سیستم راه‌حل پارازیت‌گیر (حفاظت از برق) IEE-Business: طرح یکپارچه حفاظت خارجی و داخلی

​

​1. زمینه و اهداف راه‌حل​

فعالیت برق هوایی یک عامل مهم تهدید کننده ایمنی ساختمان‌ها، افراد و تجهیزات داخلی است. ضربات برق هوایی جریان‌های مستقیم با شدت بالا و ولتاژهای گذرا ایجاد می‌کنند. این موارد نه تنها می‌توانند باعث آسیب به ساختمان و تخریب فیزیکی تجهیزات شوند بلکه از طریق خطوط فلزی مانند خطوط تغذیه الکتریکی و خطوط سیگنال نفوذ کرده و منجر به خرابی تجهیزات الکترونیکی، از دست دادن داده‌ها و حتی بلایای ثانویه مانند آتش‌سوزی شوند. این راه‌حل هدف دارد یک سیستم حفاظتی جامع شامل سیستم حفاظت بیرونی (ELPS) و دستگاه‌های محافظ از نوسانات (SPD) را برقرار کند که به طور موثر انرژی برق را مسدود، هدایت، تخلیه و محدود کند تا ایمنی ساختاری ساختمان را به حداکثر برساند و پیوستگی و ثبات عملیات تجهیزات و سیستم‌های داخلی را تضمین کند.

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

یک سیستم حفاظت از برق (LPS) مؤثر دارای دو مولفه اصلی و مکمل یکدیگر است:

• ​سیستم حفاظت بیرونی (ELPS):​​ در اصل برای دفاع در برابر ضربات برق مستقیم طراحی شده است.
• ​سیستم حفاظت داخلی (سیستم SPD):​​ در اصل برای دفاع در برابر ولتاژهای گذرا (نوسانات) ناشی از پالس الکترومغناطیسی برق (LEMP) که از طریق خطوط وارد تجهیزات می‌شود طراحی شده است.

​3. طرح نصب فلجکن بیرونی (حفاظت در برابر ضربات مستقیم)​​

• ​عملکرد اصلی:​​ برای مسدود کردن ضربات برق مستقیم و هدایت جریان برق گسترده به زمین، جلوگیری از آسیب فیزیکی (مانند نفوذ، آتش‌سوزی، تخریب ساختاری) که ضربه مستقیم می‌تواند به ساختمان وارد کند.
• ​اجزای کلیدی:​​
• ​سیستم پایانه هوایی (برق‌گیرها/پایانه‌های برق/شبکه‌های برق):​​ روی سقف یا نقاط بالایی ساختمان نصب می‌شود تا ضربات برق را جذب و دریافت کند. نوع مناسب (مانند استوانه، شبکه، پایانه) و چیدمان را بر اساس شکل و مساحت ساختمان انتخاب کنید تا پوشش حفاظتی اصول "روش کره غلتان" را برآورده کند.
• ​هادی‌های پایین:​​ برای هدایت جریان برق از سیستم پایانه هوایی به سیستم پایانه زمینی استفاده می‌شود. باید از کوتاه‌ترین و مستقیم‌ترین مسیرها راهنمایی شود، با تعداد کافی و توزیع یکنواخت (فاصله مطابق با مقررات). معمولاً از فولاد تخت یا گرد روغنی شده استفاده می‌شود. از نصب نزدیک مسیرهای معمولی افراد خودداری کنید یا اقدامات محافظت از عایق را اعمال کنید.
• ​سیستم پایانه زمینی:​​ جریان برق را به زمین تخلیه می‌کند. این مورد هسته و بنیاد سیستم حفاظتی است؛ کیفیت آن (مقاومت زمین) بسیار مهم است. معمولاً شامل الکترودهای زمین (استوانه‌های عمودی، هادی‌های افقی) و هادی‌های متصل‌کننده است. از مواد مقاوم در برابر فرسایش (مانند فولاد روغنی شده، مس) استفاده کنید، اطمینان حاصل کنید که عمق دفن کافی است و یک حلقه پتانسیل یکسان (زمین‌گیری پایه) مؤثر حول ساختمان تشکیل داده شود. مقاومت زمین باید حداقل شود (معمولاً مورد نیاز ≤10Ω، الزامات خاص مطابق با استانداردهای مرتبط).
• ​مکان‌های نصب:​​
• بالاترین نقاط سقف ساختمان و مکان‌های آسیب‌پذیر به ضربات (گوشه‌ها، لبه‌های سقف، دیوارهای بالایی، دودکش‌ها و غیره).
• ساختارهای خاص (مانند برج‌ها، آنتن‌ها، پشتیبان‌های پانل‌های خورشیدی) نیاز به در نظر گرفتن جداگانه یا یکپارچه دارند.
• ​نکات کلیدی طرح:​​
• ​مطابقت با استانداردها:​​ به صورت دقیق به استانداردهای طراحی حفاظت از برق ملی و صنعتی (مانند GB 50057 "کد طراحی حفاظت از برق ساختمان‌ها"، معادل IEC 62305 series) پایبند باشید.
• ​کیفیت مواد:​​ از مواد با کیفیت بالا و مقاوم در برابر فرسایش مطابق با استانداردها استفاده کنید.
• ​پیوند پتانسیل یکسان:​​ تمامی اجزای فلزی (مانند لوله‌ها، قاب‌های تجهیزات، سقف‌های فلزی، سازه‌های فولادی) باید به نزدیک‌ترین هادی پایین یا سیستم پایانه زمینی به صورت قابل اعتماد پیوند شوند تا از پرتاب‌های جانبی جلوگیری شود.
• ​فاصله‌های ایمنی:​​ اطمینان حاصل کنید که فاصله‌های ایمنی کافی بین پایانه‌های هوایی و ساختار و بین هادی‌های پایین و خدمات/لوله‌ها وجود دارد.
• ​اتصالات قابل اعتماد:​​ تمامی نقاط اتصال باید محکم باشند (جوش یا گیره‌های مجاز) تا اطمینان حاصل شود که پیوستگی الکتریکی خوبی دارند.

