برای سمت AC اینورتر چه SPDای مناسب است؟
در بسیاری از پروژههای معمولی که خطر عبور مستقیم جریان صاعقه از مسیر AC مطرح نیست، SPD Type 2 برای حفاظت در برابر اضافهولتاژهای القایی و سوئیچینگ استفاده میشود. اما اگر ساختمان دارای سیستم حفاظت خارجی صاعقه باشد و شرایط پروژه بهگونهای باشد که جریان جزئی صاعقه بتواند وارد خطوط برق شود، ممکن است Type 1 یا Type 1+2 لازم باشد. در هر حالت باید Uc، Up، In، Imax و در Type 1 پارامتر Iimp نیز بررسی شوند.
صرف نوشته شدن Type 2 روی تجهیز برای تأیید مناسب بودن آن کافی نیست.
SPD چیست؟
SPD مخفف Surge Protective Device است. وظیفه آن محدود کردن اضافهولتاژهای گذرا و منحرف کردن جریان Surge به مسیر مناسب حفاظتی است.
اضافهولتاژهای گذرا ممکن است بر اثر صاعقه در نزدیکی تأسیسات، القای الکترومغناطیسی، عملیات کلیدزنی یا تغییرات سریع شبکه ایجاد شوند.
MCB برای اضافهبار و اتصال کوتاه استفاده میشود، اما SPD برای محدود کردن اضافهولتاژهای بسیار کوتاهمدت و پرانرژی طراحی شده است.
چرا اینورتر در سمت AC هم به حفاظت Surge نیاز دارد؟
اینورتر فقط از سمت پنلها در معرض اضافهولتاژ نیست. خروجی AC آن نیز از طریق تابلو برق، شبکه توزیع و کابلهای ساختمان میتواند در معرض اضافهولتاژهای گذرا قرار گیرد.
- صاعقه نزدیک شبکه توزیع
- القای Surge روی کابلهای AC
- عملیات کلیدزنی شبکه
- سوئیچینگ بارهای بزرگ
- اختلاف پتانسیل زمین
- جریان جزئی صاعقه در برخی تأسیسات
به همین دلیل یک طراحی کامل سیستم خورشیدی باید سمت DC و AC را جداگانه بررسی کند.
تفاوت SPD Type 1، Type 2 و Type 1+2 چیست؟
برای شرایطی طراحی میشود که SPD باید بخشی از جریان صاعقه را تخلیه کند.
برای حفاظت در برابر اضافهولتاژهای القایی و سوئیچینگ در تأسیسات استفاده میشود.
قابلیتهای مورد نیاز Type 1 و Type 2 را در یک تجهیز ترکیب میکند.
| نوع | کاربرد اصلی | پارامتر مهم تخلیه | محل رایج |
|---|---|---|---|
| Type 1 | جریان جزئی صاعقه | Iimp | ورودی تأسیسات / مرز LPZ |
| Type 2 | Surge القایی و سوئیچینگ | In / Imax | تابلوها و نزدیک تجهیزات حساس |
| Type 1+2 | ترکیب حفاظت صاعقه و Surge | Iimp + In | نقاط نیازمند حفاظت ترکیبی |
چه زمانی Type 2 در سمت AC اینورتر استفاده میشود؟
در سیستمهایی که مسیر AC در معرض جریان مستقیم یا جزئی صاعقه قرار نمیگیرد، ولی حفاظت در برابر اضافهولتاژهای القایی و سوئیچینگ مورد نیاز است، Type 2 معمولاً مطرح میشود.
Type 2 میتواند در تابلو اصلی ساختمان یا نزدیک اینورتر نصب شود؛ مکان دقیق به طول مسیر، سطح حفاظت و معماری تأسیسات بستگی دارد.
اگر SPD اصلی فاصله زیادی از اینورتر داشته باشد، ولتاژ باقیمانده روی کابل و اثرات القایی میتواند حفاظت تجهیز انتهایی را ضعیفتر کند. در چنین شرایطی ممکن است SPD تکمیلی نزدیک اینورتر لازم باشد.
