شبکه‌های برق در بسیاری از کشورها بر پایه ولتاژ اسمی ۲۳۰/۴۰۰ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز کار می‌کنند و استاندارد IEC 60038 برای این ولتاژ، تلورانس حدود ۱۰ درصد بالا و پایین را مجاز می‌داند. مشکل اما فقط تغییرات آهسته ولتاژ نیست. جهش‌های بسیار کوتاه که در حد میکروثانیه رخ می‌دهند، ورودی بسیاری از تجهیزات الکترونیکی را از رده خارج می‌کنند، بدون آنکه کاربر متوجه علت آن شود. کارشناسان حفاظت الکتریکی برای مهار این پدیده، نصب برقگیر یا سرج ارستر را در سه سطح ساختمان، تابلو و تجهیز توصیه می‌کنند.
نوسان ولتاژ و اضافه‌ولتاژ گذرا: دو پدیده متفاوت
تغییرات ولتاژ
افت یا افزایش چندثانیه‌ای تا چند ساعته ولتاژ ناشی از بار زیاد شبکه، اتصال نول ضعیف یا مشکلات توزیع است. برای این حالت معمولاً از استابلایزر، رگولاتور یا ups استفاده می‌شود و سرج ارستر جایگزین آن‌ها نیست.
اضافه‌ولتاژ گذرا (Transient)
جهش‌های کوتاه با دامنه‌ای که می‌تواند چندین برابر ولتاژ نامی باشد. منشأ آن‌ها معمولاً یکی از این موارد است:
- صاعقه: اصابت مستقیم یا القای ولتاژ در خطوط، حتی در فاصله چند صد متری
- کلیدزنی شبکه: قطع و وصل خطوط، بانک‌های خازنی و ترانسفورماتورها
- راه‌اندازی و توقف بارهای القایی: موتورها، کمپرسورها و درایوها
همین پدیده گذرا مسئول بخش مهمی از خرابی‌های ناگهانی در برد الکترونیکی، منبع تغذیه، مودم، دوربین مداربسته، پنل‌های کنترل و اینورترها است.
سرج ارستر چگونه کار می‌کند؟
سرج ارستر (SPD) در حالت عادی امپدانس بسیار بالایی دارد و جریانی از آن عبور نمی‌کند. وقتی ولتاژ از آستانه‌ای بگذرد، ظرف کسری از میکروثانیه هدایت‌کننده می‌شود، جریان اضافی را به زمین می‌فرستد و ولتاژ دو سر بار را محدود می‌کند. هسته بیشتر مدل‌های برق فشار ضعیف از واریستور اکسید فلزی (MOV) یا لوله تخلیه گازی (GDT) یا ترکیب این دو ساخته می‌شود.
از آنجا که واریستور با هر رخداد شدید کمی فرسوده می‌شود، سرج ارسترهای استاندارد یک قطع‌کننده حرارتی و نشانگر وضعیت دارند. رنگ پنجره نشانگر یا کنتاکت هشدار در انتهای عمر مفید فعال می‌شود.
انواع سرج ارستر بر اساس استاندارد
طبقه‌بندی رایج مبتنی بر IEC 61643-11 و نسخه اروپایی EN 61643-11 است.
| نوع | موج آزمون | محل نصب | کاربرد اصلی |
|---|---|---|---|
| نوع ۱ (T1) | ۱۰/۳۵۰ میکروثانیه | تابلوی اصلی ورودی | ساختمان دارای صاعقه‌گیر یا خط هوایی |
| نوع ۲ (T2) | ۸/۲۰ میکروثانیه | تابلوی توزیع فرعی | اضافه‌ولتاژ القایی و کلیدزنی |
| نوع ۳ (T3) | موج ترکیبی | نزدیک تجهیز حساس | حفاظت دقیق نهایی |
موج ۱۰/۳۵۰ میکروثانیه انرژی بسیار بیشتری دارد و بخشی از جریان اصابت مستقیم را شبیه‌سازی می‌کند. هر دو مدل نوع ۱ و ۲ ممکن است در یک دستگاه ترکیب شوند (T1+T2) که برای فضاهای محدود کاربرد دارد.
پارامترهای اصلی برچسب فنی
قبل از انتخاب، خواندن این پارامترها ضروری است:
- Uc: بیشینه ولتاژ کاری دائمی. برای شبکه ۲۳۰ ولت تک‌فاز معمولاً مدل‌های ۲۷۵ ولت استفاده می‌شود، چون حاشیه اطمینان لازم برای بالا رفتن ولتاژ شبکه را دارند.
- In: جریان تخلیه نامی با موج ۸/۲۰ میکروثانیه. ظرفیت‌های ۲۰ و ۴۰ کیلوآمپر برای هر قطب از مقادیر رایج است.
- Imax: بیشینه جریان تخلیه در یک بار
- Iimp: جریان ضربه‌ای ۱۰/۳۵۰ میکروثانیه که برای نوع ۱ تعریف می‌شود.
