سرج ارستر

سرج ارستر چیست؟

سرج ارستر قطعه ای برای حفاظت از تاسیسات و تجهیزات الکتریکی در برابر نوسانات بسیار شدید ولتاژ و جریان های هجومی لحظه ای مانند صاعقه یا سوئیچینگ اتصال کوتاه می باشد که جریان های وارد شده به شبکه را به زمین (سیستم ارت) منحرف کرده و باعث جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات شبکه می شود.

مشخصات فنی سرج ارستر

هنگام برخورد صاعقه با ساختمان یا تاسیسات الکتریکی مرتبط، ولتاژ بسیار زیادی به شبکه اعمال می شود که باعث آسیب رسیدن به تجهیزات مرتبط می شود. حتی در ساختمان هایی که مجهز به سیستم صاعقه گیر خارجی هستند، 50 درصد جریان تخلیه شده توسط سیستم صاعقه گیر خارجی دوباره از طریق همبندی به سیستم قدرت ساختمان برمی گردد. این اتفاق باعث آسیب رسیدن و تخریب تجهیزات می شود، لذا حتی در ساختمان های دارای صاعقه گیر نیز برای منحرف کردن مجدد جریان بازگشتی، نیاز به استفاده از سرج ارستر داریم. سرج ارستر یا سرج پروتکتور (Surge Arrester) که به SPD نیز معروف است، یک تجهیز برای حفاظت از وسایل الکتریکی، رادیویی، مخابراتی، سولار و غیره در مقابل جریان و ولتاژ های غیر عادی می باشد که ولتاژ را در آستانه ولتاژ نامی درج شده بر روی پلاک خود نگه می دارد. اگر ولتاژ از این مقدار بالاتر رفت، سرج ارستر وارد عمل شده و ولتاژ اضافی را به زمین منتقل می کند. توجه داشته باشید که این ولتاژ با توجه به سیستم های گوناگون برق می تواند متفاوت باشد.

سرج ارستر در حالت عادی مقاومت بسیار زیادی از خود نمایش می دهد و مانند یک عایق کامل عمل می کند، اما در برابر اضافه ولتاژ های ناگهانی مقاومت بسیار کمی از خود نمایش می دهد و مانند یک هادی بین شبکه و سیستم ارت عمل می کند. فاکتور متمایز کننده بعدی این محصولات که باید در هنگام انتخاب و خرید رعایت شود قابلیت کار در شبکه ارتینگ مورد نظر است، به شکلی که اگر برای شبکه ارتینگ TN-S که در ایران متداول است، قصد تهیه سرج ارستر ارزان یا انواع دیگر آن را دارید، باید دقت کنید که این نوع سیستم ارتینگ بر روی محصول ذکر شده باشد. سرج ارسترها در انواع مختلفی طراحی و ساخته می شوند. سرج ارسترهای تک فاز، تک فاز به همراه نول، سه فاز، سه فاز به همراه نول و غیره از انواع مختلف این محصولات هستند که هر یک با توجه به محل نصب کاربری مخصوص خود را دارند. توجه داشته باشید طول عمر این محصولات به صورت مستقیم به تعداد و قدرت جریان های هجومی پیش آمده بستگی دارد.

انواع سرج ارستر

سرج ارسترها از مجموعه قطعات ضروری در تجهیزات برق صنعتی هستند که در انواع مختلفی تولید می شود، لذا در ادامه به معرفی مشخصات کلیدی هر یک از آنها می پردازیم:

سرج ارستر نوع B 

سرج ارستر کلاس I به عنوان حفاظت اولیه در ورودی اصلی شبکه نصب می شود و معمولا در برابر جریان صاعقه با 100 کیلو آمپر مقاوم است. نحوه نصب آنها به صورت موازی در ورودی شبکه و در تابلو برق اصلی می باشد. دارای ظرفیت تخلیه بسیار بالایی بوده، اثر بخشی قابل قبولی دارد و با شبیه سازی شکل موج 350/10 طراحی و تست می شود. این نوع برای حفاظت از تجهیزات در برابر اضافه ولتاژ یا جریان رعد و برق مستقیم کاربرد دارد. شکل موج 350/10 چیست؟ شکل موج 350/10 توسط استاندارد IEC پیشنهاد گردید که مشخصات آن معادل برخورد مستقیم صاعقه می باشد. طبق تعریف در این موج، جریان در 10 میکرو ثانیه به مقدار اوج خود می رسد و پس از گذشت 350 میکرو ثانیه جریان تخلیه شده به نصف مقدار کاهش می یابد.

سرج ارستر نوع C

سرج ارستر نوع C یا کلاس II این سرج ارسترها در تابلوهای فرعی نصب شده و وظیفه حفاظت ثانویه در مقابل سوئیچینگ را دارند. همچنین سرج ارسترهای نوع C توانایی حذف ولتاژ نشتی از ارستر های نوع B را را نیز دارند. نحوه نصب سرج ارستر کلاس C به این صورت است که باید قبل از کلید نشتی جریان نصب شود، در غیر این صورت کلید نشتی جریان، جریان سرج ارستر را به عنوان نشستی برق تشخیص می دهد و مدار را قطع می کند. البته در زمانی که خطر برخورد مستقیم صاعقه وجود ندارد، نصب سرج ارستر در تابلو برق اصلی صورت می گیرد. سرج ارستر نوع C معمولا برای جریان های 20 کیلو آمپر کاربرد دارد که با شکل موج 20/8 طراحی و تولید شده اند. این شکل موج معمولا از سوئیچینگ ناشی می شود که در آن جریان در 8 میکروثانیه تقریبا به حداکثر مقدار نامی خود می رسد و پس از گذشت 20 میکروثانیه، جریان به نصف مقدار خود کاهش پیدا می کند.