چه زمانی Type 1 یا Type 1+2 لازم میشود؟
Type 1 زمانی مطرح است که طبق طراحی سیستم حفاظت صاعقه، SPD باید قابلیت عبور و تخلیه بخشی از جریان صاعقه را داشته باشد.
برای مثال در ساختمان دارای Lightning Protection System شرایط اتصال سیستم PV به LPS، رعایت فاصله جداسازی و مسیر ورود کابلها اهمیت زیادی دارد.
نوع SPD نمیتواند بدون بررسی سیستم حفاظت خارجی صاعقه تعیین شود. در بعضی آرایشها Type 2 کافی است و در بعضی شرایط Type 1 یا Type 1+2 لازم میشود.
مهمترین مشخصات SPD سمت AC چیست؟
این پارامترها کاربرد یکسان ندارند و نباید فقط عدد بزرگتر را بهتر تلقی کرد.
Uc در SPD چیست و چگونه انتخاب میشود؟
Uc یا Maximum Continuous Operating Voltage حداکثر ولتاژ AC پیوستهای است که میتواند به SPD اعمال شود.
Uc باید با ولتاژ واقعی شبکه و نوع سیستم ارتینگ هماهنگ باشد. اگر مقدار آن بیش از حد پایین انتخاب شود، SPD ممکن است در برابر افزایشهای طبیعی ولتاژ شبکه دچار تنش نامناسب شود.
باید مشخص شود SPD بین چه هادیهایی نصب میشود؛ برای مثال L-N، L-PE یا N-PE، و شبکه از چه نوع TN، TT یا IT است.
در شبکههای 230/400 ولت محصولات مختلفی با مقادیر Uc متفاوت وجود دارند. عدد دقیق باید بر اساس آرایش شبکه و دستورالعمل سازنده SPD تعیین شود.
Up در SPD چیست؟
Up یا Voltage Protection Level سطح ولتاژی است که SPD در شرایط آزمون مشخص اضافهولتاژ را به آن محدود میکند.
در حالت کلی، برای حفاظت مؤثر از تجهیزات الکترونیکی حساس، هرچه سطح حفاظت مناسبتر و پایینتر باشد ولتاژ عبوری به سمت تجهیز کمتر خواهد بود.
SPD باید همزمان از نظر Uc، ظرفیت تخلیه، هماهنگی با شبکه، Backup Protection و سیستم ارتینگ مناسب باشد.
تفاوت In و Imax چیست؟
In جریان تخلیه نامی SPD است و نشاندهنده توانایی تجهیز برای تحمل آزمونهای تخلیه تعریفشده در سطح نامی است.
Imax حداکثر جریان تخلیه در شرایط آزمون مربوط به SPD Type 2 است.
| پارامتر | معنی | نکته |
|---|---|---|
| In | Nominal Discharge Current | شاخص اصلی عملکرد تکرارشونده SPD در آزمون مربوطه |
| Imax | Maximum Discharge Current | حداکثر مقدار تخلیه در آزمون Type 2 |
| Iimp | Impulse Current | پارامتر مهم SPD Type 1 |
برای مثال In برابر 20kA به معنی مناسب بودن SPD برای اینورتر 20kA نیست! این مقدار مربوط به جریان Surge در آزمون SPD است، نه جریان کاری خروجی اینورتر.
Iimp چیست؟
در SPD Type 1، پارامتر Iimp توانایی تجهیز برای تحمل جریان ضربهای مرتبط با جریان صاعقه را بیان میکند.
این پارامتر با شکل موج آزمون متفاوتی نسبت به In و Imax در Type 2 بررسی میشود.
در طراحی حفاظت در برابر جریان صاعقه، Iimp پارامتر کلیدی است و باید بر اساس طراحی LPS و تعداد پلها انتخاب شود.
SPD اینورتر تکفاز چند پل باید باشد؟
در سیستم تکفاز، آرایش SPD باید هادیهای مورد نیاز بین فاز، نول و PE را مطابق سیستم ارتینگ حفاظت کند.
