آبشاران

حل یک تمرین

برقگیری جهت حفاظت ورودی خط به یک پست 132 کیلوولت با ارتفاع محیط 1200 متر در نظر گرفته شده است.

طول خط 50 کیلومتر می­باشد و آلودگی محیط سنگین است. سایت از لحاظ وزش باد و ضریب زلزله وضعیت معمولی دارد. مطلوبست انتخاب برقگیر مناسب با توجه به جدول

حل:

1- انتخاب برقگیر براساس فاصله خزشی:

چون آلودگی محیط سنگینت است پس حداقل فاصله خزشی مقره برابر mm3625=25×145 می­باشد.

2- چون وضعیت خاصی از نظر نیروی باد و زلزله وجود ندارد برقگیر از نوع مقره با تحمل نیروی بالا انتخاب نمی­شود [معمولاً سازندگان 2 یا 3 نوع مقره جهت برقگیرها معرفی می­کنند].

3- ظرفیت سوپاپ اطمینان 40 کیلوآمپر می­باشد.

4- ولتاژ کار دائمی برقگیر (Uc یا COV) می­بایستی بزرگتر یا مساوی یعنی 84 کیلوولت باشد. مقدار ولتاژ نامی یا Ur برای این سیستم باید بزرگتر یا مساوی TOV باشد که TOV عبارت است از:

5- جهت انتخاب برقگیر براساس ولتاژهای باقیمانده و سطوح حفاظتی برقگیر باید دقت نمود که براساس جدول مربوطه Cpl باید بزرگتر یا مساوی 2/1 باشد با توجه به اینکه ولتاژ صاعقه قابل تحمل تجهیزات 650 کیلوولت می­باشد، نتیجتاً Ures باید کمتر یا برابر 2/1/650 یا 541 کیلوولت گردد.

با توجه به موارد فوق و با عنایت به جداول یکی از سازندگان (جدول شماره 10) نوع SB120/10.2.1 با مقره C110 انتخاب می­شود. ولتاژ دائم 96 کیلوولت و ولتاژ نامی 120 کیلوولت برای این برقگیر از جدول استخراج می­شود که با توجه به بند 4 فوق قابل قبول است و ولتاژ باقیمانده به ازاء جریان 10 کیلوآمپر موج برابر 319 کیلوولت است که بسیار مناسب می­باشد.

6- با توجه به نوع برقگیر انتخابی و ولتاژهای Ures صاعقه 10 کیلوآمپر و ولتاژهای Ures کلید زنی 1000 آمپر، سطوح ولتاژ قابل تحمل برای ارتفاع زیر 1000 متر عبارت است از:

که با اعمال ضرائب تصحیح ارتفاع 1200 متر [بخش 7-3-6-1] این مقادیر برابر 6/206 کیلوولت و 425 کیلوولت خواهند بود که کاملاً در محدوده حفاظتی تجهیزات [بند 5] می­باشند.

7- مطابق استاندارد برای این سطح ولتاژ کلاس تخلیه 2 یا 3 باید انتخاب شود که در اینجا کلاس 2 انتخاب می­گردد حال می­بایست چک شود که آیا این کلاس درست انتخاب شده است یا خیر؟

این مقدار در واقع انرژی است که در اثر امواج اضافه ولتاژ خط به برقگیر اعمال خواهد شد مقدار انرژی براساس KJ/KV4 عبارت است از 222/0 کیلوژول به کیلوولت که این مقدار از انرژی قابل تحمل برقگیر یعنی KJ/KV4 کمتر است لذا از نظر انرژی تخلیه مشکلی نخواهیم داشت.

8- جهت انتخاب محدوده حفاظتی برقگیر با استفاده از روابط بخش 9-5-2 داریم:

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار براتی

1- انتخاب فاصله خزشی با توجه به آلودگی محیط

2- انتخاب نوع مقره­ها با توجه به نیروی مکانیکی وارده

3- انتخاب ظرفیت سوپاپ اطمینان براساس سطح اتصال کوتاه سیستم که عبارت است از:

در استاندارد ایران مقدار ظرفیت سوپاپ اطمینان برای ولتاژهای 5/72 و 145 کیلوولت 40 کیلوآمپر و برای ولتاژهای 245 و 420 کیلوولت 50 کیلو آمپر می­باشد.

