روش‌های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ

در دنیای پر از فناوری و اتصالات برقی امروزه، حفاظت در برابر اضافه ولتاژ یکی از مسائل بحرانی در حوزه ایمنی و عملکرد سیستم‌های برقی است. اضافه ولتاژ، به‌عنوان یک پدیده قابل‌اندازه‌گیری، به‌وسیله عوامل داخلی یا بیرونی می‌تواند در خطوط برق و وسایل الکتریکی به وجود آید و به‌شدت خطرناک باشد. اضافه ولتاژ به‌عنوان یک پدیده ناخواسته و غیرقابل‌پیش‌بینی، می‌تواند از طریق متغیرهای مختلفی ایجاد شود. این عوامل داخلی ممکن است ناشی از اختلالات در شبکه برق چون سوئیچینگ، اتصال کوتاه، رزونانس، وصل مدار جریان به سیم‌های طویل یا موتورها، تأسیسات با جبران‌کننده مرکزی و… باشند. برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از اضافه ولتاژ، لازم است با روش‌های حفاظتی مناسبی زیرساخت‌ها و تجهیزات برقی مانند محافظ ولتاژ و انواع وسایل کاربردی و ایمن همچون محافظ برق را برای جلوگیری از خطرات احتمالی تهیه کرد.

در ادامه این مقاله با jbh همراه باشید تا به معرفی و توضیح روش‌های حفاظت از اضافه ولتاژ، از جمله استفاده از تجهیزات حفاظتی و اقدامات پیشگیرانه، خواهیم پرداخت تا به مهم‌ترین اصول حفاظت در این زمینه آگاهی یابیم. همچنین، اهمیت آموزش و آگاهی کارکنان و متخصصان از این مسائل برای پیشگیری از حوادث اضافه ولتاژ را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

آشنایی با انواع اضافه ولتاژ

اضافه ولتاژ انواع متفاوتی دارد که به دلایل متفاوتی ایجاد می‌شود که در ادامه به بررسی آن‌ها و روش‌های حفاظت اضافه ولتاژ می‌پردازیم:

• اضافه ولتاژ ناشی از نوسان‌های فرکانس قدرت یا هارمونیک (اضافه ولتاژ هارمونیک)

این نوع اضافه ولتاژ به دلیل نوسانات غیرمعمول در فرکانس قدرت شبکه برق ایجاد می‌شود. هارمونیک‌ها معمولاً ناشی از بارهای غیرخطی مانند الکترونیک‌ها و ماشین‌آلات الکتریکی هستند. این نوع اضافه ولتاژ ممکن است به تجهیزات حساسی که قابلیت تطابق با این نوع نوسانات را ندارند، آسیب برساند که شما می‌توانید با کمک محافظ ولتاژ جریان از آن جلوگیری کنید.

• اضافه ولتاژ به‌خاطر کلیدزنی (اضافه ولتاژ کلیدزنی)

این نوع اضافه ولتاژ به دلیل کلیدزنی (قطع و وصل خطوط) در سیستم برق ایجاد می‌شود. وقتی کلیدها بر روی خطوط برق باز یا بسته می‌شوند، جریان‌های ناشی از این عملیات می‌توانند افت ولتاژ یا افزایش ولتاژ کاری سیستم را به وجود آورند.

• اضافه ولتاژ ناشی از عوامل بیرونی (اضافه ولتاژ خارجی)

این نوع اضافه ولتاژ به دلیل عوامل خارجی مانند صاعقه و رعدوبرق ایجاد می‌شود. وقوع صاعقه و برخورد آن با سیم‌های هوایی یا تجهیزات الکتریکی می‌تواند به‌شدت ولتاژ سیستم را افزایش دهد و تجهیزات را خراب کند.

این انواع اضافه ولتاژها ممکن است به دلیل خطرات مختلفی برای تجهیزات و افراد در محیط‌های الکتریکی ایجاد شوند، و بنابراین استفاده از روش‌های حفاظتی مناسب بسیار حیاتی است.

