• بازدید : 44 views
  • بدون نظر
این فایل در ۷۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

سيستم برقگير ميله اي از روشهاي سنتي براي مقابله با صاعقه است كه از زمان فرانكلين مورد استفاده بوده و بر اساس هدايت بار الكتريكي صاعقه به زمين عمل مي‌نمايد. صاعقه يكي از پديده هاي قدرتمند ومخرب دنياي طبيعي است كه سطح ولتاژ آن تا ۱۰۰ ميليون ولت در هر ضربه مي‌رسد. ضربات صاعقه به تجهيزات شبكه هاي قدرت يكي از عوامل جدي خطر و آسيب براي شركتهاي برق و مصرف كنندگان مي‌باشد. در بعضي از مناطق آمريكا بخصوص مناطق جنوب شرقي ، صاعقه يك پديده تقريباً روزانه است ، اما تابحال امكان پيش بيني و كنترل اين پديده وجود نداشته است. در سالهاي اخير فناوري پيش بيني و رهيابي توسعه يافته و شبكه ملي آشكار سازي صاعقه NLDN هنوز براي رهيابي صاعقه بيش از پيش تأكيد دارد زيرا اين امر مي‌تواند در شبكه هاي حمل و نقل هوايي ، دريايي و فضانوردي بسيار موثر واقع گردد
برق‌گير يا رساناي آذرخش
برق‌گيري يا رساناي آذرخش، ساختمان‌هاي بلند را از يورش آذرخش (صاعقه) مصون مي‌دارد. يك رساناي آذرخش ازيك نوار مسي كلفت تشكيل شده است كه نوك‌هاي فلزي تيزي دارند و در بالاي بلندترين قسمت ساختمان كار گذاشته مي‌شود. اين نوار را به تيغه فلزي بزرگي كه در اعماق مرطوب زمين زير ساختمان مدفون گشته است متصل مي‌كنند.
اين رسانا مسيري را براي شارش بار الكتريكي از بالاي ساختمان به زمين فراهم مي‌كند.
نشست تدريجي بار مثبت از نوكها (تخليه الكتريكي از نوك‌هاي تيز بهتر انجام مي‌شود) بسوي ابرها و شارش الكترونها از برق‌گير به زمين، از انباشته شدن انبوه بار روي بلندترين بخشهاي ساختمان جلوگيري مي‌كند. اگر اين تخليه الكتريكي از نوكها و از طريق برق‌گيري صورت نگيرد تخليه ناگهاني بار «آذرخش» صورت خواهد گرفت. شارش ناگهاني و بسيار عظيم بار كه آذرخش روي مي‌دهد آن قدر انرژي دارد كه مي‌تواند خسارتهاي جدي به ساختمان وارد كند.
ايمني از اصول مهم خلقت و راز دوام و بقاي جهان طبيعت است . حفاظت موجودات زنده كره زمين از پرتوهاي لايه ازن ، دفاع فيزيكي پوست بدن و مقابله شيميايي گلبولهاي سفيد خون در مقابل ميكروبهاي مضر ، از نمونه هاي پديده ، ايمني و حفاظت در آفرينش هستند . انسان متمدن امروز اين قانون طبيعي را در مهار نيروها و مصنوعات ماشيني خود تجربه نموده است . هر واحد صنعتي و شبكه برقي ، كه استفاده از سيستم ايمني و حفاظت را ناديده گرفته باشد ، دير يا زود از ميدان رقابتهاي صنعتي دنيا ، عقب مانده و از دور خارج مي شود . لذا با پيشرفت صنعت و پيچيدگي روز افزون تجهيزات و سيستم ها ، وجود قوانين و مقررات و همچنين تجهيزات لازم جهت رعايت موارد ايمني و حفاظـت ، از اهميـت بيشتري برخوردار ميشود . امروزه انرژي الكتريكي جاي خود را به عنـوان يك انرژي برتر تثبيت كرده است ، و با پيشرفت صنايع و كارخانجات و مصرف كننده ها ، لزوم افزايش توان انتقالي بيش از پيش شده است و اين خود مستلزم صرف هزينه ها و تجهيـزات لازم و كارآمد جهت ارائه خدمـات انتقال انرژي به صورت دائـم و مستمر و بدون خطر و با كيفيت مطلوب مي باشد . و