سیستم راه حل محافظ علیه تندباد (حفاظت از برق) : طرح یکپارچه حفاظت خارجی و داخلی

​

​1. زمینه و اهداف راه‌حل​

فعالیت برق از عوامل مهم تهدید کننده ایمنی ساختمان‌ها، پرسنل و تجهیزات داخلی است. ضربات برق باعث ایجاد جریان‌های مستقیم با شدت بالا و ولتاژهای گذرا می‌شوند. این موارد نه تنها می‌توانند به آسیب دیدگی ساختمان و خرابی فیزیکی تجهیزات منجر شوند، بلکه از طریق خطوط فلزی مانند خطوط تغذیه و سیگنال نفوذ کرده و باعث اختلال در تجهیزات الکترونیکی، از دست رفتن داده‌ها و حتی بلایای ثانویه مانند آتش‌سوزی شوند. این راه‌حل هدف دارد یک سیستم حفاظتی جامع شامل سیستم محافظت از برق خارجی (ELPS) و دستگاه‌های محافظت از سر و صدای (SPD) را برقرار کند تا به طور مؤثری انرژی برق را مسدود کرده، هدایت و تخلیه کرده و محدود کند تا ایمنی ساختاری ساختمان را به حداکثر برساند و ادامه و پایداری عملکرد تجهیزات و سیستم‌های داخلی را تضمین کند.

​2. مروری بر اجزای سیستم محافظت از برق (LPS)​

یک سیستم محافظت از برق (LPS) موثر و یکپارچه شامل دو مولفه اصلی لازم و متقابل تقویت کننده است:

• ​سیستم محافظت از برق خارجی (ELPS):​​ اصلی برای دفاع در برابر ضربات برق مستقیم طراحی شده است.
• ​سیستم محافظت از برق داخلی (سیستم SPD):​​ اصلی برای دفاع در برابر ولتاژهای گذرا (سر و صدا) ناشی از ضربه الکترومغناطیسی برق (LEMP) که از طریق خطوط وارد تجهیزات می‌شوند طراحی شده است.

​3. طرح نصب مهارکننده سر و صدا خارجی (حفاظت در برابر ضربات مستقیم)​​

• ​وظیفه اصلی:​​ مسدود کردن ضربات برق مستقیم و هدایت جریان برق بزرگ به زمین، جلوگیری از آسیب فیزیکی (مانند نفوذ، آتش‌سوزی، خرابی ساختاری) که یک ضربه مستقیم می‌تواند به ساختار خود ساختمان وارد کند.
• ​اجزای کلیدی:​​
• ​سیستم ترمینال هوایی (برق‌گیرها/باندها/شبکه‌ها):​​ روی سقف یا نقاط بالاترین ساختمان نصب شده تا ضربات برق را جذب و دریافت کند. نوع مناسب (مانند میله، شبکه، باند) و چیدمان را بر اساس شکل و مساحت ساختمان انتخاب کنید تا پوشش حفاظتی مطابق با اصول "روش کره غلتان" باشد.
• ​راه‌های هدایت:​​ برای هدایت جریان برق از سیستم ترمینال هوایی به سیستم ترمینال زمینی استفاده می‌شود. باید از مسیرهای کوتاه‌ترین و مستقیم‌ترین استفاده شود، با تعداد کافی و توزیع یکنواخت (فاصله مطابق با مقررات). مواد معمولاً فولاد صفحه‌ای یا دایره‌ای گالوانیزه هستند. نصب در نزدیکی مسیرهای معمول پرسنل را اجتناب کنید یا از اقدامات محافظت از عایق استفاده کنید.
• ​سیستم ترمینال زمینی:​​ جریان برق را به زمین تخلیه می‌کند. این قلب و بنیان سیستم حفاظتی است؛ کیفیت آن (مقاومت زمین) بسیار مهم است. معمولاً شامل الکترودهای زمین (میله‌های عمودی، هادی‌های افقی) و هادی‌های متصل‌کننده است. از مواد مقاوم در برابر فرسایش (مانند فولاد گالوانیزه، مس) استفاده کنید، اطمینان حاصل کنید که عمق دفن کافی است و یک حلقه تساوی پتانسیل مؤثر (زمین‌گیری پایه) حول ساختمان تشکیل داده شده است. مقاومت زمین باید به حداقل کاهش یابد (معمولاً ≤10Ω، نیازهای خاص مطابق با استانداردهای مرتبط).
• ​مکان‌های نصب:​​
• نقاط بالاترین سقف ساختمان و مکان‌های آسیب‌پذیر به ضربات (گوشه‌ها، سقف‌های فرودی، پاراپت‌ها، دودکش‌ها و غیره).
• ساختارهای خاص (مانند برج‌ها، آنتن‌ها، پشتیبانی‌های پانل‌های خورشیدی) نیاز به در نظر گرفتن جداگانه یا یکپارچه دارند.
• ​نکات کلیدی طرح:​​
• ​مطابقت با استانداردها:​​ به طور دقیق به استانداردهای طراحی محافظت از برق ملی و صنعتی (مانند GB 50057 "کد طراحی محافظت از برق ساختمان‌ها"، معادل IEC 62305 سری) مطابقت داشته باشد.
• ​کیفیت مواد:​​ از مواد با کیفیت بالا و مقاوم در برابر فرسایش مطابق با استانداردها استفاده کنید.
• ​تساوی پتانسیل:​​ تمامی اجزای فلزی (مانند لوله‌ها، پوشش‌های تجهیزات، سقف‌های فلزی، سازه‌های فولادی) باید به نزدیک‌ترین راه‌های هدایت یا سیستم ترمینال زمینی به طور قابل اعتماد متصل شوند تا جلوی ترکیدگی جانبی گرفته شود.
• ​فاصله‌های ایمنی:​​ اطمینان حاصل کنید که فاصله‌های ایمنی کافی بین ترمینال‌های هوایی و ساختار و بین راه‌های هدایت و خدمات/خط‌ها وجود دارد.
• ​اتصالات قابل اعتماد:​​ تمامی نقاط اتصال باید محکم (جوش یا گیره‌های مجاز) باشند تا اطمینان حاصل شود که پیوستگی الکتریکی خوبی دارند.

