هدف اصلی از نصب محافظ پشتیبان در جلوی محافظ برق افزایش قابلیت اطمینان سیستم، افزایش طول عمر تجهیزات و بهینه سازی اثر حفاظتی است. منطق اصلی این رویکرد را می توان به روش های زیر تحلیل کرد:
I. محدودیت های صرفه جویی در افزایش سرعت
محدودیت های ظرفیت و طول عمر
محافظ های برق با جذب یا اتلاف انرژی موج از تجهیزات محافظت می کنند. با این حال، اجزای داخلی آنها (مانند وریستورها و لوله های تخلیه گاز) دارای محدودیت ظرفیت هستند. قرار گرفتن مکرر در معرض جریان های زیاد می تواند منجر به کاهش عملکرد یا حتی شکست شود.
محافظ های پشتیبان (مانند فیوزها و قطع کننده های مدار) می توانند جریان عبوری از SPD را محدود کرده و از آسیب به SPD در اثر اضافه بار جلوگیری کنند و در نتیجه طول عمر SPD را افزایش دهند.
تفاوت در سرعت پاسخگویی
زمان پاسخ SPD معمولا در محدوده نانوثانیه است، در حالی که محافظ های پشتیبان (مانند فیوزها) در محدوده میلی ثانیه هستند. در حالی که SPD می تواند به سرعت نوسانات را سرکوب کند، محافظ های پشتیبان می توانند نوسانات مداوم بعدی را متوقف کرده و حفاظت دوگانه را ارائه دهند.
الزامات جداسازی خطا
در صورت خرابی SPD (مانند اتصال کوتاه)، محافظ پشتیبان می تواند به سرعت مدار را قطع کند، از پخش شدن عیب در سراسر سیستم جلوگیری کند و از عملکرد عادی سایر دستگاه ها اطمینان حاصل کند.
ii عملکردهای اصلی محافظ های پشتیبان
حفاظت در برابر جریان بیش از حد
محافظ های پشتیبان، مانند فیوزها، جریان بیش از جریان نامی را از طریق دمنده فیوز قطع می کنند تا از سوختن SPD به دلیل بارگذاری بیش از حد طولانی مدت جلوگیری کنند. به عنوان مثال، هنگامی که صاعقه با انرژی بیشتر از حد مجاز SPD برخورد می کند، فیوز ابتدا برای محافظت از SPD و تجهیزات بعدی منفجر می شود. حفاظت از اتصال کوتاه
اگر اجزای داخلی SPD اتصال کوتاه- داشته باشند، محافظ پشتیبان می‌تواند فوراً مدار را قطع کند و از ایجاد آتش‌سوزی یا آسیب‌دیدگی جریان اتصال کوتاه جلوگیری کند. این حفاظت به تنهایی توسط SPD قابل دستیابی نیست.
بهینه سازی حفاظت سلسله مراتبی
در یک سیستم حفاظتی چند لایه، محافظ های پشتیبان با SPD کار می کنند تا به کاهش تدریجی انرژی دست یابند. به عنوان مثال:
قسمت جلویی: محافظ پشتیبان (مانند قطع کننده مدار) برای قطع جریان بزرگ-ایراد اتصال کوتاه.
محدوده-وسط: SPD موج های رعد و برق را مهار می کند
ترمینال: تجهیزات حفاظتی خوب (مانند رابط های داده).
این طراحی لایه ای می تواند بار SPD را کاهش دهد و کارایی کلی حفاظت را بهبود بخشد.
III. الزامات استاندارد اساسی فنی برای پیکربندی محافظ های آماده به کار
استانداردهای بین المللی (به عنوان مثال IEC 60364-4-443) و مقررات داخلی (به عنوان مثال GB 50057) مشخص می کنند که SPD باید همراه با دستگاه های حفاظت در برابر جریان اضافه برای اطمینان از ایمنی سیستم استفاده شود.
اصول هماهنگ سازی انرژی
جریان نامی محافظ پشتیبان باید با پارامترهای SPD مطابقت داشته باشد تا از سوء استفاده تحت نوسانات معمولی جلوگیری شود و در صورت خرابی مدار را با اطمینان قطع کند. به عنوان مثال، SPD "حداکثر ولتاژ عملیاتی پیوسته" (Uc) باید بیشتر از ولتاژ سیستم باشد و محافظ پشتیبان باید توانایی بیشتری نسبت به جریان اتصال کوتاه SPD- داشته باشد.
راحتی تعمیر و نگهداری
محافظ های آماده به کار، مانند فیوز قابل تعویض، به راحتی قابل نگهداری هستند و خرابی SPD معمولاً نیاز به تعویض عمده دارد. زمان خرابی سیستم را می توان با جداسازی خرابی با محافظ پشتیبان کاهش داد.
IV. مقدمه سناریوهای کاربردی عملی
سیستم قدرت
در پست‌ها یا کابینت‌های توزیع، SPD دارای قطع‌کننده‌های مدار در جلو است تا از آسیب‌دیدگی جریان اتصال کوتاه-در اثر برخورد صاعقه و تسهیل عملکرد از راه دور جلوگیری کند.
شبکه ارتباطی
در ایستگاه های پایه یا مراکز داده، SPD با فیوز ترکیب می شود تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات ارتباطی در هنگام برخورد صاعقه یا نوسانات برق تحت تأثیر قرار نمی گیرند و می توان به سرعت عیب ها را شناسایی کرد.
کنترل صنعتی
در خطوط تولید خودکار، محافظ های پشتیبان می توانند از خاموش شدن خط تولید به دلیل خرابی SPD جلوگیری کرده و تداوم تولید را تضمین کنند.