اين مهم بدون حفاظت و مراقبت از تجهيزات و امكانات پرهزينه مورد بهره برداري در صنعت برق حاصل نمي شود . بيشتر تجهيزات به كار رفته در صنعت برق بويـژه پستها ، داراي هزينه بسيار بالايي هستند ، لذا آسيب ديدگي اين تجهيزات ازيكطرف موجب تحميل هزينه هاي سنگين بر صنعت برق مي شود و از طرف ديگر تامين انرژي الكتريكي مورد نياز مصرف كننده ها را دچار اشكال مي كند . اضافه ولتاژهايي نظير اضافه ولتاژ ناشي از رعد و برق ، كليد زني و اضافه ولتاژهاي موقت كه از بوجود آمدن آنها در سيستم به طور كامل نمي توان جلوگيري كرد موجب بروز مشكلاتي مي شونـد . اين گونه مشكـلات در نقاطي از شبـكه ، كـه سطـح عايـقي تجهيزات كمتر از مقدار اضافه ولتاژ باشد به وجود مي آيد . حال اگر از سطح عايقي بالا براي تجهيزات و سيستم استفاده كنيم ، مشكلاتي از جمله سرمايه گذاري زياد ، افزايش حجم تجهيزات و غيره را به دنبال خواهد داشت . لذا براي كاهش سطح عايقي تجهيزات و كم كردن هزينه ، بايستي اضافه ولتاژها را كنترل و به زمين هدايت نمود . اين كار با استفاده از تجهيزاتي همچون برقگيرها محقق مي شود . از طرف ديگر نصب برقگيرها در شبكه ها نياز به آشنايي كامل با انواع برقگيرها ، بررسي و تحليل اصول كار و ساختمان آنها ، عوامل موثر در بروز اشكال در اين تجهيزات و نحوه انتخاب و محل نصب آنها مي باشد . با پيشرفت تكنولوژي ساخت مقاومتهاي وابسته به جريان ، بتدريج مقاومتهايي ساخته شده كه در ولتاژ نامي جريان اندكي از خود عبور مي دهند . با ساخت اين مقاومتها گام بزرگي در جهت كنترل اضافه ولتاژهاي شبكه اعم از تخليه جوي ، ولتاژهاي موقت و كليد زني برداشته شد . اين تجهيزات هر چند وظيفه حفاظت شبكه در مقابل اضافه ولتاژها را دارند ولي بروز اشكال در اين تجهيزات علاوه بر هزينه بالا جهت تهيه و نصب آنها ، همواره شبكه هاي توزيع و انتقال كشور را ساعت ها به حال خاموشي فرو برده اند كه در پاره اي از موارد خسارت وارده از اين ناحيه خيلي بيشتر از هزينه نصب و نگهداري اين ادوات مي باشد . طرز كار و ساختمان برقگيرهاي فشار قوي در طي دو دهه اخير با دگرگوني و تحول كامل روبرو شده است . نوع ابداع شده خصوصيات كاملاً متفاوت از نوعهاي گذشته را دارا مي باشد . در حال حاضر ساخت نوع قديم منسوخ گشته ، كليه كارخانجات سازنده به تدريج و در طي دو دهه ، از سال ۱۹۸۰ خط توليد خود را به نوع جديد تغيير داده اند . 
ساخت و استفاده از برقگيرهاي نوع جديد در حالي معمول گشته است كه بسياري از خصوصيات و پديده هاي اين نوع برقگيرها به طور دقيق و روشن شناخته نبوده ، دستورالعمل هاي انجام آزمايشات و انتخاب آنها در استانداردهاي مختلف كاملاً قطعي نمي باشد .
ضرورت استفاد ه از برقگيرها
معمولاً وقتي درباره يك سيستم برق رساني مي انديشيم ، اجزاي چشمگير آن ، از قبيل نيروگاههاي بزرگ ، ترانسفورماتورها ، خطهاي فشار قوي و غيره به ذهنمان مي آيند . در عين حال كه اين اجزاء قسمت اصلي يك سيستم برق رساني را تشكيل مي دهند ، بسيار اجزاي ضروري و جالب نيز در سيستم وجود دارند . از جمله سيستم حفاظت و ايمني ، كه وجود آنها در يك سيستم لازم و ضروري مي باشد . 
