حفاظت الکتریکی، مجموعه اقدامات و تجهیزاتی است که برای جلوگیری از وقوع حوادث الکتریکی و حفاظت از تجهیزات الکتریکی و انسان‌ها در برابر خطرات ناشی از آنها طراحی شده است. هدف اصلی حفاظت الکتریکی، جلوگیری از وقوع حوادث احتمالی ناشی از شرایط نامطلوب در سیستم برق است.
حوادث الکتریکی، می‌توانند شامل شوک الکتریکی، آتش سوزی، انفجار و خرابی تجهیزات الکتریکی باشند. این حوادث، می‌توانند عواقب جدی برای انسان‌ها، تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی داشته باشند. بنابراین، حفاظت الکتریکی یک جزء بسیار مهم از طراحی و عملکرد سیستم‌های برق است. در این مقاله، به بررسی انواع حفاظت الکتریکی و روش‌های آن، می‌پردازیم.
حفاظت الکتریکی چیست؟
حفاظت الکتریکی یا حفاظت برق، مجموعه‌ای از اقدامات و تجهیزات است که با هدف جلوگیری از وقوع حوادث و خسارات ناشی از عوامل الکتریکی نظیر افزایش ولتاژ، جریان، دما، اتصال کوتاه و سایر نقص‌های سیستم برق، به کار می‌رود. حفاظت الکتریکی در سیستم‌های برقی از اهمیت بسیاری برخوردار است؛ زیرا به حفظ ایمنی افراد، محافظت از تجهیزات الکتریکی و کاهش خسارت‌های مالی کمک می‌کند، اگر نمی‌دانید ولتاژ چیست مقاله‌های تکنوکلید را مطالعه بفرمایید.
حفاظت الکتریکی شامل استفاده از تجهیزات و روش‌های مختلف است و به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
- حفاظت فعال
- حفاظت غیرفعال
حفاظت فعال شامل تجهیزاتی است که به صورت خودکار عمل کرده و در صورت وقوع نقص در سیستم برق، اقدامات لازم را برای خنثی کردن نقص و جلوگیری از گسترش آن انجام می‌دهند.
برخی از تجهیزات حفاظت فعال، شامل رله‌های حفاظتی، قاطع‌های مداری، رله‌های دیفرانسیل و سیستم‌های قدرت هستند. این تجهیزات با تشخیص سریع نقص و اقدامات مناسب، مانند قطع جریان، قطع تغذیه، انتقال بار و یا اعلام خطر به اپراتورها، می‌توانند از وقوع حوادث جدی جلوگیری کنند.
حفاظت غیرفعال، شامل تجهیزات و روش‌هایی هستند که به صورت پیشگیرانه استفاده می‌شوند تا خطرات احتمالی را در سیستم برق کاهش دهند. این موارد، شامل استفاده از عایق‌های مناسب، نصب سیستم‌های اتصال دهی صحیح، حفاظت از تجهیزات در برابر شرایط جوی نامساعد و کاربرد استانداردهای ایمنی هستند. همچنین، آموزش کارکنان در مورد رفتار صحیح در برابر خطرات الکتریکی و استفاده از تجهیزات حفاظتی نیز جزء حفاظت غیرفعال محسوب می‌شود.
برخی از مزایای حفاظت الکتریکی، شامل جلوگیری از آسیب به تجهیزات الکتریکی، کاهش خسارات مالی ناشی از از کار افتادن سیستم، افزایش ایمنی و بهره‌وری سیستم، جلوگیری از حوادث جدی مانند حریق و افزایش ولتاژ، حفاظت از افراد و محیط زیست، امکان تشخیص و ردیابی نقص‌ها، مشکلات سیستم و افزایش عمر مفید تجهیزات الکتریکی می‌باشد.
حفاظت الکتریکی یک بخش حیاتی از هر سیستم برقی است و نقش بسیار مهمی در ایجاد ایمنی، عملکرد بهینه و کاهش خطرات الکتریکی دارد. استفاده از تجهیزات حفاظت الکتریکی مناسب و اجرای صحیح استانداردها و قوانین مربوطه در حوزه حفاظت الکتریکی از اهمیت بالایی برخوردار هستند.
