مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .


اجزای تشکیل دهنده شبکه توزیع برق( قسمت سوم )

 مقره ها

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .

 

مواد تشکیل دهنده مقره ها:

استقامت مکانیکی مقره ها (ایزولاتورها) بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس طول و شکل مقره دارد. دو ماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوایی، چینی و شیشه سخت می باشد.

مواد اولیه چینی که در ساخت مقره ها از آن استفاده  می شود عبارت است از: فلدسپات، کائولین (خاک چینی) و کواترز که بایستی به یک نسبت معین از انها را ترکیب کرده و به صورت گل در آورد سپس درصد رطوبت آنرا پایین آورده و در خلاء پرس نمایند تا از حبابهای هوا خالی گردد و سپس آن را قالب گیری کرده و به شکل مقره مورد نظر در می آیند پس از خشک شدن لعاب داده و بعد آن را در کوره های مخصوص تحت تأثیر درجه حرارت معین پخته می شود تا عایق چینی به دست آید خمیر کردن چینی با آب کاملاً تصفیه شده انجام می گیرد تا املاح موجود در آب به خصوص نمک و از خراب کردن خواص مکانیکی چینی و همچنین خواص الکتریکی چینی جلوگیری می کند و کلیه مقره های چینی دارای پوششی از لعاب شیشه با درجه ذوب پایین می باشد که به رنگ سفید و قهوه ای و یا سبز می باشد لعاب علاوه بر بالا بردن مقاومت مکانیکی مقره، باعث صیقلی شدن سطح خارجی مقره نیز می گردد و در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گرد و خاک و دوده) با آن کم می شود و در اثر باران و باد به سادگی تمیز و شسته می شوند. همچنین باعث می شود فشار الکتریکی به طور یکنواخت در تمام سطح آن انتشار یابد.

ماده دیگری که برای ساخت مقره ها بکار می رود شیشه سخت می باشد که مزیتهای زیادی نسبت به نوع چینی دارد. قدرت دی الکتریک چینی سالم در حدود 12 تا  Kv/mm28 میباشد قدرت تحمل آن در مقابل فشار در حدود 7000kg/cm2   و در قبال کشش 500kg/cm2 می باشد.

 

انواع مقره از نظر جنس:

الف) مقره شیشه ای                 ب) مقره چینی

مزایای مقره شیشه ای نسبت به چینی:

1 ) در مقابل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاومتر است.

2 ) اگر شکند به تکه های کوچکی شکسته شده و این عیب را می توان از روی زمین مشاهده کرد بنابراین تشخیص عیب در مقره شیشه ای آسانتر از مقره چینی است.

3 ) استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی و در حدود 140 kg/cm2 می باشد.

4 ) ضریب انبساطی حرارتی مقره شیشه ای کوچکتر بوده و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است.

5 ) تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده و در مقابل کشش استقامت معادل چینی را دارد.

6 ) عیب شیشه ای این است که رطوبت در سطح آن زودتر تقطیر شده و در مقره های بزرگ جرم ماده آن با شکل نامنظم ممکن است پس از سرد شدن تغییر شکل نسبی داخلی پیدا کند.

7 ) عیب دیگر مقره شیشه ای این است که رطوبت و گرد و غبار و آلودگی به راحتی روی شیشه نشسته و باعث جریان خزنده سطحی می گردد. این عیب را می توان در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار با طرح خاص مقره برطرف کرد.

 

انواع مقره ها:

1 ) مقره سوزنی یا میخی: مقره سوزنی همانطور که از نامش پیداست روی یک پیچ یا پایه فولادی (پین) وصل می گردد که مقره را در جای خود مثلاً روی کراس آرم نگه می دارد و هادی نیز به وسیله یک سیم اصلی روی مقره محکم می گردد. مقره های سوزنی ممکن است چینی یا شیشه ای باشند. مقره های سوزنی شیشه ای یکپارچه بوده ولی نوع چینی آن تا ولتاژ 23kv یکپارچه و برای ولتاژهای بالاتر بسته به مقدار ولتاژ چند تکه ساخته می شود که به وسیله سیمان مخصوصی به یکدیگر وصل می گردد.

 

انواع مقره سوزنی

الف ) مقره سوزنی ساده

ب) مقره سوزنی سر گرانیتی یا رادیو فرید

 

2 ) مقره اتکایی: نوعی دیگر از مقره سوزنی است که مطابق شکل به صورت استوانه چینی توپر یا توخالی ساخته می شود. نوع توخالی آن به شکل استوانه است که در یک انتهایش یک حفره دارد که قبل از اینکه قاعده مقره به کلاهک فلزی چسبانده شود پوشانده میشود مقره های اتکایی به صورت عمودی یا افقی می گردند نوع افقی آن از نوع چینی یکپارچه و توپر ساخته شده و برای نگهداری هر فاز توسط یک پین یا پیچ مخصوصی بر روی پایه به طور افقی نصب   می گردد. در سر مقره یک کلمپ مخصوص جهت نگهداری هادی خط می باشد این نوع مقره در شبکه هوایی نیاز به کراس آرم و بریس ندارد و فضای کمتری را اشغال می کند. نوع عمودی آن بیشتر در پستهای فشار قوی نصب می گردد که ممکن است توپر یا توخالی باشد.

3 ) مقره آویزی: مقره آویزی (بشقابی) چنانچه از نامش پیداست از کراس آرم آویزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسیله کلمپی بسته می شود. این نوع مقره زمانی که ولتاژ از 44 kv بیشتر می گردد مورد استفاده قرار می گیرد زیرا مقره سوزنی در این ولتاژها بسیار سنگین و گران تمام می شود و بسیار مشکل است که پایه مقره سوزنی بتواند نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید. استفاده از مقره های آویزی احتیاج به پایه مقره ندارد و امکان ایچاد هر نوع فاصله ای بین هادی ها و پایه را به وسیله افزایش تعداد مقره های زنجیری به وجود می آید.

4 ) مقره کششی: این مقره ها در ابتدا و انتهای خطوط در زوایا و پیچهای تند و در جاهای بسیار بلند مثل عبور از رودخانه ها یا دره های عریض علاوه بر نیروهای عمودی وزن سیم و یخ و نیروهای عرضی باد بر سیم، نیروی کششی افقی ناشی از کشیدن هادی ها نیز وجود دارد. مقره کششی بر دو نوع مقره کششی خط و مقره مهار می باشد.

5 ) مقره چرخی: جنس این مقره از چینی می باشد و روی آن لعاب داده شده. این نوع مقره در شبکه های فشار ضعیف به کار می رود. مقره چرخی در وسط دارای سوزنی است که در تمام طول مقره وجود دارد. از این سوراخ میله ای عبور می کند که مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین در اتریه نگه می دارد و اتریه توسط پیچ و مهره به پایه محکم می شود و بر دو نوع می باشد مقره چرخی S80 و مقره S120 که مقره S80 برای استفاده جهت سیم های مسی تا 50 و مقره S120 جهت استفاده سیمهای مسی 50 به بالا بکار برده می شود.

انواع تیرها:

1)تیرهای چوبی                                                                    

2)تیرهای سیمانی

3)تیرهای فلزی

۱)تیرهای چوبی:

در گذشته این نوع تیر کاربرد فراوان داشته است، این تیرها به علت سبکی و خاصیت عایقی مورد استفاده در شبکه‌های توزیع 20 کیلوولت و 63 کیلوولت بوده است که در 20 کیلوولت به صورت تکی و در 63 کیلوولت به صورت جفت استفاده می‌شده است، در تیرهای چوبی از سه نوع چوب متفاوت با توجه به شرایط کلانـی بهر‌ه‌ برده می‌شده است:

الف) تیر چوبی از جنس کاج

ب) تیر چوبی از جنس سرو آزاد

ج) تیر چوبی شاه بلوط (کج و معوج)

که بیشترین کاربرد را تیر چوبی از جنس کاج داشته است.

 

2) تیرهای سیمانی:

این تیرها بیشترین کاربرد را در شبکه توزیع دارد که دارای اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قطـر می‌باشد، که با توجه به نوع استفاده در شبکه فشار ضعیف و متوسط تقسیم‌بندی می‌گردند.

تیرهای سیمانی از سیمان مسلح ساخته می‌شود و برای فشار ضعیف و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرهای سیمانی را بر حسب کششی که می‌توانند در انتهاب بالای تیر (25 سانتیمتر رأس نیز) تحمل کنند طبقه‌بندی می‌کنند.

زمانی که گفته می‌شود تیر 200/9 و 400/9 منظور آن است که این تیر در قسمت بالا و در فاصله 25 سانتیمتری از رأس تیر می‌تواند 200 یا 400 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.

انواع تیرهای سیمانی فشار ضعیف:

تیر 200/9 :

این تیرها که به تیرهای میانی معروف می‌باشند دارای 9 متر طول بوده که در قسمت میانی یک Section واقع گردیده و وزن سیم‌ها را تحمل می‌کند.

تیر 400/9 :

 این تیرها قابلیت تحمل بیشتری داشته و در انتهای فواصل کوتاه به عنوان تیر انتهایی و در زوایا تک‌فاز و سه فاز (زاویه کوچک) استفاده می‌گردد.

تیر 800/9 :

 این تیرها قویترین تیر در شبکه فشار ضعیف است و معمولا" در مواردی به کار می‌رود که نیاز است فشار زیادی را تحمل کند، در شبکه سه فاز در زوایای تند و همچنین در انتهای خط سه فاز کاربرد دارد. همچنین در اسپن‌های طولانی و جاهایی که انشعابات تک‌فاز واقع بر مسیر اصلی می‌گردد.

 

انواع تیرهای سیمانی فشار متوسط:

نظر به اینکه شبکه فشار متوسط دارای میدان قوی‌تر می‌باشد، باید با توجه به احتمال خطر و در نظر گرفتن حریم‌های بیشتر بایستی از تیرهای بلندتر بهره برد.

تیر 200/12 :

به تیرهای میانی در شبکه فشار متوسط معروف بوده و وزن سیم را در طول یک Section تحمل می‌کند، این تیرها دارای 12 متر طول می‌باشند.

تیر 400/12 :

 در شبکه فشار متوسط در زوایای کم و همچنین در جاهایی که کشش کمی وجود دارد،‌ استفاده می‌شود.

تیر 800/12 :

 این تیر قوی‌ترین تیر در شبکه فشار متوسط است که در انتهای خط و زوایای تند و در آرایش H و همچنین در مواردی که از یک فیدر اصلی انشعاب خارج گردد، استفاده می‌شود.

 

تیرهای سیمانی 14 متـر:

تیر 400/14 :

 در مواردی که در یک شبکه احتیاج به ارتفاع بالاتر برای عبور خط داشته باشیم که با مشکل حریم مواجه نگردیم. از تیرهای 14 متری استفاده می‌گردد.

تیر 800/14 :

 این تیرها که قوی‌ترین نوع تیر از لحاظ ارتفاع و قدرت تحمل است برای عبور دو مداره از روی جاده و همچنین برای رفع حریم تیرهای زیرخط استفاده می‌گردد. در صفحات بعدی نمای ظاهری و اطلاعات استاندارد برای تهیه تیرهای سیمانی و فلزی و اندازه‌های استاندارد آن‌ها نشان داده شده است.

 

3)تیرهای فلزی:

این تیرها در اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قدرت تحمل با توجه به شرایط مورد استفاده ساخته می‌شود و بیشتر در جاهایی که امکان استفاده از تیرهای سیمانی موجود نیست. (شیب دره، بالای کوه و . . . ) استفاده می‌گردد. از این تیرها همچنین در روشنایی معابر استفاده می‌گردد.

الف) کراس آرم چوبی:

این کراس آرم از خیلی وقت پیش برای خطوط تلفن، تلگراف و توزیع برق استفاده می شده است و عموماً از درخت صنوبر و کاج ساخته می شود و معمولاً برای استحکام و دوام بیشتر کراس آرم چوبی را با روغن یاپنتا کلروفنل بصورت اشباع در می آوردند و خاصیت عایقی آن از نظر کار کردن افراد روی شبکه از جهت ایمنی بسیار مهم است و توسط بریس به تیر محکم می شوند.

ب) کراس آرم فلزی:

این کراس آرم جهت تیرهای بتونی و فولادی بکار می رود و از نبشی با بالهای مساوی ساخته می شود که توسط بریس یا باز و به تیر محکم می گردد.


کراس آرم ال آرم :

در اصطلاح انگلیسی به کنسول (کراس آرم) ال آرم و پرچمی ساید آرم گفته می شود.

ساید آرم یعنی کنسولهایی که کاملاً در یک طرف تیر بسته می شوند این کنسولها بیشتر برای رفع موانع به کار می روند و در کوچه ها و جاهایی که پایه نزدیک ساختمان است و امکان استفاده از کراس آرم معمولی نیست (تخت و مثلثی) بدلیل نزدیک شدن فازها به ساختمان یا مانع دیگر از این کراس آرم استفاده می کنند.


کراس آرم پرچمی :

همچنین در جاهایی که فضای کافی جهت نصب کراس آرم معمولی نیست نظیر کوچه های کم عرض و یا جاهایی که در یک طرف درختکاری شده است می توان از کنسولهای پرچمی استفاده کرد.


کراس آرم دوبله :

در جاهایی که نیروی کشش وارده روی کراس آرم بیشتر از حد معمول است و یا اسکلت استوارتری مورد نیاز باشد از کراس آرم دوبله استفاده می شود. به این ترتیب که هر طرف پایه یک کراس آرم بسته می شود. این کشش اضافی بیشتر درانتهای خطوط در زوایا و سرپیچها ایجاد می گردد و کراس آرم دوبله باعث     می گردد که نیروهای وارده بین هر دو کراس آرم و نیز دو مقره سوزنی و پایه های مقره های مربوط و هر دو سیم اصلی تقسیم گردد. و به این ترتیب نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید.

 

اتریه :

برای نگهداری مقره چینی و سیم فشار ضعیف از اتریه روی پایه نصب می شود استفاده می کنند و شامل سه قطعه است: بدنه اتریه، پین و اشپیل.