4- انتخاب برقگیر براسا ولتاز دائمی برقگیر (Uc یا COV) و ولتاز نامی Ur که این مقدار باید بیش از مقدار TOV باشد [البته روش دقیق­تر، انتخاب Ur و محاسبه TOV برقگیر با توجه به زمان اتصالی و سپس مقایسه این TOV با TOV شبکه است اما از آنجائی که زمان رفع اتصال کاملاً مشخص نیست، بهتر است Ur را با TOV شبکه مقایسه کنیم].

5- انتخاب برقگیر براساس ولتاژهای باقیمانده و سطوح حفاظتی برقگیر که این ولتاژ با توجه به جدول بخش 7-6-5-2 [فواصل ایمنی] انتخاب می­شوند.

تذکر:

مطابق استاندارد ایران ولتاژ باقیمانده صاعقه براساس مقدار ماکزیمم جریان 10 کیلوآمپر و مقدار ولتاژ باقیمانده کلیدزنی باید براساس جدول مندرج در بند 10-5-2 انتخاب شود.

6- انتخاب ولتاژ قابل تحمل کلیدزنی و صاعقه و فرکانس قدرت جهت مقره برقگیر با اعمال ضرائب تصحیح ارتفاع [بخش 14-6-5-2]

7- انتخاب برقگیر براساس کلاس تخلیه خط یا ظرفیت جذب انرژی برقگیر که محاسبه دقیق این مسئله در بند 10-5-2 منعکس شده است لکن مطابق استاندارد ایران مقادیر زیر برای پستهای فشارقوی پیشنهاد شده­اند.

8- انتخاب فاصله برقگیر نسبت به دستگاه مورد حفاظت.

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار براتی

همانگونه که عنوان شد ظرفیت جذب انرژی برقگیر عددی است که نمایانگر انرژی تحمل تخلیه می­باشد و گاهاً نیز منحنی­ هایی عنوان می­شود که بسته به کلاس جذب انرژی برقگیر می­توان از روی آنها مقدار انرژی قابل تحمل را بدست آورد از سمت دیگر مقدار انرژی که انتظار می­رود یک برقگیر تحمل نماید به طول خط، ولتاژ سیستم و امپدانس موجود و خط… بستگی دارد و مقدار این انرژی (انرژی تحمیلی یا قابل انتظار تخلیه در برقگیر) مطابق فرمول عبارت است از:

در این رابطه U_L اضافه ولتاژ کلیدزنی مورد انتظار جهت خط و Z امپدانس موجی خط زمان سیر موج در خط که برابر L/V است L طول خط است، Ures ولتاژ تخلیه برقگیر برای موج کلیدزنی ،n تعداد تخلیه متوالی و W انرژی جذب شده توسط برقگیر [J] است. مطابق استاندارد n, IEC برابر 2 می­باشد و مقادیر U برابر می­باشد که مقادیر Z و K مطابق جدول زیر می­باشد:

Ures یا ولتاژ تخلیه برقگیر برای امواج کیلدزنی برحسب مقادیر متفاومت جریان تخلیه کلیدزنی، مقادیر متفاوتی خواهد داشت. مقادیر جریان تخلیه­ای که ولتاژ Ures مربوط به آنرا می­بایست در نظر گرفت از جدول زیر بدست می­آید:

متذکر می­شود که همانطوری که ملاحظه می­شود در محاسبه انرژی همواره مقادیر مربوط به کلیدزنی (همانند ولتاژ کلیدزنی مورد انتظار و ولتاز باقیمانده کلیدزنی) مورد توجه می­باشد زیرا که تستهای لازمه براساس جریانهای ضربه کلیدزنی انجام می­شود.

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار براتی

برقگیرها معمولاً در ورودی خطوط هوایی به پست، اطراف ترانسفورماتورهای قدرت و ترمینال­های راکتورها نصب می­شوند. با وجودیکه کابل­ها تحت تاثیر ولتاژ صاعقه قرار نمی­گیرند و دامنه امواج سیار در آنها کاهش می­یابد لکن در حدو فاصل اتصال کابل به خط هوایی و در صورتیکه طول کابل بیش از 30 متر باشد به جهت مسائل ناشی از برقگیر و وسیله مورد حفاظت، اثر حفاظتی برقگیر کاهش می­یابد بنابراین انتخاب و تعیین فاصله مجاز الزامی است. بعبارت دیگر موج ورودی در حد فاصل برقگیر وموضوع حفاظت شده، منعکس شده و موجب ایجاد تنش­های ولتاژی بالاتر از سطح حفاظتی برقگیر خواهد شد. هرچه شیب موج ورودی تندتر و فاصله برقگیر و موضوع بزرگترباشد ولتاژ ظاهر شده در ترمینال­های موضوع بیشتر خواهد بود.