اساس كار دستگاه LCM آناليز هارمونيك سوم موجود در جريان نشتي پيوسته برقگير است.برخلاف سيستم هاي اندازه‌گيري موجود كه بر اساس آناليز هارمونيكها است ، LCM به هارمونيكهاي موجود در ولتاژ سيستم حساس نيست ، زيرا با استفاده از يك پروب ميدان الكتريكي كه بر روي فلنج انتهايي برقگير تحت آزمايش بسته مي‌شود هارمونيكهاي موجود در ولتاژ سيستم بوسيله پروب ميدان جدا شده و خنثي مي‌شوند. بنابراين نتايج اندازه گيري كاملاً مستقل از هارمونيكهاي موجود در ولتاژ سيستم است. رابطه بين هارمونيك سوم جريان و اندازه مولفه مقاومتي جريان با اندازه گيري هاي انجام شده روي انواع مختلف وريستورهاي  ZnO به اثبات رسيده است. با لحاظ كردن اين رابطه در روش اندازه گيري LCM مستقيماً به صورت مولفه مقاومتي جريان نشتي برقگير نشان داده مي‌شود. 
تاثيرات جريان نشتي خارجي ( از روي بدنه برقگير ناشي از وجود آلودگي روي آن)حذف شده و خطاي قابل ملاحظه اي بر روي مقدار متوسط جريان نشتي اندازه گيري شده ايجاد نخواهد شد.
سيستم هاي حفاظت صاعقه به دو گروه تقسيم بندي مي‌شوند : 
۱ـ جمع آوري ضربه هاي صاعقه. 
۲ـ پيش بيني ضربه هاي صاعقه.
ميله هاي برقگير فرانكلين به عنوان جمع كننده محسوب مي‌شوند بدين صورت كه ضربه هاي صاعقه را در مجاورت خود جذب مي‌نمايند. سيستم انتقال بار CTS يك سيستم جلوگيري كننده است و مانع از پيشروي جرقه هاي صاعقه مي‌گردد. 
بعبارتي ديگر ارزيابي مكانيزم عملكرد سيستم DAS نشان مي‌دهد كه اين سيستم بطور ساده همان نظريه رد شده فرانكلين براي ميله هاي برقگير است كه با خنثي نمودن بار الكتريكي ابرهاي صاعقه اي از تشكيل صاعقه جلوگيري مي‌نمود. اگر چه اين ميله ها احتمال ضربه ها را كاهش مي‌دهنداما اين اثر غيرقابل پيش بيني است براي اينكه بتوان نتايج سيستم هاي DAS ,  CTS را در حفاظت صاعقه ارزيابي نموده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت تصميم گيري نمود لازم است كه درباره اثرات فن آوري اين دو سيستم اندازه گيري هاي سازمان يافته و علمي‌انجام دهيم. 
بعضي از مشتريهاي استفاده كننده از فن آوري CT راضي هستند به طوري كه در جنوب شرق آمريكا مشكلات متعددي در خصوص رعد و برق هست و كاربرهاي اين سيستم . استفاده از آن را مورد تاكيد قرار داده اند. شركت برق Auburndale داراي ژنراتورهاي بوده و در منطقه اي قرار گرفته كه ميزان صاعقه در آن بالاست ودستگاهها بايستي ۴تا۶ صاعقه سنگين را در روز تحمل نمايندكه در بعضي موارد به خاموشي هاي ۱۲ تا ۲۴ ساعته منجر شده است. پس از استفاده از سيستم DAS براي مهار كردن (محدودسازي ) جريانهاي صاعقه در سال ۲۰۰۰ فقط يكبار در طول طوفانها و صاعقه خاموشي داشته اند و مهندسين اتاق كنترل از اين موضوع متعجب شده اند كه صدمه اي به دستگاهها وارد نشده است. آنها مصمم هستند كه دستگاههاي بعدي را نيز به سيتم DAS مجهز نمايند تا تعداد ضربه هاي صاعقه را از ۶ به يك كاهش دهند .چنين تجربه مشابهي نيز در Lexington كه منطقه پر صاعقه اي است نيز اتفاق افتاده است. 
در آنجا نيز با استفاده از سيستم DAS هزينه هاي سنگين صدمه ديدن تجهيزات بواسطه صاعقه را كاهش داده اند و از كاربرد اين سيستم راضي هستند. در گزارش Ayers امده است كه قبل از استفاده از اين سيستم صدمات ناشي از صاعقه در طول يك دوره پنج ساله بين ۲۵/۱ تا ۵/۱ ميليون دلار بوده حال آنكه پس از استفاده از سيستم DAS اين رقم به ۵۰۰۰ دلار كاهش يافته است. 