​4. طرح نصب مهارکننده سر و صدا داخلی (SPD) (حفاظت در برابر سر و صداهای برق)​​

• ​وظیفه اصلی:​​ محدود کردن ولتاژهای گذرا (سر و صدا) ناشی از برق که از طریق خطوط تغذیه، سیگنال، ارتباطات و غیره وارد می‌شوند، آن‌ها را به سطحی ایمن که تجهیزات می‌توانند تحمل کنند محدود کرده و جلوی آسیب ناشی از ولتاژ/جریان بیش از حد گرفته شود.
• ​اجزای کلیدی: دستگاه محافظت از سر و صدا (SPD)،​​ همچنین به عنوان مهارکننده سر و صدا یا مهارکننده برق شناخته می‌شود:
• ​مهارکننده ولتاژ گذرا (TVS):​​ غالباً برای حفاظت از تجهیزات دقیق یا خطوط سیگنال استفاده می‌شود.
• ​محافظ از ولتاژ بیش از حد:​​ مصطلح عمومی که فناوری‌های مختلف (مانند واریستور اکسید فلزی MOV، لوله تخلیه گاز GDT، محافظ‌های جامد) را در بر می‌گیرد.
• ​SPD تغذیه:​​ در سطوح مختلف سیستم توزیع تغذیه (توزیع اصلی، توزیع فرعی، قبل از تجهیزات پایانی) نصب می‌شود.
• ​SPD سیگنال/داده:​​ در ورودی‌های خط تلفن، خط شبکه (مانند RJ45)، کابل‌های هماهنگ (مانند ویدئو CCTV، سیگنال‌های ماهواره‌ای)، خط‌های کنترل و غیره نصب می‌شود.
• ​اتصال زمین:​​ SPD‌ها باید از طریق یک مسیر با مقاومت کم به خوبی به زمین متصل شوند تا به طور مؤثر سر و صداهای جریان را تخلیه کنند. هادی‌های زمین باید به طور کوتاه، مستقیم و ضخیم ("اصل کوتاه-مستقیم-ضخیم") باشند.
• ​مکان‌های نصب و سطوح (حفاظت مراحلی - هماهنگی):​​
• ​حفاظت سطح اول (SPD کلاس I / نوع 1):​​
• ​مکان:​​ توزیع‌کننده اصلی ساختمان/ورودی اصلی (معمولاً در مرز LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​وظیفه:​​ بیشتر انرژی بزرگ (فرم موج 10/350μs) ناشی از ضربات مستقیم یا نزدیک را تخلیه می‌کند و ولتاژ باقی‌مانده را به سطح کمتری محدود می‌کند. معمولاً از SPD‌های نوع اسپارک-گپ با ظرفیت تخلیه بالا استفاده می‌شود. نیاز به زمین‌گیری بسیار قابل اعتماد دارد.
• ​حفاظت سطح دوم (SPD کلاس II / نوع 2):​​
• ​مکان:​​ توزیع‌کننده‌های طبقه، توزیع‌کننده‌های منطقه‌ای، توزیع‌کننده اصلی در اتاق‌های تجهیزات (در مرز LPZ 1 → LPZ 2).
• ​وظیفه:​​ ولتاژهای سر و صدا باقی‌مانده از سطح اول و ولتاژهای ناشی از عملیات تبدیل داخلی (فرم موج 8/20μs) را محدود می‌کند و حفاظت منطقه‌ای تجهیزات را فراهم می‌کند. معمولاً از SPD‌های محدود کننده ولتاژ (مانند MOV) استفاده می‌شود.
• ​حفاظت سطح سوم (SPD کلاس III / نوع 3 / حفاظت نقطه‌ای):​​
• ​مکان:​​ بلافاصله قبل از تجهیزات، در داخل دستگاه‌های پریز یا ستون‌های پریز یا مدارهای داخلی تجهیزات (در مرز LPZ 2 → LPZ 3).