1 – بدنه اتریه :شامل تسمه ای می باشد از جنس فولاد گالوانیزه که ضخامت آن به 5 میلیمتر می رسد و پهنای آن 50 میلیمتر و تسمه به شکل D می باشد که دارای دو سوراخ یکی در لبه بالایی و دیگری در لبه پایینی اتریه می باشد. دهانه اتریه 86 میلیمتر و طول دو ضلع بالایی و پایینی هر کدام 96 میلیمتر است.

2 – پین : از جنس فولاد گالوانیزه است و طول آن 15 میلیمتر و قطر آن 16 میلیمتر میباشد.

3 – اشپیل :از جنس برنز می باشد.

+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:33 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .


اجزای تشکیل دهنده شبکه توزیع برق( قسمت سوم )

 مقره ها

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .

 

مواد تشکیل دهنده مقره ها:

استقامت مکانیکی مقره ها (ایزولاتورها) بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس طول و شکل مقره دارد. دو ماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوایی، چینی و شیشه سخت می باشد.

مواد اولیه چینی که در ساخت مقره ها از آن استفاده  می شود عبارت است از: فلدسپات، کائولین (خاک چینی) و کواترز که بایستی به یک نسبت معین از انها را ترکیب کرده و به صورت گل در آورد سپس درصد رطوبت آنرا پایین آورده و در خلاء پرس نمایند تا از حبابهای هوا خالی گردد و سپس آن را قالب گیری کرده و به شکل مقره مورد نظر در می آیند پس از خشک شدن لعاب داده و بعد آن را در کوره های مخصوص تحت تأثیر درجه حرارت معین پخته می شود تا عایق چینی به دست آید خمیر کردن چینی با آب کاملاً تصفیه شده انجام می گیرد تا املاح موجود در آب به خصوص نمک و از خراب کردن خواص مکانیکی چینی و همچنین خواص الکتریکی چینی جلوگیری می کند و کلیه مقره های چینی دارای پوششی از لعاب شیشه با درجه ذوب پایین می باشد که به رنگ سفید و قهوه ای و یا سبز می باشد لعاب علاوه بر بالا بردن مقاومت مکانیکی مقره، باعث صیقلی شدن سطح خارجی مقره نیز می گردد و در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گرد و خاک و دوده) با آن کم می شود و در اثر باران و باد به سادگی تمیز و شسته می شوند. همچنین باعث می شود فشار الکتریکی به طور یکنواخت در تمام سطح آن انتشار یابد.

ماده دیگری که برای ساخت مقره ها بکار می رود شیشه سخت می باشد که مزیتهای زیادی نسبت به نوع چینی دارد. قدرت دی الکتریک چینی سالم در حدود 12 تا  Kv/mm28 میباشد قدرت تحمل آن در مقابل فشار در حدود 7000kg/cm2   و در قبال کشش 500kg/cm2 می باشد.

 

انواع مقره از نظر جنس:

الف) مقره شیشه ای                 ب) مقره چینی

مزایای مقره شیشه ای نسبت به چینی:

1 ) در مقابل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاومتر است.

2 ) اگر شکند به تکه های کوچکی شکسته شده و این عیب را می توان از روی زمین مشاهده کرد بنابراین تشخیص عیب در مقره شیشه ای آسانتر از مقره چینی است.

3 ) استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی و در حدود 140 kg/cm2 می باشد.

4 ) ضریب انبساطی حرارتی مقره شیشه ای کوچکتر بوده و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است.

5 ) تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده و در مقابل کشش استقامت معادل چینی را دارد.

6 ) عیب شیشه ای این است که رطوبت در سطح آن زودتر تقطیر شده و در مقره های بزرگ جرم ماده آن با شکل نامنظم ممکن است پس از سرد شدن تغییر شکل نسبی داخلی پیدا کند.

7 ) عیب دیگر مقره شیشه ای این است که رطوبت و گرد و غبار و آلودگی به راحتی روی شیشه نشسته و باعث جریان خزنده سطحی می گردد. این عیب را می توان در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار با طرح خاص مقره برطرف کرد.

 

انواع مقره ها:

1 ) مقره سوزنی یا میخی: مقره سوزنی همانطور که از نامش پیداست روی یک پیچ یا پایه فولادی (پین) وصل می گردد که مقره را در جای خود مثلاً روی کراس آرم نگه می دارد و هادی نیز به وسیله یک سیم اصلی روی مقره محکم می گردد. مقره های سوزنی ممکن است چینی یا شیشه ای باشند. مقره های سوزنی شیشه ای یکپارچه بوده ولی نوع چینی آن تا ولتاژ 23kv یکپارچه و برای ولتاژهای بالاتر بسته به مقدار ولتاژ چند تکه ساخته می شود که به وسیله سیمان مخصوصی به یکدیگر وصل می گردد.

 

انواع مقره سوزنی

الف ) مقره سوزنی ساده

ب) مقره سوزنی سر گرانیتی یا رادیو فرید

 

2 ) مقره اتکایی: نوعی دیگر از مقره سوزنی است که مطابق شکل به صورت استوانه چینی توپر یا توخالی ساخته می شود. نوع توخالی آن به شکل استوانه است که در یک انتهایش یک حفره دارد که قبل از اینکه قاعده مقره به کلاهک فلزی چسبانده شود پوشانده میشود مقره های اتکایی به صورت عمودی یا افقی می گردند نوع افقی آن از نوع چینی یکپارچه و توپر ساخته شده و برای نگهداری هر فاز توسط یک پین یا پیچ مخصوصی بر روی پایه به طور افقی نصب   می گردد. در سر مقره یک کلمپ مخصوص جهت نگهداری هادی خط می باشد این نوع مقره در شبکه هوایی نیاز به کراس آرم و بریس ندارد و فضای کمتری را اشغال می کند. نوع عمودی آن بیشتر در پستهای فشار قوی نصب می گردد که ممکن است توپر یا توخالی باشد.

3 ) مقره آویزی: مقره آویزی (بشقابی) چنانچه از نامش پیداست از کراس آرم آویزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسیله کلمپی بسته می شود. این نوع مقره زمانی که ولتاژ از 44 kv بیشتر می گردد مورد استفاده قرار می گیرد زیرا مقره سوزنی در این ولتاژها بسیار سنگین و گران تمام می شود و بسیار مشکل است که پایه مقره سوزنی بتواند نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید. استفاده از مقره های آویزی احتیاج به پایه مقره ندارد و امکان ایچاد هر نوع فاصله ای بین هادی ها و پایه را به وسیله افزایش تعداد مقره های زنجیری به وجود می آید.

4 ) مقره کششی: این مقره ها در ابتدا و انتهای خطوط در زوایا و پیچهای تند و در جاهای بسیار بلند مثل عبور از رودخانه ها یا دره های عریض علاوه بر نیروهای عمودی وزن سیم و یخ و نیروهای عرضی باد بر سیم، نیروی کششی افقی ناشی از کشیدن هادی ها نیز وجود دارد. مقره کششی بر دو نوع مقره کششی خط و مقره مهار می باشد.

5 ) مقره چرخی: جنس این مقره از چینی می باشد و روی آن لعاب داده شده. این نوع مقره در شبکه های فشار ضعیف به کار می رود. مقره چرخی در وسط دارای سوزنی است که در تمام طول مقره وجود دارد. از این سوراخ میله ای عبور می کند که مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین در اتریه نگه می دارد و اتریه توسط پیچ و مهره به پایه محکم می شود و بر دو نوع می باشد مقره چرخی S80 و مقره S120 که مقره S80 برای استفاده جهت سیم های مسی تا 50 و مقره S120 جهت استفاده سیمهای مسی 50 به بالا بکار برده می شود.

انواع تیرها:

1)تیرهای چوبی                                                                    

2)تیرهای سیمانی

3)تیرهای فلزی

۱)تیرهای چوبی:

در گذشته این نوع تیر کاربرد فراوان داشته است، این تیرها به علت سبکی و خاصیت عایقی مورد استفاده در شبکه‌های توزیع 20 کیلوولت و 63 کیلوولت بوده است که در 20 کیلوولت به صورت تکی و در 63 کیلوولت به صورت جفت استفاده می‌شده است، در تیرهای چوبی از سه نوع چوب متفاوت با توجه به شرایط کلانـی بهر‌ه‌ برده می‌شده است:

الف) تیر چوبی از جنس کاج

ب) تیر چوبی از جنس سرو آزاد

ج) تیر چوبی شاه بلوط (کج و معوج)

که بیشترین کاربرد را تیر چوبی از جنس کاج داشته است.

 

2) تیرهای سیمانی:

این تیرها بیشترین کاربرد را در شبکه توزیع دارد که دارای اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قطـر می‌باشد، که با توجه به نوع استفاده در شبکه فشار ضعیف و متوسط تقسیم‌بندی می‌گردند.

تیرهای سیمانی از سیمان مسلح ساخته می‌شود و برای فشار ضعیف و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرهای سیمانی را بر حسب کششی که می‌توانند در انتهاب بالای تیر (25 سانتیمتر رأس نیز) تحمل کنند طبقه‌بندی می‌کنند.

زمانی که گفته می‌شود تیر 200/9 و 400/9 منظور آن است که این تیر در قسمت بالا و در فاصله 25 سانتیمتری از رأس تیر می‌تواند 200 یا 400 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.

انواع تیرهای سیمانی فشار ضعیف:

تیر 200/9 :

این تیرها که به تیرهای میانی معروف می‌باشند دارای 9 متر طول بوده که در قسمت میانی یک Section واقع گردیده و وزن سیم‌ها را تحمل می‌کند.

تیر 400/9 :

 این تیرها قابلیت تحمل بیشتری داشته و در انتهای فواصل کوتاه به عنوان تیر انتهایی و در زوایا تک‌فاز و سه فاز (زاویه کوچک) استفاده می‌گردد.

تیر 800/9 :

 این تیرها قویترین تیر در شبکه فشار ضعیف است و معمولا" در مواردی به کار می‌رود که نیاز است فشار زیادی را تحمل کند، در شبکه سه فاز در زوایای تند و همچنین در انتهای خط سه فاز کاربرد دارد. همچنین در اسپن‌های طولانی و جاهایی که انشعابات تک‌فاز واقع بر مسیر اصلی می‌گردد.

 

انواع تیرهای سیمانی فشار متوسط:

نظر به اینکه شبکه فشار متوسط دارای میدان قوی‌تر می‌باشد، باید با توجه به احتمال خطر و در نظر گرفتن حریم‌های بیشتر بایستی از تیرهای بلندتر بهره برد.

تیر 200/12 :

به تیرهای میانی در شبکه فشار متوسط معروف بوده و وزن سیم را در طول یک Section تحمل می‌کند، این تیرها دارای 12 متر طول می‌باشند.

تیر 400/12 :

 در شبکه فشار متوسط در زوایای کم و همچنین در جاهایی که کشش کمی وجود دارد،‌ استفاده می‌شود.

تیر 800/12 :

 این تیر قوی‌ترین تیر در شبکه فشار متوسط است که در انتهای خط و زوایای تند و در آرایش H و همچنین در مواردی که از یک فیدر اصلی انشعاب خارج گردد، استفاده می‌شود.

 

تیرهای سیمانی 14 متـر:

تیر 400/14 :

 در مواردی که در یک شبکه احتیاج به ارتفاع بالاتر برای عبور خط داشته باشیم که با مشکل حریم مواجه نگردیم. از تیرهای 14 متری استفاده می‌گردد.

تیر 800/14 :

 این تیرها که قوی‌ترین نوع تیر از لحاظ ارتفاع و قدرت تحمل است برای عبور دو مداره از روی جاده و همچنین برای رفع حریم تیرهای زیرخط استفاده می‌گردد. در صفحات بعدی نمای ظاهری و اطلاعات استاندارد برای تهیه تیرهای سیمانی و فلزی و اندازه‌های استاندارد آن‌ها نشان داده شده است.

 

3)تیرهای فلزی:

این تیرها در اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قدرت تحمل با توجه به شرایط مورد استفاده ساخته می‌شود و بیشتر در جاهایی که امکان استفاده از تیرهای سیمانی موجود نیست. (شیب دره، بالای کوه و . . . ) استفاده می‌گردد. از این تیرها همچنین در روشنایی معابر استفاده می‌گردد.

الف) کراس آرم چوبی:

این کراس آرم از خیلی وقت پیش برای خطوط تلفن، تلگراف و توزیع برق استفاده می شده است و عموماً از درخت صنوبر و کاج ساخته می شود و معمولاً برای استحکام و دوام بیشتر کراس آرم چوبی را با روغن یاپنتا کلروفنل بصورت اشباع در می آوردند و خاصیت عایقی آن از نظر کار کردن افراد روی شبکه از جهت ایمنی بسیار مهم است و توسط بریس به تیر محکم می شوند.

ب) کراس آرم فلزی:

این کراس آرم جهت تیرهای بتونی و فولادی بکار می رود و از نبشی با بالهای مساوی ساخته می شود که توسط بریس یا باز و به تیر محکم می گردد.


کراس آرم ال آرم :

در اصطلاح انگلیسی به کنسول (کراس آرم) ال آرم و پرچمی ساید آرم گفته می شود.

ساید آرم یعنی کنسولهایی که کاملاً در یک طرف تیر بسته می شوند این کنسولها بیشتر برای رفع موانع به کار می روند و در کوچه ها و جاهایی که پایه نزدیک ساختمان است و امکان استفاده از کراس آرم معمولی نیست (تخت و مثلثی) بدلیل نزدیک شدن فازها به ساختمان یا مانع دیگر از این کراس آرم استفاده می کنند.


کراس آرم پرچمی :

همچنین در جاهایی که فضای کافی جهت نصب کراس آرم معمولی نیست نظیر کوچه های کم عرض و یا جاهایی که در یک طرف درختکاری شده است می توان از کنسولهای پرچمی استفاده کرد.


کراس آرم دوبله :

در جاهایی که نیروی کشش وارده روی کراس آرم بیشتر از حد معمول است و یا اسکلت استوارتری مورد نیاز باشد از کراس آرم دوبله استفاده می شود. به این ترتیب که هر طرف پایه یک کراس آرم بسته می شود. این کشش اضافی بیشتر درانتهای خطوط در زوایا و سرپیچها ایجاد می گردد و کراس آرم دوبله باعث     می گردد که نیروهای وارده بین هر دو کراس آرم و نیز دو مقره سوزنی و پایه های مقره های مربوط و هر دو سیم اصلی تقسیم گردد. و به این ترتیب نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید.

