حفاظت از ولتاژجنبه مهمی از سیستم های الکتریکی و الکترونیکی است که برای محافظت از تجهیزات و زیرساخت های ناشی از خسارت ناشی از سطح ولتاژ که از حد مجاز یا مجاز است ، طراحی شده است. ولتاژ به دلایل مختلف مانند اعتصابات رعد و برق ، عملیات تعویض یا گسل در سیستم برق می تواند رخ دهد. دستگاه ها و استراتژی های حفاظت از ولتاژ برای شناسایی و کاهش این سطح ولتاژ بیش از حد ، اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم اجرا می شوند.
1. علل ولتاژ
ولتاژ می تواند ناشی از:
صاعقه اعتصاب: اعتصابات رعد و برق مستقیم یا غیرمستقیم می تواند ولتاژهای بسیار بالایی را در خطوط برق یا تجهیزات القا کند.
عملیات تعویض: تغییرات ناگهانی در سیستم برق ، مانند خاموش کردن بارهای بزرگ یا بانکهای خازن ، می تواند باعث ولتاژهای گذرا شود.
گسل: گسل های زمینی یا مدارهای کوتاه می توانند منجر به ولتاژ موقت در مراحل بی تأثیر شوند.
تشدید: شرایط رزونانس در سیستم قدرت می تواند ولتاژ را به سطح خطرناک تقویت کند.
عوامل خارجی: ناپایداری شبکه یا تنظیم ولتاژ نادرست همچنین می تواند منجر به ولتاژ شود.
2. انواع ولتاژ
ولتاژ را می توان به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد:
ولتاژ گذرا: کوتاه -} سنبله های ولتاژ مدت زمان ، که به طور معمول در اثر رعد و برق یا سوئیچینگ حوادث ایجاد می شود.
ولتاژ پایدار: طولانی تر - ولتاژ مدت زمان افزایش می یابد ، اغلب به دلیل گسل یا مشکلات شبکه.
3. دستگاه های حفاظت از ولتاژ
چندین دستگاه برای محافظت در برابر ولتاژ استفاده می شود:
الف بازداشت کنندگان
عمل: Divert High- surges ولتاژ (به عنوان مثال ، از رعد و برق) به زمین ، محافظت از تجهیزات پایین دست.
برنامه: در سیستم های انتقال و توزیع نیرو و همچنین در دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود.
ب. دستگاه های بستن ولتاژ
عمل: با بستن ولتاژ اضافی ولتاژ را به یک سطح ایمن محدود کنید.
نمونه: واریستورهای اکسید فلزی (MOV) ، دیودهای زنر.
برنامه: در مدارهای ولتاژ و دستگاههای الکترونیکی کم- استفاده می شود.
ج. رله های ولتاژ
عمل: اگر ولتاژ بیش از یک آستانه تنظیم شده باشد ، سطح ولتاژ را کنترل کرده و مدار شکن را سفر کنید.
برنامه: در سیستم های قدرت صنعتی و تجاری استفاده می شود.
د. ترانسفورماتورهای انزوا
عمل: بار را از منبع تغذیه جدا کنید و از رسیدن ولتاژ بیش از حد به تجهیزات حساس جلوگیری کنید.
برنامه: در مراکز داده ، بیمارستان ها و سایر امکانات مهم استفاده می شود.
ه. منبع تغذیه غیرقانونی (UPS)
عمل: ولتاژ پایدار را فراهم کنید و با جابجایی به باتری در حین سنبله ولتاژ ، در برابر ولتاژ محافظت کنید.
برنامه: در رایانه ها ، سرورها و سایر تجهیزات الکترونیکی حساس استفاده می شود.
4. استراتژی های حفاظت از ولتاژ
الف پایه گذاری و پیوند
پایه گذاری مناسب و پیوند سیستم های برقی با فراهم کردن مسیر امپدانس کم- برای جریان های گسل ، خطر ولتاژ را کاهش می دهد.
ب. محافظ
محافظت از خطوط برق و تجهیزات می تواند در برابر ولتاژهای ناشی از منابع خارجی مانند رعد و برق محافظت کند.
ج. افزونگی
طراحی سیستم هایی با مؤلفه های زائد تضمین می کند که حوادث ولتاژ بیش از حد باعث خرابی کامل سیستم نمی شود.
د. نگهداری منظم
بازرسی و حفظ دستگاه های حفاظت (به عنوان مثال ، بازداشت کنندگان افزایش ، رله ها) تضمین می کند که آنها در طی وقایع ولتاژ به درستی عملکرد دارند.
5. اهمیت حفاظت از ولتاژ
حفاظت تجهیزات: از آسیب دیدن تجهیزات گران قیمت و حساس مانند ترانسفورماتورها ، موتورها و وسایل الکترونیکی جلوگیری می کند.
امنیت: خطر آتش سوزی ، شوک الکتریکی و سایر خطرات ناشی از ولتاژ را کاهش می دهد.
قابلیت اطمینان سیستم: عملکرد مداوم سیستم های برق را تضمین می کند و خرابی را به حداقل می رساند.
صرفه جویی در هزینه: با جلوگیری از خسارت در حوادث ولتاژ ، از تعمیرات و تعویض های پرهزینه جلوگیری می کند.
6. استانداردها و مقررات
حمایت از ولتاژ با استانداردهای مختلف بین المللی مانند:
IEC 61643: استانداردهای مربوط به دستگاههای محافظ.
IEEE C62.41: دستورالعمل های حفاظت از افزایش در مدارهای برق ولتاژ کم-.
NEC (کد برق ملی): الزامات مربوط به زمینه سازی و پیوند را برای کاهش خطرات ولتاژ فراهم می کند.