8 روش حفاظت الکتریکی چیست؟
حفاظت الکتریکی دارای اصول و روش‌هایی است که برای حفظ امنیت و کارایی سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی در برابر خطراتی مانند اتصال کوتاه، افت ولتاژ، برق‌گرفتگی و سایر رخدادهای ناخواسته طراحی شده است. در ادامه، به بررسی این اصول می‌پردازیم.
- اتصال کوتاه
حفاظت از اتصال کوتاه یک روش حفاظت الکتریکی و جز اصول اولیه آن است. در صورتی که یک اتصال کوتاه در سیستم الکتریکی رخ دهد، جریان نامحدود به سمت محل اتصال کوتاه جاری می‌شود که می‌تواند تجهیزات را به خطر بیندازد. سوئیچ‌های اتصال کوتاه و دستگاه‌های حفاظتی مانند مدارهای جریان قطع، می‌توانند در این مورد کمک کنند. - افت ولتاژ
حفاظت از افت ولتاژ در سیستم‌های برقی، از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا افت ولتاژ می‌تواند باعث عملکرد نامناسب تجهیزات الکتریکی شود و در برخی موارد خطرات ایمنی را افزایش دهد. استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند رله‌های افت ولتاژ و استابلایزرهای ولتاژ، می‌تواند از این خطرات جلوگیری کنند. - برق گرفتگی
حفاظت در برابر برق‌گرفتگی، می‌تواند از جان و مال افراد در برابر آسیب‌های ناشی از آن محافظت کند. در این رابطه، استفاده از دستگاه‌های قطع برق و رله‌های جریان نشت، می‌توانند گزینه‌های مناسبی باشند. - حفاظت در برابر سوئیچینگ ناشی از رله
سوئیچینگ ناشی از رله می‌تواند جریان‌های بسیار بالا را در سیستم الکتریکی ایجاد کند که باعث خرابی تجهیزات می‌شود. استفاده از رله‌های حفاظتی، می‌توانند از این خطر جلوگیری کنند. - حفاظت در برابر افت و خروجی ولتاژ
در صورتی که ولتاژ یک سیستم الکتریکی به طور ناگهانی کاهش یابد، تجهیزات ممکن است در معرض خطر قرار بگیرند و عملکرد نامناسب داشته باشند. در این مورد، استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند رله‌های افت ولتاژ و ترانس‌های ولتاژ، می‌تواند باعث جلوگیری از بروز خطر شوند. - حفاظت در برابر حمله‌های الکترومغناطیسی (EMI)
حمله‌های الکترومغناطیسی، ممکن است باعث تداخل در عملکرد سیستم‌های الکتریکی شوند. استفاده از شیلدهای الکترومغناطیسی و تجهیزات حفاظتی مانند فیلترهای EMI، می‌تواند در جلوگیری از این تداخلات مفید باشند. - حفاظت در برابر حمله‌های الکترواستاتیکی (ESD)
حمله‌های الکترواستاتیکی، می‌توانند باعث آسیب به تجهیزات الکترونیکی و از بین رفتن کارایی آنها شوند. استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند ضد ESD، می‌تواند در جلوگیری از این خطرات مورد استفاده قرار گیرد. - حفاظت در برابر آتش سوزی
حفاظت در برابر آتش‌سوزی یکی از جنبه‌های مهم حفاظت الکتریکی است. استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند آژیرها، آتش نشانی و سیستم‌های اطفا حریق، از بروز این مشکلات جلوگیری می‌کنند.