​4. طرح نصب فلجکن داخلی (SPD) (حفاظت در برابر نوسانات برق)​​

• ​عملکرد اصلی:​​ برای محدود کردن ولتاژهای گذرا (نوسانات) ناشی از برق که از طریق خطوط تغذیه، خطوط سیگنال، خطوط ارتباطی و غیره وارد می‌شوند، آن‌ها را به سطحی ایمن که تجهیزات می‌توانند تحمل کنند، محدود کرده و از خرابی ناشی از ولتاژ/جریان بیش از حد جلوگیری می‌کند.
• ​اجزای کلیدی: دستگاه محافظ از نوسانات (SPD)،​​ همچنین به عنوان فلجکن یا سوپرسور برق نیز شناخته می‌شود:
• ​سوپرسور ولتاژ گذرا (TVS):​​ معمولاً برای حفاظت از تجهیزات دقیق یا خطوط سیگنال استفاده می‌شود.
• ​محافظ از ولتاژ بیش از حد:​​ مصطلح کلی که فناوری‌های مختلف (مانند MOV (واریستور اکسید فلزی)، GDT (لوله تخلیه گاز)، محافظ‌های جامد) را در بر می‌گیرد.
• ​SPD تغذیه:​​ در سطوح مختلف سیستم توزیع تغذیه (توزیع اصلی، زیرتوزیع، قبل از تجهیزات پایانه) نصب می‌شود.
• ​SPD سیگنال/داده:​​ در پورتهای ورودی خطوط تلفن، خطوط شبکه (مانند RJ45)، کابل‌های هماهنگ (مانند ویدئو CCTV، سیگنال‌های ماهواره‌ای)، خطوط کنترل و غیره نصب می‌شود.
• ​اتصال زمین:​​ SPDs باید از طریق یک مسیر با مقاومت کم به زمین متصل شوند تا به طور مؤثر جریان‌های نوسانی را تخلیه کنند. هادی‌های زمین باید به قدر ممکن کوتاه، مستقیم و ضخیم ("اصل کوتاه-مستقیم-ضخیم") باشند.
• ​مکان‌های نصب و سطوح (حفاظت مراحلی - هماهنگی):​​
• ​حفاظت اولیه (سطح I / نوع 1 SPD):​​
• ​مکان:​​ پنل توزیع اصلی ساختمان/ورودی اصلی (معمولاً در مرز LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​عملکرد:​​ بیشتر انرژی گسترده (موج 10/350μs) از ضربات مستقیم یا نزدیک را تخلیه می‌کند و ولتاژ باقی‌مانده را به سطح پایین‌تری محدود می‌کند. معمولاً از SPDs با ظرفیت تخلیه بالا استفاده می‌شود. نیاز به زمین‌گیری بسیار قابل اعتماد دارد.
• ​حفاظت دومی (سطح II / نوع 2 SPD):​​
• ​مکان:​​ پنل‌های توزیع طبقه، پنل‌های توزیع منطقه‌ای، تیرک اصلی در اتاق تجهیزات (در مرز LPZ 1 → LPZ 2).
• ​عملکرد:​​ ولتاژهای نوسانی باقی‌مانده از سطح اول و ولتاژهای ناشی از عملیات سوئیچ‌گذاری داخلی (موج 8/20μs) را محدود می‌کند و حفاظت از تجهیزات منطقه‌ای را فراهم می‌کند. معمولاً از SPDs محدودکننده ولتاژ (مانند MOV) استفاده می‌شود.
• ​حفاظت سومی (سطح III / نوع 3 SPD / حفاظت نقطه‌ای):​​