 

اتریه :

برای نگهداری مقره چینی و سیم فشار ضعیف از اتریه روی پایه نصب می شود استفاده می کنند و شامل سه قطعه است: بدنه اتریه، پین و اشپیل.

1 – بدنه اتریه :شامل تسمه ای می باشد از جنس فولاد گالوانیزه که ضخامت آن به 5 میلیمتر می رسد و پهنای آن 50 میلیمتر و تسمه به شکل D می باشد که دارای دو سوراخ یکی در لبه بالایی و دیگری در لبه پایینی اتریه می باشد. دهانه اتریه 86 میلیمتر و طول دو ضلع بالایی و پایینی هر کدام 96 میلیمتر است.

2 – پین : از جنس فولاد گالوانیزه است و طول آن 15 میلیمتر و قطر آن 16 میلیمتر میباشد.

3 – اشپیل :از جنس برنز می باشد.

+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:33 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .


اجزای تشکیل دهنده شبکه توزیع برق( قسمت سوم )

 مقره ها

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .

 

مواد تشکیل دهنده مقره ها:

استقامت مکانیکی مقره ها (ایزولاتورها) بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس طول و شکل مقره دارد. دو ماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوایی، چینی و شیشه سخت می باشد.

مواد اولیه چینی که در ساخت مقره ها از آن استفاده  می شود عبارت است از: فلدسپات، کائولین (خاک چینی) و کواترز که بایستی به یک نسبت معین از انها را ترکیب کرده و به صورت گل در آورد سپس درصد رطوبت آنرا پایین آورده و در خلاء پرس نمایند تا از حبابهای هوا خالی گردد و سپس آن را قالب گیری کرده و به شکل مقره مورد نظر در می آیند پس از خشک شدن لعاب داده و بعد آن را در کوره های مخصوص تحت تأثیر درجه حرارت معین پخته می شود تا عایق چینی به دست آید خمیر کردن چینی با آب کاملاً تصفیه شده انجام می گیرد تا املاح موجود در آب به خصوص نمک و از خراب کردن خواص مکانیکی چینی و همچنین خواص الکتریکی چینی جلوگیری می کند و کلیه مقره های چینی دارای پوششی از لعاب شیشه با درجه ذوب پایین می باشد که به رنگ سفید و قهوه ای و یا سبز می باشد لعاب علاوه بر بالا بردن مقاومت مکانیکی مقره، باعث صیقلی شدن سطح خارجی مقره نیز می گردد و در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گرد و خاک و دوده) با آن کم می شود و در اثر باران و باد به سادگی تمیز و شسته می شوند. همچنین باعث می شود فشار الکتریکی به طور یکنواخت در تمام سطح آن انتشار یابد.

ماده دیگری که برای ساخت مقره ها بکار می رود شیشه سخت می باشد که مزیتهای زیادی نسبت به نوع چینی دارد. قدرت دی الکتریک چینی سالم در حدود 12 تا  Kv/mm28 میباشد قدرت تحمل آن در مقابل فشار در حدود 7000kg/cm2   و در قبال کشش 500kg/cm2 می باشد.

 

انواع مقره از نظر جنس:

الف) مقره شیشه ای                 ب) مقره چینی

مزایای مقره شیشه ای نسبت به چینی:

1 ) در مقابل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاومتر است.

2 ) اگر شکند به تکه های کوچکی شکسته شده و این عیب را می توان از روی زمین مشاهده کرد بنابراین تشخیص عیب در مقره شیشه ای آسانتر از مقره چینی است.

3 ) استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی و در حدود 140 kg/cm2 می باشد.

4 ) ضریب انبساطی حرارتی مقره شیشه ای کوچکتر بوده و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است.

5 ) تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده و در مقابل کشش استقامت معادل چینی را دارد.

6 ) عیب شیشه ای این است که رطوبت در سطح آن زودتر تقطیر شده و در مقره های بزرگ جرم ماده آن با شکل نامنظم ممکن است پس از سرد شدن تغییر شکل نسبی داخلی پیدا کند.

7 ) عیب دیگر مقره شیشه ای این است که رطوبت و گرد و غبار و آلودگی به راحتی روی شیشه نشسته و باعث جریان خزنده سطحی می گردد. این عیب را می توان در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار با طرح خاص مقره برطرف کرد.

 

انواع مقره ها:

1 ) مقره سوزنی یا میخی: مقره سوزنی همانطور که از نامش پیداست روی یک پیچ یا پایه فولادی (پین) وصل می گردد که مقره را در جای خود مثلاً روی کراس آرم نگه می دارد و هادی نیز به وسیله یک سیم اصلی روی مقره محکم می گردد. مقره های سوزنی ممکن است چینی یا شیشه ای باشند. مقره های سوزنی شیشه ای یکپارچه بوده ولی نوع چینی آن تا ولتاژ 23kv یکپارچه و برای ولتاژهای بالاتر بسته به مقدار ولتاژ چند تکه ساخته می شود که به وسیله سیمان مخصوصی به یکدیگر وصل می گردد.

 

انواع مقره سوزنی

الف ) مقره سوزنی ساده

ب) مقره سوزنی سر گرانیتی یا رادیو فرید

 

2 ) مقره اتکایی: نوعی دیگر از مقره سوزنی است که مطابق شکل به صورت استوانه چینی توپر یا توخالی ساخته می شود. نوع توخالی آن به شکل استوانه است که در یک انتهایش یک حفره دارد که قبل از اینکه قاعده مقره به کلاهک فلزی چسبانده شود پوشانده میشود مقره های اتکایی به صورت عمودی یا افقی می گردند نوع افقی آن از نوع چینی یکپارچه و توپر ساخته شده و برای نگهداری هر فاز توسط یک پین یا پیچ مخصوصی بر روی پایه به طور افقی نصب   می گردد. در سر مقره یک کلمپ مخصوص جهت نگهداری هادی خط می باشد این نوع مقره در شبکه هوایی نیاز به کراس آرم و بریس ندارد و فضای کمتری را اشغال می کند. نوع عمودی آن بیشتر در پستهای فشار قوی نصب می گردد که ممکن است توپر یا توخالی باشد.

3 ) مقره آویزی: مقره آویزی (بشقابی) چنانچه از نامش پیداست از کراس آرم آویزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسیله کلمپی بسته می شود. این نوع مقره زمانی که ولتاژ از 44 kv بیشتر می گردد مورد استفاده قرار می گیرد زیرا مقره سوزنی در این ولتاژها بسیار سنگین و گران تمام می شود و بسیار مشکل است که پایه مقره سوزنی بتواند نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید. استفاده از مقره های آویزی احتیاج به پایه مقره ندارد و امکان ایچاد هر نوع فاصله ای بین هادی ها و پایه را به وسیله افزایش تعداد مقره های زنجیری به وجود می آید.

4 ) مقره کششی: این مقره ها در ابتدا و انتهای خطوط در زوایا و پیچهای تند و در جاهای بسیار بلند مثل عبور از رودخانه ها یا دره های عریض علاوه بر نیروهای عمودی وزن سیم و یخ و نیروهای عرضی باد بر سیم، نیروی کششی افقی ناشی از کشیدن هادی ها نیز وجود دارد. مقره کششی بر دو نوع مقره کششی خط و مقره مهار می باشد.

5 ) مقره چرخی: جنس این مقره از چینی می باشد و روی آن لعاب داده شده. این نوع مقره در شبکه های فشار ضعیف به کار می رود. مقره چرخی در وسط دارای سوزنی است که در تمام طول مقره وجود دارد. از این سوراخ میله ای عبور می کند که مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین در اتریه نگه می دارد و اتریه توسط پیچ و مهره به پایه محکم می شود و بر دو نوع می باشد مقره چرخی S80 و مقره S120 که مقره S80 برای استفاده جهت سیم های مسی تا 50 و مقره S120 جهت استفاده سیمهای مسی 50 به بالا بکار برده می شود.

انواع تیرها:

1)تیرهای چوبی                                                                    

2)تیرهای سیمانی

3)تیرهای فلزی

۱)تیرهای چوبی:

در گذشته این نوع تیر کاربرد فراوان داشته است، این تیرها به علت سبکی و خاصیت عایقی مورد استفاده در شبکه‌های توزیع 20 کیلوولت و 63 کیلوولت بوده است که در 20 کیلوولت به صورت تکی و در 63 کیلوولت به صورت جفت استفاده می‌شده است، در تیرهای چوبی از سه نوع چوب متفاوت با توجه به شرایط کلانـی بهر‌ه‌ برده می‌شده است:

الف) تیر چوبی از جنس کاج

ب) تیر چوبی از جنس سرو آزاد

ج) تیر چوبی شاه بلوط (کج و معوج)

که بیشترین کاربرد را تیر چوبی از جنس کاج داشته است.

 

2) تیرهای سیمانی:

این تیرها بیشترین کاربرد را در شبکه توزیع دارد که دارای اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قطـر می‌باشد، که با توجه به نوع استفاده در شبکه فشار ضعیف و متوسط تقسیم‌بندی می‌گردند.

تیرهای سیمانی از سیمان مسلح ساخته می‌شود و برای فشار ضعیف و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرهای سیمانی را بر حسب کششی که می‌توانند در انتهاب بالای تیر (25 سانتیمتر رأس نیز) تحمل کنند طبقه‌بندی می‌کنند.

زمانی که گفته می‌شود تیر 200/9 و 400/9 منظور آن است که این تیر در قسمت بالا و در فاصله 25 سانتیمتری از رأس تیر می‌تواند 200 یا 400 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.

انواع تیرهای سیمانی فشار ضعیف:

تیر 200/9 :

این تیرها که به تیرهای میانی معروف می‌باشند دارای 9 متر طول بوده که در قسمت میانی یک Section واقع گردیده و وزن سیم‌ها را تحمل می‌کند.

تیر 400/9 :

 این تیرها قابلیت تحمل بیشتری داشته و در انتهای فواصل کوتاه به عنوان تیر انتهایی و در زوایا تک‌فاز و سه فاز (زاویه کوچک) استفاده می‌گردد.

تیر 800/9 :

 این تیرها قویترین تیر در شبکه فشار ضعیف است و معمولا" در مواردی به کار می‌رود که نیاز است فشار زیادی را تحمل کند، در شبکه سه فاز در زوایای تند و همچنین در انتهای خط سه فاز کاربرد دارد. همچنین در اسپن‌های طولانی و جاهایی که انشعابات تک‌فاز واقع بر مسیر اصلی می‌گردد.

 

انواع تیرهای سیمانی فشار متوسط:

نظر به اینکه شبکه فشار متوسط دارای میدان قوی‌تر می‌باشد، باید با توجه به احتمال خطر و در نظر گرفتن حریم‌های بیشتر بایستی از تیرهای بلندتر بهره برد.

تیر 200/12 :

به تیرهای میانی در شبکه فشار متوسط معروف بوده و وزن سیم را در طول یک Section تحمل می‌کند، این تیرها دارای 12 متر طول می‌باشند.

تیر 400/12 :

 در شبکه فشار متوسط در زوایای کم و همچنین در جاهایی که کشش کمی وجود دارد،‌ استفاده می‌شود.

تیر 800/12 :

 این تیر قوی‌ترین تیر در شبکه فشار متوسط است که در انتهای خط و زوایای تند و در آرایش H و همچنین در مواردی که از یک فیدر اصلی انشعاب خارج گردد، استفاده می‌شود.

 

تیرهای سیمانی 14 متـر:

تیر 400/14 :

 در مواردی که در یک شبکه احتیاج به ارتفاع بالاتر برای عبور خط داشته باشیم که با مشکل حریم مواجه نگردیم. از تیرهای 14 متری استفاده می‌گردد.

تیر 800/14 :

 این تیرها که قوی‌ترین نوع تیر از لحاظ ارتفاع و قدرت تحمل است برای عبور دو مداره از روی جاده و همچنین برای رفع حریم تیرهای زیرخط استفاده می‌گردد. در صفحات بعدی نمای ظاهری و اطلاعات استاندارد برای تهیه تیرهای سیمانی و فلزی و اندازه‌های استاندارد آن‌ها نشان داده شده است.

 

3)تیرهای فلزی:

این تیرها در اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قدرت تحمل با توجه به شرایط مورد استفاده ساخته می‌شود و بیشتر در جاهایی که امکان استفاده از تیرهای سیمانی موجود نیست. (شیب دره، بالای کوه و . . . ) استفاده می‌گردد. از این تیرها همچنین در روشنایی معابر استفاده می‌گردد.

الف) کراس آرم چوبی:

این کراس آرم از خیلی وقت پیش برای خطوط تلفن، تلگراف و توزیع برق استفاده می شده است و عموماً از درخت صنوبر و کاج ساخته می شود و معمولاً برای استحکام و دوام بیشتر کراس آرم چوبی را با روغن یاپنتا کلروفنل بصورت اشباع در می آوردند و خاصیت عایقی آن از نظر کار کردن افراد روی شبکه از جهت ایمنی بسیار مهم است و توسط بریس به تیر محکم می شوند.

ب) کراس آرم فلزی:

این کراس آرم جهت تیرهای بتونی و فولادی بکار می رود و از نبشی با بالهای مساوی ساخته می شود که توسط بریس یا باز و به تیر محکم می گردد.


کراس آرم ال آرم :

در اصطلاح انگلیسی به کنسول (کراس آرم) ال آرم و پرچمی ساید آرم گفته می شود.

ساید آرم یعنی کنسولهایی که کاملاً در یک طرف تیر بسته می شوند این کنسولها بیشتر برای رفع موانع به کار می روند و در کوچه ها و جاهایی که پایه نزدیک ساختمان است و امکان استفاده از کراس آرم معمولی نیست (تخت و مثلثی) بدلیل نزدیک شدن فازها به ساختمان یا مانع دیگر از این کراس آرم استفاده می کنند.


کراس آرم پرچمی :

همچنین در جاهایی که فضای کافی جهت نصب کراس آرم معمولی نیست نظیر کوچه های کم عرض و یا جاهایی که در یک طرف درختکاری شده است می توان از کنسولهای پرچمی استفاده کرد.