در بازار آرایشهایی مانند 1P+N یا 2P دیده میشود، اما انتخاب ساختار فقط بر اساس تعداد سیمها انجام نمیشود.
نوع شبکه TN-S، TN-C-S، TT یا سایر آرایشها در توپولوژی SPD اهمیت دارد.
برای اینورتر سهفاز چه SPDای لازم است؟
در خروجی سهفاز، SPD باید با ساختار سه فاز شبکه و وجود یا عدم وجود نول هماهنگ باشد.
| شبکه | آرایش رایج تجهیز | نکته |
|---|---|---|
| 3P+N | SPD چهارپل یا 3+1 بسته به سیستم | ارتینگ و نحوه اتصال N-PE مهم است |
| 3P بدون N | آرایش متناسب سهفاز | Uc باید با ولتاژ Line-Line هماهنگ باشد |
آرایش دقیق SPD در سیستم TT میتواند با TN متفاوت باشد؛ بنابراین فقط عبارت «سهفاز» برای انتخاب کافی نیست.
چرا نوع ارتینگ روی انتخاب SPD اثر دارد؟
SPD اضافهولتاژ را با ایجاد مسیر کنترلشده بین هادیها و زمین محدود میکند. در نتیجه نحوه ارتباط فاز، نول و PE در سیستمهای مختلف ارتینگ اهمیت زیادی دارد.
- TN-S
- TN-C-S
- TT
- IT
- وجود نول
- نقطه اتصال N و PE
قبل از خرید SPD، توپولوژی شبکه باید مشخص باشد. بهخصوص نحوه حفاظت N-PE در شبکه TT باید بهدرستی طراحی شود.
مثال: اینورتر سهفاز روی شبکه 230/400 ولت
فرض کنید یک اینورتر سهفاز به شبکه 230/400 ولت متصل است و ساختمان فاقد مسیر عبور مستقیم جریان صاعقه در نقطه مورد بررسی است.
در مرحله بعد باید:
- Uc مناسب آرایش شبکه انتخاب شود
- Up با تحمل ضربهای اینورتر هماهنگ شود
- In و Imax متناسب انتخاب شوند
- تعداد پلها مشخص شود
- Backup Fuse بررسی شود
- اتصال PE کوتاه و مناسب طراحی شود
این مثال صرفاً روش تصمیمگیری را نشان میدهد و یک مدل یا عدد ثابت برای تمام پروژهها نیست.
اگر SPD تابلو از اینورتر دور باشد چه میشود؟
فاصله زیاد بین SPD و تجهیز حفاظتشونده میتواند اثربخشی حفاظت را کاهش دهد؛ زیرا کابل بین SPD و تجهیز نیز دارای اندوکتانس و رفتار گذرا است.
در سیستمهای PV، اگر فاصله قابل توجهی بین SPD اصلی و اینورتر وجود داشته باشد، ممکن است SPD تکمیلی نزدیک اینورتر مورد نیاز باشد.
هم طول کابل اصلی و هم طول سیمهای اتصال خود SPD در عملکرد نهایی حفاظت مؤثرند.
چرا طول سیم اتصال SPD اهمیت دارد؟
در یک Surge سریع، هر سانتیمتر سیم اضافه اندوکتانس بیشتری به مسیر ایجاد میکند.
بنابراین حتی یک SPD با Up مناسب اگر با مسیرهای طولانی و حلقهای نصب شود، ممکن است سطح حفاظت واقعی ضعیفتری ایجاد کند.
- مسیر اتصال کوتاه
- حداقل حلقه کابل
- اتصال PE مستقیم
- سطح مقطع طبق سازنده
- رعایت شعاع خم مناسب
- قرارگیری صحیح در تابلو
Backup Fuse یا MCB برای SPD چیست؟
SPD باید با حفاظت اضافهجریان بالادست هماهنگ باشد. سازنده SPD معمولاً حداکثر فیوز پشتیبان مجاز یا روش حفاظت مورد نیاز را مشخص میکند.
اگر حفاظت اصلی مدار بالاتر از حداکثر مقدار مجاز SPD باشد، ممکن است نیاز به فیوز یا وسیله حفاظتی اختصاصی برای SPD وجود داشته باشد.
مقدار آن باید از دیتاشیت همان مدل SPD استخراج شود.
اگر اینورتر SPD داخلی داشته باشد، SPD خارجی لازم نیست؟
نه لزوماً. برخی اینورترها دارای SPD داخلی در سمت AC یا DC هستند. اما محل نصب SPD داخلی، نوع آن، سطح حفاظت و فاصله کابل تا ورودی تأسیسات باید بررسی شود.
SPD داخلی اینورتر ممکن است لایهای از حفاظت سیستم باشد، اما الزام حفاظت در تابلو اصلی یا نقطه ورود شبکه را حذف نکند.
SPD داخل اینورتر، SPD نزدیک اینورتر و SPD ورودی ساختمان ممکن است هرکدام نقش متفاوتی داشته باشند.
اگر چند SPD داشته باشیم باید با هم هماهنگ باشند؟
بله. استفاده از چند SPD بدون بررسی هماهنگی لزوماً حفاظت بهتری ایجاد نمیکند.
SPDهای ورودی، تابلو فرعی و نزدیک اینورتر باید بهگونهای انتخاب شوند که انرژی Surge میان مراحل مختلف به شکل مناسبی مدیریت شود.
- هماهنگی Type 1 و Type 2
- هماهنگی Up
- فاصله کابل
- توصیه سازنده
- هماهنگی Backup Fuse
- سیستم LPZ
آیا میتوان SPD سمت DC را در سمت AC استفاده کرد؟
خیر؛ مگر اینکه سازنده تجهیز بهطور مشخص استفاده در هر دو کاربرد را تأیید کرده باشد.
SPDهای مخصوص PV DC برای ولتاژها و رفتار مدار DC طراحی شدهاند و مشخصات آنها با SPD شبکه AC متفاوت است.
حتی اگر ولتاژ نوشتهشده روی دو SPD مشابه باشد، ساختار داخلی و روش قطع آنها میتواند متفاوت باشد.
اشتباهات متداول در انتخاب SPD سمت AC
انتخاب فقط بر اساس Type 2
Type تنها یکی از پارامترهاست. Uc، Up، In، Imax و آرایش شبکه نیز باید بررسی شوند.
خرید SPD DC برای خروجی AC
SPD مخصوص PV DC جایگزین SPD مخصوص شبکه AC نیست.
نادیده گرفتن سیستم ارتینگ
SPD مناسب TT ممکن است آرایش متفاوتی نسبت به TN داشته باشد.
انتخاب Uc بسیار پایین
Uc باید تحمل ولتاژ پیوسته واقعی شبکه را داشته باشد.
تمرکز فقط روی Imax
Imax بزرگ بهتنهایی به معنی حفاظت بهتر اینورتر نیست. Up و سایر پارامترها نیز مهماند.
سیمکشی طولانی SPD
مسیر طولانی میتواند سطح حفاظت مؤثر را کاهش دهد.
نادیده گرفتن SPD داخلی اینورتر
وجود SPD داخلی باید در هماهنگی حفاظتی کل سیستم لحاظ شود.
قبل از خرید SPD سمت AC چه چیزهایی را بررسی کنیم؟
- تکفاز یا سهفاز بودن اینورتر
- ولتاژ نامی شبکه
- نوع سیستم ارتینگ
- وجود یا عدم وجود LPS
- Type 1، Type 2 یا Type 1+2
- پارامتر Uc
- پارامتر Up
- پارامتر In
- پارامتر Imax
- Iimp در SPD Type 1
- حداکثر Backup Fuse
- سطح اتصال کوتاه شبکه
- تعداد پلهای SPD
- فاصله SPD تا اینورتر
- SPD داخلی اینورتر
- دستورالعمل سازنده
چه استانداردهایی در انتخاب SPD اهمیت دارند؟
| استاندارد | موضوع کلی |
|---|---|
| IEC 61643-11 | SPDهای متصل به شبکههای AC فشار ضعیف |
| IEC 61643-32 | اصول انتخاب و کاربرد SPD در سیستمهای PV |
| IEC 60364 | طراحی و نصب تأسیسات الکتریکی فشار ضعیف |
| IEC 62305 | حفاظت در برابر صاعقه |
استاندارد قابل اجرا، مقررات ملی و الزامات شرکت توزیع باید برای هر پروژه جداگانه کنترل شوند.
نتیجه نهایی
SPD سمت AC اینورتر با یک عدد یا یک Type ثابت برای تمام پروژهها انتخاب نمیشود.
ابتدا باید مشخص شود آیا فقط حفاظت در برابر Surge القایی لازم است یا SPD باید قابلیت عبور جریان جزئی صاعقه را نیز داشته باشد.
بعد از آن پارامترهای Uc، Up، In، Imax و در Type 1 پارامتر Iimp بررسی میشوند.
در مرحله بعد نیز تکفاز یا سهفاز بودن، نوع ارتینگ، تعداد پل، Backup Fuse و فاصله SPD تا اینورتر باید کنترل شوند.
SPD خوب فقط یک تجهیز با Imax بزرگ نیست؛ باید بخشی از یک طرح حفاظت Surge هماهنگ باشد.
سؤالات متداول
نوع مورد نیاز به سیستم حفاظت صاعقه و محل نصب بستگی دارد. برای Surgeهای القایی معمولاً Type 2 مطرح است، اما در مسیرهای دارای جریان جزئی صاعقه Type 1 یا Type 1+2 ممکن است لازم باشد.
Uc حداکثر ولتاژ پیوسته قابل اعمال به SPD است و باید با ولتاژ واقعی شبکه و سیستم ارتینگ سازگار باشد.
Up سطح حفاظت ولتاژی SPD است و نشان میدهد SPD در شرایط آزمون اضافهولتاژ را تا چه سطحی محدود میکند.
In جریان تخلیه نامی و Imax حداکثر جریان تخلیه در آزمون مربوط به SPD Type 2 است. این اعداد با جریان کاری اینورتر متفاوتاند.
Iimp پارامتر مهم SPD Type 1 برای بیان قابلیت تحمل جریان ضربهای مرتبط با صاعقه است.
خیر. Imax فقط یکی از مشخصات SPD است. Uc، Up، In، Type، سیستم ارتینگ و هماهنگی حفاظتی نیز باید بررسی شوند.
نه لزوماً. SPD داخلی فقط بخشی از طرح حفاظت است. محل نصب، نوع SPD داخلی و فاصله تا تابلو اصلی باید بررسی شوند.
بهطور کلی کوتاه بودن مسیر بین SPD و تجهیز حفاظتشونده برای عملکرد بهتر مطلوب است. در مسیرهای طولانی ممکن است SPD تکمیلی لازم شود.
خیر، مگر اینکه سازنده صراحتاً کاربرد مورد نظر را تأیید کرده باشد. SPD مخصوص PV DC و SPD AC مشخصات متفاوتی دارند.
پاسخ به وجود نول و نوع سیستم ارتینگ بستگی دارد. آرایش 3+1، چهارپل یا سایر ساختارها باید متناسب با شبکه انتخاب شوند.
حداکثر Backup Fuse مجاز در دیتاشیت SPD اعلام میشود. اگر حفاظت بالادست از آن بزرگتر باشد ممکن است حفاظت اختصاصی لازم شود.
نه به این معنا که برای همه پروژهها لازم باشد. Type مورد نیاز باید بر اساس سطح خطر، LPS، محل نصب و طرح حفاظتی انتخاب شود.
SPD را بر اساس شبکه و اینورتر انتخاب کنید
نوع شبکه، سیستم ارتینگ، ولتاژ AC، فاصله کابل، وجود LPS و مشخصات خود اینورتر همگی روی انتخاب SPD اثر دارند.
