مقاله برق قدرت – برقگیرها

دانلود مقاله برق قدرت – برقگیرها

مقدمه :

از وسایل حفاظتی محدود کننده ضربه برای حفاظت سیستم های قدرت در برابر اضافه ولتاژها استفاده می شود . یک وسیله حفاظتی محدود کننده ضربه باید اضافه ولتاژهای گذرا یا ولتاژهایی که باعث تخریب تجهیزات شبکه می شوند را محدود و به زمین هدایت کند و بتواند این کار را بدون آنکه آسیبی ببیند به دفعات تکرار کند . برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام می دهند . و بیشترین مقدار حذف امواج گذرا را فراهم می کنند . از وسایل حفاظتی دیگری مثل سیم های زمین ( برای حفاظت خطوط و تجهیزات از برخورد مستقیم صاعقه ) ، جرقه گیرها خازن های ضربه و مقاومت های زمین کننده ، وریستورها ( SiC , Zno ) ، دیودهای بهمنی ( برای تغییر و دگرگونی شکل موج اضافه ولتاژها ) و فیلترهای RC ( برای حذف موج ضربه ) استفاده می شود . اما برقگیرها بهترین روش حفاظت برای محدود کردن دامنه موج گذرا را ارائه می دهند . امروز برای حفاظت تجهیزات قدرت در برابر اضافه ولتاژهای گذرا، اغلب از برقگیرها استفاده می شود . برقگیرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت و یا بین فاز و زمین قرار می گیرند . انرژی موج اضافه ولتاژ بوسیله برقگیر به زمین منتقل می شود و افت ولتاژ ناشی از جریان تخلیه برقگیر به یک مقدار معینی ( درحد سطح حفاظتی برقگیر ) محدود می شود .

 عامل های اضافه ولتاژ :

اضافه ولتاژ به وجود آمده ممکن است دو عامل داشته باشد :

۱٫      عامل بیرونی : که بیرون از شبکه قدرت وجود دارد مثل صاعقه و رعد و برق .

۲٫      عامل داخلی : که در اثر اختلالات در شبکه و موارد دیگر نظیر سویچینگ ، اتصال کوتاه ، رزونانس در شبکه و یا غیره ممکن است پیش بیاید .

ابتدا مروری داریم بر عامل بیرونی و دلایل پیش آمدن این عامل و نحوه مهار کردن آن.

اضافه ولتاژها و هماهنگی عایقی :

سیستم های قدرت اغلب در معرض اضافه ولتاژهایی هستند که مبدأشان تخلیه های جوی است . چنین اضافه ولتاژهایی ، اضافه ولتاژهای خارجی یا صاعقه نامیده می شوند . اضافه ولتاژهای دیگری نیز موجودند که ناشی از بروز اختلال یا بر طرف شدن آن یا به خاطر قطع و وصل در سیستم می باشد . این نوع اضافه ولتاژها ، اضافه ولتاژهای داخلی نامیده می شوند . اضافه ولتاژهای داخلی را می توان به قسمت های زیر تقسیم کرد :

۱٫      اضافه ولتاژهای موقت که نوسانات فرکانس قدرت یا هارمونیک ها هستند .

۲٫      اضافه ولتاژهای کلید زنی، که دارای دوره کوتاه بوده و به شدت میرا شده اند.

اضافه ولتاژهای موقت بدون استثناء در شرایط بی باری یا بار بسیار کم رخ می دهند . به دلیل اینکه اضافه ولتاژهای موقت و کلید زنی دارای مبدأ مشترکی هستند ، در طراحی عایق سیستم های فشار قوی باید اثر هر دو به حساب آورده شود .

دامنه اضافه ولتاژهای صاعقه یا خارجی اساساً مستقل از طرح سیستم ها هستند ، در حالی که اضافه ولتاژهای کلید زنی یا داخلی با ازدیاد ولتاژ کار سیستم افزایش می یابند . بنابراین با ازدیاد ولتاژ کار سیستم به نقطه ای می رسیم که اضافه ولتاژهای کلید زنی در طراحی عایق سیستم ها عامل غالب می شوند ، تا حدود  ولتاژkv  ۳۰۰ عایق سیستم باید طوری طراحی شود که امواج صاعقه اولیه را تحمل نماید . در ولتاژهای بالاتر هم امواج صاعقه و هم امواج کلید زنی باید مورد توجه قرار گیرند. در سیستم های ماوراء فشار قوی kv 765 و بالاتر اضافه  ولتاژهای کلید زنی همراه با کثیف بودن مقره ، در طراحی عایق عامل غالب می شوند . برای مطالعه اضافه ولتاژهایی که در سیستم های قدرت رخ می دهد . نیاز به آگاهی از قوانین انتشار امواج می باشد .

مکانیسم صاعقه :

در خصوص تجلی فیزیکی صاعقه از زمان های قدیم مطالبی نوشته شده ، ولی درک مکانیسم آن مطلبی نسبتاً جدید می باشد . در سال های ( ۱۷۵۰ – ۱۷۴۴ ) فرانکلین آزمایش هایی روی صاعقه انجام داد ولی بیشتر آگاهی های به دست آمده مربوط به ۵۰ سال اخیر است . انگیزه واقعی برای مطالعه صاعقه وقتی پدید آمد که خطوط انتقال الکتریکی باید در مقابل صاعقه حفاظت می شد . مطالعات شامل می شوند   اندازه گیری های ( ۱) جریان های صاعقه ، (۲) میادین مغناطیسی ، ( ۳ ) ولتاژها ،    ( ۴ ) عکس برداری سریع .

اساساً صاعقه تجلی یک جرقه الکتریکی بسیار بزرگ می باشد .

در یک ابر تندر فعال ذرات بزرگتر معمولا بارهای منفی را اشغال می کنند و حامل های بار کوچکتر مثبت هستند . بنابراین بخش زیرین ابر عموماً دارای بار منفی و بخش بالایی دارای بار مثبت و کل ابزار نظر الکتریکی خنثی است . چنانکه بعداً بحث خواهد شد . مراکز بار متعددی می تواند در یک ابر موجود باشد . نوعاً مرکز بار منفی جایی بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰۰ متری بالای سطح زمین واقع است . تخلیه صاعقه به زمین معمولاً از ریشه یک مرکز بار منفی آغاز می گردد .