انواع تجهیزات حفاظتی شامل چه موارد است؟
تجهیزات حفاظت الکتریکی در سیستم‌های توزیع برق، صنعت، ساختمان‌ها و سایر محیط‌های الکتریکی استفاده می‌شوند. برخی از انواع تجهیزات حفاظتی عبارتند از:
- قطعات حفاظتی
این قطعات مانند قطع کننده‌های مدار کوتاه، قطع کننده‌های جریان بیش از حد و محافظ‌های فرکانس هستند تا از خطرات ناشی از جریان‌های بیش از حد، فرکانس‌های نامناسب و مدارهای کوتاه محافظت کنند. - رله‌های حفاظتی
این تجهیزات، بر اساس سیگنال‌های الکتریکی وجود خطرات را تشخیص می‌دهند و در صورت وقوع حادثه، دستورات لازم را برای تجهیزات حفاظتی دیگر صادر می‌کنند. رله‌ها می‌توانند برای تشخیص جریان بیش از حد، ولتاژ نامناسب، افزایش دما، تغییر فرکانس و سایر پارامترهای الکتریکی استفاده شوند. - ترانسفورماتورهای حفاظتی
این ترانسفورماتورها برای اندازه‌گیری جریان و ولتاژ در سیستم‌های بزرگ استفاده می‌شوند. جریان‌ها و ولتاژهای اندازه‌گیری شده به رله‌های حفاظتی منتقل شده و در صورت وقوع خطر، راهکارهای لازم برای حفاظت از سیستم در نظر گرفته می‌شوند. - سیستم‌های خاموشی اضطراری
این سیستم‌ها در صورت وقوع خطرات و اختلالات برقی، به صورت خودکار سیستم را خاموش می‌کنند تا از خطرات بیشتر جلوگیری شود. این سیستم‌ها معمولا شامل تجهیزات خاموشی اضطراری (UPS)، ژنراتورهای برق پشتیبان، سیستم‌های تهویه اضطراری و سایر تجهیزات مرتبط هستند.
در مورد انواع حفاظت الکتریکی، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم.
حفاظت از برق اضطراری (Overvoltage Protection): این حمایت برای جلوگیری از وقوع ولتاژ بیش از حد در سیستم‌های برق اضطراری و تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود. این حفاظت معمولا با استفاده از قطع کننده‌های حفاظتی، مقاومت‌های زمین و رله‌های حفاظتی انجام می‌شود.
حفاظت از برق کوتاه (Short Circuit Protection): این حمایت برای جلوگیری از وقوع جریان بیش از حد در مدارهای الکتریکی و تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود. این حفاظت معمولا با استفاده از قطع کننده‌های حفاظتی و رله‌های حفاظتی صورت می‌گیرد.
حفاظت از برق زمین (Ground Fault Protection): این حمایت برای تشخیص و جلوگیری از وقوع جریان ناشی از خطا در سیستم زمین استفاده می‌شود. این حفاظت معمولاً با استفاده از رله‌های حفاظتی انجام می‌شود.
حفاظت از برق نامطلوب (Transient Protection): این حمایت برای جلوگیری از وقوع نوسانات و ارتفاع ناگهانی ولتاژ و جریان در سیستم‌های الکتریکی استفاده می‌شود. رله‌های حفاظتی این نوع حمایت را انجام می‌دهند.
مراقبت و حفاظت از تجهیزات و دستگاه‌های الکتریکی
حفاظت از تجهیزات و مصرف‌کننده‌های الکتریکی جهت جلوگیری از وقوع خطاهای مختلف از جمله اتصال کوتاه و افزایش ناگهانی جریان بسیار حائز اهمیت است. در این راستا، از ابزارهای متنوعی استفاده می‌شود. برای حفاظت تجهیزات، فیوزها، رله‌های حرارتی و کلیدهای محافظ موتوری در مدارهای الکتریکی قرار می‌گیرند. فیوزها با ذوب شدن در صورت افزایش ناگهانی جریان، و رله‌های حرارتی با تشخیص دماهای بالا جلوی آسیب به دستگاه‌ها را می‌گیرند. همچنین، برای محافظت در مقابل اتصال کوتاه از فیوزهای ذوب‌شونده یا مغناطیسی بهره می‌شود. در دستگاه‌ها و مصرف‌کننده‌های خانگی نیز از کلیدهای مینیاتوری استفاده می‌شود که به صورت موثر از تجهیزات در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه حفاظت می‌کنند.