• ​وظیفه:​​ ولتاژ باقی‌مانده (موج ترکیبی) در پورت‌های تجهیزات را محدود می‌کند و حفاظت نهایی دقیق را فراهم می‌کند. این موضوع برای تجهیزات الکترونیکی حساس (مانند سرورها، ایستگاه‌های کاری، PLC‌ها، دستگاه‌های پزشکی، تجهیزات ارتباطی) بسیار مهم است. همچنین در ورودی‌های خطوط سیگنال نیز استفاده می‌شود.
• ​نکات کلیدی طرح:​​
• ​هماهنگی:​​ SPD‌ها در سطوح مختلف باید انرژی و ولتاژ را هماهنگ کنند (با استفاده از عناصر کوپلینگ/جداگر بین مراحل یا ویژگی‌های ذاتی جداگر SPD‌ها)، تا اطمینان حاصل شود که انرژی به تدریج تخلیه شده و ولتاژ به تدریج کاهش یابد. این امر جلوگیری می‌کند از شکست SPD‌های سطح پایین‌تر به دلیل انرژی بیش از حد.
• ​کیفیت زمین‌گیری:​​ زمین‌گیری مؤثر SPD‌ها برای کارآمدی کل طرح بسیار مهم است. هادی‌های زمین باید به طور ایده‌آل کوتاه‌تر از 0.5 متر باشند، با مساحت مقطع کافی (به طور معمول ≥6-25mm² مس چند ریسمانی).
• ​نصب مطابق استاندارد:​​ مطابق با دستورالعمل‌های محصول SPD و استانداردهای مرتبط نصب کنید، اطمینان حاصل کنید که اتصالات فاز و زمین صحیح باشند.
• ​تساوی پتانسیل:​​ کابین‌ها، ریک‌ها، تری‌ها و غیره را متصل کنید تا اثر "قفس فارادی" ایجاد شود و تفاوت‌های پتانسیل داخلی به حداقل برسد.
• ​نگهداری منظم:​​ SPD‌ها غالباً دستگاه‌های "희생ی" هستند که نیاز به بازرسی منظم (نشانگر وضعیت بصری، نظارت هشدار دوردست) و تست دارند. SPD‌های خراب شده باید به سرعت تعویض شوند.

​5. مزایا و ارزش پیاده‌سازی راه‌حل جامع​

• ​حفاظت جامع:​​ سیستم خارجی در برابر ضربات مستقیم و سیستم داخلی در برابر سر و صداهای القاء شده (LEMP) محافظت می‌کند و یک زنجیره حفاظتی کامل را تشکیل می‌دهد.
• ​حداکثر ایمنی:​​ ساختار ساختمان، زندگی انسان و دارایی‌های تجهیزات الکتریکی/الکترونیکی ارزشمند را از آسیب محافظت می‌کند.
• ​تضمین ادامه عملیات:​​ خطر خرابی تجهیزات، توقف سیستم و از دست رفتن داده‌ها ناشی از برق را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان سیستم و ادامه کسب و کار را افزایش می‌دهد.
• ​کاهش هزینه کل مالکیت:​​ سرمایه‌گذاری پیشگیرانه به طور قابل توجهی از نظر هزینه‌های مستقیم آسیب ناشی از ضربه برق (تعویض تجهیزات) و هزینه‌های غیرمستقیم (توقف تولید، از دست رفتن داده‌ها، تأثیر بر شهرت) کارآمد‌تر است.
• ​مطابقت با مقررات:​​ مطابق با مقررات و استانداردهای ملی ایمنی ساختمان، ایمنی برق و محافظت از برق است.