• ​مکان:​​ بلافاصله قبل از تجهیزات، در داخل گرفته‌ها/پلاگ استریپ‌ها یا مدارهای داخلی تجهیزات (در مرز LPZ 2 → LPZ 3).
• ​عملکرد:​​ ولتاژ باقی‌مانده (موج ترکیبی) در پورتهای تجهیزات را محدود کرده 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:​​ SPDs در سطوح مختلف باید هماهنگی انرژی و ولتاژ (با استفاده از عناصر کوپلینگ/جداکننده بین مراحل یا ویژگی‌های ذاتی جداکننده SPDs) را داشته باشند تا انرژی به تدریج تخلیه شود و ولتاژ به تدریج کاهش یابد. این امر جلوگیری می‌کند از خرابی SPDs سطوح پایین‌تر به دلیل انرژی بیش از حد.
• ​کیفیت زمین‌گیری:​​ زمین‌گیری مؤثر SPDs برای کارایی کلی طرح بسیار مهم است. هادی‌های زمین باید بهتر است کوتاه‌تر از 0.5 متر باشند و با مقطع مقطعی کافی (بر اساس کلاس SPD و مکان، معمولاً ≥6-25mm² مس پیچیده) باشند.
• ​نصب مطابق با استانداردها:​​ بر اساس دستورالعمل‌های محصول SPD و استانداردهای مرتبط نصب کنید و اطمینان حاصل کنید که اتصالات فاز و زمین صحیح باشند.
• ​پیوند پتانسیل یکسان:​​ قاب‌های فلزی، رک‌ها، تری‌ها و غیره را به یکدیگر متصل کنید تا اثر "قفس فارادی" را ایجاد کنید و اختلاف‌های پتانسیل داخلی را به حداقل برسانید.
• ​نگهداری منظم:​​ SPDs غالباً دستگاه‌های "희생ی" هستند که نیاز به بازرسی منظم (نشان‌دهنده وضعیت بصری، نظارت هشدار دور) و تست دارند. SPDs خراب شده باید بلافاصله تعویض شوند.

​5. مزایای راه‌حل جامع و ارزش اجرایی​

• ​حفاظت کامل:​​ سیستم بیرونی در برابر ضربات مستقیم و سیستم داخلی در برابر نوسانات القایی (LEMP) محافظت می‌کند و یک زنجیره حفاظتی کامل ایجاد می‌کند.
• ​ایمنی به حداکثر رسیده:​​ ساختار ساختمان، جان انسان و دارایی‌های تجهیزات الکتریکی/الکترونیکی ارزشمند را از خرابی محافظت می‌کند.
• ​تضمین پیوستگی عملیاتی:​​ ریسک خرابی تجهیزات، توقف سیستم و از دست دادن داده‌ها ناشی از برق را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان سیستم و پیوستگی کسب و کار را افزایش می‌دهد.
• ​کاهش هزینه کل مالکیت:​​ سرمایه‌گذاری پیشگیرانه به طور قابل توجهی از نظر اقتصادی مؤثرتر از هزینه‌های مستقیم خسارت ضربات برق (تعویض تجهیزات) و هزینه‌های غیرمستقیم (توقف تولید، از دست دادن داده‌ها، تأثیر بر شهرت) است.
• ​مطابقت با مقررات:​​ الزامات و استانداردهای ملی ایمنی ساختمان، ایمنی برق و حفاظت از برق را برآورده می‌کند.