وبلاگ
سرج ارستر چیست؟ کاربرد و راهنمای انتخاب Surge Arrester
سرج ارستر چیست و چه کاربردی دارد؟
تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی علاوه بر نوسانات معمول شبکه، ممکن است در معرض اضافهولتاژهای گذرا یا Surge قرار بگیرند. این افزایش ناگهانی ولتاژ ممکن است تنها برای مدت بسیار کوتاهی اتفاق بیفتد، اما در همین زمان کوتاه میتواند فشار قابل توجهی به تجهیزات حساس وارد کند.
PLC، اینورتر، درایو، تجهیزات اتوماسیون، منابع تغذیه، تجهیزات مخابراتی و بسیاری از دستگاههای الکترونیکی صنعتی نسبت به اضافهولتاژهای شدید حساس هستند.
یکی از تجهیزاتی که برای کاهش اثر این اضافهولتاژهای گذرا مورد استفاده قرار میگیرد، سرج ارستر (Surge Arrester) یا SPD است.
اما سرج ارستر دقیقاً چیست، چگونه کار میکند و هنگام انتخاب آن باید به چه مشخصاتی توجه کنیم؟
در این مقاله از لوکو الکتریک به این سؤالات پاسخ میدهیم.
سرج چیست؟
Surge به یک افزایش شدید و کوتاهمدت ولتاژ یا جریان گفته میشود که میتواند در شبکه برق ایجاد شود.
این پدیده ممکن است در اثر عوامل مختلفی رخ دهد؛ از جمله:
- اثرات ناشی از صاعقه
- عملیات کلیدزنی
- قطع و وصل بارهای بزرگ
- سوئیچینگ تجهیزات صنعتی
- تغییرات ناگهانی در شبکه
- برخی خطاهای الکتریکی
نکته مهم این است که Surge با افزایش یا کاهش نسبتاً طولانیمدت ولتاژ شبکه تفاوت دارد.
همین موضوع باعث میشود تجهیزات حفاظت در برابر Surge با استابلایزر یا محافظ برق معمولی تفاوت داشته باشند.
سرج ارستر چیست؟
سرج ارستر یا Surge Protection Device تجهیزی است که برای محدود کردن اضافهولتاژهای گذرا و هدایت جریانهای ناشی از Surge در مسیر مناسب طراحی میشود.
به زبان ساده، سرج ارستر تلاش میکند اجازه ندهد یک پیک ولتاژ شدید مستقیماً به تجهیزات حساس متصل به شبکه منتقل شود.
این تجهیزات معمولاً در تابلوهای برق نصب میشوند و بخشی از سیستم حفاظت الکتریکی مجموعه را تشکیل میدهند.
سرج ارستر چگونه کار میکند؟
در شرایط عادی شبکه، SPD نباید عملکرد معمول تجهیزات را مختل کند.
اما هنگامی که یک اضافهولتاژ گذرا ایجاد میشود، سرج ارستر وارد عمل شده و با محدود کردن ولتاژ و هدایت جریان Surge به مسیر مناسب، میزان تنش واردشده به تجهیزات پاییندست را کاهش میدهد.
عملکرد صحیح آن ارتباط زیادی با طراحی سیستم، سیمکشی و خصوصاً سیستم ارت دارد.
به همین دلیل صرف خرید یک سرج ارستر گرانقیمت بدون نصب صحیح، تضمینکننده حفاظت مطلوب نیست.
سرج ارستر چه کاربردی دارد؟
SPDها در محیطهای مختلف استفاده میشوند، اما اهمیت آنها در محیطهای صنعتی بیشتر به چشم میآید.
از جمله:
تابلو برق صنعتی
سرج ارستر میتواند در ورودی یا بخشهای مختلف تابلو برق برای ایجاد حفاظت مرحلهای نصب شود.
کارخانهها
کارخانهها دارای ماشینآلات، اینورترها، PLCها و سیستمهای کنترلی متعددی هستند که خرابی آنها ممکن است باعث توقف خط تولید شود.
سیستمهای اتوماسیون
PLC، HMI و تجهیزات کنترلی میتوانند نسبت به اضافهولتاژهای گذرا حساس باشند.
تجهیزات مخابراتی
در بسیاری از سیستمهای مخابراتی و شبکه نیز حفاظت مناسب در برابر Surge اهمیت دارد.
سیستمهای خورشیدی
سیستمهای فتوولتائیک نیز بسته به طراحی به SPD مناسب سمت DC و AC نیاز دارند.
آیا سرج ارستر همان صاعقهگیر است؟
این دو اصطلاح گاهی به جای یکدیگر استفاده میشوند، اما باید میان سیستم حفاظت خارجی در برابر صاعقه و SPD داخل سیستم برق تفاوت قائل شد.