کراس آرم دوبله :

در جاهایی که نیروی کشش وارده روی کراس آرم بیشتر از حد معمول است و یا اسکلت استوارتری مورد نیاز باشد از کراس آرم دوبله استفاده می شود. به این ترتیب که هر طرف پایه یک کراس آرم بسته می شود. این کشش اضافی بیشتر درانتهای خطوط در زوایا و سرپیچها ایجاد می گردد و کراس آرم دوبله باعث     می گردد که نیروهای وارده بین هر دو کراس آرم و نیز دو مقره سوزنی و پایه های مقره های مربوط و هر دو سیم اصلی تقسیم گردد. و به این ترتیب نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید.

 

اتریه :

برای نگهداری مقره چینی و سیم فشار ضعیف از اتریه روی پایه نصب می شود استفاده می کنند و شامل سه قطعه است: بدنه اتریه، پین و اشپیل.

1 – بدنه اتریه :شامل تسمه ای می باشد از جنس فولاد گالوانیزه که ضخامت آن به 5 میلیمتر می رسد و پهنای آن 50 میلیمتر و تسمه به شکل D می باشد که دارای دو سوراخ یکی در لبه بالایی و دیگری در لبه پایینی اتریه می باشد. دهانه اتریه 86 میلیمتر و طول دو ضلع بالایی و پایینی هر کدام 96 میلیمتر است.

2 – پین : از جنس فولاد گالوانیزه است و طول آن 15 میلیمتر و قطر آن 16 میلیمتر میباشد.

3 – اشپیل :از جنس برنز می باشد.

+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:33 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .


اجزای تشکیل دهنده شبکه توزیع برق( قسمت سوم )

 مقره ها

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .

 

مواد تشکیل دهنده مقره ها:

استقامت مکانیکی مقره ها (ایزولاتورها) بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس طول و شکل مقره دارد. دو ماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوایی، چینی و شیشه سخت می باشد.

مواد اولیه چینی که در ساخت مقره ها از آن استفاده  می شود عبارت است از: فلدسپات، کائولین (خاک چینی) و کواترز که بایستی به یک نسبت معین از انها را ترکیب کرده و به صورت گل در آورد سپس درصد رطوبت آنرا پایین آورده و در خلاء پرس نمایند تا از حبابهای هوا خالی گردد و سپس آن را قالب گیری کرده و به شکل مقره مورد نظر در می آیند پس از خشک شدن لعاب داده و بعد آن را در کوره های مخصوص تحت تأثیر درجه حرارت معین پخته می شود تا عایق چینی به دست آید خمیر کردن چینی با آب کاملاً تصفیه شده انجام می گیرد تا املاح موجود در آب به خصوص نمک و از خراب کردن خواص مکانیکی چینی و همچنین خواص الکتریکی چینی جلوگیری می کند و کلیه مقره های چینی دارای پوششی از لعاب شیشه با درجه ذوب پایین می باشد که به رنگ سفید و قهوه ای و یا سبز می باشد لعاب علاوه بر بالا بردن مقاومت مکانیکی مقره، باعث صیقلی شدن سطح خارجی مقره نیز می گردد و در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گرد و خاک و دوده) با آن کم می شود و در اثر باران و باد به سادگی تمیز و شسته می شوند. همچنین باعث می شود فشار الکتریکی به طور یکنواخت در تمام سطح آن انتشار یابد.

ماده دیگری که برای ساخت مقره ها بکار می رود شیشه سخت می باشد که مزیتهای زیادی نسبت به نوع چینی دارد. قدرت دی الکتریک چینی سالم در حدود 12 تا  Kv/mm28 میباشد قدرت تحمل آن در مقابل فشار در حدود 7000kg/cm2   و در قبال کشش 500kg/cm2 می باشد.

 

انواع مقره از نظر جنس:

الف) مقره شیشه ای                 ب) مقره چینی

مزایای مقره شیشه ای نسبت به چینی:

1 ) در مقابل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاومتر است.

2 ) اگر شکند به تکه های کوچکی شکسته شده و این عیب را می توان از روی زمین مشاهده کرد بنابراین تشخیص عیب در مقره شیشه ای آسانتر از مقره چینی است.

3 ) استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی و در حدود 140 kg/cm2 می باشد.

4 ) ضریب انبساطی حرارتی مقره شیشه ای کوچکتر بوده و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است.

5 ) تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده و در مقابل کشش استقامت معادل چینی را دارد.

6 ) عیب شیشه ای این است که رطوبت در سطح آن زودتر تقطیر شده و در مقره های بزرگ جرم ماده آن با شکل نامنظم ممکن است پس از سرد شدن تغییر شکل نسبی داخلی پیدا کند.

7 ) عیب دیگر مقره شیشه ای این است که رطوبت و گرد و غبار و آلودگی به راحتی روی شیشه نشسته و باعث جریان خزنده سطحی می گردد. این عیب را می توان در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار با طرح خاص مقره برطرف کرد.

 

انواع مقره ها:

1 ) مقره سوزنی یا میخی: مقره سوزنی همانطور که از نامش پیداست روی یک پیچ یا پایه فولادی (پین) وصل می گردد که مقره را در جای خود مثلاً روی کراس آرم نگه می دارد و هادی نیز به وسیله یک سیم اصلی روی مقره محکم می گردد. مقره های سوزنی ممکن است چینی یا شیشه ای باشند. مقره های سوزنی شیشه ای یکپارچه بوده ولی نوع چینی آن تا ولتاژ 23kv یکپارچه و برای ولتاژهای بالاتر بسته به مقدار ولتاژ چند تکه ساخته می شود که به وسیله سیمان مخصوصی به یکدیگر وصل می گردد.

 

انواع مقره سوزنی

الف ) مقره سوزنی ساده

ب) مقره سوزنی سر گرانیتی یا رادیو فرید

 

2 ) مقره اتکایی: نوعی دیگر از مقره سوزنی است که مطابق شکل به صورت استوانه چینی توپر یا توخالی ساخته می شود. نوع توخالی آن به شکل استوانه است که در یک انتهایش یک حفره دارد که قبل از اینکه قاعده مقره به کلاهک فلزی چسبانده شود پوشانده میشود مقره های اتکایی به صورت عمودی یا افقی می گردند نوع افقی آن از نوع چینی یکپارچه و توپر ساخته شده و برای نگهداری هر فاز توسط یک پین یا پیچ مخصوصی بر روی پایه به طور افقی نصب   می گردد. در سر مقره یک کلمپ مخصوص جهت نگهداری هادی خط می باشد این نوع مقره در شبکه هوایی نیاز به کراس آرم و بریس ندارد و فضای کمتری را اشغال می کند. نوع عمودی آن بیشتر در پستهای فشار قوی نصب می گردد که ممکن است توپر یا توخالی باشد.

3 ) مقره آویزی: مقره آویزی (بشقابی) چنانچه از نامش پیداست از کراس آرم آویزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسیله کلمپی بسته می شود. این نوع مقره زمانی که ولتاژ از 44 kv بیشتر می گردد مورد استفاده قرار می گیرد زیرا مقره سوزنی در این ولتاژها بسیار سنگین و گران تمام می شود و بسیار مشکل است که پایه مقره سوزنی بتواند نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید. استفاده از مقره های آویزی احتیاج به پایه مقره ندارد و امکان ایچاد هر نوع فاصله ای بین هادی ها و پایه را به وسیله افزایش تعداد مقره های زنجیری به وجود می آید.

4 ) مقره کششی: این مقره ها در ابتدا و انتهای خطوط در زوایا و پیچهای تند و در جاهای بسیار بلند مثل عبور از رودخانه ها یا دره های عریض علاوه بر نیروهای عمودی وزن سیم و یخ و نیروهای عرضی باد بر سیم، نیروی کششی افقی ناشی از کشیدن هادی ها نیز وجود دارد. مقره کششی بر دو نوع مقره کششی خط و مقره مهار می باشد.

5 ) مقره چرخی: جنس این مقره از چینی می باشد و روی آن لعاب داده شده. این نوع مقره در شبکه های فشار ضعیف به کار می رود. مقره چرخی در وسط دارای سوزنی است که در تمام طول مقره وجود دارد. از این سوراخ میله ای عبور می کند که مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین در اتریه نگه می دارد و اتریه توسط پیچ و مهره به پایه محکم می شود و بر دو نوع می باشد مقره چرخی S80 و مقره S120 که مقره S80 برای استفاده جهت سیم های مسی تا 50 و مقره S120 جهت استفاده سیمهای مسی 50 به بالا بکار برده می شود.

انواع تیرها:

1)تیرهای چوبی                                                                    

2)تیرهای سیمانی

3)تیرهای فلزی

۱)تیرهای چوبی:

در گذشته این نوع تیر کاربرد فراوان داشته است، این تیرها به علت سبکی و خاصیت عایقی مورد استفاده در شبکه‌های توزیع 20 کیلوولت و 63 کیلوولت بوده است که در 20 کیلوولت به صورت تکی و در 63 کیلوولت به صورت جفت استفاده می‌شده است، در تیرهای چوبی از سه نوع چوب متفاوت با توجه به شرایط کلانـی بهر‌ه‌ برده می‌شده است:

الف) تیر چوبی از جنس کاج

ب) تیر چوبی از جنس سرو آزاد

ج) تیر چوبی شاه بلوط (کج و معوج)

که بیشترین کاربرد را تیر چوبی از جنس کاج داشته است.

 

2) تیرهای سیمانی:

این تیرها بیشترین کاربرد را در شبکه توزیع دارد که دارای اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قطـر می‌باشد، که با توجه به نوع استفاده در شبکه فشار ضعیف و متوسط تقسیم‌بندی می‌گردند.

تیرهای سیمانی از سیمان مسلح ساخته می‌شود و برای فشار ضعیف و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرهای سیمانی را بر حسب کششی که می‌توانند در انتهاب بالای تیر (25 سانتیمتر رأس نیز) تحمل کنند طبقه‌بندی می‌کنند.

زمانی که گفته می‌شود تیر 200/9 و 400/9 منظور آن است که این تیر در قسمت بالا و در فاصله 25 سانتیمتری از رأس تیر می‌تواند 200 یا 400 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.

انواع تیرهای سیمانی فشار ضعیف:

تیر 200/9 :

این تیرها که به تیرهای میانی معروف می‌باشند دارای 9 متر طول بوده که در قسمت میانی یک Section واقع گردیده و وزن سیم‌ها را تحمل می‌کند.

تیر 400/9 :

 این تیرها قابلیت تحمل بیشتری داشته و در انتهای فواصل کوتاه به عنوان تیر انتهایی و در زوایا تک‌فاز و سه فاز (زاویه کوچک) استفاده می‌گردد.

تیر 800/9 :

 این تیرها قویترین تیر در شبکه فشار ضعیف است و معمولا" در مواردی به کار می‌رود که نیاز است فشار زیادی را تحمل کند، در شبکه سه فاز در زوایای تند و همچنین در انتهای خط سه فاز کاربرد دارد. همچنین در اسپن‌های طولانی و جاهایی که انشعابات تک‌فاز واقع بر مسیر اصلی می‌گردد.

 

انواع تیرهای سیمانی فشار متوسط:

نظر به اینکه شبکه فشار متوسط دارای میدان قوی‌تر می‌باشد، باید با توجه به احتمال خطر و در نظر گرفتن حریم‌های بیشتر بایستی از تیرهای بلندتر بهره برد.

تیر 200/12 :

به تیرهای میانی در شبکه فشار متوسط معروف بوده و وزن سیم را در طول یک Section تحمل می‌کند، این تیرها دارای 12 متر طول می‌باشند.

تیر 400/12 :

 در شبکه فشار متوسط در زوایای کم و همچنین در جاهایی که کشش کمی وجود دارد،‌ استفاده می‌شود.

تیر 800/12 :

 این تیر قوی‌ترین تیر در شبکه فشار متوسط است که در انتهای خط و زوایای تند و در آرایش H و همچنین در مواردی که از یک فیدر اصلی انشعاب خارج گردد، استفاده می‌شود.

 

تیرهای سیمانی 14 متـر:

تیر 400/14 :

 در مواردی که در یک شبکه احتیاج به ارتفاع بالاتر برای عبور خط داشته باشیم که با مشکل حریم مواجه نگردیم. از تیرهای 14 متری استفاده می‌گردد.

تیر 800/14 :

 این تیرها که قوی‌ترین نوع تیر از لحاظ ارتفاع و قدرت تحمل است برای عبور دو مداره از روی جاده و همچنین برای رفع حریم تیرهای زیرخط استفاده می‌گردد. در صفحات بعدی نمای ظاهری و اطلاعات استاندارد برای تهیه تیرهای سیمانی و فلزی و اندازه‌های استاندارد آن‌ها نشان داده شده است.

 

3)تیرهای فلزی:

این تیرها در اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قدرت تحمل با توجه به شرایط مورد استفاده ساخته می‌شود و بیشتر در جاهایی که امکان استفاده از تیرهای سیمانی موجود نیست. (شیب دره، بالای کوه و . . . ) استفاده می‌گردد. از این تیرها همچنین در روشنایی معابر استفاده می‌گردد.

الف) کراس آرم چوبی:

این کراس آرم از خیلی وقت پیش برای خطوط تلفن، تلگراف و توزیع برق استفاده می شده است و عموماً از درخت صنوبر و کاج ساخته می شود و معمولاً برای استحکام و دوام بیشتر کراس آرم چوبی را با روغن یاپنتا کلروفنل بصورت اشباع در می آوردند و خاصیت عایقی آن از نظر کار کردن افراد روی شبکه از جهت ایمنی بسیار مهم است و توسط بریس به تیر محکم می شوند.

ب) کراس آرم فلزی:

این کراس آرم جهت تیرهای بتونی و فولادی بکار می رود و از نبشی با بالهای مساوی ساخته می شود که توسط بریس یا باز و به تیر محکم می گردد.


کراس آرم ال آرم :

در اصطلاح انگلیسی به کنسول (کراس آرم) ال آرم و پرچمی ساید آرم گفته می شود.