سرج ارستر نوع D

سرج ارستر کلاس III در آخرین مرحله و به عنوان تکمیل کننده حفاظت، قبل از پریز و در نزدیکی مصرف کننده به کار برده می شود. ولتاژ این مدل نسبت به سایر سرج ارسترها کمتر (معمولا 1.5 کیلو ولت) می باشد، به همین دلیل معمولا برای تجهیزات حساس مانند دیتا سنترها استفاده می شود. توجه داشته باشید که سرج ارستر نوع D برای حفاظت در برابر صاعقه به صورت مستقیم کارایی ندارد.

سرج ارستر نوع B+C

سرج ارسترهای نوع B+C یا کلاس I+II ارسترهای ترکیبی از پر کاربرد ترین نوع این محصول هستند. به شکلی در مراکز صنعتی، نظامی، مخابراتی و تمامی سیستم های الکتریکی کاربرد دارد. سرج ارسترهای ترکیبی در زمان افزایش ناگهانی ولتاژ، بالاترین سطح حفاظت را داشته و توانایی از بین بردن جریانات ناشی از رعد و برق و سوئیچینگ را به صورت همزمان دارند. با توجه به ضریب اطمینان بالای این محصول، این مدل در حال حاضر جایگزین سرج ارسترهای نوع B شده است.

سرج ارستر دیتا و مخابراتی

امروزه در تمامی صنایع و شرکت ها، سیستم های مخابراتی و سرور های دیتا از مهم ترین و حساس ترین ساختارهای موجود هستند. قطعات الکتریکی استفاده شده در آنها که برای پردازش اطلاعات کاربرد دارند، نسبت به نواسانات ولتاژ بسیار حساس بوده و ممکن است با اختلالات به وجود آمده، آسیب دیده و خسارت های جبران ناپذیری به بار آورند. از این رو از تجهیزات سرج ارستر دیتا و مخابراتی استفاده می کنند که این آسیب ها به حداقل میزان ممکن برسد. این نوع ارسترها معمولا برای حفاظت از کابل های CAT5 و CAT6 استفاده می شود.

سرج ارستر فتوولتاییک

در سیستم های فتوولتائیک، حفاظت از تجهیزاتی مانند پنل های خورشیدی و اینورترها در برابر صاعقه امری ضروری می باشد. به عبارت بهتر سرج ارسترهای فتوولتائیک به منظور حفاظت از این نوع تجهیزات در نیروگاه های خورشیدی خانگی و صنعتی طراحی شده اند.

دیاگرام سیم کشی سرج ارستر

سرج ارستر ها به صورت سری یا موازی در مدار قرار می گیرند، البته این نوع اتصال به کاربرد آن ها بستگی دارد. در واقع اتصال متداول سرج ارسترها به صورت موازی بوده که سه فاز به همراه نول به بالای تجهیز و ارت به پایین دستگاه متصل می شود. در این نوع اتصال سرج ارسترهای باس، بار مسیرهای خروجی به سیستم ارت (زمین) را به یکدیگر وصل می کنند و با ایجاد اضافه ولتاژ ناگهانی در هر یک از فاز و یا نول ها، جریان به وجود آمده از طریق سرج ارستر به سمت زمین منقل می شود. سرج ارستر همیشه در مدار بعد از کلید اصلی قطع کننده ورودی شبکه و قبل از کلید نشتی جریان نصب می شود. لازم به ذکر است که سرج ارستر های طراحی شده توسط شرکت های معتبر مانند ABB، OBO، DEHN و غیره به صورت ماژولار هستند و از دو قطعه پایه و اجزای حفاظتی تشکیل می شوند که اجزای حفاظتی آن با پین های طراحی شده بر روی پایه به آن وارد شده و یا از آن خارج می شود. البته باید دقت داشت که در بعضی از ظرفیت های تخلیه، این دو قسمت بهم متصل هستند. مدار و عملکرد حفاظتی سرج ارستر ها در سه فاز، از همدیگر مستقل می باشد و بر خلاف فیوز مینیاتوری ها یا کلید حرارتی ها و دیگر موارد حفاظتی مشابه با اختلال در یک فاز کل سه فاز قطع نمی شوند. نکته مهم دیگری که در هنگام نصب سرج ارسترها باید رعایت شود، طول انشعاب سیم ورودی تجهیز می باشد. می دانیم خطوط برق از طریق سرج ارستر به شینه ارت متصل می شود، طبق استاندارد IEC، طول انشعاب سیم از ورودی تابلو برق یا فیوز اصلی تا سرج ارستر و از سرج ارستر تا شینه ارت باید کمتر از 0.5 متر باشد.