صاعقهگیر خارجی ساختمان وظیفه مدیریت برخورد مستقیم صاعقه را در قالب یک سیستم حفاظت طراحیشده دارد.
در مقابل، SPD برای محدود کردن اضافهولتاژهای گذرایی استفاده میشود که ممکن است وارد سیستم الکتریکی شوند.
در یک طراحی جامع ممکن است هر دو سیستم در کنار یکدیگر استفاده شوند.
تفاوت سرج ارستر و استابلایزر چیست؟
این موضوع برای LocoElec اهمیت دارد چون هر دو گروه محصول روی سایت وجود دارند.
استابلایزر برای اصلاح تغییرات ولتاژ ورودی در محدوده عملکرد خود طراحی شده است.
اما سرج ارستر برای مقابله با پیکهای بسیار سریع و گذرای اضافهولتاژ استفاده میشود.
بنابراین:
استابلایزر → تثبیت تغییرات ولتاژ
Surge Arrester → محدود کردن اضافهولتاژهای گذرا
یکی جای دیگری را نمیگیرد.
در این قسمت میتوان به مقاله قبلی سایت با عنوان «استابلایزر سه فاز چیست؟» لینک داخلی داد.
انواع سرج ارستر چیست؟
یکی از مهمترین موضوعات هنگام خرید SPD شناخت کلاس یا Type مناسب است.
سرج ارستر Type 1
SPD نوع 1 برای مدیریت جریانهای شدید مرتبط با اثرات صاعقه در محل مناسب سیستم حفاظت طراحی میشود.
این تجهیزات معمولاً در بخش ورودی تأسیسات و متناسب با طراحی سیستم حفاظت صاعقه مورد استفاده قرار میگیرند.
سرج ارستر Type 2
Type 2 یکی از انواع بسیار رایج SPD در تابلوهای توزیع است.
وظیفه آن کاهش اضافهولتاژهای گذرای شبکه و حفاظت از تجهیزات پاییندست در سطح طراحیشده است.
در بسیاری از تابلوهای صنعتی میتوان این نوع SPD را مشاهده کرد.
سرج ارستر Type 3
Type 3 معمولاً برای حفاظت نزدیکتر به تجهیزات حساس مورد استفاده قرار میگیرد و بخشی از یک سیستم حفاظت چندمرحلهای محسوب میشود.
به بیان ساده میتوان حفاظت را به شکل مرحلهای در نظر گرفت:
ورودی ساختمان → تابلو اصلی → تابلو فرعی → مصرفکننده حساس
انتخاب و هماهنگی SPDهای این مراحل باید مطابق طراحی سیستم انجام شود.
سرج ارستر ترکیبی Type 1+2 چیست؟
برخی محصولات قابلیتهای مربوط به Type 1 و Type 2 را به شکل ترکیبی ارائه میکنند.
این محصولات میتوانند در برخی طراحیها برای ایجاد حفاظت مناسب در ورودی سیستم استفاده شوند.
اتفاقاً در LocoElec مدلهایی از OBO با کلاس ترکیبی 1+2 موجود است؛ برای مثال مدل V25-B+C 1pole+NPE در سایت با ولتاژ نامی 230V و مشخصات تخلیه مربوط به خودش فهرست شده است.
این بخش بهترین جای مقاله برای لینک مستقیم به محصولات سرج ارستر فروشگاه است.
تفاوت Type 1 و Type 2 چیست؟
این سؤال یکی از موضوعات مهم هنگام انتخاب SPD است.
Type 1 و Type 2 برای سطوح و شرایط متفاوت حفاظت طراحی شدهاند.
Type 1 معمولاً در ورودی سیستم و در ارتباط با حفاظت در برابر جریانهای شدیدتر مرتبط با صاعقه مطرح میشود.
Type 2 بیشتر برای محدود کردن اضافهولتاژهای گذرا در تابلوهای توزیع کاربرد دارد.
در برخی پروژهها نیز از Type 1+2 استفاده میشود.
نکته مهم این است که نمیتوان بدون بررسی سیستم گفت کدام نوع برای همه پروژهها بهتر است.
پارامترهای مهم سرج ارستر
روی بدنه و دیتاشیت SPD با پارامترهای مختلفی روبهرو میشوید.
شناخت این مشخصات برای انتخاب محصول بسیار مهم است.
Uc چیست؟
Uc حداکثر ولتاژ کار مداوم SPD است.
این مقدار باید با ولتاژ و ساختار شبکه سازگار باشد.
انتخاب اشتباه Uc ممکن است باعث عملکرد نامناسب یا کاهش عمر SPD شود.
Up چیست؟
Up یا Voltage Protection Level یکی از مهمترین مشخصات SPD است.