چنانچه فقط انعکاس نخست را در نظر بگیریم، می­توانیم توسط، ابطه زیر ولتاژ ظاهر شده در ترمینال­های موضوع را تخمین بزنیم:

که در این رابطه U ولتاژ ظاهر شده در ترمینال­های موضوع تحت حفاظت می­باشد که در صورت تامین حفاظت صحیح همان BIL یا BIS خواهد بود.

Ures ولتاژ تخلیه یا باقیمانده برقگیر است.

S شیب موج ولتاژی ورودی می­باشد.

V سرعت سیر موج است.

L کل فاصلخ بین برقگیر و موضوع تحت حفاظت می­باشد. [m] که شامل طول خط اتصال فاز بین زمین و فاصله بین برقگیر با موضوع تحت حفاظت است.

L=L1+L2

در فرمول فوق L1 حدود 7 متر فرض می­شود و V برای خطوط هوایی و برای سیستمهای کابلی می­باشد. جهت S امروزه بیشتر دوشیب مبنای و در نظر گرفته می­شود که انتخاب یکی از اعداد فوق به سطوح ولتاژی سیستم و تعداد روزهای رعد و برق­دار منطقه (ISO KRONIC) بستگی دارد. استاندارد IEEE C62 توصیه می­کند که برای برقگیرها، با ولتاژ نامی 3 تا 460 کیلوولت از یک پیشانی با شیب به ازای هر 12 کیلوولت ولتاژ نامی برقگیر استفاده شود و برای برقگیرهایی با ولتاژ نامی بزرگتر از 240 کیلوولت مقدار شیب موج ثابت و برابر انتخاب شود. با توجه به مقادیر فوق پیشنهاد می­شود که مقدار این پارامتر برای برقگیرها با ولتاژ نامی کمتر یا برابر 240 کیلوولت برابر انتخاب شود و برای برقگیرهای با ولتاژ نامی بالاتر از 240 کیلوولت برابر انتخاب شود. برای کاهش تنشهای ولتاژی اعمالی به ترمینالهای برقگیر می­توان از کاهش Ures با انتخاب برقگیر مناسب و کاهش فاصله (L) استفاده کرد.

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار براتی

شمارنده موج ضربه

شمارنده در واقع وسیله­ای است که جهت نمایش تعداد عملکرد برقگیرها در مقابل ضربه­های موج کیلد زنی یا صاعقه بکار می­رود. شمارنده توسط کابل یا شینه مسی به برقگیر وصل شده و جریان تخلیه از طریق این دستگاه به زمین جریان می­یابد و با هر بار عبور جریان تخلیه، شمارنده عمل می­نماید. گاهاً جهت هر سه فاز یک عدد شمارنده نصب می­شود. [خصوصاً در پستهای 63 و 132 کیلوولت] بعضی از شمارنده­ها مقدار جریان تخلیه را نیز ثبت می_­کنند.

پایه­ ها یا مقره ­های عایق کننده

در برقگیرهایی که می­بایست مجهز به شمارنده باشند می­بایستی تمام جریان تخلیه از شمارنده عبور نماید و مسیر دیگری جهت تخلیه جریان ضربه وجود نداشته باشد تا از عملکرد حتمی شمارنده به ازاء هر بار تخلیه جریان موج اطمینان حاصل شود، لذا لازم است که برقگیر از استراکچر خود ایزوله باشد این عمل توسط مقره­های کوچکی که زیر پایه­ های برقگیر نصب می­شوند انجام می­گیرد. این مقرها باید تحمل نیروهای مکانیکی وارده را داشته باشند و اصولاً محدودیت عمده این مقره­ها بیشتر مسائل مکانیکی است.

سوپاپ اطمینان برقگیر (PRESSURE RELIEF)

یک برقگیر ممکن است در مواردی اضافه بار پیدا کند و معیوب شود. اگر برقگیر صحیح انتخاب شود تنها در دو حالت استثتنایی ممکن است با اضافه بار مواجه شود. در حالت اول اضافه بار برقگیر نتیجه تخلیه عظیم صاعقه است [مطابق اطلاعات آماری تنها 2% از صاعقه­ها دارای جریان تخلیه­ای بزرگتر از 100 کیلو آمپر هستند] در حالت دوم اضافه بار ناشی از اتصال کوتاه میان دوسطح ولتاژی مختلف می­باشد این مورد مثلاً در حالاتی رخ می­دهد که خطوط انتقال با دو سطح ولتاژ توسط یک برج یا دکل، انتقال می­یابند و در صورت واژگون شدن دکل ممکن است سیستم با ولتاژ پائین تحت تاثیر سیستم با ولتاژ بالا قرار گیرد. در هر حال با معیوب شدن برقگیر، شبکه با یک اتصال کوتاه در محل نصب برقگیر روبر و خواهد شد. اتصال کوتاه در برقگیر باعث تولید گازهای داغ یونیزه با فشار بالا شده و نهایتاً به انفجار برقگیر است این انفجار ممکن است باعث آسیب دیدن تجهیزات مجاور و خسارات جانی گردد. ظرفیت سوپاپ اطمینان برقگیر نشان دهنده قابلیت برقگیر برای هدایت ایمن جریان اتصال کوتاه سیستم می­باشد. طبق استاندارد IEC برقگیرها با ظرفیت­های 5، 10، 16، 20، 40 کیلوآمپر ساخته می­شوند و باید بتوانند جریان اتصالی را بدون انفجار حداقل به مدت 2/0 ثانیه تحمل نمایند. در صورت عملکرد سوپاپ­ها اطمینان یک برقگیر از بین رفته و باید تعویض گردد.

در حین اتصال کوتاه برقگیر ابتدا قوسی در کانالی که مابین دیسکهای Zno و مقره خارجی است ایجاد می­شود [این کانال را کانال سوپاپ اطمینان گویند] این قوس به سرعت باعث افزایش درجه حرارت هوای کانال شده و بسته به شدت جریان اتصال کوتاه در زمان 2 الی8 میلی ثانیه فشار داخلی به حدی می­رسد که سوپاپها اطمینان در دو طرف برقگیر باز شده و گازهای داغ یونیزه توسط دریچه­ های ویژه­ای به سمت معینی از برقگیر هدایت می­شوند و بلافاصله یک قوس الکتریکی در خارج پرسلین برقگیر ایجاد می­شود. انتقال قوس از داخل برقگیر به خارج از آن فشار داخل را تقلیل می­دهد و از انفجار آن جلوگیری می­کند.

تعاریف و مشخصات فنی برقگیرهای Zno

استاندارد IEC 91-1 استاندارد مربوط به برقگیرهای Zno می­باشد و تعاریف زیر برای این برقگیر عنوان می­شود.

حداکثر ولتاژ سیستم Um(HIGHTEST SYSTEM VOLTAGE)

حداکثر ولتاژ موثر فاز – فاز است که تحت شرایط عادی کار، در هر لحظه و در هر نقطه از سیستم ممکن است رخ دهد.

ولتاژ واقعی کار دائم Uca (ACTUAL CONTINUOUS OPERATING VOLTAGE)

حداکثر ولتاژ موثر در فرکانس شبکه است که به صورت دائم بر ترمینال­های برقگیر اعمال می­شود.

ولتاژ کار دائم برقگیر Uc (CONTINUOUS OPERATING VOLTAGE)

حداکثر ولتاژ موثر در فرکانس شبکه است که می­توان طبق طراحی بر ترمینال­های برقگیرها اعمال نمود. بنابراین همواره باید شرط زیر برقرار باشد:

گاهاً این ولتاژ را COV نیز نامند.

اضافه ولتاژهای موضعی TOV ( TEMPORARY OVERVOLTAGE)

به اضافه ولتاژهای نوسانی با مدت زمان نسبتاً طولانی که غیر میرا و یا با میرایی ضعیف هستند، اطلاق می­شود. این ولتاژ بر حسب مقدار موثر ولتاژ بیان می­ شود.

ولتاژ نامی برقگیر Ur (RATED VOLTAGE)

مطابق استاندارد IEC یک برقگیر با ولتاژ نامی Ur باید بتواند ولتاژ متناوب Ur را حداقل به مدت 10 ثانیه بدون آنکه پایداری حرارتی خود را از دست بدهد تحمل نماید مطابق استاندارد پیش از اعمال ولتاژ Ur، برقگیر باید تا 60 درجه سانتیگراد گرم شده و تحت یک تخلیه انرژی لحظه­ای قرار گیرد.