معرفی روش‌های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ

حفاظت الکتریکی به معنای ایجاد تدابیر و اقداماتی در تجهیزات الکتریکی است که جلوگیری از آسیب‌دیدن افراد، حیوانات، تجهیزات، مولدها، مصرف‌کننده‌ها و سیم‌های حمل‌کننده جریان در برابر خطرات ناشی از جریان برق را هدف قرار می‌دهد. روش‌های حفاظت از اضافه ولتاژ شامل انواع مختلفی از اقدامات و تجهیزات می‌شود که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حفاظت از انسان

حفاظت از انسان در مقابل آسیب‌های ناشی از اضافه ولتاژ بسیار حیاتی است و از روش‌های مختلفی برای این منظور استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین روش‌های حفاظت انسان در برابر اضافه ولتاژ، استفاده از ولتاژ کم است. شوک برقی یکی از رایج‌ترین آسیب‌های ناشی از اضافه ولتاژ به انسان است. این شوک برقی در اثر برخورد بدن انسان با قسمتی از مدار الکتریکی که دارای انرژی برق است رخ می‌دهد. شدت این شوک برقی بسته به میزان ولتاژ ورودی، مدت‌زمان برخورد، محل برق‌گرفتگی در بدن و وجود رطوبت در بدن متفاوت است.

یکی از روش‌های مؤثر حفاظت انسان در برابر این نوع آسیب‌ها، استفاده از ولتاژ کم است. ولتاژهای کمتر از 50 ولت با استفاده از یک ترانسفورماتور کاهنده با دو سیم‌پیچ جدا تولید می‌شوند. این ولتاژها معمولاً در دستگاه‌های پزشکی، اسباب‌بازی‌ها و موارد مشابه به کار می‌روند تا جلوی برق‌گرفتگی و شوک برقی را از بین ببرند. این روش باعث کاهش خطرات شوک برقی به حداقل می‌رسد و انسان‌ها را در معرض خطر کمتری قرار می‌دهد. همچنین، استفاده از تجهیزات ایمنی شخصی PPE مانند کاپاسیتورهای ایمنی و لباس‌های عایق نیز در مواقع خاص می‌تواند از حفاظت از انسان‌ها در برابر آسیب‌های ناشی از اضافه ولتاژ کمک کند.

• محافظت از دستگاه‌ها

حفاظت از دستگاه‌های الکتریکی از طریق سه روش اصلی انجام می‌شود:

استفاده از فیوزها: فیوزها به‌عنوان یکی از ابزارهای مهم حفاظتی در مدارهای الکتریکی عمل می‌کنند. آن‌ها جلوی گرم‌شدن اضافی سیم‌های حامل تا دستگاه‌های الکتریکی را می‌گیرند و در صورت افزایش دما به میزان خطرناک، جریان را قطع می‌کنند. این حمایت از مدار در مقابل اتصال کوتاه و افزایش ناگهانی جریان برقی را انجام می‌دهد. فیوزها به‌خصوص در دستگاه‌هایی که باید طولانی‌مدت و بدون مشکل کار کنند، مانند یخچال و پمپ، بسیار موثر هستند.

استفاده از سیم زمین یا ارت Grounding یا GFCI: سیم زمین یا ارت یا GFCI به‌عنوان یک روش مهم دیگر حفاظت از دستگاه‌های الکتریکی در برابر شوک الکتریکی عمل می‌کند. این تجهیزات باعث مراقبت در برابر شوک الکتریکی می‌شوند و در صورت وقوع شوک، دستگاه را از کار می‌اندازند. از آن‌ها به‌خصوص در محیط‌های مرطوب و در دستگاه‌هایی که با آب‌کار می‌کنند، بیشتر استفاده می‌شود.

استفاده از دستگاه‌های محافظ Protective Devices: دستگاه‌های محافظ مانند MPCB یا قطع‌کننده مدار حفاظت موتور، برای حفاظت از موتورهای الکتریکی بخصوص در بخش صنعت و دستگاه‌های صنعتی نظیر پمپ، چیلر و آسانسور بسیار موثر هستند. این دستگاه‌ها در صورت افزایش ناگهانی جریان برقی یا اضافه‌بار، برق ورودی به دستگاه را قطع یا کاهش می‌دهند. این اقدام به جلوگیری از خرابی موتورها و دستگاه‌ها و همچنین از رخ‌دادن حوادث جدی کمک می‌کند.