این پارامتر نشاندهنده سطح حفاظت ولتاژی تجهیز در شرایط آزمون تعریفشده است.
بهطور کلی باید سطح حفاظت با تحمل تجهیزات پاییندست هماهنگ باشد.
In چیست؟
Nominal Discharge Current یا جریان تخلیه نامی یکی دیگر از مشخصات مهم SPD است.
این مقدار تحت شکل موج آزمون استاندارد مشخص میشود و برای مقایسه و انتخاب محصولات اهمیت دارد.
Imax چیست؟
Imax حداکثر جریان تخلیه در شرایط تعریفشده برای SPDهای مربوطه است.
نباید In و Imax را با جریان مصرفی عادی تابلو اشتباه گرفت.
برای مثال یک SPD با جریان تخلیه چند ده کیلوآمپر به این معنا نیست که مصرفکننده تابلو چنین جریانی دریافت میکند.
چرا سیستم ارت برای سرج ارستر مهم است؟
این یکی از مهمترین نکات مقاله است.
SPD برای هدایت انرژی Surge به یک مسیر مناسب نیاز دارد و طراحی سیستم اتصال زمین در عملکرد حفاظت اهمیت اساسی دارد.
اگر سیستم ارت نامناسب باشد، حتی بهترین SPD نیز ممکن است نتواند عملکرد مورد انتظار طراحی را ارائه کند.
همچنین طول و نحوه سیمکشی اتصال SPD اهمیت دارد.
مسیرهای طولانی و نامناسب میتوانند روی سطح حفاظت واقعی تأثیر بگذارند.
بنابراین نصب SPD باید توسط فرد متخصص و مطابق دستورالعمل سازنده و استانداردهای مربوطه انجام شود.
آیا سرج ارستر بعد از عمل کردن میسوزد؟
بسته به نوع و شدت Surge، SPD ممکن است در طول عمر خود دچار فرسودگی شود.
بسیاری از مدلهای مدرن دارای نشانگر وضعیت هستند که سلامت یا نیاز به تعویض ماژول را نشان میدهد.
برخی مدلها نیز امکان اتصال کنتاکت سیگنال برای مانیتورینگ وضعیت را دارند.
بنابراین سرج ارستر تجهیزی نیست که بعد از نصب برای همیشه فراموش شود.
وضعیت آن باید بهصورت دورهای بررسی شود.
چه زمانی سرج ارستر را تعویض کنیم؟
شرایط دقیق به مدل و سازنده بستگی دارد، اما موارد زیر میتوانند نیاز به بررسی یا تعویض را نشان دهند:
- تغییر وضعیت نشانگر
- آسیب ظاهری
- عمل کردن سیستم داخلی SPD
- وقوع Surge شدید
- پایان عمر توصیهشده
- گزارش سیستم مانیتورینگ
برای تصمیم دقیق باید دستورالعمل سازنده بررسی شود.
سرج ارستر تک فاز و سه فاز چه تفاوتی دارند؟
ساختار SPD باید با سیستم برق محل نصب مطابقت داشته باشد.
در شبکههای تک فاز و سه فاز، تعداد هادیها و آرایش سیستم متفاوت است.
همچنین وجود نول و نوع سیستم اتصال زمین در انتخاب آرایش SPD تأثیر دارد.
بنابراین هنگام خرید فقط نگویید:
«یک سرج ارستر سه فاز میخواهم.»
بهتر است مشخصات شبکه نیز مشخص باشد.
سرج ارستر چند پل بخریم؟
مدلهای مختلف به شکل:
- 1 Pole
- 1P+N
- 2 Pole
- 3 Pole
- 3P+N
- 4 Pole
و آرایشهای دیگر عرضه میشوند.
انتخاب تعداد پل باید بر اساس شبکه و روش حفاظت تعیین شود.
برای مثال روی LocoElec مدلهای OBO با آرایش 1pole+NPE نیز فهرست شدهاند.
آیا سرج ارستر برای اینورتر لازم است؟
اینورتر یک تجهیز الکترونیکی قدرت است و بخشهای مختلف آن ممکن است نسبت به اضافهولتاژهای خارج از محدوده طراحی حساس باشند.
استفاده از SPD مناسب میتواند بخشی از سیستم حفاظت ورودی باشد.
اما نوع SPD، محل نصب و سطح حفاظت باید بر اساس طراحی تابلو و مشخصات دستگاه تعیین شود.
سرج ارستر برای PLC
PLC و تجهیزات اتوماسیون از تجهیزات مهم خطوط تولید هستند.
خرابی یک PLC ممکن است علاوه بر هزینه تعمیر، باعث توقف بخشی از خط تولید شود.
به همین دلیل حفاظت مناسب منبع تغذیه و خطوط مرتبط اهمیت دارد.