برای خطاهای با زمان پاک شدن کمتر یا برابر 10 ثانیه، مقدار ولتاژ نامی از رابطه Ur<TOV انتخاب می­شود. مثلاً برای یک شبکه 63 کیلوولت و جهت برقگیر برای اتصال فاز بین زمین داریم:

الف- با نوترال مستقیماً زمین شده:

با نقطه نوترال غیر موثر زمین شده/ یا زمین نشده

ولتاژ بازمانده یا تخلیه برقگیر Ures (RESIDUAL/DISCHARGE VOLTAGE)

Ures ولتاژی است که هنگام عبور جریان تخلیه در ترمینال­های برقگیر ظاهر می­شود. این ولتاژ تابع شکل وج و دامنه جریان تخلیه بوده و بر حسب مقدار پیک بیان می­شود.

استاندارد IEC مقادیر تخلیه برقگیرهای Zno را برحسب جریان نامی و ولتاژ نامی برقگیر و شکل موج جریان تخلیه محدود بوده است.

تذکر:

مطابق استاندارد موج ضربه جریان صاعقه دارای مشخصه و موج ضربه جریان کلیدزنی دارای مشخصه می­باشد.

مشخصه حفاظتی برقگیرهای Zno

مشخصه حفاظتی یک برقگیر Zno به مجموعه ولتاژهای تخلیه آن به ازای جریان­های تخلیه استاندارد (موج جریان صاعقه یا موج با شیب تند و موج جریان کلیدزنی) اطلاق می شود براساس این ولتاژهای تخلیه، در برقگیرهای Zno دو سطح حفاظتی LIPL (سطح حفاظتی در برابر امواج صاعقه) و SIPL (سطح حفاظتی در برابر امواج کلیدزنی) تعریف می شود. برای یک حفاظت موثر مشخصه حفاظتی برقگیر (SIPL, LIPL) باید به خوبی در زیر مشخصه استقامت عایقی تجهیزات (SIWL, LIWL) درکلیه نقاط مشخصه قرار گیرند.

C_PL=LIWL/ LIPL

C_PS =SIWL/ SIPL

ضرایب ایمنی اعداد بزرگتر از واحد هستند و جدول زیر مقادیر پیشنهادی براساس استاندارد IEC 71-2 را نشان می دهد.

جریان دائم Ic (CONTINUOUS CURRENT)

به جریان برقگیر وقتی ولتاژ آن Uc باشد گفته می­شود. این جریان عمدتاً خازنی بوده و بر حسب مقدار پیک یا موثر بیان می­شود و برای برقگیرهای Zno حدود یک میلی آمپر است.

جریان تخلیه نامی In (NOMINAL DISCHARGE CURRENT)

مقدار پیک جریان با شکل موج است که به منظور طبقه­ بندی برقگیرها بکار می­رود. مقادیر استاندارد شده جریان نامی طبق IEC عبارتند از 5/1، 5/2، 5، 10، 20 کیلوآمپر.

ظرفیت جذب انرژی موج ضربه در برقگیرها

W (IMPULSE ENERGUY CAPABILITY)

به ماکزیمم مقدار مجاز انرژی برحسب KJ که برقگیر قادر است حین اعمال یک موج ضربه با یک دوره خاص جذب کند، ظرفیت جذب انرژی برقگیر (W) اطلاق می شود. چنانچه این ظرفیت انرژی برحسب واحد ولتاژ نامی برقگیر (Ur) بیان شود، ظرفیت جذب انرژی ویژه برقگیر (W¹) بدست می آید.

تذکر:

جهت تعیین ظرفیت جذب انرژی برقگیر از موج جریان مستطیل شکلی استفاده می­شود که استاندارد IEC مقدار استاندارد این موج را بیان نموده است. البته روشی نیز مبتنی بر اعمال چندین موج ضربه کلیدزنی به برقگیر طی پروسه خاصی وجود دارد.

IEC مقدار استاندارد این موج را بیان نموده است.

کلاس تخلیه خط (LINE DISCHARGE CLASS)

این مشخصه نشان دهنده قابلیت جذب انرژی یا بعبارت بهتر نشان دهنده توانایی تحمل تنش­های ناشی از انرژی جذب شده (یا تخلیه شده) بوسیله برقیگر می باشد. در واقع جهت هر کلاس انرژی، منحنی خاصی وجود دارد که رابطه بین Ures/ Ur و ظرفتیت جذب انرژی ویژه W¹ را بیان می­کند و منحنی­های مربوطه براساس IEC بدست می­آیند و کلاً 5 کلاس تخلیه خط داریم و در شرایط متشابه برقگیر با کلاس تخلیه خط بالاتر ارجع است.

ظرفیت سوپاپ اطمینان (PRESSURE RELIEF CAPABILITY)

این مشخصه قابلیت تحمل محفظه برقگیر و ایستادگی آن در مقابل جریان های اتصال کوتاه، بدون آنکه منفجر شود را بیان می کند.