ساید آرم یعنی کنسولهایی که کاملاً در یک طرف تیر بسته می شوند این کنسولها بیشتر برای رفع موانع به کار می روند و در کوچه ها و جاهایی که پایه نزدیک ساختمان است و امکان استفاده از کراس آرم معمولی نیست (تخت و مثلثی) بدلیل نزدیک شدن فازها به ساختمان یا مانع دیگر از این کراس آرم استفاده می کنند.


کراس آرم پرچمی :

همچنین در جاهایی که فضای کافی جهت نصب کراس آرم معمولی نیست نظیر کوچه های کم عرض و یا جاهایی که در یک طرف درختکاری شده است می توان از کنسولهای پرچمی استفاده کرد.


کراس آرم دوبله :

در جاهایی که نیروی کشش وارده روی کراس آرم بیشتر از حد معمول است و یا اسکلت استوارتری مورد نیاز باشد از کراس آرم دوبله استفاده می شود. به این ترتیب که هر طرف پایه یک کراس آرم بسته می شود. این کشش اضافی بیشتر درانتهای خطوط در زوایا و سرپیچها ایجاد می گردد و کراس آرم دوبله باعث     می گردد که نیروهای وارده بین هر دو کراس آرم و نیز دو مقره سوزنی و پایه های مقره های مربوط و هر دو سیم اصلی تقسیم گردد. و به این ترتیب نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید.

 

اتریه :

برای نگهداری مقره چینی و سیم فشار ضعیف از اتریه روی پایه نصب می شود استفاده می کنند و شامل سه قطعه است: بدنه اتریه، پین و اشپیل.

1 – بدنه اتریه :شامل تسمه ای می باشد از جنس فولاد گالوانیزه که ضخامت آن به 5 میلیمتر می رسد و پهنای آن 50 میلیمتر و تسمه به شکل D می باشد که دارای دو سوراخ یکی در لبه بالایی و دیگری در لبه پایینی اتریه می باشد. دهانه اتریه 86 میلیمتر و طول دو ضلع بالایی و پایینی هر کدام 96 میلیمتر است.

2 – پین : از جنس فولاد گالوانیزه است و طول آن 15 میلیمتر و قطر آن 16 میلیمتر میباشد.

3 – اشپیل :از جنس برنز می باشد.

+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:33 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .


اجزای تشکیل دهنده شبکه توزیع برق( قسمت سوم )

 مقره ها

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .

 

مواد تشکیل دهنده مقره ها:

استقامت مکانیکی مقره ها (ایزولاتورها) بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس طول و شکل مقره دارد. دو ماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوایی، چینی و شیشه سخت می باشد.

مواد اولیه چینی که در ساخت مقره ها از آن استفاده  می شود عبارت است از: فلدسپات، کائولین (خاک چینی) و کواترز که بایستی به یک نسبت معین از انها را ترکیب کرده و به صورت گل در آورد سپس درصد رطوبت آنرا پایین آورده و در خلاء پرس نمایند تا از حبابهای هوا خالی گردد و سپس آن را قالب گیری کرده و به شکل مقره مورد نظر در می آیند پس از خشک شدن لعاب داده و بعد آن را در کوره های مخصوص تحت تأثیر درجه حرارت معین پخته می شود تا عایق چینی به دست آید خمیر کردن چینی با آب کاملاً تصفیه شده انجام می گیرد تا املاح موجود در آب به خصوص نمک و از خراب کردن خواص مکانیکی چینی و همچنین خواص الکتریکی چینی جلوگیری می کند و کلیه مقره های چینی دارای پوششی از لعاب شیشه با درجه ذوب پایین می باشد که به رنگ سفید و قهوه ای و یا سبز می باشد لعاب علاوه بر بالا بردن مقاومت مکانیکی مقره، باعث صیقلی شدن سطح خارجی مقره نیز می گردد و در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گرد و خاک و دوده) با آن کم می شود و در اثر باران و باد به سادگی تمیز و شسته می شوند. همچنین باعث می شود فشار الکتریکی به طور یکنواخت در تمام سطح آن انتشار یابد.

ماده دیگری که برای ساخت مقره ها بکار می رود شیشه سخت می باشد که مزیتهای زیادی نسبت به نوع چینی دارد. قدرت دی الکتریک چینی سالم در حدود 12 تا  Kv/mm28 میباشد قدرت تحمل آن در مقابل فشار در حدود 7000kg/cm2   و در قبال کشش 500kg/cm2 می باشد.

 

انواع مقره از نظر جنس:

الف) مقره شیشه ای                 ب) مقره چینی

مزایای مقره شیشه ای نسبت به چینی:

1 ) در مقابل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاومتر است.

2 ) اگر شکند به تکه های کوچکی شکسته شده و این عیب را می توان از روی زمین مشاهده کرد بنابراین تشخیص عیب در مقره شیشه ای آسانتر از مقره چینی است.

3 ) استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی و در حدود 140 kg/cm2 می باشد.

4 ) ضریب انبساطی حرارتی مقره شیشه ای کوچکتر بوده و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است.

5 ) تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده و در مقابل کشش استقامت معادل چینی را دارد.

6 ) عیب شیشه ای این است که رطوبت در سطح آن زودتر تقطیر شده و در مقره های بزرگ جرم ماده آن با شکل نامنظم ممکن است پس از سرد شدن تغییر شکل نسبی داخلی پیدا کند.

7 ) عیب دیگر مقره شیشه ای این است که رطوبت و گرد و غبار و آلودگی به راحتی روی شیشه نشسته و باعث جریان خزنده سطحی می گردد. این عیب را می توان در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار با طرح خاص مقره برطرف کرد.

 

انواع مقره ها:

1 ) مقره سوزنی یا میخی: مقره سوزنی همانطور که از نامش پیداست روی یک پیچ یا پایه فولادی (پین) وصل می گردد که مقره را در جای خود مثلاً روی کراس آرم نگه می دارد و هادی نیز به وسیله یک سیم اصلی روی مقره محکم می گردد. مقره های سوزنی ممکن است چینی یا شیشه ای باشند. مقره های سوزنی شیشه ای یکپارچه بوده ولی نوع چینی آن تا ولتاژ 23kv یکپارچه و برای ولتاژهای بالاتر بسته به مقدار ولتاژ چند تکه ساخته می شود که به وسیله سیمان مخصوصی به یکدیگر وصل می گردد.

 

انواع مقره سوزنی

الف ) مقره سوزنی ساده

ب) مقره سوزنی سر گرانیتی یا رادیو فرید

 

2 ) مقره اتکایی: نوعی دیگر از مقره سوزنی است که مطابق شکل به صورت استوانه چینی توپر یا توخالی ساخته می شود. نوع توخالی آن به شکل استوانه است که در یک انتهایش یک حفره دارد که قبل از اینکه قاعده مقره به کلاهک فلزی چسبانده شود پوشانده میشود مقره های اتکایی به صورت عمودی یا افقی می گردند نوع افقی آن از نوع چینی یکپارچه و توپر ساخته شده و برای نگهداری هر فاز توسط یک پین یا پیچ مخصوصی بر روی پایه به طور افقی نصب   می گردد. در سر مقره یک کلمپ مخصوص جهت نگهداری هادی خط می باشد این نوع مقره در شبکه هوایی نیاز به کراس آرم و بریس ندارد و فضای کمتری را اشغال می کند. نوع عمودی آن بیشتر در پستهای فشار قوی نصب می گردد که ممکن است توپر یا توخالی باشد.

3 ) مقره آویزی: مقره آویزی (بشقابی) چنانچه از نامش پیداست از کراس آرم آویزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسیله کلمپی بسته می شود. این نوع مقره زمانی که ولتاژ از 44 kv بیشتر می گردد مورد استفاده قرار می گیرد زیرا مقره سوزنی در این ولتاژها بسیار سنگین و گران تمام می شود و بسیار مشکل است که پایه مقره سوزنی بتواند نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید. استفاده از مقره های آویزی احتیاج به پایه مقره ندارد و امکان ایچاد هر نوع فاصله ای بین هادی ها و پایه را به وسیله افزایش تعداد مقره های زنجیری به وجود می آید.

4 ) مقره کششی: این مقره ها در ابتدا و انتهای خطوط در زوایا و پیچهای تند و در جاهای بسیار بلند مثل عبور از رودخانه ها یا دره های عریض علاوه بر نیروهای عمودی وزن سیم و یخ و نیروهای عرضی باد بر سیم، نیروی کششی افقی ناشی از کشیدن هادی ها نیز وجود دارد. مقره کششی بر دو نوع مقره کششی خط و مقره مهار می باشد.

5 ) مقره چرخی: جنس این مقره از چینی می باشد و روی آن لعاب داده شده. این نوع مقره در شبکه های فشار ضعیف به کار می رود. مقره چرخی در وسط دارای سوزنی است که در تمام طول مقره وجود دارد. از این سوراخ میله ای عبور می کند که مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین در اتریه نگه می دارد و اتریه توسط پیچ و مهره به پایه محکم می شود و بر دو نوع می باشد مقره چرخی S80 و مقره S120 که مقره S80 برای استفاده جهت سیم های مسی تا 50 و مقره S120 جهت استفاده سیمهای مسی 50 به بالا بکار برده می شود.

انواع تیرها:

1)تیرهای چوبی                                                                    

2)تیرهای سیمانی

3)تیرهای فلزی

۱)تیرهای چوبی:

در گذشته این نوع تیر کاربرد فراوان داشته است، این تیرها به علت سبکی و خاصیت عایقی مورد استفاده در شبکه‌های توزیع 20 کیلوولت و 63 کیلوولت بوده است که در 20 کیلوولت به صورت تکی و در 63 کیلوولت به صورت جفت استفاده می‌شده است، در تیرهای چوبی از سه نوع چوب متفاوت با توجه به شرایط کلانـی بهر‌ه‌ برده می‌شده است:

الف) تیر چوبی از جنس کاج

ب) تیر چوبی از جنس سرو آزاد

ج) تیر چوبی شاه بلوط (کج و معوج)

که بیشترین کاربرد را تیر چوبی از جنس کاج داشته است.

 

2) تیرهای سیمانی:

این تیرها بیشترین کاربرد را در شبکه توزیع دارد که دارای اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قطـر می‌باشد، که با توجه به نوع استفاده در شبکه فشار ضعیف و متوسط تقسیم‌بندی می‌گردند.

تیرهای سیمانی از سیمان مسلح ساخته می‌شود و برای فشار ضعیف و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرهای سیمانی را بر حسب کششی که می‌توانند در انتهاب بالای تیر (25 سانتیمتر رأس نیز) تحمل کنند طبقه‌بندی می‌کنند.

زمانی که گفته می‌شود تیر 200/9 و 400/9 منظور آن است که این تیر در قسمت بالا و در فاصله 25 سانتیمتری از رأس تیر می‌تواند 200 یا 400 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.

انواع تیرهای سیمانی فشار ضعیف:

تیر 200/9 :

این تیرها که به تیرهای میانی معروف می‌باشند دارای 9 متر طول بوده که در قسمت میانی یک Section واقع گردیده و وزن سیم‌ها را تحمل می‌کند.

تیر 400/9 :

 این تیرها قابلیت تحمل بیشتری داشته و در انتهای فواصل کوتاه به عنوان تیر انتهایی و در زوایا تک‌فاز و سه فاز (زاویه کوچک) استفاده می‌گردد.

تیر 800/9 :

 این تیرها قویترین تیر در شبکه فشار ضعیف است و معمولا" در مواردی به کار می‌رود که نیاز است فشار زیادی را تحمل کند، در شبکه سه فاز در زوایای تند و همچنین در انتهای خط سه فاز کاربرد دارد. همچنین در اسپن‌های طولانی و جاهایی که انشعابات تک‌فاز واقع بر مسیر اصلی می‌گردد.

 

انواع تیرهای سیمانی فشار متوسط:

نظر به اینکه شبکه فشار متوسط دارای میدان قوی‌تر می‌باشد، باید با توجه به احتمال خطر و در نظر گرفتن حریم‌های بیشتر بایستی از تیرهای بلندتر بهره برد.

تیر 200/12 :

به تیرهای میانی در شبکه فشار متوسط معروف بوده و وزن سیم را در طول یک Section تحمل می‌کند، این تیرها دارای 12 متر طول می‌باشند.

تیر 400/12 :

 در شبکه فشار متوسط در زوایای کم و همچنین در جاهایی که کشش کمی وجود دارد،‌ استفاده می‌شود.

تیر 800/12 :

 این تیر قوی‌ترین تیر در شبکه فشار متوسط است که در انتهای خط و زوایای تند و در آرایش H و همچنین در مواردی که از یک فیدر اصلی انشعاب خارج گردد، استفاده می‌شود.

 

تیرهای سیمانی 14 متـر:

تیر 400/14 :

 در مواردی که در یک شبکه احتیاج به ارتفاع بالاتر برای عبور خط داشته باشیم که با مشکل حریم مواجه نگردیم. از تیرهای 14 متری استفاده می‌گردد.

تیر 800/14 :

 این تیرها که قوی‌ترین نوع تیر از لحاظ ارتفاع و قدرت تحمل است برای عبور دو مداره از روی جاده و همچنین برای رفع حریم تیرهای زیرخط استفاده می‌گردد. در صفحات بعدی نمای ظاهری و اطلاعات استاندارد برای تهیه تیرهای سیمانی و فلزی و اندازه‌های استاندارد آن‌ها نشان داده شده است.

 

3)تیرهای فلزی:

این تیرها در اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قدرت تحمل با توجه به شرایط مورد استفاده ساخته می‌شود و بیشتر در جاهایی که امکان استفاده از تیرهای سیمانی موجود نیست. (شیب دره، بالای کوه و . . . ) استفاده می‌گردد. از این تیرها همچنین در روشنایی معابر استفاده می‌گردد.

الف) کراس آرم چوبی:

این کراس آرم از خیلی وقت پیش برای خطوط تلفن، تلگراف و توزیع برق استفاده می شده است و عموماً از درخت صنوبر و کاج ساخته می شود و معمولاً برای استحکام و دوام بیشتر کراس آرم چوبی را با روغن یاپنتا کلروفنل بصورت اشباع در می آوردند و خاصیت عایقی آن از نظر کار کردن افراد روی شبکه از جهت ایمنی بسیار مهم است و توسط بریس به تیر محکم می شوند.

ب) کراس آرم فلزی:

این کراس آرم جهت تیرهای بتونی و فولادی بکار می رود و از نبشی با بالهای مساوی ساخته می شود که توسط بریس یا باز و به تیر محکم می گردد.


کراس آرم ال آرم :

در اصطلاح انگلیسی به کنسول (کراس آرم) ال آرم و پرچمی ساید آرم گفته می شود.

ساید آرم یعنی کنسولهایی که کاملاً در یک طرف تیر بسته می شوند این کنسولها بیشتر برای رفع موانع به کار می روند و در کوچه ها و جاهایی که پایه نزدیک ساختمان است و امکان استفاده از کراس آرم معمولی نیست (تخت و مثلثی) بدلیل نزدیک شدن فازها به ساختمان یا مانع دیگر از این کراس آرم استفاده می کنند.


کراس آرم پرچمی :

همچنین در جاهایی که فضای کافی جهت نصب کراس آرم معمولی نیست نظیر کوچه های کم عرض و یا جاهایی که در یک طرف درختکاری شده است می توان از کنسولهای پرچمی استفاده کرد.


کراس آرم دوبله :

در جاهایی که نیروی کشش وارده روی کراس آرم بیشتر از حد معمول است و یا اسکلت استوارتری مورد نیاز باشد از کراس آرم دوبله استفاده می شود. به این ترتیب که هر طرف پایه یک کراس آرم بسته می شود. این کشش اضافی بیشتر درانتهای خطوط در زوایا و سرپیچها ایجاد می گردد و کراس آرم دوبله باعث     می گردد که نیروهای وارده بین هر دو کراس آرم و نیز دو مقره سوزنی و پایه های مقره های مربوط و هر دو سیم اصلی تقسیم گردد. و به این ترتیب نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید.

 

اتریه :

برای نگهداری مقره چینی و سیم فشار ضعیف از اتریه روی پایه نصب می شود استفاده می کنند و شامل سه قطعه است: بدنه اتریه، پین و اشپیل.

1 – بدنه اتریه :شامل تسمه ای می باشد از جنس فولاد گالوانیزه که ضخامت آن به 5 میلیمتر می رسد و پهنای آن 50 میلیمتر و تسمه به شکل D می باشد که دارای دو سوراخ یکی در لبه بالایی و دیگری در لبه پایینی اتریه می باشد. دهانه اتریه 86 میلیمتر و طول دو ضلع بالایی و پایینی هر کدام 96 میلیمتر است.

2 – پین : از جنس فولاد گالوانیزه است و طول آن 15 میلیمتر و قطر آن 16 میلیمتر میباشد.

3 – اشپیل :از جنس برنز می باشد.

+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:33 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .


اجزای تشکیل دهنده شبکه توزیع برق( قسمت سوم )

 مقره ها

مقره ها چهار ویژگی و وظیفه عمده دارند:

الف) وظیفه اصلی مقره ها ، ایزوله کردن هادی از بدنه کنسول و پایه می باشد.


ب) وظیفه دیگر مقره ها ، تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها ، و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ می باشد که در هر شرایطی ، فاصله هادی از بدنه و بازوی پایه ، نباید از مقادیر مجاز کمتر باشد.


ج)مقره ها باید در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و کهنه شدن ، تا حد قابل قبولی حفظ نماید.


د) هر مقره باید (خواص ساختمانی ) را رعایت نموده و قابل اعمال روی آن باشد .

 

مواد تشکیل دهنده مقره ها:

استقامت مکانیکی مقره ها (ایزولاتورها) بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس طول و شکل مقره دارد. دو ماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوایی، چینی و شیشه سخت می باشد.

مواد اولیه چینی که در ساخت مقره ها از آن استفاده  می شود عبارت است از: فلدسپات، کائولین (خاک چینی) و کواترز که بایستی به یک نسبت معین از انها را ترکیب کرده و به صورت گل در آورد سپس درصد رطوبت آنرا پایین آورده و در خلاء پرس نمایند تا از حبابهای هوا خالی گردد و سپس آن را قالب گیری کرده و به شکل مقره مورد نظر در می آیند پس از خشک شدن لعاب داده و بعد آن را در کوره های مخصوص تحت تأثیر درجه حرارت معین پخته می شود تا عایق چینی به دست آید خمیر کردن چینی با آب کاملاً تصفیه شده انجام می گیرد تا املاح موجود در آب به خصوص نمک و از خراب کردن خواص مکانیکی چینی و همچنین خواص الکتریکی چینی جلوگیری می کند و کلیه مقره های چینی دارای پوششی از لعاب شیشه با درجه ذوب پایین می باشد که به رنگ سفید و قهوه ای و یا سبز می باشد لعاب علاوه بر بالا بردن مقاومت مکانیکی مقره، باعث صیقلی شدن سطح خارجی مقره نیز می گردد و در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گرد و خاک و دوده) با آن کم می شود و در اثر باران و باد به سادگی تمیز و شسته می شوند. همچنین باعث می شود فشار الکتریکی به طور یکنواخت در تمام سطح آن انتشار یابد.

ماده دیگری که برای ساخت مقره ها بکار می رود شیشه سخت می باشد که مزیتهای زیادی نسبت به نوع چینی دارد. قدرت دی الکتریک چینی سالم در حدود 12 تا  Kv/mm28 میباشد قدرت تحمل آن در مقابل فشار در حدود 7000kg/cm2   و در قبال کشش 500kg/cm2 می باشد.

 

انواع مقره از نظر جنس:

الف) مقره شیشه ای                 ب) مقره چینی

مزایای مقره شیشه ای نسبت به چینی:

1 ) در مقابل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاومتر است.

2 ) اگر شکند به تکه های کوچکی شکسته شده و این عیب را می توان از روی زمین مشاهده کرد بنابراین تشخیص عیب در مقره شیشه ای آسانتر از مقره چینی است.

3 ) استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی و در حدود 140 kg/cm2 می باشد.

4 ) ضریب انبساطی حرارتی مقره شیشه ای کوچکتر بوده و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است.

5 ) تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده و در مقابل کشش استقامت معادل چینی را دارد.

6 ) عیب شیشه ای این است که رطوبت در سطح آن زودتر تقطیر شده و در مقره های بزرگ جرم ماده آن با شکل نامنظم ممکن است پس از سرد شدن تغییر شکل نسبی داخلی پیدا کند.

7 ) عیب دیگر مقره شیشه ای این است که رطوبت و گرد و غبار و آلودگی به راحتی روی شیشه نشسته و باعث جریان خزنده سطحی می گردد. این عیب را می توان در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار با طرح خاص مقره برطرف کرد.

 

انواع مقره ها:

1 ) مقره سوزنی یا میخی: مقره سوزنی همانطور که از نامش پیداست روی یک پیچ یا پایه فولادی (پین) وصل می گردد که مقره را در جای خود مثلاً روی کراس آرم نگه می دارد و هادی نیز به وسیله یک سیم اصلی روی مقره محکم می گردد. مقره های سوزنی ممکن است چینی یا شیشه ای باشند. مقره های سوزنی شیشه ای یکپارچه بوده ولی نوع چینی آن تا ولتاژ 23kv یکپارچه و برای ولتاژهای بالاتر بسته به مقدار ولتاژ چند تکه ساخته می شود که به وسیله سیمان مخصوصی به یکدیگر وصل می گردد.

 

انواع مقره سوزنی

الف ) مقره سوزنی ساده

ب) مقره سوزنی سر گرانیتی یا رادیو فرید

 

2 ) مقره اتکایی: نوعی دیگر از مقره سوزنی است که مطابق شکل به صورت استوانه چینی توپر یا توخالی ساخته می شود. نوع توخالی آن به شکل استوانه است که در یک انتهایش یک حفره دارد که قبل از اینکه قاعده مقره به کلاهک فلزی چسبانده شود پوشانده میشود مقره های اتکایی به صورت عمودی یا افقی می گردند نوع افقی آن از نوع چینی یکپارچه و توپر ساخته شده و برای نگهداری هر فاز توسط یک پین یا پیچ مخصوصی بر روی پایه به طور افقی نصب   می گردد. در سر مقره یک کلمپ مخصوص جهت نگهداری هادی خط می باشد این نوع مقره در شبکه هوایی نیاز به کراس آرم و بریس ندارد و فضای کمتری را اشغال می کند. نوع عمودی آن بیشتر در پستهای فشار قوی نصب می گردد که ممکن است توپر یا توخالی باشد.

3 ) مقره آویزی: مقره آویزی (بشقابی) چنانچه از نامش پیداست از کراس آرم آویزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسیله کلمپی بسته می شود. این نوع مقره زمانی که ولتاژ از 44 kv بیشتر می گردد مورد استفاده قرار می گیرد زیرا مقره سوزنی در این ولتاژها بسیار سنگین و گران تمام می شود و بسیار مشکل است که پایه مقره سوزنی بتواند نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید. استفاده از مقره های آویزی احتیاج به پایه مقره ندارد و امکان ایچاد هر نوع فاصله ای بین هادی ها و پایه را به وسیله افزایش تعداد مقره های زنجیری به وجود می آید.

4 ) مقره کششی: این مقره ها در ابتدا و انتهای خطوط در زوایا و پیچهای تند و در جاهای بسیار بلند مثل عبور از رودخانه ها یا دره های عریض علاوه بر نیروهای عمودی وزن سیم و یخ و نیروهای عرضی باد بر سیم، نیروی کششی افقی ناشی از کشیدن هادی ها نیز وجود دارد. مقره کششی بر دو نوع مقره کششی خط و مقره مهار می باشد.

5 ) مقره چرخی: جنس این مقره از چینی می باشد و روی آن لعاب داده شده. این نوع مقره در شبکه های فشار ضعیف به کار می رود. مقره چرخی در وسط دارای سوزنی است که در تمام طول مقره وجود دارد. از این سوراخ میله ای عبور می کند که مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین در اتریه نگه می دارد و اتریه توسط پیچ و مهره به پایه محکم می شود و بر دو نوع می باشد مقره چرخی S80 و مقره S120 که مقره S80 برای استفاده جهت سیم های مسی تا 50 و مقره S120 جهت استفاده سیمهای مسی 50 به بالا بکار برده می شود.

انواع تیرها:

1)تیرهای چوبی                                                                    

2)تیرهای سیمانی

3)تیرهای فلزی

۱)تیرهای چوبی:

در گذشته این نوع تیر کاربرد فراوان داشته است، این تیرها به علت سبکی و خاصیت عایقی مورد استفاده در شبکه‌های توزیع 20 کیلوولت و 63 کیلوولت بوده است که در 20 کیلوولت به صورت تکی و در 63 کیلوولت به صورت جفت استفاده می‌شده است، در تیرهای چوبی از سه نوع چوب متفاوت با توجه به شرایط کلانـی بهر‌ه‌ برده می‌شده است:

الف) تیر چوبی از جنس کاج

ب) تیر چوبی از جنس سرو آزاد

ج) تیر چوبی شاه بلوط (کج و معوج)

که بیشترین کاربرد را تیر چوبی از جنس کاج داشته است.

 

2) تیرهای سیمانی:

این تیرها بیشترین کاربرد را در شبکه توزیع دارد که دارای اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قطـر می‌باشد، که با توجه به نوع استفاده در شبکه فشار ضعیف و متوسط تقسیم‌بندی می‌گردند.

تیرهای سیمانی از سیمان مسلح ساخته می‌شود و برای فشار ضعیف و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرهای سیمانی را بر حسب کششی که می‌توانند در انتهاب بالای تیر (25 سانتیمتر رأس نیز) تحمل کنند طبقه‌بندی می‌کنند.

زمانی که گفته می‌شود تیر 200/9 و 400/9 منظور آن است که این تیر در قسمت بالا و در فاصله 25 سانتیمتری از رأس تیر می‌تواند 200 یا 400 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.

انواع تیرهای سیمانی فشار ضعیف:

تیر 200/9 :

این تیرها که به تیرهای میانی معروف می‌باشند دارای 9 متر طول بوده که در قسمت میانی یک Section واقع گردیده و وزن سیم‌ها را تحمل می‌کند.

تیر 400/9 :

 این تیرها قابلیت تحمل بیشتری داشته و در انتهای فواصل کوتاه به عنوان تیر انتهایی و در زوایا تک‌فاز و سه فاز (زاویه کوچک) استفاده می‌گردد.

تیر 800/9 :

 این تیرها قویترین تیر در شبکه فشار ضعیف است و معمولا" در مواردی به کار می‌رود که نیاز است فشار زیادی را تحمل کند، در شبکه سه فاز در زوایای تند و همچنین در انتهای خط سه فاز کاربرد دارد. همچنین در اسپن‌های طولانی و جاهایی که انشعابات تک‌فاز واقع بر مسیر اصلی می‌گردد.

 

انواع تیرهای سیمانی فشار متوسط:

نظر به اینکه شبکه فشار متوسط دارای میدان قوی‌تر می‌باشد، باید با توجه به احتمال خطر و در نظر گرفتن حریم‌های بیشتر بایستی از تیرهای بلندتر بهره برد.

تیر 200/12 :

به تیرهای میانی در شبکه فشار متوسط معروف بوده و وزن سیم را در طول یک Section تحمل می‌کند، این تیرها دارای 12 متر طول می‌باشند.

تیر 400/12 :

 در شبکه فشار متوسط در زوایای کم و همچنین در جاهایی که کشش کمی وجود دارد،‌ استفاده می‌شود.

تیر 800/12 :

 این تیر قوی‌ترین تیر در شبکه فشار متوسط است که در انتهای خط و زوایای تند و در آرایش H و همچنین در مواردی که از یک فیدر اصلی انشعاب خارج گردد، استفاده می‌شود.

 

تیرهای سیمانی 14 متـر:

تیر 400/14 :

 در مواردی که در یک شبکه احتیاج به ارتفاع بالاتر برای عبور خط داشته باشیم که با مشکل حریم مواجه نگردیم. از تیرهای 14 متری استفاده می‌گردد.

تیر 800/14 :

 این تیرها که قوی‌ترین نوع تیر از لحاظ ارتفاع و قدرت تحمل است برای عبور دو مداره از روی جاده و همچنین برای رفع حریم تیرهای زیرخط استفاده می‌گردد. در صفحات بعدی نمای ظاهری و اطلاعات استاندارد برای تهیه تیرهای سیمانی و فلزی و اندازه‌های استاندارد آن‌ها نشان داده شده است.

 

3)تیرهای فلزی:

این تیرها در اندازه‌های مختلف از لحاظ طول و قدرت تحمل با توجه به شرایط مورد استفاده ساخته می‌شود و بیشتر در جاهایی که امکان استفاده از تیرهای سیمانی موجود نیست. (شیب دره، بالای کوه و . . . ) استفاده می‌گردد. از این تیرها همچنین در روشنایی معابر استفاده می‌گردد.

الف) کراس آرم چوبی:

این کراس آرم از خیلی وقت پیش برای خطوط تلفن، تلگراف و توزیع برق استفاده می شده است و عموماً از درخت صنوبر و کاج ساخته می شود و معمولاً برای استحکام و دوام بیشتر کراس آرم چوبی را با روغن یاپنتا کلروفنل بصورت اشباع در می آوردند و خاصیت عایقی آن از نظر کار کردن افراد روی شبکه از جهت ایمنی بسیار مهم است و توسط بریس به تیر محکم می شوند.

ب) کراس آرم فلزی:

این کراس آرم جهت تیرهای بتونی و فولادی بکار می رود و از نبشی با بالهای مساوی ساخته می شود که توسط بریس یا باز و به تیر محکم می گردد.


کراس آرم ال آرم :

در اصطلاح انگلیسی به کنسول (کراس آرم) ال آرم و پرچمی ساید آرم گفته می شود.

ساید آرم یعنی کنسولهایی که کاملاً در یک طرف تیر بسته می شوند این کنسولها بیشتر برای رفع موانع به کار می روند و در کوچه ها و جاهایی که پایه نزدیک ساختمان است و امکان استفاده از کراس آرم معمولی نیست (تخت و مثلثی) بدلیل نزدیک شدن فازها به ساختمان یا مانع دیگر از این کراس آرم استفاده می کنند.


کراس آرم پرچمی :

همچنین در جاهایی که فضای کافی جهت نصب کراس آرم معمولی نیست نظیر کوچه های کم عرض و یا جاهایی که در یک طرف درختکاری شده است می توان از کنسولهای پرچمی استفاده کرد.


کراس آرم دوبله :

در جاهایی که نیروی کشش وارده روی کراس آرم بیشتر از حد معمول است و یا اسکلت استوارتری مورد نیاز باشد از کراس آرم دوبله استفاده می شود. به این ترتیب که هر طرف پایه یک کراس آرم بسته می شود. این کشش اضافی بیشتر درانتهای خطوط در زوایا و سرپیچها ایجاد می گردد و کراس آرم دوبله باعث     می گردد که نیروهای وارده بین هر دو کراس آرم و نیز دو مقره سوزنی و پایه های مقره های مربوط و هر دو سیم اصلی تقسیم گردد. و به این ترتیب نیروهای مکانیکی وارده را تحمل نماید.

 

اتریه :

برای نگهداری مقره چینی و سیم فشار ضعیف از اتریه روی پایه نصب می شود استفاده می کنند و شامل سه قطعه است: بدنه اتریه، پین و اشپیل.

1 – بدنه اتریه :شامل تسمه ای می باشد از جنس فولاد گالوانیزه که ضخامت آن به 5 میلیمتر می رسد و پهنای آن 50 میلیمتر و تسمه به شکل D می باشد که دارای دو سوراخ یکی در لبه بالایی و دیگری در لبه پایینی اتریه می باشد. دهانه اتریه 86 میلیمتر و طول دو ضلع بالایی و پایینی هر کدام 96 میلیمتر است.

2 – پین : از جنس فولاد گالوانیزه است و طول آن 15 میلیمتر و قطر آن 16 میلیمتر میباشد.

3 – اشپیل :از جنس برنز می باشد.

+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:33 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:32 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:32 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:32 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:32 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:32 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:32 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

برق گیرها ( 2 )

برق گیرها ( 2 )
برق گیرها ( 2 )


 






 

برقگير لوله اي :
 

اين نوع برقگير شامل يک فاصله هوايي براي جرقه زدن در فضا و يک فاصله ديگر در درون يک محفظه مخصوص مي باشد که با هم به طور سري قرار دارند . اين نوع برقگير ها به منظور کوتاه کردن زمان عبور جريان هدايت شونده (پرهيز از وقوع اتصال کوتاه) تهيه شده اند . در برقگير لوله اي جريان هدايت شونده پس از يک يا چند پريود در اثر گازي که خود برقگير توليد مي کند از بين مي رود و از اين جهت مي توان آن را برقگير " جرقه خاموش کن " نيز ناميد .
برقگير لوله اي از يک لوله عايقي ( R ) از جنس مواد مصنوعي ( PVC ، فيبر لاستيک سخت ) تشکيل شده است و در داخل آن دو الکترود فلزي تو پر ( E ) و توخالي ( G ) قرار دارند . الکترود G مستقيماً به دکل يا سيم زمين متصل مي شود ولي بين الکترود E و فاز شبکه يک فاصله هوايي وجود دارد . هر گاه اضافه ولتاژي بين فاز و برقگير قرار بگيرد ، فاصله هوايي L و فاصله بين دو الکترود توسط جرقه اتصال کوتاه مي شود و در اثر اين جرقه ، شبکه اتصال زمين مي شود و جريان زيادي از برقگير مي گذرد که سبب بخار شدن قسمتي از سطح داخلي لوله R مي شود . اين گاز فشار داخلي لوله را با وجود اين که سوراخ لوله الکترود انتهايي به خارج راه دارد ، به حدي بالا مي برد که با سرعت زيادي از سوراخ G خارج مي شود . جريان سريع گاز الکترونهاي موجود بين دو الکترود را با خود به خارج حمل مي کند ، جرقه را خنک کرده و در ضمن طول قوس را به حدي زياد مي کند که پيوستگي قوس از بين مي رود و قوس مي شکند و به اين ترتيب پس از يک يا چند پريود ، به علت اين که حامل هاي بارهاي الکتريکي در مسير قوس موجود نيستند جرقه خاموش شده مجدداً روشن نمي شود و براي هميشه خاموش مي ماند . و جريان اتصال کوتاه قطع مي گردد .
از برقگيرهاي لوله اي بيشتر در شبکه هاي با ولتاژ استفاده مي شود . اين نوع برقگيرها قادر نيستند که به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود کنند . قابليت قطع جريان هدايت کننده با فرکانس قدرت ، بستگي به ظرفيت اتصال کوتاه سيستم در نقطه خطا دارد . همچنين ولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها بالاتر از برقگيرها يا مقاومت غير خطي است .

برقگير سيليکون کاربيد :
 

تا چندي قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگيرهاي سيليکون کاربيد ( SiC ) بود . اين برقيگر ها از ترکيب سري فواصل هوايي با مقاومت ساخته مي شوند و برخلاف جرقه گيرها ، پس از عمل کردن آنها ، شبکه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت . زيرا مقاومت مذکور جريان تخليه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقريبي جريان و ولتاژ پس از به صفر رسيدن شکل موج ولتاژ نامي سيستم ، جريان مجدداً برقرار نمي شود .
مقاومت هاي اين نوع از برقگيرها از نوع غير خطي هستند زيرا از يک طرف بايد آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوايي قابل قطع باشند و از طرف ديگر در ولتاژ هاي ضربه اي به صورتي باشند که در اثر تخليه جريانهاي ضربه اي زياد ، افت ولتاژ دو سر آنها ( ولتاژ پسماند ) از سطح حفاظتي تجهيزات کمتر شود . معمولاً اين مقاومت ها از نيمه هادي سيليکون کاربيد ( SiC ) ساخته مي شوند که داراي خاصيت مذکور مي باشند .
برقگير سيليکون کاربيد شامل يک مقاومت سيليکون کاربيد با مشخصه غير خطي V – I به صورت سري با يک فاصله هوايي مي باشد . وقتي اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بيشتر شود ، با ايجاد جرقه در دو سر فاصله هوايي ، افزايش امپدانس مسير جرقه از افزايش شديد جريان جلوگيري مي کند . فاصله هوايي جرقه که به آن فاصله جرقه اکتيو گفته مي شود ، طوري طراحي مي گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ ، جرقه مسدود گردد.
برقگيرهاي SiC به هيچ عنوان نبايد تحت اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت ( شبکه ) عمل کنند . زيرا باعث ايجاد اتصال کوتاه به زمين و عبور انرژي زياد از خود شده و از بين مي روند . برقيگر هاي SiC سطح اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه و کليد زني را به حد مشخصي کاهش مي دهند که اين حد بستگي به ولتاژ نامي برقگير دارد .
اضافه ولتاژ کليد زني با انرژي بالا که جريان تخليه زيادي را براي مدت طولاني عمل مي کند ، ممکن است باعث سوختن الکترودهاي برقگير شود و لذا اين مسئله باعث محدوديت در کاربرد اين نوع برقيگر ها و هم چنين باعث مي شود که سطح استقامت عايقي ، بالاتر براي تجهيزات انتخاب شود . در چنين حالاتي بايد برقگيرهايي با ولتاژ نامي بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژهاي ناشي از کليد زني عمل نکنند .
در برقگيرهاي SiC نوع جديد ، براي کاهش تلفات ( افزايش طول عمر و قدرت تحمل انرژي ) برقگير و براي خاموش کردن جرقه در فاصله هوايي پس از حذف موج و در نتيجه قطع جريان ، از روشهاي مغناطيسي استفاده مي شود .
برقيگر SiC با خاموش کن مغناطيسي 3 برابر بيشتر از نوع معمولي آنها قابل تحمل انرژي را دارا مي باشد ، زيرا تلفات جريان متعاقب موج به حداقل مقدار خود مي رسد. اين نوع برقگيرها در شبکه هاي با ولتاژ بالا کاربرد دارند .

برقگيرهاي نوع اکسيد فلزي ( MOV ) :
 

نوع جديد برقگيرها داراي بلوک هايي با مقاومت الکتريکي غير خطي و از جنس اکسيد فلزات مي باشند . اين بلوک ها به MOV مشهور مي باشند . از آنجا که 95 % از مواد تشکيل دهنده بلوک هاي MOV را اکسيد روي ( ZnO ) تشکيل مي دهد ، به آنها برقگيرهاي ZnO نيز گفته مي شود .
اجزاي تشکيل دهنده ZnO شامل اکسيد روي و مقادير کمي از اکسيد ديگر فلزات از قبيل بيسموت ، کبالت ، آنتيموان ، اکسيد منگنز مي باشد . ذرات بسيار ريز اکسيد روي و اکسيد فلزات ديگر پس از فشرده شدن به صورت ديسک و در اندازه هاي معين شکل مي گيرند . سپس اين ديسک ها در درجه حرارت بالا پخته شده و به صورت سراميک در مي آيند اين ديسک ها به صورت سري در محفظه استوانه اي شکل گرفته و برقگير ZnO را تشکيل مي دهند .
بلوک ZnO داراي يک مشخصه ولتاژ – جريان کاملاً غير خطي مي باشد و داراي قابليت بالا براي جذب انرژي موج هستند . دنباله جريان در اين نوع برقگيرها وجود ندارد يعني جريان با کاهش اضافه ولتاژ ضربه اي کاهش مي يابد و با ولتاژ متناوب ( ولتاژ نامي سيستم ) ادامه پيدا نمي کند. از اين رو برقگيرها در عمل کمتر از برقگيرهاي با فاصله هوايي گرم مي شوند و تکرار عملکرد آنها کمتر مشکل ايجاد مي نمايد .
از ديگر مزاياي اين نوع برقگير ها ، سرعت عملکرد در پيشاني موج است . به اين معني تاخيري که در برقگيرهاي با فاصله هوايي وجود دارد ، در اين نوع برقگيرها خيلي کمتر است .
با توجه به عدم وجود فاصله هوايي ، امکان موازي کردن برقگير ZnO وجود دارد به اين ترتيب مي توان تحمل برقگير در مقابل جريانها زياد را افزايش داد . با مقايسه ولتاژ – جريان بلوک هاي SiC و ZnO مشخص مي شود که تحت ولتاژ نامي شبکه، جريان عبوري از بلوک ZnO کمتر از يک ميلي آمپر است . در حالي که اين مقدار براي بلوک هاي SiC به مراتب بيشتر است. برقگيرهاي ZnO ميتوانند اضافه ولتاژهاي با فرکانس قدرت را براي مدت مشخص تحمل کنند و با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستم هاي زمين نشده ( که هنگام اتصال کوتاه يک فاز به زمين ، ولتاژ فازهاي ديگر مي تواند تا برابر افزايش يايد ) مي توان سطح عايقي کمتري را براي اين نوع برقگير ها انتخاب کرد.
يکي از مشکلات برقگيرهاي ZnO ، جريان نشتي در فرکانس قدرت مي باشد . اين جريان در حد ميلي آمپر است ولي ممکن است با تکرار عملکرد برقگير ، لايه هاي عايق بين دانه هاي اکسيد روي سوخته شود و باعث افزايش جريان نشتي گردد.
مسأله ديگر ، تغيير مقاومت بر اثر درجه حرارت است . اين تغيير در جريانهاي کم، بيشتر محسوس است ولي به هر حال با کاهش مقاومت تحت ولتاژ نامي شبکه بر اثر درجه حرارت ، احتمال گرم شدن و کاهش مقاومت و افزايش درجه حرارت وجود دارد .
با وجود اين مشکلات ، اما به خاطر مزاياي زياد برقگيرهاي ZnO نسبت به ديگر برقگيرها ، استفاده از اين برقگيرها متداول شده است و به تدريج جايگزين برقگيرهاي ديگر مي گردد . بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnO عبارتند از :
کارآيي بهتر نسبت به ساير برقگيرها ( بهتر از ساير برقگيرها ، اضافه ولتاژها را کنترل مي کند ) .
پراکندگي کم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي کم .
داراي تاخير زماني خيلي کم .
برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز .
داراي مشخصه ولت – جريان خطي تر از برقگير SiC .
داراي سطح حفاظتي خيلي خوب .
داراي جريانهاي نشتي پائين در شرايط کار نامي سيستم ( حداقل تلف توان در شرايط کار عادي ) .
از مهمترين عيب هاي برقگيرهاي ZnO ، قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرهاست و ديگر اين که برقگيرهاي ZnO در سيستم هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه ، بيشتر از برقگيرهاي SiC در معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي گيرند .

