برق گیر

مقدمه

با بررسیهای مختلفی معلوم شده است که در جو زمین حدود1800 طوفان تندری همزمان روی می دهند و این طوفانهای تندری حدود100 درخش آذرخش در ثانیه تولید می کنند. اگر چه احتمال اینکه شخصی دچار آذرخش شود در حد قابل اغماض کم است با این وجود آذرخش بسیار زیانبار است. کافی است بدانیم که حدود نیمی از جرقه زنیها در خطوط انتقال بزرگ مقیاس امروزی از آذرخش ناشی می شود. بنابر این محافظت در مقابل آذرخش مسئله مهمی است.

کارهای لومونوسوف و فرانکلین

لومونوسوف و فرانکلین نه فقط منشأ الکتریکی آذرخش را توضیح دادند، بلکه ساخت برقگیر (رسانای آذرخش) برای حفاظت ساختمانها از اصابت آذرخش را به انجام رسانیدند.

مشخصات برقگیر

سیمی بلند و نوک تیز است که در بالاترین نقطه ساختمان مورد حفاظت نصب می‌شود ته سیم کاملاً به زمین متصل می‌شود. برای این منظور معمولا سیم به یک صفحه فلزی لحیم شده و درون زمین تا سطح آب زیر زمینی فرو برده می‌شود. در عین طوفان تندری بارهای زیادی در سطح زمین القا می‌شوند و میدان الکتریکی شدیدی در سطح زمین بوجود می‌آید. شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برقگیر تخلیه خرمنی ظاهر می‌شود. در نتیجه بارهای القا شده نمی‌توانند روی ساختمان جمع شوند و آذرخشی ایجاد نمی‌شود. با وجود این اگر آذرخشی بوجود آید که چنین مواردی کاملا نادر است، به برقگیر می‌خورد و بارها بدون خسارت به زمین می‌روند.

آتش سنت المو

در بعضی موارد تخلیه الکتریکی ابر برقگیر چنان شدید است که تابانی ناشی از آن به وضوح در نوک آن برقگیر دیده می‌شود. گاهی این تابانی در نزدیکی سایر اجسام نوک تیز مثل بالای دکلهای کشتی ، نوکهای تیز درختها و غیره دیده می‌شود. با این پدیده از قرنها قبل تحت عنوان آتش سنت المو آشنا بودند و ملوانانی که درک درستی از منشأ واقعی از آن نداشتند دچار وحشت و اوهام می‌شدند. لازم به یاد آوری است که برقگیری وقتی کارش را انجام می‌دهد، که اتصال آن با زمین کامل باشد. در غیر این صورت بارهای القایی نمی‌توانند از سطح زمین و ساختمانها به هوا وارد شوند. با بهره گیری از این مکانیزم توصیه شده است که موقع طوفان تندری آنتن گیرنده رادیو باید به زمین وصل باشد.

این اصطلاح در فارسی برای نامیدن دو وسیله الکتریکی متفاوت استفاده می شود.

1. میله‌های فلزی که در بالای ساختمانها یا در پستهای فشار قوی نصب می شوند و تا با برخورد صاعقه با این میله‌ها از برخورد مستقیم صاعقه به تجهیز جلوگیری شود. این وسیله (Lightening rod) در مهندسی برق نیزه نیز نامیده می شود.این وسیله اولین بار توسط بنیامین فرانکلین مخترع آمریکایی ابداع شد.^[۱]
2. وسیله ای 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 می شود. 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 اتصال به زمین می‌کند.برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام می دهند و بیشترین مقدار حذف امواج گزرا را فراهم می کند. برقیگرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار می گیرند انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برقگیر به زمین منتقل می شود .

حفاظت تجهیزات پست

از وسایل حفاظتی محدود کننده ضربه برای حفاظت تجهیزات سیستمهای قدرت در برابر اضافه ولتاژها استفاده می شود یک وسیله حفاظتی محدود کننده ضربه باید اضافه ولتاژهای گزرا یا اضافه ولتاژهای که باعث تخریب تجهیزات شبکه می شوند 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 می دهند و بیشترین مقدار حذف امواج گزرا را فراهم می کند. برقیگرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار می گیرند انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برقگیر به زمین منتقل می شوند.

انواع برقگیرهای مرسوم عبارتند از 

o        برقگیر شاخکی یا جرقه ای

o        برقگیر سوپاپی

o        برقگیر اکسید فلزی

انواع برقگیرها:

1- برقگیر میله ای

2- برقگیر لوله ای

3- برقگیر سیلیکون کارباید (SIC)

4- برقگیر نوع اکسید فلزی (MOV)

یک برقگیر خوب باید دارای مشخصات زیر باشد :

1- در ولتاژ نامی شبکه،به منظور کاهش تلفات دارای امپدانس بینهایت باشد

2- در اضافه ولتاژ به منظور محدود سازی سطح ولتاژ دارای امپدانس کم باشد

3- توانایی دفع یا ذخیره انرژی موج اضافه ولتاژ را بدون اینکه خود صدمه ببیند داشته باشد

