اردیبهشت
انواع برقگیر و عملکرد آنها
سلام دوستان، در این نوشته می‌خواهم در مورد انواع برقگیر و اصول کار برقگیر صحبت کنم.
برقگیر برای محافظت سیستم برقی از موج‌های ناگهانی ولتاژ بالا استفاده‌می‌شوند. کارکرد برقگیر این‌است که اجازه دهد ولتاژهای بالا و خطرناک قبل از آسیب‌رسانی تخلیه‌شده و پس از تخلیه خط را دوباره به حالت عملیات عادی برگرداند.
برقگیر برای اجرای موفقیت آمیز این کارهای محافظتی باید:
- اجازه ندهد تا زمانی که ولتاژ سیستم عادی است جریان به زمین وارد شود.
- وقتی ولتاژ سیستم به مقدار مشخص‌شده افزایش می‌یابد یک مسیر به زمین ایجاد کند، و انرژی موج آنی را بدون افزایش ولتاژی که مدار به آن وصل شده‌‌است از بین ببرد(به زمین انتقال دهد).
- به محض اینکه ولتاژ سیستم به مقدار از پیش مشخص‌شده کاهش یافت عبور جریان به زمین را متوقف کند و عایق‌بندی بین هادی و زمین را به سطح قبلی بازگرداند.
- توسط تخلیه آسیب نبیند و بتواند به صورت خودکار فرآیند دشارژ را به هنگام نیاز به صورت مکرر انجام دهد.برق گیر
اصول کار برقگیر
وقتی موج ولتاژ در هادی به نقطه‌ای می‌رسد که در آن برقگیر نصب شده‌‌است، عایق برقگیر را به صورت لحظه‌ای شکسته و اجازه می‌دهد موج ولتاژ به زمین تخلیه شود.
به محض اینکه ولتاژ سیستم به زیرِ مقدار مشخص‌شده کاهش پیدا کند، عایق بین هادی و زمین بازگردانده‌شده و تخلیه جریان به زمین متوقف‌می‌شود.
انواع برق‌گیرها
اصول کار انواع برق‌گیرها به این صورت دسته‌بندی می‌شوند:
- 1- برقگیر شکاف میله
- 2- برقگیر از نوع دفعی
- 3- برقگیر از نوع دریچه
برقگیر نوع شکاف میله(Rod gap lightning arrester)
این ساده‌ترین نوع برق‌‌گیر‌است. این نوع برقگیر از دو الکترود میله‌ای تشکیل شده‌‌است، که یکی از آنها به خط و دیگری به زمین متصل شده‌‌است. این میله‌ها همچنین ممکن‌است به شکل شاخ قرار گرفته باشند.
تحت شرایط کاری عادی، این شکاف غیرهادی‌است. وقتی ولتاژ بالایی رخ می‌دهد، این شکاف جرقه می‌زند و جریان آنی به زمین تخلیه‌می‌شود.
این برق گیر ها دارای معایب زیر هستند:
- عملیات آن تحت تأثیر وضعیت آب‌وهوایی قرار دارد.
- پس از اتمام موج آنی، به دلیل یونیزه شدن هوا، حتی در ولتاژ تغذیه عادی آرک (آرک) این شکاف باقی می‌ماند.
- احتمال ایجاد خطاهای مربوط به پرنده‌ها
به دلیل معایب زیر، برقگیرهای شکاف میله‌ای معمولاً به عنوان حفاظ پشتیبان در کنار برقگیرهای اصلی استفاده‌می‌شود.
برقگیر نوع دفعی[1]( Expulsion Type Lightning Arrester)
این نوع برقگیر از یک محفظه[2] اطفاء کننده آرک سری با شکاف هوایی ساخته شده‌‌است. این محفظه خاموش کننده آرک به شکل یک تیوپ فیبر‌است که پس از تخلیه‌ی موج با تولید گاز آرک را از بین می‌برد.
وقتی اضافه ولتاژ ناگهانی رخ می‌دهد که می‌تواند آرک در شکاف سری و همچنین شکاف تیوپ فیبر را ایجاد کند. جریان تخلیه به زمین جاری‌می‌شود.
آرک در این تیوپ به برخی از فیبرهای دیواره‌های تیوپ حمله می‌کند، و گاز نسبتاً سرد و غیر هادی بسیار زیادی آزاد می‌کند.
گاز تولید شده در تیوپ نه تنها آرک را از بین می‌برد، بلکه همچنین فشار زیادی ایجاد کرده و از طریق الکترود‌های پایینی که تو خالی‌است دفع‌می‌شود. وقتی گاز با سرعت بالا از تیوپ خارج می‌شود، هوای یونیزه شده در اطراف آرک را پاکسازی می‌کند.