برقگير قوس طولاني ( LFA ) :
 

نصب برقگير خط بين فاز – دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت .
روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه مي باشد.
برقگيرهاي قوس طولاني مي توانند بين هادي و زمين و يا به صورت سري با مقره قرار بگيرند . ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر مي باشند . به طوري که قيمت آن در حدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است . يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه ( PAF ) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد .
پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي :
انتخاب برقگيرها با توجه به نوع سيستم ، اهميت و ملاحظات اقتصادي آن صورت مي گيرد که بايد درباره انتخاب يک نوع آن تصميم گرفت ، اين تصميم گيري بايد به گونه اي باشد که احتمال آسيب رساندن به دستگاه مورد حفاظت را به حداقل برساند . و ضمن اينکه برقگير بايد به طور کامل از عهده حفاظت سيستم و تجهيز برآيد ، خود نيز محفوظ بماند .
پارامترهاي مهم در انتخاب برقگير مناسب عبارتند از :
ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV )
ولتاژ نامي ( Ur )
جريان تخليه نامي
ماکزيمم جريان ضربه قابل تحمل
قابليت تحمل جذب انرژي W

ماکزيمم ولتاژ کار دائم ( MCOV ) :
 

از آنجا که برقگير بين فاز و زمين قرار مي گيرد ولتاژ کار دائم روي برقگير به ميزان برابر ولتاژ خط مي باشد . معمولاً براي اين مقدار ضريب اطميناني در نظر گرفته مي شود .
حداقل ضريب اطمينان 05/1 مي باشد .
بنابراين در شبکه 20 کيلوولت ( ماکزيمم ولتاژ شبکه 24 کيلوولت ) حداقل MCOV برابر 55/14 کيلوولت است . مقدار MCOV بر حسب " کيلوولت مؤثر " داده مي شود .
سازندگان برقگير توليدات خود را به مدت 1000 ساعت تحت ولتاژ MCOV 05/1 قرار مي دهند و تلفات برقيگر را در ابتدا و انتهاي اين مدت آزمايش ، اندازه گيري مي کنند درصورتي که تلفات تغيير نکرده باشد صحت عملکرد برقگير تاييد مي شود .

ولتاژ نامي ( Ur ) :
 

مقدار ولتاژ نامي به چند عامل بستگي دارد از جمله :
اضافه ولتاژ موقتي ( TOV ) ناشي از اتصال کوتاه تک فاز به زمين يا قطع بار و در نتيجه افزايش ولتاژ شبکه .
ضريب اتصال زمين ( Ce ) .
زمان قطع شدن خطاهاي اضافه ولتاژ .
با توجه به عوامل مذکور ولتاژ نامي از رابطه تقريبي زير محاسبه مي شود :
Ur = 1.25 MCOV

جريان تخليه نامي :
 

جريان تخليه نامي ، جريان ضربه با زمين پيشاني و زمان پشت است و برقگير بايد به دفعات قادر به تحمل آن باشد .
طبق استاندارد برقگير بايستي 20 موج ضربه در 6 گروه سه پالسه و هر پالس به فاصله زماني 1 دقيقه را تحمل کرده و آسيبي نبيند . برقگيرهاي خطوط توزيع و انتقال با 4 محدوده جريان نامي 5 ، 10 ، 15 ، 20 کيلو آمپر ساخته مي شوند . در سيستم توزيع عموماً برقگير 5 کيلوآمپر استفاده مي شود . اما در مناطقي که تعداد روزهاي رعد و برقي يا تعداد صاعقه در سال زياد باشد برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نيز به کار مي برند .
عدد نشان دهنده تعداد صاعقه يا عدد ايزوکرونيک ، NK مي باشد . نقشه هاي ايزوکرونيک براي ايران وجود دارد و مي توان مناطق پر صاعقه را جستجو نمود . مناطقي که داشته باشند ، پر صاعقه محسوب شده و بهتر است در خطوط توزيع هوايي آن مناطق برقگيرهاي 10 کيلوآمپر نصب گردد . برقگيرهاي 10 کيلوآمپر بالاتر از کلاس 1 و همچنين برقگيرهاي 15 و 20 کيلوآمپر در خطوط انتقال به کار مي روند .
ماکزيمم جريانهاي ضربه قابل تحمل :
ماکزييم جريان ضربه با زمان پيشاني 4 ميکروثانيه و زمان پشت موج 10 ميکروثانيه است که برقگير بايستي در حالي که قرص هاي داخل آن تا 60 گرم شده اند يک بار قادر به تحمل آن باشد و سپس به مدت 10 ثانيه ولتاژ نامي و بعد از آن به مدت نيم ساعت ولتاژ MCOV را نيز بايد بتواند تحمل نمايد . و در اثر حرارات تخريب نشود و پايداري حرارتي تضمين گردد .
اين جريان طبق استاندارد IEC براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر به ميزان 65 کيلوآمپر و براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر به ميزان 100 کيلو آمپر تعيين شده است .

انتخاب کلاس برقگير :
 

با داشتن قابليت جذب انرژي بر حسب KJ/Kv نامي و همچنين نسبت Ur Ures / ميتوان تشخيص داد که چه کلاس تخليه اي لازم است و سپس اولين کلاس تخليه بالاتر را انتخاب نمود . براي برقگيرهاي 5 کيلوآمپر و پائين تر کلاس معين نمي شود ولي برقگيرهاي 10 ، 15 و 20 کيلوآمپري را بر حسب قابليت تحمل انرژي دسته بندي مي نمايند . برقگيرهاي سيستم توزيع حداکثر کلاس 1 مي باشد و کلاس بالاتر از 2 مخصوص برقگيرهاي نوع پست و خطوط انتقال است .
استاندارد IEC جريان تخليه کليد زني را براي برقگير 5 کيلوآمپر حداقل 75 آمپر و زمان آن را 1 ميکروثانيه و همچنين براي برقگيرهاي 10 کيلوآمپر کلاس 1 به ميزان 125 آمپر و زمان آن را 2 ميکروثانيه پيشنهاد نموده است .
برقگيرها بر اساس جريان نامي شان طبقه بندي مي شوند ، جريان هاي تخليه نامي برقگيرهاي معمولي طبق استاندارد 1 – 99 IEC عبارتند از 5/1 ، 5/2 ، 5 ، 10 کيلوآمپر .
برقگيرهاي با جريان نامي 10 کيلوآمپر براي پست به کار مي روند و ولتاژ نامي اين برقگيرها از 3 کيلوآمپر به بالاست .
برقگيرهاي با جريان تخليه نامي 5 کيلوآمپر هم براي پست هاي فوق توزيع و هم براي شبکه توزيع به کار مي رود. ولتاژ نامي اين برقگيرها بين 38 – 3 کيلوولت است و مشخصه عملکرد آنها براي تمامي کشورها مناسب مي باشد . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10کيلوآمپر است .
برقگيرهاي 5/2 کيلوآمپر نيز براي شبکه توزيع به کار مي رود و ولتاژ نامي آنها از 175 ولت تا 39 کيلوولت است . سطح حفاظتي اين برقگيرها 10 و 5 کيلوآمپر است. برقگيرهاي 5/1 کيلوآمپر فقط براي ولتاژهاي پائين تا حدود 660 ولت به کار مي رود . تجربه نشان داده است که براي ايجاد يک سطح حفاظتي متوسط يا پائين ، برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي و با جريان تخليه 10 کيلوآمپر بهترين سطح حفاظتي را تأمين مي کنند .
به عنوان يک قانون کلي بهترين حفاظت با برقگيرهاي 10 کيلوولت بدست مي آيد که براي ولتاژهاي بالاي 100 کيلوولت و يا پست هاي با ولتاژ پائين تر که داراي اهميت و حساسيت زيادي هستند مناسب است .
عواملي که انتخاب برقگير با کلاس بالاتر را توجيه مي کنند :
شدت امواج صاعقه به طور غير معمولي بالا باشد .
وجود امواج ناشي از کليد زني استفاده از برقگيري با جريان تخليه بالاتر را اجتناب ناپذير مي کند .
تاسيساتي با يک خط هوايي ورودي که داراي اهميت زيادي بوده اند ايجاد بهترين حفاظت را توجيه مي کنند خصوصاً در مواردي که حفاظت سيم محافظ غير مؤثر باشد .

انتخاب ولتاژ نامي برقگير :
 

ولتاژ نامي برقگير بر اساس حداکثر ولتاژ فاز به زمين با فرکانس قدرت انتخاب مي شود. ولتاژ نامي برقگير بايد حداقل برابر با حداکثر ولتاژ فاز به زمين انتخاب شود تا مطمئن باشيم که جريان با فرکانس قدرت در برقگير جاري نمي شود . از آنجا که حداکثر ولتاژ فاز به زمين سيستم اغلب به صورت تقريبي معلوم است لذا توصيه مي شود که ولتاژ نامي برقگير معادل و يا به مقدار کمي بالاتر از حداکثر ولتاژ فاز زمين انتخاب شود. استفاده از برقگيرهاي با ولتاژهاي نامي خيلي پائين ممکن است باعث افزايش احتمال بروز اتصالي شود .

عوامل مهم در آسيب ديدگي برقگيرها :
 

عملاً عوامل زيادي در آسيب ديدگي برقگيرها نقش داشته و مي توانند بر کارائي آنها تاثير گذاشته و حتي منجر به ترکيدن برقگيرها شوند . مهمترين عوامل آسيب ديدگي برقگيرها عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آلودگي .
اضافه ولتاژهاي گذرا و موقتي .
استفاده نا مناسب از برقگير .
عدم انطباق شرايط بهره برداري با مشخصه برقگير (طراحي غلط) .
عوامل ناشناخته .

تعمير و نگهداري برقگيرها :
 

برقگيرها همانند ساير تجهيزات سيستم نياز به تعمير و نگهداري دارند. و در صورت آسيب ديدن بايد تعمير و يا حتي تعويض شوند تا از حفاظت سيستم بوسيله برقگيرها اطمينان حاصل شوند .
هر چند برقگيرهاي جديد ( ZnO ) به نگهداري کمتري نياز دارند ولي مراقبت هاي زير بايد صورت بگيرد :
معاينات ظاهري
تست هاي الکتريکي

جمع بندي و نتيجه گيري :
 

اضافه ولتاژهاي ناخواسته مهمترين عامل تهديد کننده ايزولاسيون تجهيزات شبکه هاي قدرت مي باشند. در طراحي يک سيستم قدرت ، دستيابي به شبکه اي با قابليت اطمينان بالا و پايدار در برابر اضافه ولتاژهاي اعمالي از جمله صاعقه و سوئيچينگ ، حائز اهميت بوده و رسيدن به اين هدف به دو روش امکان پذير است : يکي ، افزايش استقامت الکتريکي تجهيزات ، به گونه اي که اضافه ولتاژهاي تحميلي هيچ گونه اختلالي در کار سيستم ايجاد نکنند . ديگري ، کاهش و کنترل دامنه اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم ، بوسيله تجهيزات محدود کننده و حفاظتي مثل برقگيرها مي باشد .
افزايش استقامت عايقي تجهيزات شبکه ، اگر چه قابليت اطمينان و پايداري شبکه را افزايش مي دهد ، اما باعث بزرگ شدن طرح و افزايش هزينه اقتصادي نيز مي گردد . لذا مسئله کاهش اضافه ولتاژها و روشهاي آن مطرح مي شود . براي حفاظت تجهيزات فشار قوي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم اغلب از برقگيرها استفاده مي شود . در حال حاضر ، برقگيرهاي ZnO بهترين کارائي براي حفاظت تجهيزات قدرت در برابر اضافه ولتاژها را دارا مي باشند .
هدف اصلي اين تحقيق بررسي برقگيرها و انواع آن در خطوط انتقال و پست هاي فشار قوي به منظور محدود کردن اضافه ولتاژهاي سيستم و حفاظت تجهيزات شبکه بوده است که ما به طور خلاصه به آن پرداختيم .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:31 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره

مقره
مقره


 






 
استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.

بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمری به جای سراميكی در ترانسفورماتور
 

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.

عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
 

• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
 

در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق:
 

قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.

2- هزينه عملياتي عايق:
 

يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.

ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:30 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره

مقره
مقره


 






 
استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.

بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمری به جای سراميكی در ترانسفورماتور
 

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.

عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
 

• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
 

در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق:
 

قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.

2- هزينه عملياتي عايق:
 

يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.

ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:30 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره

مقره
مقره


 






 
استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.

بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمری به جای سراميكی در ترانسفورماتور
 

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.

عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
 

• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
 

در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق:
 

قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.

2- هزينه عملياتي عايق:
 

يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.

ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:30 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره

مقره
مقره


 






 
استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.

بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمری به جای سراميكی در ترانسفورماتور
 

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.

عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
 

• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
 

در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق:
 

قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.

2- هزينه عملياتي عايق:
 

يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.

ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:30 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره

مقره
مقره


 






 
استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.

بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمری به جای سراميكی در ترانسفورماتور
 

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.

عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
 

• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
 

در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق:
 

قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.

2- هزينه عملياتي عايق:
 

يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.

ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:30 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره

مقره
مقره


 






 
استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.

بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمری به جای سراميكی در ترانسفورماتور
 

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.

عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
 

• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
 

در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق:
 

قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.

2- هزينه عملياتي عايق:
 

يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.

ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:30 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مقره

مقره
مقره


 






 
استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.

بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمری به جای سراميكی در ترانسفورماتور
 

براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،‌نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگ‌هاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد مي‌‌توان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.

عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.

مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
 

• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه مي‌توان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.

• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
 

در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق

1- هزينه اوليه عايق:
 

قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.

2- هزينه عملياتي عايق:
 

يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را مي‌توان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري

الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را مي‌توان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.

ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
 

اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 17:30 توسط مهندس ایمان رستگار  | 
مطالب جدیدتر مطالب قدیمی‌تر