4- پس از حذف عبور اضافه ولتاژ بتواند به شرایط مدار (حالت کار عادی) برگردد

معایب برقگیر میله ای:

1- تداوم عبور جریان به زمین حتی پس از حذف اضافه ولتاژ

2- افت شدید ولتاژ فاز به خاطر اتصال کوتاه شدن فاز در لحظه عبور جریان از برقگیر

3- دارای تاخیر زمانی متناسب با اضافه ولتاژ

4- پراکندگی زیاد ولتاژ جرقه

پارامترهای مهم برای انتخاب برقگیر مناسب جهت حفاظت عایقی:

1- ماکزیمم ولتاژ کار دائم (MCOV)

2- ولتاژ نامی (Ur)

3- جریان تخلیه نامی ( 8.20 µsec )

4- ماکزیمم جریان ضربه قابل تحمل ( 4.10 µsec )

5- قابلیت تحمل جذب انرژی W

عوامل مهم در آسیب دیدگی برقگیرها:

1- نفوذ رطوبت و آلودگی

2- اضافه ولتاژهای گزرا و موقتی

3- عدم انطباق شرایط بهره برداری با مشخصه برقگیر (طراحی غلط )

4- عوامل ناشناخته

مزایای برقگیر نوع اکسید فلزی (MOV)

1- کارایی بهتر نسبت به سایر برقگیرها

2- پراکندگی کم ولتاژ پسماند همچنین دارای ولتاژ پسماند خیلی کم

3- دارای تاخیر زمانی خیلی کم

4- برگشت طبیعی به وضعیت اولیه یا مدار باز

5- دارای مشخصه ولت-جریان خطی تر از برقگیر SIC

6- دارای سطح حفاظتی خوب

نحوهٔ اتصال

یک سر برق‌گیر را به زمین و سر دیگر را به نقطه‌ای که میخواهند مورد حفاظت قرار گیرد متصل می‌کنند

کارخانه جاتی همچون کارخانه سیمان باید دارای تاسیساتی برای حفاظت در مقابل برخورد مستقیم صاعقه باشند . برای جلوگیری از برخورد مسقیم صاعقه با تاسیسات ، از سیم زمین استفاده می شود که در بلند ترین نقاط دکل ها کشیده می شود . نوع برقگیر سیمی اغلب در اثر برخورد با صاعقه قطع می شود و با اتصال به قطعات زیر ولتاژ باعث اتصال کوتاه لحظه ای یک فاز می شوند ، که چون سیم می سوزد و خود به خود این اتصال هم برطرف می شود . برای سیم های برقگیر یا به عبارت دیگر صاعقه گیر اغلب از « آلو فولاد » استفاده می شود که در روی دکل های بلند استفاده می شوند . این برقگیر ها معمولاً از لوله آهن سفید است .

ـ محل نصب برقگیر ها :

برقگیر ها متناسب با ماکزیمم اختلاف سطحی که با فرکانس نامی شبکه در محل نصب ممکن است پیدا کنند ، انتخاب می شوند .

مشخصات انواع برقگیر ها با فنتیل برای نصب تا ارتفاع 1000  متر از سطح دریا صدق می کند و جهت نصب آنها در ارتفاعات بیشتر باید برقگیر مجدداً متناسب با ارتفاع با ارتفاع نصب ، تنظیم گردد . برقگیر ها همانطور که گفته شد با دو جریان ضربه ای نامی ka  5  و ka  10  ساخته می شود که معمولاً  ka  5  آن در بیشتر مواقع کافی است و فق در مناطق با رعد و برق و صاعقه هایی پی در پی و شدید که برقگیر متوالیاً تحت فشارقرارمیگیرد ، برقگیر هایی با جریان ضربه ای نامی ka  10 مناسبتر می باشند

نظر به اینکه محدوده ایی که در کنترل و محدودیت برقگیر قرار  می گیرد کوچک است ( تا kv  30  تقریباً 30 متر و از kv  30 به بالا در محدود 60  متر ) لذا که همیشه برقگیر در نزدیکی وسیله ای که در تاسیسات با ارزشتر است نصب شود . مثلاً در تاسیسات فشار قوی وسیع گسترده باید برقگیر در کنار ترانسفور ماتور نصب شود و شین ها و خطوط هوایی نیز هر کدام برای خود ، برقگیر مخصوص داشته باشند

ـ فیوز :

جریان خروج از کلید فیوز ها و شرکت بریکر ها ( در قسمت بعد تشریح می شود ) به فیوز های منیاتوری سه فاز وارد می شوند . جریان فیوز بستگی به قدرت موتور مورد استفاده دارد . خروجی این فیوز ها به سوی کنتاکت ، کنتاکتور های قدرت هدایت می شوند .

ـ کنتاکت باز و بسته کمکی مربوط به فیوز ها :

در کنار فیوز ها از کنتاکت های کمکی استفاده شده این کنتاکت ها به گونه ای هستند که کنتاکت های باز آن با باز شدن فیوز بسته و کنتاکت های بسته آن با باز شدن فیوز باز می شوند .