فاصله خزشی

فاصله خزشی مقره­های برقگیر با توجه به نوع آلودگی و کلاسه بندی آنها تعیین می گردد.

سطح تحمل عایقی جهت خارجی

مقره یا عایق خارجی برقگیرها باید تحمل عایقی جهت امواج گذرا را داشته باشند مطابق IEC این مقدار را برابر ضریبی از ولتاژ تخلیه برقگیر در جریان نامی فرض می­کنند در این رابطه می­بایستی ضرائب تصحیح ارتفاع اعمال کردند. البته گاهی در مشخصات فنی سطوح عایقی مورد نیاز همانند سطح عایقی استاندارد تجهیزات دیگر ذکر می­شود که از نظر استاندارد برقگیر و مشخصات ارائه شده توسط سازندگان این موضوع لزومی ندارد.

جدول زیر، این مقادیر را طبق استاندارد IEC 99-4 بیان می­کند.

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدی یار همتی

همانطوری که گفته شد برقگیرها وظیفه حفاظت تجهیزات را در مقابل اضافه ولتاژهای گذرای صاعقه و کلیدزنی بعهده دارند شکل 27 نشان دهنده سطوح ولتاژی ممکن برای یک وسیله فشارقوی می­باشد. این شکل در واقع مفهوم هماهنگی عایقی در یک شبکه 400کیلوولت با نقطه نوترال زمین شده بطور موثر را نشان می­دهد.

منحنی سینوسی ابتدایی همان ولتاژ عادی سینوسی شبکه می­باشد محور TOV نشان­ دهنده ولتاژ موقت فرکانس قدرت شبکه است که چون ولتاژها براساس پریونیت بیان شده­اند همان Ce می­باشد در محدود A فرض بر وجود شرایط عادی است و در محدوده B فرض بر بروز یک اتصال کوتاه تکفاز در سیستم شده است.

منحنی b لحظه عملکرد برقگیر در اثر رخداد یک اضافه ولتاژ گذرا صاعقه می­باشد، LIWL همان سطح استقامت عایقی در برابر موج صاعقه یا همان BIL (BASIC LIGHTNING INSULATION LEVEL) است و LIPL سطح حفاظت عایقی در برابر موج صاعقه (LIGHTNING IMPLUSE PROTECTION LEVEL) می­باشد. CL یا C_PL فاصله ایمنی تا ولتاژ صاعقه (SAFETY MARGIN FROM LIWL) را بیان می­کند.

SIWL همان سطح استقامت عایقی در برابر موج کلید زنی یا (BSL – BASIC SWITCHING INSULATION LEVEL) می­باشد و SIPL سطح حفاظت عایقی در برابر موج صاعقه (SWITHCHING IMPULSE PROTECTION LEVEL) است. C_S یا C_PS فاصله ایمنی تا ولتاژ کلیدزنی (SAFETY MARGIN FROM SIWL) را بیان می­کند.

از این شکل مشخص است که اولاً حداکثر ولتاژ موقت که برقگیر می­تواند تحمل کند باید برابر TOV باشد ضمناً مشخص می­شود که با بروز اضافه ولتاژ صاعقه یا اضافه ولتاژ کلیدزنی، برقگیر عمل می­نماید و ولتاژ را در سطح پائین­تر از حد قابل تحمل ولتاژ صاعقه یا کلیدزنی تجهیزات محدود می­کند لذا با بروز اضافه ولتاژهای حتی بالاتر از حد تحمل تجهیزات با عملکرد برقگیر و محدود شدن ولتاژهای گذرا مشکلی برای تجهیزات پیش نخواهد آمد. در واقع با هماهنگی عایقی مابین تجهیزات از سطح استقامت عایق تجهیزات مطمئن هستیم و با قرار دادن برقگیرهای مناسب فاصله ایمنی لازم را برای تجهیزات ایجاد می­کنیم.

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدی یار براتی

مقایسه اجمالی مابین برقگیرهای Zno و برقگیرهای مرسوم

همانطوری که گفته شد برقگیرهای Zno در واقع برقگیرهای اکسید فلزی بدون بازهای هوایی می­باشند و برقگیرهای مرسوم متشکل از مقاومت غیرخطی با بازهای هوایی جرقه­گیر می­باشند.