به دلیل این اثر یونیزاسیون بالا، آرک در لحظه‌ی صفر جریان از بین رفته و دوباره ایجاد نمی‌شود.
برقگیر نوع دفعی در کنار مقدار مجاز جریان دارای مقدار مجاز ولتاژ نیز هست. حداکثر مقدار جریان باید برابر با جریان اتصال کوتاه در نقطه اتصال باشد. این نوع برق‌گیرها معمولاً بر روی برج‌ها و برای محافظت از خطوط انتقال نصب می‌شوند.
برقگیر از نوع دریچه (Valve Type Lightning Arrester)
این برقگیر از یک بدنه سرامیکی تشکیل شده که مجموعه‌ای از مقاومت‌ها (دریچه‌های) سری با شکاف‌های جرقه‌ای را در خود جای می‌دهد. مقاومت‌ها از سرامیک کاربید سیلیکونی [3]خاص تشکیل شده‌اند.
این برقگیر در واقع یک عایق در یک ولتاژ خاص‌است و در ولتاژ بسیار بالا به یک هادی تبدیل‌می‌شود. این تغییر حالت تنها بر اساس تغییرات ولتاژ‌است، و مانند سایر مواد موجود در دریچه گرما نیست.
موج‌های ولتاژ بالا در این شکاف هوایی جرقه ایجاد کرده و جریان عبوری از دریچه به زمین تخلیه‌می‌شود.
چون این دریچه در ولتاژ بالا دارای مقاومت کم و در ولتاژ عادی مقاومت بالایی دارد، به محض اینکه ولتاژ سیستم عادی می‌شود عبور جریان متوقف می‌شود. آرک از بین‌رفته و برقگیر به وضعیت اول خود برمی‌گردد.
برقگیرهای نوع دریچه‌ای بیشتر برای محافظت در ایستگاه‌های تولید، پست‌های برق، خطوط هوایی، کابل‌ها و ماشین‌های الکتریکی کار می‌رود.
مقدار مجاز آنها تنها بر اساس ولتاژ بوده و طراحی آنها به صورت برقگیرهای 70 درصد، 80 درصد و 100 درصد است. برقگیرهای 80 درصد برای سیستم‌هایی مناسب‌است که اتصال زمین محکمی دارند. و برقگیرهای 100 درصد در سیستم‌هایی استفاده‌می‌شود که دارای خطوط خنثی ایزوله بوده و یا از طریق امپدانس زمین‌می‌شوند.
برقگیرهای نوع‌دریچه در چهار‌نوع طبقه‌بندی می‌شوند:
- 1- نوع‌ثانویه
- 2- نوع‌توزیع‌یافته
- 3- نوع‌خط
- 4- نوع‌ایستگاه
1- برقگیرهای نوع‌ثانویه با مقدار ولتاژ متوسط استفاده‌می‌شود، که در آن تجهیزات در مزارع و سایر مناطق پر از نور نصب شده‌اند.
2- برقگیرهای توزیعی بر روی خطوط و پست‌ها تا 22 کیلوولت استفاده‌می‌شوند.
3- برقگیرهای نوع‌خط معمولاً برای ولتاژهای 66 کیلو ولت نصب می‌شوند، ولی برای ولتاژهای بالا نیز می‌توان از آنها استفاده‌کرد.
4- برقگیرهای نوع‌استگاه ها بالاترین درجه حفاظت را ارائه‌کرده و باید در جایی استفاده‌شود که هزینه‌ی تجهیزات محافظت شده و یا اهمیت پیوستگی سرویس سرمایه‌گذاری بیشتر را توجیه‌پذیر کند.
عملکرد تمام برق‌گیرها به کیفیت اتصال به زمینی که دارند بستگی دارد. برق‌گیرها بدون اتصال به زمین مناسب کار نمی‌کنند و کاملاً بلااستفاده خواهند بود.
برقگیر باید هرچه می‌توانید نزدیک دستگاه نصب شده‌باشد، سرهای متصل به برقگیر تا زمین نیز باید هرچه می‌تواند کوتاه باشد.
ممنون که مطلب مربوط به انواع برقگیر و اصول کارکرد برقگیر را مطالعه کردید.
(برق گیر های اکسید روی) صاعقه گیر و سرج ارستر- برق گیر
صاعقه گیر چیست- ساختار-عملکرد- نصب صاعقه گیر-راه اندازی و طراحی
تفاوت بین باندیگ، گراندیگ و ارتینگ
[1] Expulsion
[2] Chamber
[3] silicon carbide ceramic