ـ سیرکت بریکر (  circuit  breaker  ) :

این کلید در مدار قدرت موتور های با قدرت پایین ( زیر kw  45  ) استفاده شده که به وسیله آن می توان مدار قدرت و مدار فرمان موتور را  قطع یا وصل کرد این کلید دارای رله قابل تنظیم می باشد که بوسیله  آن می توان جریان عبوری از کلید  را تنظیم کرد . به طوری که اگر جریانی بیشتر از مقدار تنظیم شده از کلید عبور کند به طور اتوماتیک قطع می شود . این کلید به صورت سه فاز می باشد که در صورت قطع شدن هر سه تیغه آن با هم قطع می شود . قطع کننده اتوماتیک این کلید به صورت یک سیم پیچ می باشد که در صورت عبور جریان زیاد باعث جذب شدن هسته متحرک قطع مدار می شود .

ـ حفاظت ، با استفاده از اتصال زمین :

در تمام تاسیسات الکتریکی به خصوص تاسیسات فشار قوی ، اتصال ادوات الکتریکی به زمین ، یکی از مهمترین و اساسی ترین اقداماتی است که برای رفاه و سلامتی و اصولاً ادامه زندگی اشخاصی که به نحوی با این تاسیسات در تماس هستند وقتی در خارج از تاسیسات در رفت و آمد می باشند باید با دقت هر چه تمام تر و با توجه به قواعد و قوانینی خاص انجام گیرد که نمونه های آن را در زیر شرح می دهیم .

ـ زمین کردن :

زمین کردن عبارت است از رابطه برقرار کردن بین یک هادی و میل زمین . این هادی ممکن است جزئی از مدار الکتریکی باشد ( زمین کردن الکتریکی ) و یا ممکن است در حالت عادی هیچ گونه ارتباطی با مدار الکتریکی نداشته باشد ( زمین کردن حفاظتی )‌ . در زیر به شرح هر کدام از زمین کردن ها می پردازیم.

الف : زمین کردن الکتریکی :

زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکی و ادوات برقی که جزئی از مدار الکتریکی می باشند . مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچی ترانسفور ماتور و یا ژنراتور و یا زمین کردن سیم وسط یا سیم مشترک دو ژنراتور جریان دائم . زمین کردن الکتریکی سه نوع می باشد :

1-       زمین کردن مستقیم

2-       زمین کردن غیر مستقیم

3-       زمین کردن بار

زمین کردن مستقیم :

مثل وصل کردن مستقیم نقطه صفر ترانسفور ماتور با نقطه ای از سیم رابط بین دو ژنراتور جریان دائم به زمین .

زمین کردن غیر مستقیم :

مانند اتصال نقطه صفر ژنراتور توسط یک مقاومت بزرگ به زمین یا اتصال نقطه صفر ستاره ترانسفور ماتور توسط سلف بزرگ به زمین .

زمین کردن بار :

در این نوع زمین کردن ، نقطه صفر یا اصولاً هر نقطه ای از شبکه الکتریکی که دارای پتانسیل نسب به زمین است توسط یک فیوز فشار قوی ( الکترود جرقه گیر ) به زمین وصل می شود ، تا موقعی که مدار فیوز باز است ، یعنی در حالت کار عادی شبکه ، ارتباط شبکه با زمین باز باشد . ولی در موقع که ولتاژ زیادی شبکه را تهدید می کند ، مدار فیوز به کمک جرقه بسته شود و شبکه مستقیماً با زمین ارتباط برقرار نماید .

ب: زمین کردن حفاظتی :

زمین کردن حفاظتی عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی در ارتباط مستقیم ( فلز به فلز ) با مدار الکتریکی قرار ندارد . این زمین کردن به خصوص برای حفاظت اشخاص در مقابل اختلاف سطح تماسی زیاد به کار برده می شود . بدین منظور در تاسیسات فشار قوی باید تمام قسمت های فلزی که در نزدیکی و همسایگی با فشار قوی قرار گرفته اند و امکان تماس عمدی یا سهوی با آنها موجود است ، به تاسیسات زمینی که برای این منظور احداث شده است ( زمین حفاظتی ) متصل و مرتبط گردند . این قسمت ها عبارتند از ستون ها و پایه های فلزی که برای کار کردن با دستگاه باید آنها را لمس کرد و در دست گرفت . مثل انواع تنظیم کننده ها ، رگولاتور ها ، دسته کلید ها و غیره ، زیرا در این قسمت ها در اثر عبور جریان خیلی کم نیز عضلات دست به طوری منقبض می شود که باز کردن و رهایی پیدا کردن از آن   غیر ممکن و محال به نظر می رسد وعاقبتی و خیم برای تماس گیرنده در پی خواهد داشت .

ـ انواع میل های زمین :

میل ها را می توان کلاً به دو دسته تقسیم کرد که عبارتند از :

1- میل عمقی                            

 2- میل سطحی

میل عمقی در اعماق زمین چال می شود و در دو نوع مختلف به کار گرفته می شود که عبارتند از :

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: