دی
(برق‌گیر های اکسید روی) صاعقه‌گیر و سرج ارستر- برق‌گیر
بنا به دلایل مختلف ، ممکن‌است یک ضربه ناگهانی [1]در یک سیستم انتقال برق ایجاد‌شود. ولتاژهای ضربه‌ای در یک سیستم الکتریکی عمدتا به دلیل گذراهای صاعقه صاعقه و ضربه‌های سوئیچینگ (کلید زنی) بوجود می آید. ولتاژهای ضربه ، یک ولتاژ بزرگ بیش از ولتاژ نامی را در شبکه و سیستم الکتریکی ایجاد‌می‌کند. شکل گذرا اضافه ولتاژ دارای یک بخش که به سرعت در حال افزایش است و دنباله آن که به آرامی در حال کاهش‌است می‌باشد همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است. این موج ولتاژ شیب دار از طریق شبکه الکتریکی عبور می‌کند و باعث ایجاد فشار بیش از حد در تمام عایق های و تجهیزات در مسیر حرکت آن می‌شود. برق‌گیر های اکسید روی
به همین دلیل‌است که باید تمام تجهیزات الکتریکی و عایقهای سیستم برق در برابر موج های ضربه‌های الکتریکی محافظت شوند. معمولاً از برق‌گیر در سیستم در برابر این اضافه ولتاژهای ضربه‌ای استفاده می‌شود.
تجهیزات اصلی که معمولاً برای این منظور مورد‌استفاده قرار می‌گیرند ، صاعقه‌گیر یا برق‌گیر می‌باشند .
دو نوع موج وجود دارد که یکی از خارج از جو مانند رعد و برق جوی ناشی می‌شود. نوع دوم از خود سیستم الکتریکی سرچشمه می گیرد ، مانند موج‌های ضربه‌ای کلید زنی‌ها.
درادامه
هنگامی که یک ابر با بار الکتریکی در نزدیکی خط انتقال الکتریکی قرار می‌گیرد ، ابر بارهای الکتریکی را در خط ایجاد می‌کند. هنگامی که شارژ ابر به طور ناگهانی توسط رعد و برق تخلیه شود ، بار ناشی از آن در خط انتقال دیگر محدود نمی‌شود.
این بار در خط شروع به حرکت می‌کند و باعث بروز اضافه ولتاژهای دینامیکی می‌شوند. این ولتاژ گذرا به دلیل اندوکتانس توزیع شده و خاصیت‌های خازنی ، به دو طرف بار و سمت منبع ، در خط انتقال حرکت می‌کند. این ولتاژ افزایش یافته با سرعت نور حرکت‌می‌کند. در انتهای خط انتقال ، به علت تغییر مقاومت امپدانس موج اضافه ولتاژ این موج دوباره به عقب بازتاب می‌یابد.
این حرکت رو به جلو و عقب از موج اضافه ولتاژ تا زمانی که انرژی حاصل از مقاومت یا ضربان در اثر مقاومت خط ضعیف شود ، ادامه می یابد. این پدیده باعث ایجاد تنش ولتاژ در سیستم انتقال با مقداری بسیار بیشتر از ولتاژ نامی عادی سیستم می‌شود. از این رو ، طرح حفاظت اضافه ولتاژهای گذرا در سیستم انتقال قدرت الکتریکی باید ارائه شود تا سیستم مطمئن و سالم ایجاد‌شود. برق‌گیر رعد و برق یکی از اصلی ترین مؤلفه های محافظت از سیستم در برابر ضربه‌های ولتاژی است.
همانطور که قبلاً نیز گفتیم ، این ضربه‌های ولتاژ نیز می‌تواند از خود سیستم تولید شود. در واقع در حین عملکرد سوئیچگیر ممکن‌است احتمال برش و قطع ناگهانی جریان وجود داشته باشد. اگر در حین کار عادی باشد ، اگر ایزولاتور باردار باز شود. مدار باز ناگهانی در سیستم رخ می‌دهد.