- Up: سطح حفاظت ولتاژی. هرچه کمتر باشد، ولتاژ باقی‌مانده روی تجهیز پایین‌تر است. برای ادوات الکترونیکی حساس، مقدار کمتر از ۱٫۵ کیلوولت مطلوب‌تر است.
- تعداد قطب: ۱، ۲، ۳ یا ۴ قطب با پیکربندی‌های ۱P+N، ۳P، ۳P+N متناسب با سیستم تک‌فاز یا سه‌فاز
- TOV: رفتار در برابر اضافه‌ولتاژ موقت، مثلاً هنگام قطع نول
انتخاب بر اساس نوع سیستم توزیع
نحوه اتصال نقطه صفر شبکه در انتخاب مدل مؤثر است:
- TN-S و TN-C-S: رایج در ساختمان‌ها؛ برقگیر بین هر فاز و PE نصب می‌شود.
- TT: رایج در اتصال مستقل زمین مصرف‌کننده؛ در این سیستم معمولاً از پیکربندی 3+1 (بین نول و PE) استفاده می‌شود.
- IT: در برخی صنایع و بیمارستان‌ها با الزامات ویژه
انتخاب اشتباه ممکن است موجب اتصال ناخواسته یا کاهش کارایی حفاظت شود.
هماهنگی چند مرحله‌ای حفاظت
استاندارد IEC 62305-4 سازه را به مناطق حفاظتی (LPZ) تقسیم می‌کند و به‌تدریج شدت اضافه‌ولتاژ مجاز را کاهش می‌دهد. در عمل این ساختار به شکل زیر اجرا می‌شود:
- نوع ۱ یا ترکیبی در تابلوی اصلی
- نوع ۲ در تابلوهای فرعی و طبقات
- نوع ۳ یا پریز محافظ برای دستگاه‌های نهایی مانند سرور یا تجهیزات پزشکی
اگر فاصله کابل بین دو مرحله کوتاه باشد، ممکن است انرژی به‌درستی بین آن‌ها تقسیم نشود. سازندگان معمولاً فاصله حداقلی در حد ده متر یا استفاده از سلف هماهنگی را توصیه می‌کنند و مقدار دقیق باید طبق دفترچه محصول رعایت شود.
اجرای صحیح: سیم اتصال و زمین
حتی بهترین برقگیر با نصب نامناسب کارایی خود را از دست می‌دهد. مهم‌ترین نکات اجرایی:
- کوتاه بودن سیم اتصال: هر متر هادی حدود یک میکروهانری اندوکتانس دارد و در برابر موج سریع ولتاژ اضافی ایجاد می‌کند. مجموع طول سیم‌های اتصال به فاز و زمین ترجیحاً از نیم متر بیشتر نباشد.
- مقطع هادی: مطابق دفترچه محصول؛ برای نوع ۱ معمولاً مقطع بزرگ‌تری لازم است.
- زمین مناسب: مقاومت پایین و اتصال هم‌پتانسیل با شبکه اصلی ارت ساختمان
- فیوز یا کلید پشتیبان: با مقدار توصیه‌شده سازنده برای جلوگیری از آسیب در پایان عمر قطعه
- اجتناب از حلقه کابل: عبور کابل ورودی و خروجی برقگیر از کنار هم باعث انتقال موج به سمت حفاظت‌شده می‌شود.
چه کسانی بیشتر به سرج ارستر نیاز دارند؟
- مراکز داده و اتاق‌های سرور: جلوگیری از توقف سرویس و از دست رفتن داده
- بیمارستان‌ها و مراکز درمانی: دستگاه‌های تصویربرداری و پایش بیمار
- خطوط تولید و صنایع: درایوها، PLC و سیستم‌های اتوماسیون
- سامانه‌های خورشیدی: اینورتر و تابلوی DC در معرض اضافه‌ولتاژ ناشی از صاعقه‌اند و برقگیر DC جداگانه نیاز دارند.
- ساختمان‌های مسکونی و تجاری: وسایل ارتباطی، دوربین، پکیج، تلویزیون و سیستم‌های هوشمند
- دکل‌ها و ایستگاه‌های مخابراتی: خطوط انتقال داده و آنتن
راهنمای انتخاب گام‌به‌گام
- محل نصب را مشخص کنید: ورودی، تابلوی فرعی یا نزدیک دستگاه
- نوع سیستم توزیع و ولتاژ شبکه را بررسی کنید.
- نیاز به صاعقه‌گیر خارجی و خطر اصابت مستقیم را تعیین کنید.
- مقادیر Uc، In، Iimp و Up را با نیاز پروژه مقایسه کنید.
- گواهی آزمون و تطابق با IEC 61643-11 را مطالبه کنید.
- فیوز پشتیبان و سیم اتصال مناسب را پیش‌بینی کنید.
- برنامه بازرسی دوره‌ای بگذارید.
نکاتی برای تأمین
در بازار ایران محصولات با منشأ و کیفیت متفاوت عرضه می‌شود و فقط ظاهر برچسب نمی‌تواند معیار باشد. کارشناسان در فرایند خرید سرج ارستر به تطابق مشخصات با پروژه، وجود مستندات فنی و امکان پشتیبانی توجه می‌کنند. مقایسه قیمت سرج ارستر نیز بهتر است پس از مشخص شدن ظرفیت، تعداد قطب و نوع محصول انجام شود، زیرا مدل‌های دارای ظرفیت جریان متفاوت را نمی‌توان مستقیماً با هم مقایسه کرد. برخی شرکت‌های فعال در تأمین تجهیزات حفاظتی، از جمله آذانیر، مشخصات فنی محصولات را همراه با راهنمای انتخاب منتشر می‌کنند که برای پیمانکاران و مشاوران کاربرد دارد.
اشتباهات رایج
- نصب سرج ارستر بدون سیستم ارت مناسب
- استفاده از یک مدل برای همه نقاط ساختمان
- سیم‌کشی طولانی و پرپیچ به برقگیر
- نادیده گرفتن نشانگر خرابی پس از رخداد شدید
- حذف فیوز پشتیبان
- تصور اینکه سرج ارستر جایگزین استابلایزر یا یو‌پی‌اس است
نگهداری و بازرسی
سرج ارسترها لوازم مصرفی محسوب می‌شوند و عمر آن‌ها به تعداد و شدت رخدادها بستگی دارد. توصیه می‌شود:
- نشانگر وضعیت حداقل هر شش ماه یک بار کنترل شود.
- پس از رعدوبرق شدید یا اتصال در شبکه، بازرسی انجام شود.
- در تابلوهایی که اهمیت بالا دارند، از ماژول‌های قابل تعویض و کنتاکت هشدار از راه دور استفاده شود.
- سوابق تعویض ثبت شود.
جمع‌بندی
سرج ارستر با محدود کردن اضافه‌ولتاژهای لحظه‌ای، از یکی از رایج‌ترین دلایل خرابی ناگهانی تجهیزات الکترونیکی جلوگیری می‌کند. اثربخشی آن به انتخاب درست نوع و پارامترها، هماهنگی بین مراحل حفاظت، اجرای صحیح سیم اتصال و زمین و بازرسی منظم بستگی دارد. برای حفاظت کامل، این تجهیز در کنار صاعقه‌گیر، اتصال هم‌پتانسیل و در صورت نیاز تثبیت‌کننده ولتاژ به کار می‌رود.
پایان رپورتاژ آگهی-مجله خبری چیچک
مسعود رجبی
دبیر گروه اجتماعی و خبرنگار ارشد
مسعود رجبی روزنامه‌نگار و خبرنگار حوزه اجتماعی است که بیش از ۱۴ سال سابقه فعالیت حرفه‌ای در زمینه گزارش‌های میدانی، خبرنگاری تحقیقی و پوشش مسائل اجتماعی دارد. بخش مهمی از فعالیت او به بررسی چالش‌های شهری، آسیب‌های اجتماعی، دغدغه‌های شهروندان و روایت مسائل کمتر دیده‌شده جامعه اختصاص دارد.
رجبی دارای مدرک کارشناسی ارشد علوم ارتباطات اجتماعی از دانشگاه علامه طباطبایی و کارشناسی روزنامه‌نگاری از دانشگاه صداوسیما است. او همچنین دوره‌های تخصصی مرتبط با خبرنگاری تحقیقی، گزارش‌نویسی در شرایط ویژه و اصول اخلاق حرفه‌ای رسانه را گذرانده است.
فعالیت رسانه‌ای او از اوایل دهه ۸۰ با خبرنگاری میدانی آغاز شد و در طول این سال‌ها گزارش‌های متعددی درباره موضوعاتی مانند مسائل شهری، حاشیه‌نشینی، کودکان کار، آسیب‌های اجتماعی و مشکلات گروه‌های کم‌برخوردار جامعه تهیه کرده است. برخی از گزارش‌های او با هدف افزایش توجه عمومی و پیگیری مسائل از سوی نهادهای مسئول منتشر شده‌اند.
او از سال ۱۳۹۵ به عنوان دبیر گروه اجتماعی و خبرنگار ارشد در مجله خبری چیچک فعالیت می‌کند و در حوزه تولید گزارش‌های تحلیلی و میدانی درباره رویدادهای اجتماعی نقش دارد.
حوزه‌های تخصصی مسعود رجبی شامل خبرنگاری تحقیقی، گزارش‌نویسی اجتماعی، مستندسازی مسائل شهری، تحلیل چالش‌های جامعه و گفت‌وگو با گروه‌های مختلف اجتماعی است.
در فعالیت‌های رسانه‌ای خود، او بر مشاهده مستقیم، بررسی دقیق منابع، گفت‌وگو با افراد مرتبط با موضوع و ارائه تصویری واقعی و مسئولانه از مسائل اجتماعی تأکید دارد.