مزیت عمده برقگیرهای Zno نسبت به برقگیرهای فاصله هوایی (یا مرسوم) در این است که جریان این برقگیر (یا جریان مقاومت غیرخطی Zno) در ولتاژهای عادی کار به حدود یک میلی آمپر محدود می­شود درحالی که این مقدار برای مقاومت­های غیرخطی از نوع Sic بسیار بیشتر است. لذا در برقگیرها مرسوم نیاز به فاصله هوایی می­باشد. با اضافه نمودن فواصل هوایی مشکل مذکور حل می­شود ولی متشکل دیگری که جریان تعقیبی در برقگیر می­باشد بوجود می­آید (جریان­هایی که بعد از رفع ولتاژ گذرا هنوز از طریق برقگیر به زمین جریان می­یابند) و این موجب اعمال تنش بر برقگیر و عملکرد ناصحیح سیستم­های حفاظتی می­شود. بنابراین امکان ساخت برقگیرهای Zno با ظرفیت حرارتی بالایی ممکن است که این موضوع به علت عدم وجود جریان تعقیبی و مشخصه بی­نهایت غیرخطی آنها در مقایسه با برقگیرهای مرسوم می­باشد این مشخصات امکان تخلی ایمن صاعقه­های عظیم و حفاظت مطمئن­تر تجهیزات را فراهم می­کنند. دیگر مزایای ناشی از حذف فواصل هوایی در برقگیرهای Zno بشرح زیر می­باشند:

1- تعداد قطعات بطور قابل ملاحظه_­­ای کم شده و این باعث سادگی طرح و افزایش قابلیت اطمینان آن شده است.

2- دقت در طرح و پیش بینی سطوح حفاظتی بیشتر شده و هرگونه عدم قطعیت در رابطه با ولتاژهای جرقه در شرایط مختلف از بین رفتهاست.

3- در هنگام ظاهر شدن اضافه ولتاژ برقگیر Zno آرامتر و یکنواخت­تر وارد ناحیه هدایت شده و یا از آن خارج می­شود و این حالت موجب کاهش پدیده­ های گذرا در سیستم است.

4- این نوع برقگیرها جریان تعقیبی 200 الی 400 آمپری برقگیرهای مرسوم ندارند و بنابراین احتمال قطعی در شبکه به مراتب کمتر است.

5- رفتار برقگیرهای Zno در مقابل آلودگی به مراتب بهتر است.

6- کوچکی و سبکی از دیگر مزایای برقگیرهای نوع Zno به شمار می­ رود.

بعلت مزایای فراوان برقگیرهای Zno، هم اکنون این برقگیرها مورد توجه می ­باشند.

[البته متذکر می­گردد که اکثر تعاریف عنوان شده عمومی بوده و برای تمام برقگیرها قابل استفاده می ­باشند].

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار براتی

- برقگیرهای مرسوم یا برقگیرها با مقاومت غیرخطی و فواصل هوایی

در این نوع از برقگیرها، نقش حفاظتی تجهیزات و شبکه در مقابل موج­های گذرا، بعهده تعدادی المان یا مقاومت غیرخطی که به صورت سری با فاصله هوایی می­باشد قرار دارد.

این مقاومت­ها در مقابل ولتاژهای فرکانس قدرت مقاومت زیادی دارند لذا ولتاژ شکست کافی بر روی فاصله هوایی نمی­افتد ولی این مقاومت­ها در مقابل ولتاژهای صاعقه و یا کلیدزنی مقاومت کمی داشته و نتیجتاً ولتاژ بالایی که از حد شکست الکتریکی فاصله هوایی بیشتر است بر روی فاصله هوایی می­افتد و برای این ولتاژها در فاصله هوایی شکست الکتریکی رخ می­دهد. البته به علیت مقاومت غیرخطی موجود، ولتاژ کل خط در

حد ثابتی باقی می­ماند لذا حالت اتصال کوتاه عنوان شده در روش استفاده از جرقه گیر در این روش رخ نمی­دهد و بعد از رفع ولتاژهای گذرا و ظهور ولتاژ فرکانس قدرت، مجدداً مقاومت، مقاومت­های غیرخطی بالا رفته و جرقه خاموش می­شود.

چون جریان دائم این مقاومت­ها در مقابل ولتاژ فرکانس قدرت نسبتاً بالاتر از نوع Zno می­باشد وجود فواصل هوایی الزامی است.