برای خرید محصولات plc زیمنس از فروشگاه تکنوکلید می‌توانید با کارشناسان و مشاورین این مجموعه در ارتباط باشید تا خرید امن و مطئن را تجربه کنید.
روش حفاظت الکتریکی و بررسی سیستم هماهنگی
روش حفاظت الکتریکی، دارای موارد مختلفی است که در مورد بررسی سیستم هماهنگی نیز مورد استفاده خواهند بود. در ادامه برخی از این روش‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
در صورتی که یک اتصال کوتاه در سیستم برقی رخ دهد، جریان بسیار بالایی ایجاد می‌شود که می تواند به آسیب دیدن تجهیزات و حتی ایجاد حریق منجر شود. حفاظت‌های الکترونیکی مانند مدارهای جریان بیش از حد (Overcurrent) و حفاظت‌های تحت ولتاژ (Undervoltage) برای جلوگیری از وقوع این حوادث استفاده می‌شوند. به همین دلیل، می‌توان آن را بهترین روش حفاظت الکتریکی در نظر گرفت.
سیستم ها و تجهیزات حفاظت الکتریکی باید از نظر ایمنی افراد نیز مورد تایید باشند. به عنوان مثال، استفاده از حفاظت‌های دستگاه آشکارساز قطع برق (RCD) در مدارهای برقی که افراد ممکن است با آنها در تماس باشند، به طور موثر از شوک الکتریکی جلوگیری می‌کند.
علاوه بر این‌ها، سیستم‌های حفاظت الکتریکی باید تجهیزات الکتریکی را از آسیب‌های ناشی از شرایط غیرطبیعی محافظت کنند. به عنوان مثال، حفاظت‌های ولتاژ بیش از حد (Overvoltage) می‌توانند تجهیزات را در برابر ولتاژهای بیش از حد بیرونی محافظت نمایند.
برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم های الکتریکی، هماهنگی بین اجزای مختلف آنها بسیار مهم است. این موضوع، شامل هماهنگی مدارهای کنترلی، حفاظتی و توزیعی، تنظیمات منابع تغذیه و سیستم های انتقال و توزیع برق می‌شوند.
اگر می‌خواهید اطلاعات کامل درباره ویژگی‌ها و کاربردهای کلید اتوماتیک زیمنس بدانید این مقاله از سایت تکنوکلید را مطالعه بفرمایید.
برای بررسی سیستم هماهنگی، معمولا از روش های زیر استفاده می‌شود:
- تحلیل کیفی سیستم
در این روش، با بررسی اجزای سیستم و نحوه هماهنگی آنها، مشکلات احتمالی در هماهنگی اجزا سیستم، تشخیص داده می‌شود. این مورد، شامل بررسی نقشه‌های توزیع برق، دستورالعمل‌ها و استانداردهای مربوطه است. - شبیه سازی و تحلیل دینامیکی سیستم
با استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی، سیستم‌های الکتریکی و هماهنگی آنها مدل‌سازی و شبیه سازی می‌شوند. این روش، به ما امکان می دهد تا تأثیر تغییرات در سیستم را در شرایط مختلف مشاهده کنیم و مشکلات هماهنگی را پیش بینی نماییم. - آزمایشات عملی
در برخی موارد، آزمایشات عملی بر روی سیستم‌ها و تجهیزات الکتریکی انجام می‌شون تا عملکرد و هماهنگی آنها بررسی شود. این آزمایشات، شامل اندازه‌گیری ولتاژها، جریان‌ها، زمان‌ها و سایر پارامترهای مربوطه هستند.
در نهایت با بررسی و آگاهی از انواع حفاظت الکتریکی و همچنین تجهیزات مورد استفاده، می‌توان از بروز مشکلات مختلف در سیستم‌های برقی جلوگیری کرد.
جهت تهیه و مشاهده محصولات اتوماسیون صنعتی مانند: تاچ پنل زیمنس و… از با کارشناسان و مشاوران ما ارتباط بگیرید.