علاوه بر اینها
، تکنیک‌های اساسی قطع قوس الکتریکی کلید‌های SF6 و کلید خلاء ممکن‌است باعث افزایش برش جریان و تحریک چند باره شوند.
همانطور که می دانیم قطع ناگهانی جریان باعث تغییر جریان ناگهانی در سیستم‌می‌شود.
[di / dt = نرخ تغییر جریان با توجه به زمان].
از آنجا که بار الکتریکی عموماً القایی‌است ، یک ولتاژ گذرا وجود دارد ، که توسط L (di/dt) بیان می‌شود که در آن L اندوکتانس سیستم‌است. این ولتاژ در سراسر تیغه‌های باز‌شده القا‌می‌شود و به سمت بار حرکت می‌کند و به همان روش رعد و برق منعکس‌می‌شود. برق‌گیر یا صاعقه‌گیر در انتهای خط انتقال برای تحمل اضافه ولتاژ‌ها در نظر گرفته‌می‌شود.
به طور کلی ترانسفورماتور قدرت الکتریکی روغنی ، کلید‌های قدرت وتابلو های قدرت ، کابل‌ها ، خطوط انتقال برق ، خطوط توزیع کاملاً قادر به تحمل این ولتاژهای سوئیچینگ هستند ، زیرا سطح عایق آنها برای مقاومت در برابر این ولتاژ ها کاملاً بالا است. اما ، ژنراتور ، موتور الکتریکی ، ترانسفورماتورهای نوع خشک و کوره‌های قوس الکتریکی و غیره نمی‌توانند در برابر ولتاژهای ضربه‌ای بزرگ سوئیچینگ مقاومت کنند. همانطور که در اصل این نوع تجهیزات از عایق کاری بسیار بالایی برخوردار نیستند. برای محافظت از این تجهیزات در برابر ضربه‌های ولتاژی ایجاد‌شده ، صاعقه‌گیر ضروری‌است.
در پست‌های برق
، از برق‌گیرها عمدتاً در ورودی هر فیدر استفاده‌می‌شود و از آنها در هر دو طرف ترانسفورماتور برق استفاده‌می‌شود زیرا ترانسفورماتور نیز به عنوان بار القایی و تجهیزات بسیار پر هزینه در نظر گرفته‌می‌شود.
در دوران مدرن ، از برق‌گیرهای اکسید روی بدون فاصله برای محافظت در برابر افزایش ولتاژ استفاده‌می‌شود.
برق‌گیر های اکسید روی
ساختار برق‌گیر(صاعقه‌گیر) اکسید روی
این نوع برق‌گیر شامل تعدادی دیسک اکسید روی جامد‌است. این دیسک ها یکی یکی مرتب می‌شوند تا یک ساختار استوانه‌ای تشکیل شود. تعداد دیسک‌های اکسید روی مورد‌استفاده در هر صاعقه‌گیر بستگی به مقدار ولتاژ سیستم دارد. این بسته در داخل محفظه استوانه‌ای پلیمری یا چینی نگهداری‌می‌شود. سپس بسته درون محفظه قرار‌داده‌شده و با فشار فنر به کلاهک بالایی متصل‌می‌شود. ترمینال اتصال تجهیزات خط از بالای درب پیش‌بینی‌می‌شود و ترمینال اتصال زمین از درپوش پایین پیش‌بینی‌می‌شود.
اصول کار صاعقه‌گیر اکسید روی
عملکرد طبیعی به عنوان شرایطی تعریف‌می‌شود که هیچ اضافه ولتاژ گذرای وجود نداشته‌باشد و برق‌گیر فقط تحت فشار ولتاژ سیستم عادی باشد. اکسید روی دارای مشخصات ولتاژ جریان بسیار غیر یکنواخت (I-V) است. این ویژگی I-V باعث می‌شود از برق‌گیر اکسید روی برای محافظت در برابر افزایش ولتاژ استفاده کنند. مقاومت غیر خطی بلوک یک خاصیت توده‌ای ذاتی‌است و متشکل از اکسید روی (90٪ تا 95٪) با مقادیر نسبتاً کمی از چندین افزودنی دیگر اکسید فلزی دیگر (5 تا 10٪) مانند آلومینا ، آنتی تری اکسید ، بیسموت‌است. اکسید ، کبالت اکسید ، زیرکونیوم و غیره. در مقیاس ماکروسکوپی مواد افزودنی تقریباً به طور همگن در کل بلوک برق‌گیر توزیع شده‌است.
اما ساختارهای میکرو بلوک اکسید فلزی نشان دهنده شبکه‌ای از سری و موازی دانه‌های اکسید روی بسیار دوپ شده ZnO)) توسط اتصالات بین دانه ای هستند. رفتار غیر خطی تحمیل فوق العاده از خصوصیات غیر خطی اتصالات منفرد است. ظرفیت حمل جریان بلوک برق‌گیر متناسب با سطح مقطع کل بلوک است.
ویژگی‌های مقاومت غیر خطی بلوک ZnO به صورت زیر بیان می‌شود ،
که در آن ، Ir و Vr به ترتیب جریان و ولتاژ مرجع به ترتیب از صاعقه‌گیر یا بلوک گیرنده موج هستند. مقدار x در صورت بلوک اکسید فلز 30 تا 40است. برای سیستم عادی ، ولتاژ و جریان به صورت خطی افزایش می‌یابد. برای سیستم عادی ، ولتاژ و جریان به صورت خطی افزایش می‌یابد ، یعنی برای افزایش ولتاژ سیستم در این محدوده ، جریان به نسبت خطی افزایش می‌یابد. جریان در این منطقه از ویژگی ها در محدوده میکرو آمپر‌است.
اما فراتر از سطح ولتاژ مشخص ،جریان نشت خیلی سریع شروع‌می‌شود و در حدود KAاست. ولتاژ فراتر از آن که جریان از طریق LA چنان بالا می‌رود ، به عنوان ولتاژ مرجع گفته‌می‌شود و جریان در ولتاژ مرجع به عنوان جریان مرجع شناخته‌می‌شود. تخلیه ناگهانی جریان عظیم ناشی از رعد و برق در برق‌گیر دقیقاً فراتر از سطح ولتاژ مرجع ، مانع از فشار اضافه ولتاژهای گذرا در سیستم‌می‌شود. رابطه ولتاژ جریان در یک بلوک اکسید فلزی به دما بستگی دارد. بلوک اکسید فلز دارای ضریب درجه حرارت منفی از نظر‌است. این بدان معناست که با افزایش دما ، مقاومت برق‌گیر افزایش می یابد از این رو برای برخی از ولتاژ سیستم ، جریان نشتی از طریق ابزار با افزایش دما افزایش می‌یابد.
همانطور که می‌دانیم
، یک جریان نشتی مداوم از طریق LA وجود خواهد‌داشت. این جریان نشتی گرما ایجاد می‌کند. این گرمای تولید شده باید به درستی از بین برود در غیر این صورت دمای LA ممکن‌است بالا رود که باعث افزایش بیشتر جریان نشتی‌می‌شود. به همین دلیل طراحی حرارتی مناسب محفظه برق‌گیر نقش مهمی را ایفا می‌کند. دمای بحرانی بسته به درجه ولتاژ بلوک اکسید فلزی وجود دارد که فراتر از آن گرمای ژول تولید‌شده در بلوک که گرمای ژول تولید شده در بلوک‌است ، نمی‌تواند با سرعت لازم از بین برود و در نهایت منجر به فرار حرارتی صاعقه‌گیرمی‌شود.
اکنون می‌توانیم درک کنیم که ، اصل کار LA یا برق‌گیر که برای محافظت از افزایش ولتاژ استفاده‌می‌شود کاملاً به ویژگی‌های غیر خطی V-I بلوک‌های اکسید فلزی (ZnO) در داخل محفظه عایق برق‌گیر بستگی دارد.
برق‌گیر های اکسید روی
لینک زبان اصلی مقاله :
ZnO Gapless Lightning Arrester or Surge Arrester
لینک مرتبط با مقاله:
صاعقه‌گیر چیست- ساختار-عملکرد- نصب صاعقه‌گیر-راه اندازی و طراحی