Ⅰ. מה זה ה לְהִתְנַחְשֵׁל התקן הגנה (SPD)?

 

התקן הגנה מפני נחשולי מתח (SPD) הוא התקן אלקטרוני המשמש להגנה על ציוד חשמלי מפני מתח יתר חולף, כגון אלו הנגרמים מפגיעות ברק, תנודות ברשת החשמל או קפיצות מתח כתוצאה מהחלפת ציוד. הוא מבטיח פעולה יציבה של ציוד חשמלי, מאריך את תוחלת החיים של הציוד ומפחית את הסיכון לנזק הנגרם מתנודות מתח על ידי הגבלת מתח יתר חולף והסטת זרמי נחשולי מתח לאדמה.

 

מגני נחשולי מתח נמצאים בשימוש נרחב במערכות חשמל, רשתות תקשורת, אוטומציה תעשייתית, מכשירי חשמל ביתיים ותחומים אחרים, והם חלק חשוב בהגנה על בטיחות חשמלית.

 

1.1 עקרון העבודה של מגן נחשולי מתח

 

תפקידו העיקרי של מגן נחשולי מתח הוא לזהות ולדכא מתח יתר. עקרון הפעולה שלו מסתמך בעיקר על המנגנונים הבאים.

 

1.1.1 הידוק מתח

כאשר המתח במעגל עולה על הסף שנקבע, הרכיבים הלא ליניאריים בתוך מגן המתח (כגון וריסטורים, צינורות פריקת גז או דיודות חולפות) מוליכים במהירות, ומגבילים את מתח היתר לטווח בטוח.

 

1.1.2 אֵנֶרְגִיָה פְּרִיקָה

מגן המתח מנתב את האנרגיה הנוצרת ממתח יתר דרך מערכת ההארקה אל תוך האדמה, ומונע ממנה להיכנס לציוד המוגן.

 

1.1.3 אוֹטוֹמָטִי הִתאוֹשְׁשׁוּת

חלק ממגני הנחשולים יכולים לחזור אוטומטית לפעולה רגילה לאחר אירוע נחשול, בעוד שאחרים דורשים החלפה או איפוס ידניים.

 

1.2 כיצד אֶל בחר מגן מתח

בעת בחירת מגן נחשולי מתח מתאים, יש לקחת בחשבון את הגורמים הבאים.

 

1.2.1 מֶתַח רָמָה 

המתח המדורג של מגן המתח צריך להתאים למתח של המערכת המוגנת, כגון מערכת AC 220V או מערכת DC 48V.

 

1.2.2 זרם יְכוֹלֶת (בתוך/באמצעות שליטה)

 

זה מציין את זרם הנחשולים המרבי שהמגן נחשולי המתח יכול לעמוד בו, בדרך כלל נמדד ב-kA (אלף אמפר), ויש לבחור SPDs בעלי קיבולת זרם גבוהה יותר באזורים עם מכות ברקים תכופות.

 

1.2.3 תְגוּבָה זְמַן

  

ככל שזמן התגובה קצר יותר, כך אפקט ההגנה טוב יותר. מעבירי SPD עם זמן תגובה ברמת ננו-שנייה מתאימים לציוד אלקטרוני מדויק.

 

1.2.4 הגנה מצב

 

בחר מצב הגנה חד פאזי, תלת פאזי או משולב (כגון LN, L-PE, N-PE וכו') בהתאם לדרישות המערכת.

 

1.2.5 הַתקָנָה מִקוּם

  

על פי תקן IEC 61643, ניתן לסווג מגני נחשולי מתח כסוג 1 (כניסה לבניין), סוג 2 (תיבת חלוקה) וסוג 3 (קצה הציוד).

 

1.2.6 הסמכה סטנדרטים

 

בחרו מוצרים העומדים בתקנים בינלאומיים (כגון UL 1449, IEC 61643) כדי להבטיח בטיחות ואמינות.

 

1.3 אֵיך אֶל התקן מגן מתח

 

התקנה נכונה היא המפתח להבטחת תפקוד יעיל של מגן המתח:

 

1.3.1 הַתקָנָה מִקוּם:

 

- יש להתקין מפסק SPD מסוג 1 בלוח החלוקה הראשי או בקו הכניסה של הבניין כדי להגן מפני פגיעות ברק ישירות או ברק מושרה.

- ממסר SPD מסוג 2 מותקן בלוח החלוקה המשני כדי לספק הגנה משנית.

- SPD מסוג 3 מותקן בקרבת ציוד רגיש כגון שרתים והתקני תקשורת.

 

1.3.2 שיטת חיווט:

 

השתמש בחוטים קצרים ועבים לחיבור כדי להפחית את העכבה.

ודא שהתנגדות ההארקה עומדת בתקן (בדרך כלל ≤ 10Ω).

 

1.3.3 חיבור מקבילי וטורי:

 

- רוב ה-SPDs מותקנים במקביל, דבר שאינו מפריע לפעולה הרגילה של המעגל.

- ניתן להתקין בטור כמה ממירי SPD מיוחדים (כגון מסוג סינון).

 

1.3.4 תַחזוּקָה והחלפה:

 

- בדקו באופן קבוע את מצב ה-SPD. לחלק מה-SPD יש מחוון אורך חיים (לדוגמה, חלון אדום מציין תקלה).

- גם אם המראה נותר שלם לאחר פגיעות נחשול מרובות, יש להחליפו.

 

Ⅱ. זֶרֶם יָשָׁר/מיזוג אוויר מגן מתח

 

2.1 DC לְהִתְנַחְשֵׁל מָגֵן

 

2.1.1 קונספט של מגן נחשולי זרם ישר

 

מגן נחשולי מתח DC (DC SPD) תוכנן במיוחד עבור מערכות חשמל DC ומשמש להגנה על ציוד המופעל ב-DC כגון מערכות סולאריות פוטו-וולטאיות, תחנות טעינה לרכבים חשמליים, תחנות בסיס לתקשורת ומרכזי נתונים מפני נזקי נחשולי מתח. מכיוון שלחשמל DC אין שינויים תקופתיים, תכנון הגנה מפני נחשולי מתח עבור DC צריך לקחת בחשבון את גורמי המתח והקוטביות הרציפים.

 

2.1.2 עבודה עקרון מגן נחשולי זרם ישר

 

• עיצוב רגיש לקוטביות: קוטביות המתח של מערכת הזרם הישר קבועה. על ה-SPD להבטיח שהוא יוכל לפעול כראוי רק כאשר הקטבים החיוביים והשליליים מחוברים כהלכה.

• יכולת עמידה רציפה במתח: בניגוד ל-SPD AC, SPD DC צריך לעמוד במתח יציב במשך זמן רב מבלי לתקול.

• טכנולוגיית כיבוי קשת מיוחדת: לחשמל DC אין נקודת חצייה אפס טבעית, וקשה לכבות את הקשת. לכן, ב-DC SPD יש לאמץ התקן כיבוי קשת מיוחד (כגון כיבוי קשת מגנטי).

 

2.1.3 תפקוד מגן נחשולי זרם ישר

 

- הגנה על פאנלים פוטו-וולטאיים סולאריים, ממירים ומערכות אגירת אנרגיה מפני פגיעות ברק וקפיצות מתח.

- להבטיח את הפעולה היציבה של עמדות טעינה לרכבים חשמליים, ולמנוע נזק ממתח גבוה למערכת ניהול הסוללה.

- להבטיח את בטיחות אספקת החשמל DC עבור תחנות בסיס תקשורת ומרכזי נתונים, תוך הפחתת הסיכון להשבתת ציוד.

 

2.2 מזגן לְהִתְנַחְשֵׁל מָגֵן

 

2.2.1 מוּשָׂג של מגן מתח AC

 

מגן נחשולי מתח AC (AC SPD) משמש להגנה על מערכת החשמל AC (כגון בתים, מפעלים, מבנים מסחריים וכו') מפני נזקי נחשולי מתח. עקב שינויים תקופתיים במתח של חשמל AC, תכנון ה-SPD צריך להסתגל לשינויי התדר (50 הרץ/60 הרץ) ולשינויי הפאזה.

 

2.2.2 עבודה עקרון מגן נחשולי מתח AC

 

• התאמת פאזה: ממסר ה-SPD של זרם חילופין חייב להיות מסוגל לכוון ביעילות את המתח בכל הפאזות.

• תגובה מהירה: תדר ה-AC גבוה, ולכן זמן התגובה של ה-SPD חייב להיות קצר ביותר (ברמת ננו-שנייה).

• איפוס אוטומטי: חלק ממירי ה-SPD של AC יכולים להתאושש אוטומטית לאחר אירוע נחשול מתח ואינם דורשים התערבות ידנית.

 

2.3 כיצד נְכוֹנָה בחר מגן מתח DC או AC

 

• ציין את סוג המערכת: ראשית קבע האם מדובר במערכת DC או AC.

• הערכת סיכון נחשולי מתח: באזורים עם פגיעות ברקים תכופות, בחרו רמת הגנה גבוהה יותר (כגון שילוב של סוג 1 וסוג 2).

• התאמת דרישות הציוד: עבור ציוד אלקטרוני מדויק, בחרו ממסרי SPD בעלי תגובה מהירה יותר.

• התייעצו עם אנשי מקצוע: עבור מערכות מורכבות (כגון ספק כוח היברידי), מומלץ שמהנדס יתכנן את תוכנית ההגנה.

Ⅲ. מַסְקָנָה

מגני נחשולי מתח הם ציוד חיוני להבטחת בטיחות מערכות החשמל. בין אם ביישומי זרם ישר (DC) או זרם חילופין (AC), בחירת מקדם ההגנה המתאים והתקנה נכונה שלו יכולות להפחית משמעותית את הסיכון לנזק לציוד. עם פיתוח אנרגיה חדשה, כלי רכב חשמליים ורשתות חכמות, הביקוש למגני נחשולי מתח לזרם ישר הולך וגובר, בעוד שמגני נחשולי מתח AC נותרים הבסיס לחשמל תעשייתי וביתי. באמצעות בחירה מדעית והתקנה סטנדרטית, מגני נחשולי מתח יהפכו ל"מגני בטיחות" אמינים עבור מערכות חשמל.