این روش‌های حفاظتی در ترکیب با یکدیگر برای حفاظت مؤثرتر در برابر اضافه ولتاژ و خطرات الکتریکی در دستگاه‌های الکتریکی استفاده می‌شوند.

• محافظت از سیم و کابل‌ها

حفاظت از سیم و کابل‌ها از اهمیت بسیاری برخوردار است، و به‌منظور جلوگیری از خطرات ناشی از اضافه ولتاژ در این اجزای مهم سیستم‌های الکتریکی، رویکردهای خاصی وجود دارد.

عایق‌بندی موثر: بهترین راه حفاظت از ولتاژ در سیم و کابل‌ها، استفاده از عایق‌های موثر و باکیفیت است. عایق‌ها باید نسبت به آب، عوامل محیطی مانند تغییرات دما و رطوبت، مواد شیمیایی و غیره مقاوم باشند. این عایق‌ها به‌عنوان پوشش‌های خارجی سیم و کابل‌ها عمل کرده و جلوی ورود اضافه ولتاژ به داخل سیم‌ها را می‌گیرند.

بررسی دوره‌ای و تعویض: سیم و کابل‌ها به‌مرورزمان ممکن است دچار خرابی و فرسایش شوند. برای حفظ ایمنی و کارایی، باید به‌صورت دوره‌ای سیم‌ها و کابل‌ها را بررسی کرد و در صورت نیاز تعویض نمود. این بررسی به‌خصوص در محیط‌های مرطوب اهمیت زیادی دارد، زیرا رطوبت می‌تواند عایق‌ها را تضعیف کرده و خطرات بیشتری را ایجاد کند.

استفاده از کابل‌های مناسب: انتخاب کابل‌های مناسب برای محیط و نیازهای خاص از جمله اقدامات حفاظتی است. باید از کابل‌هایی با عایق‌های مطمئن و مقاوم در برابر شرایط محیطی مشابه مرطوب بودن، حرارت و فشار استفاده کرد.

مرتب‌سازی کابل‌ها: نگهداری و مرتب‌سازی مناسب کابل‌ها نیز به کاهش خطرات مرتبط با اضافه ولتاژ کمک می‌کند. کابل‌های به هم گره‌خورده یا پیچیده می‌توانند عوامل مختلفی را شامل آب، گردوغبار، و شوک‌های مکانیکی به آسیب ببینند.

به طور خلاصه، حفاظت از سیم و کابل‌ها با استفاده از عایق‌های مناسب، بررسی دوره‌ای، انتخاب کابل‌های مناسب و مرتب‌سازی دقیق این اجزا انجام می‌شود تا از خطرات ناشی از اضافه ولتاژ در سیستم‌های الکتریکی جلوگیری شود.

جمع بندی

در این مقاله روش‌های حفاظت در برابر اضافه ولتاژ در سیستم‌های الکتریکی به شکلی کلی مورد بررسی قرار گرفتند. این روش‌های حفاظتی از جمله عایق‌بندی موثر، استفاده از فیوزها، سیم زمین یا ارت (GFCI)، دستگاه‌های محافظ، انتخاب کابل‌های مناسب، و مرتب‌سازی کابل‌ها از جمله مؤلفه‌های اصلی هستند. این روش‌ها با همکاری و ترکیب مناسب، ایمنی برقی را در سیستم‌های الکتریکی افزایش داده و از وقوع خطرات ناشی از اضافه ولتاژ در محیط‌های مختلف جلوگیری می‌کنند.

از عوامل کلیدی در موفقیت حفاظت در برابر اضافه ولتاژ می‌توان به انتخاب و نگهداری مناسب عناصر حفاظتی اشاره کرد. همچنین، ایمنی شخصی و آموزش افراد نیز نقش مهمی در پیشگیری از حوادث الکتریکی دارد.

با اجرای این روش‌های حفاظتی، می‌توان از خسارت‌های جدی به دستگاه‌ها، انسان‌ها و محیط زیست جلوگیری کرد و اطمینان حاصل کرد که سیستم‌های الکتریکی به ایمنی و بهره‌وری خود ادامه می‌دهند.