مقدمه
ارستر یا دستگاه حفاظت در برابر اضافهولتاژ (Surge Protective Device – SPD) یکی از مهمترین عناصر حفاظت ثانویه در تأسیسات الکتریکی و مخابراتی است. وظیفه اصلی این تجهیز، هدایت جریانهای ضربهای صاعقه یا کلیدزنی به مسیر ایمن ارت و در عین حال محدود کردن ولتاژ باقیمانده (Residual Voltage – Up) تا سطحی است که تجهیزات الکترونیکی بتوانند آن را تحمل کنند.
بر اساس استانداردهای IEC 62305-4، IEC 61643 و IEC 60364، انتخاب و جانمایی SPD باید متناسب با سطح حفاظتی (LPL)، نوع سیستم ارتینگ و تقسیمبندی ناحیههای حفاظتی صاعقه (LPZ) انجام شود.
دستهبندی انواع SPD
ارستر نوع 1 (Type 1)
- اولین سد دفاعی در برابر صاعقه
- نصب در ورودی اصلی ساختمان یا تابلو برق اصلی
- شکل موج تست: 10/350 μs
- المانها: Spark Gap یا Thyristor
- توانایی تخلیه مستقیم جریانهای شدید صاعقه (دهها کیلوآمپر)
- مقاومت عبوری بسیار کم → انتقال انرژی صاعقه بدون تخریب
ارستر نوع 2 (Type 2)
- مرحله دوم حفاظت در برابر ولتاژهای گذرا
- نصب در تابلوهای توزیع فرعی
- شکل موج تست: 8/20 μs
- المان اصلی: MOV – Metal Oxide Varistor
- نقش: کاهش ولتاژهای باقیمانده از Type 1 و اضافهولتاژهای ناشی از کلیدزنی
- پاسخ سریع و مناسب برای القاها و نوسانات داخلی
ارستر نوع 3 (Type 3)
- لایه نهایی حفاظت، نزدیک به تجهیزات حساس
- نصب در پریزها، رکهای مخابراتی، تجهیزات IT و کنترل صنعتی
- تست ترکیبی: 1.2/50 μs – 8/20 μs
- المانها: Zener Diodes، TVS Diodes
- پاسخ در حد نانوثانیه برای حفاظت از بردهای الکترونیکی
- نقش: تثبیت نهایی ولتاژ و جلوگیری از آسیب به مدارات حساس
مفهوم کاهش مرحلهای و هماهنگی SPD
صاعقه میتواند ولتاژهایی در حد صدها کیلوولت ایجاد کند. فرآیند کاهش مرحلهای ولتاژ به این شکل است:
- SPD نوع 1: کاهش به چند کیلوولت
- SPD نوع 2: کاهش به چند صد ولت
- SPD نوع 3: کاهش به سطح ایمن برای تجهیزات (کمتر از آستانه تحمل بردهای الکترونیکی)
این فرآیند که به آن هماهنگی مرحلهای (Cascading & Coordination) گفته میشود، اساس طراحی صحیح حفاظت ثانویه است.
ارسترهای ترکیبی (Combined SPD)
در برخی پروژهها از ارسترهای ترکیبی (Type 1+2 یا Type 1+2+3) استفاده میشود. این تجهیزات:
- ترکیب چند نوع SPD در یک ماژول
- مناسب برای مکانهای با محدودیت فضا یا نیاز به سطح حفاظت بالا
- پرکاربرد در بیمارستانها، دیتا سنترها، ایستگاههای مخابراتی
- مزیت: سادگی نصب و هماهنگی داخلی
- محدودیت: در پروژههای بزرگ، زنجیره SPDهای مجزا همچنان ترجیح داده میشود