2- برقگیرها با مقاومت غیرخطی و فاصله هوایی مجهز به کویل مغناطیسی خاموش کننده جرقه

این برقگیرها از همان نوع برقگیرها با مقاومت غیرخطی و فاصله هوایی هستند که در محفظه فاصله هوایی علاوخ بر فاصله هوایی کویل مغناطیسی هم قرار دارد که با عبور جریان از آن در حین تخلیه میدان مغناطیسی ایجاد می­شود و این میدان بر قوس نیرویی وارد می­کند که باعث افزایش طول جرقه گشته و نتیجتاً خاموش شدن جرقه راحت­تر خواهد بود.

3- برقگیرهای اکسید فلزی یا Zon بدون فواصل هوایی

این برقگیر از مجموعه­ای از مقاومت­های غیرخطی که نسبت به ولتاژ شبکه مقاومت بالایی دارند تشکیل شده است ولی در زمان وقوع اضافه ولتاژ صاعقه یا کلیدزنی در مقابل این موج­ها مقاومت کمی داشته، جریانی را از خود عبور می­دهد و کل ولتاژی که برای عملکرد این برقگیر لازم است از ولتاژ قابل تحمل تجهیزات (کلیدزنی و صاعقه) پائین­تر است. این برقگیر فاقد فاصله هوایی می­باشد.

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار براتی

برقگیر چیست

حفاظت سیستم در برابر TOVها توسط رله­ها و قطع کلیدهای قدرت و … انجام می­شود، ولی حفاظت سیستم در برابر امواج ضربه­ای عموماً توسط وسائل زیر انجام می­شود:

1- جرقه گیرها (SPARK – GAPS)

2-برقگیرها (LIGHTNING/ SURGE ARRESTERS)

که خود به سه نوع زیر تقسیم می­شوند:

الف) برقگیرها مرسوم یا برقگیرهای با مقاومت غیرخطی و فواصل هوایی

(NON – LINEAR RESISTOR TYPE ARRESTERS WITH SPARK – GAPS/ CONVERNTIONAL ARRESTER)

ب)برقگیر با مقاومت غیرخطی و فاصله هوایی مجهز به گویل مغناطیسی خاموش کننده جرقه

(MAGNETICALLY BLOWN OUT SPARK GAPS & SILICON CARBIDE RESISTOR)

ج)برقگیرهای اکسید فلزی یا Zno بدون فواصل هوایی

(NON- LINEAR  METAL OXIDE RESISTOR TYPE ARRESTERS WITHOUT SPARK- GAPS/ ARRESTERS/ Zno ARRESTERS/ MO – ARRESTERS

جرقه­ گیرها (SPARK – GAPS):

ساده ­ترین و ارزانترین راه برای حفاظت عایقی در برابر اضافه ولتاژهای ضربه­ای استفاده از فواصل هوایی می­ باشد. بدلیل معایب زیر، امروزه از این وسایل بعنوان حافظ اصلی در برابر امواج ضربه استفاده نمی­ شود.

الف- در صورت عملکرد این وسائل، شبکه با افت شدید ولتاژ روبرو می­شود. حتی با سپری شدن ولتاژ ضربه، جرقه بدلیل حضور ولتاژ همچنان پایدار باقی می ماند و ناگزیر جهت قطع جریان تعقیبی (FOLLOW CURRENT) می­بایستی کلیدهای قدرت عمل کنند. این مسئله علاوه برا اینکه باعث عدم تداوم بار (هر چند کوتاه مدت) می­شود، شبکه و تجهیزات آن را در معرض تنشهای مکانیکی و حرارتی ناشی از جریان اتصال کوتاه قرار می­دهد.

ب- مشخصه حفاظتی این وسائل شدیداً تابع پلاریته موج، آرایش الکترودی و شرایط آب و هوایی است. ضمن اینکه عکس العمل مناسبی در برابر امواج با شیب تند ندارد و این مسئله تنظیم آنها را جهت دستیابی به یک سطح حفاظتی معین مشکل می­سازد.

ج- جنانچه جرقه گیرها درموقعیت مناسب نصب نشوند، احتمال آسیب دیدن تجهیزات توسط قوس و نیز سرایت آن به سایر فازها وجود دارد.

معمولاً در حال حاضر تجهیزات همانند مقره­های آویزی مجهز به این جرقه­گیرها می­گردند.

سطح حفاظتی این جرقه­ گیرها 20 دصد پائین­تر از ولتاژ شکست مقره­ها است و فاصله­ آنها از بدنه مقره­ها باید بیش از یک سوم طول فاصله هوایی بین شاخک­ ها باشد و علت نیز تنها حفاظت مقره­های مربوطه می­باشد نه حفاظت کل سیستم.

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار براتی