در پروژههای صنعتی میتوان بر اساس ارزیابی ریسک از SPD مناسب در نقاط مختلف سیستم استفاده کرد.
آیا سرج ارستر جلوی نوسان برق را میگیرد؟
خیر.
این اشتباه بسیار رایج است.
اگر ولتاژ شبکه برای چند ثانیه یا چند دقیقه مثلاً کاهش یا افزایش پیدا کند، موضوع با Surge بسیار کوتاهمدت متفاوت است.
برای مدیریت تغییرات طولانیتر ولتاژ ممکن است به تجهیزات دیگری مانند استابلایزر یا سیستم حفاظتی مناسب نیاز باشد.
SPD برای اضافهولتاژهای گذرا طراحی شده است.
هنگام خرید سرج ارستر به چه نکاتی توجه کنیم؟
پیش از خرید حداقل موارد زیر را مشخص کنید:
نوع شبکه برق: تک فاز یا سه فاز
ولتاژ شبکه
Type مورد نیاز: Type 1، Type 2، Type 3 یا ترکیبی
تعداد پل
Uc
Up
In / Imax یا Iimp بر اساس نوع SPD
نوع سیستم اتصال زمین
محل نصب
برند و استاندارد محصول
در پروژههای تخصصی، انتخاب SPD باید بخشی از طراحی هماهنگ سیستم حفاظت باشد.
اشتباهات رایج در انتخاب سرج ارستر
یکی از اشتباهات این است که صرفاً محصولی با «KA بالاتر» خریداری شود.
عدد بزرگتر همیشه به معنای انتخاب بهتر نیست.
اشتباهات رایج دیگر عبارتاند از انتخاب Type اشتباه، بیتوجهی به Uc و Up، انتخاب آرایش نامتناسب با شبکه، سیمکشی طولانی، سیستم ارت نامناسب و نصب SPD در محل اشتباه.
بنابراین SPD باید مهندسی انتخاب شود، نه صرفاً بر اساس یک عدد روی بدنه.
خرید سرج ارستر صنعتی
هنگام خرید سرج ارستر بهتر است ابتدا مشخصات تابلو و شبکه برق مشخص شود.
اگر محصول برای یک پروژه صنعتی خریداری میشود، اطلاعاتی مانند نوع شبکه، ولتاژ، تعداد فاز، سیستم ارت و محل نصب میتواند به انتخاب دقیقتر کمک کند.
LocoElec در حال حاضر محصولات مرتبط با سرج ارستر و صاعقهگیر صنعتی را در فروشگاه خود دارد؛ بنابراین این مقاله میتواند مستقیماً کاربران جستجوکننده «سرج ارستر» را به محصولات فروشگاه هدایت کند.
جمعبندی
سرج ارستر یا SPD یکی از تجهیزات مهم برای حفاظت در برابر اضافهولتاژهای گذرا است.
این تجهیزات در تابلوهای برق، کارخانهها، سیستمهای اتوماسیون، تجهیزات صنعتی و بسیاری از سیستمهای الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرند.
اما برای انتخاب سرج ارستر مناسب نباید تنها به جریان تخلیه یا برند توجه کرد. Type، Uc، Up، جریان تخلیه، تعداد پل، ساختار شبکه و سیستم ارت همگی در انتخاب صحیح نقش دارند.
همچنین SPD جایگزین استابلایزر، فیوز یا سایر تجهیزات حفاظتی نیست و باید بهعنوان بخشی از یک سیستم حفاظت هماهنگ مورد استفاده قرار گیرد.
سوالات متداول
سرج ارستر چیست؟
تجهیزی برای محدود کردن اضافهولتاژهای گذرا و کاهش تنش واردشده به تجهیزات الکتریکی است.
SPD مخفف چیست؟
مخفف Surge Protective Device است.
تفاوت سرج ارستر Type 1 و Type 2 چیست؟
Type 1 برای شرایط شدیدتر مرتبط با جریانهای صاعقه در نقاط مناسب سیستم و Type 2 عمدتاً برای حفاظت در برابر Surge در تابلوهای توزیع استفاده میشود.
آیا سرج ارستر جلوی نوسان برق را میگیرد؟
خیر. SPD برای اضافهولتاژهای سریع و گذرا طراحی شده و استابلایزر وظیفه متفاوتی دارد.
آیا سرج ارستر به ارت نیاز دارد؟
سیستم اتصال زمین و نحوه نصب نقش بسیار مهمی در عملکرد سیستم حفاظت Surge دارند.
سرج ارستر چند KA بخریم؟
انتخاب نباید فقط بر اساس KA انجام شود. Type، مشخصات شبکه، Up، Uc، محل نصب و طراحی حفاظت باید همزمان بررسی شوند.