سیستم های حفاظت از صاعقه
- سیستم حفاظت خارجی از صاعقه EXTERNAL PROTECTION LIGHTENING
- سیستم حفاظت داخلی از صاعقه INTERNAL PROTECTION LIGHTENING
صاعقه چیست و چگونه بوجود می آید ؟
صاعقه یکی از اسرار آمیز ترین پدیده های خلقت است که در عین زیبایی ، بسیار مخرب بوده و در طول تاریخ زندگی بشر ، موجب ضرر و زیان مالی و جانی بسیاری شده است . صاعقه از تخلیه الکترواستاتیکی میان ابر و زمین بوجود می آید . در ابرهایی از نوع کومولونیمبوس که گهگاه تا ۱۸ کیلومتر ارتفاع و چندین کیلومتر عرض دارند ، طی مراحلی ذرات آب دارای بار منفی و ذرات یخ دارای بار مثبت شده بطوریکه عموماً بارهای منفی در لایه های زیرین و بارهای مثبت در بخشهای فوقانی ابر متمرکز می شوند . در این حالت بارهای مثبت سطح زمین نیز در زیر سایه ابر مجتمع می گردند . به محض اینکه میدانهای الکتریکی گسترش و شدت می یابد ، مناطق بیشتری در روی زمین به تناسب ارتفاعات و شکل ساختمانها ، به محیط خاص الکتریکی ( کرونا ) تبدیل می شوند . کرونا ، یونیزاسیون هوا در نتیجه شکستن خواص عایقی آن است که بصورت هاله بنفش رنگ در حول هادی نمایان می شود
صاعقه گیر و یا برق گیر اصطلاحی در فارسی برای نامیدن دو وسیله الکتریکی متفاوت استفاده میشود
- میلههای فلزی که در بالای ساختمانها یا در پستهای فشار قوی نصب میشوند تا با برخورد صاعقه با این میلهها از برخورد مستقیم صاعقه به تجهیز جلوگیری شود. این وسیله (Lightening rod) در مهندسی برق نیزهنیز نامیده میشود. این وسیله اولین بار توسط بنیامین فرانکلین مخترع آمریکایی ابداع شد.
- وسیلهای است که در شبکههای الکتریکی برای حفاظت تجهیزات در مقابل صدمات ناشی از اضافه ولتاژهای ناگهانی همچون صاعقه و رعد و برق به کار برده میشود. برقگیر Lightning arrester در مقابل ولتاژهای معمولی یک مقاومت بسیار زیاد در حد عایق از خود نشان میدهد و در مقابل ولتاژهای آنی مقاومت کمی از خود نشان میدهد و موجهای الکتریکی را متصل به زمین میکند. برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام میدهند و بیشترین مقدار حذف امواج گذرا را فراهم میکند. برقگیرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار میگیرند انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برقگیر به زمین منتقل میشود.
از وسایل حفاظتی محدود کننده ضربه برای حفاظت تجهیزات سیستمهای قدرت در برابر اضافه ولتاژها استفاده میشود یک وسیله حفاظتی محدود کننده ضربه باید اضافه ولتاژهای گذرا یا اضافه ولتاژهای که باعث تخریب تجهیزات شبکه میشوند را محدود و به زمین هدایت کنند و بتواند این کار را بدون اینکه آسیبی ببیند به دفعات تکرار کند. برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام میدهند و بیشترین مقدار حذف امواج گذرا را فراهم میکنند. برقگیرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار میگیرند. انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برق گیر به زمین منتقل میشود.
یک برقگیر خوب باید دارای مشخصات زیر باشد:
۱٫ در ولتاژ نامی شبکه، به منظور کاهش تلفات دارای امپدانس بینهایت باشد
۲٫ در اضافه ولتاژ به منظور محدود سازی سطح ولتاژ دارای امپدانس کم باشد
۳٫ توانایی دفع یا ذخیره انرژی موج اضافه ولتاژ را بدون اینکه خود صدمه ببیند داشته باشد
۴٫ پس از حذف عبور اضافه ولتاژ بتواند به شرایط مدار (حالت کار عادی) برگردد
پارامترهای مهم برای انتخاب برقگیر مناسب جهت حفاظت عایقی:
۱٫ ماکزیمم ولتاژ کار دائم (MCOV)
۲٫ ولتاژ نامی (Ur)
۳٫ جریان تخلیه نامی (۸٫۲۰ µsec)
۴٫ ماکزیمم جریان ضربه قابل تحمل (۴٫۱۰ µsec)
۵٫ قابلیت تحمل جذب انرژی W
عوامل مهم در آسیب دیدگی برقگیرها:
۱٫ نفوذ رطوبت و آلودگی
۲٫ اضافه ولتاژهای گذرا و موقتی
۳٫ عدم انطباق شرایط بهرهبرداری با مشخصه برقگیر (طراحی غلط)
۴٫ عوامل ناشناخته
انواع برقگیرهای مرسوم عبارتند از:
۱٫ برقگیر شاخکی یا جرقهای
۲٫ برقگیر سوپاپی
۳٫ برقگیر اکسید فلزی
۴٫ برقگیر میلهای
۵٫ برقگیر لولهای
۶٫ برقگیر سیلیکون کارباید (SIC)
۷٫ برقگیر نوع اکسید فلزی (MOV)
معایب برقگیر میلهای
۱٫ تداوم عبور جریان به زمین حتی پس از حذف اضافه ولتاژ
۲٫ افت شدید ولتاژ فاز به خاطر اتصال کوتاه شدن فاز در لحظه عبور جریان از برقگیر
۳٫ دارای تأخیر زمانی متناسب با اضافه ولتاژ
۴٫ پراکندگی زیاد ولتاژ جرقه
مزایای برقگیر نوع اکسید فلزی (MOV)
۱٫ کارایی بهتر نسبت به سایر برقگیرها
۲٫ پراکندگی کم ولتاژ پسماند همچنین دارای ولتاژ پسماند خیلی کم
۳٫ دارای تأخیر زمانی خیلی کم
۴٫ برگشت طبیعی به وضعیت اولیه یا مدار باز
۵٫ دارای مشخصه ولت-جریان خطیتر از برقگیر SIC
۶٫ دارای سطح حفاظتی خوب