسات ۶ کیلوولت، تابلوها و تأسیسات ثابت ۴ کیلوولت، لوازم خانگی ۲٫۵ کیلوولت و تجهیزات الکترونیکی حساس ۱٫۵ کیلوولت.
- جریان تخلیه: برای نوع ۱ جریان ضربهای Iimp با موج 10/350 µs و برای نوع ۲ جریان تخلیهٔ نامی In با موج 8/20 µs؛ مقدار لازم به سطح حفاظت صاعقه و تعداد هادی‌ها بستگی دارد.
- بیشینهٔ ولتاژ کار دائم (Uc): طبق IEC 60364-5-53 دست‌کم ۱٫۱ برابر ولتاژ فاز به زمین؛ ارسترهای رایج شبکهٔ ۲۳۰ ولت Uc حدود ۲۷۵ ولت دارند.
- سیستم اتصال زمین: آرایش ارستر به سیستم زمین بستگی دارد؛ برای همین ارسترهای برق ما با نام‌های TNC، TNS و TT عرضه می‌شوند. اگر نمی‌دانید سیستم ساختمان شما کدام است، TN-C-S، TN-S، TN-C و TT را ببینید. در TT آرایش «۱+۱» (یا «۳+۱») با گپ جرقه‌ای بین نول و ارت به کار می‌رود.
نکته‌های نصب و نگهداری
- سیمهای اتصال ارستر را کوتاه و مستقیم بکشید؛ مجموع طول آن‌ها ترجیحاً از ۰٫۵ متر بیشتر نشود (IEC 60364-5-53).
- فیوز یا کلید پشتیبان ارستر را طبق دستور سازنده انتخاب کنید.
- نمایشگر وضعیت ارستر را در بازرسی‌های دوره‌ای و پس از هر طوفان بررسی کنید و ماژول‌های فرسوده را عوض کنید.
- ارستر بدون همبندی و سیستم زمین سالم کار نمی‌کند؛ مسیر زمین آن را با سیم ارت سبز و زرد با سطح مقطع کافی اجرا کنید.
همهٔ تجهیزات حفاظت در برابر اضافهولتاژ و سرج را عرضه می‌کنیم و طراحی حفاظت اضافهولتاژ و انتخاب SPD، ارزیابی ریسک صاعقه و نصب و اجرای ارستر را انجام می‌دهیم. برای انتخاب ارستر، نقشهٔ تک‌خطی، سیستم اتصال زمین و فهرست خطهای ورودی را برای کارشناسان ما بفرستید یا از صفحهٔ تماس با ما با ما تماس بگیرید.