اما كارايي فناوري انتقال بار صاعقه ،بحث انگيز بوده ونظر منتقدين بر اين است كه اين سيستم مانع از وقوع صاعقه نمي‌شود ضمن اينكه هزينه نصب آن نيز گران است اين اختلاف نظرها ادامه داشته تا اينكه در سالهاي اخير انجمن IEEE تصميم گرفت كه يك استاندارد براي سيستمهاي انتقال بار صاعقه ارائه نمايد. 
به طور خلاصه اين سيستمها در مقابل ضربه هاي صاعقه نمي‌توانند به طور كامل عمل حفاظت را انجام دهند زيرا روش معيني براي اندازه گيري يا اثبات درستي كار اين دستگاه ها وجود ندارد. البته خبرهاي دريافت شده از مشتريهاي كاربرد اين تجهيزات هنوز جالب است. منتهي خود مهندسين برق سيستمهاي قدرت هستندكه بايد از دستگاههاي خود در مقابل صاعقه حفاظت و مراقبت بنماينداگر چه اين كار با اطمينان كامل، دست نيافتني است، لذا آنها بايد تلاش كنند تا ضربه هاي صاعقه تا حد امكان كاهش يابد كه در اين راه سيستم DAS يا CTS مي‌تواند به آنها كمك كند.  
بررسي برقگيرهاي اكسيد فلزي در حالت بهره برداري عادي
عملكرد صحيح برقگيرها براي داشتن قابليت اطمينان بالا در سيستم هاي انتقال فشار قوي و توزيع بسيار حائز اهميت است. 
در مورد برقگيرهاي اكسيد فلزي  ( Metal Oxide  Surge  Arrester) وضعيت آنها را با استفاده از دستگاه نشان دهنده جريان نشتي LCM[1]  در حين كار مي‌توان وارسي نمود. اين وسيله اطلاعات مهمي‌را در مورد قابليت اطمينان عملكرد برقگير در اختيار استفاده كننده قرار مي‌دهد. از آنجا كه LCM در برابر شرايط جوي كاملاً محافظت شده است ، مي‌تواند براي اندازه گيري جريان نشتي براي مدت طولاني نيز مورد استفاده قرار گيردو با استفاده از آن يك فرصت مناسب براي بدست آوردن تاثيرات هرگونه شرايط گذرا بر ميزان مولفه مقاومتي جريان نشتي به دست آيد. 
مقادير اندازه گيري شده يا از روي صفحه نمايش خوانده شده يا با كامپيوتر شخصي ( PC ) براي نسخه برداري يا نمايش گرافيكي فرستاده مي‌شود. در حالت مونتورينگ بلند مدت ،مقدار متوسط مولفه جريان مقاومتي در هر دقيقه ، ساعت ، روز ، ماه و سال در حافظه LCM ذخيره مي‌شود. 
روش كار 
برقگير اكسيد فلزي بطور پيوسته جريان نشتي كوچكي را عبور مي‌دهد .مولفه مقاومتي اين جريان نشتي زماني كه تنش هاي متفاوتي به برقگير اعمال مي‌شود افزايش مي‌يابد كه اين باعث فرسودگي ودر نهايت سبب معيوب شدن برقگير مي‌شود. اندازه گيري مولفه مقاومتي جريان نشتي پيوسته ،روش دقيقي براي چك كردن وضعيت برقگير در حال كار به دست مي‌دهد. 
سيستمهاي حفاظتي جايگزين بجاي روش سنتي ميله هاي برقگير ، سيستم انتقال بار الكتريكي CTS[2]  وسيستم استهلاك بار الكتريكي DAS[3] ميباشند. اصول كار سيستمهاي انتقال بار الكتريكي CTS بر طبق نظر جري كر و كولوبلدر كه از صاحبنظران موضوع صاعقه هستند بر اين استوار است كه يك نقطه تيز با ميدان الكترواستاتيكي قوي مي‌تواند الكترونهايي از مولوكولهاي هواي اطراف را كه يونيزه شده اند هدايت نمايد. پتانسيل اين نقطه بيش از ۱۰ كيلوولت نسبت به نقاط اطراف مي‌باشد.
سيستم DAS از هزاران نقطه تيز تشكيل گرديده كه بر روي سازه اي نصب مي‌شوند و در شرايط ابري و طوفاني نقاط يوني فراواني در فضا ايجاد نموده و بدين ترتيب احتمال تشكيل مسيرهاي جريان بار صاعقه را كاهش مي‌دهند. در واقع سيستم DAS بعنوان يك محدودساز ميدان الكتريكي عمل مي‌نمايد. 
 انتخاب مشخصات مناسب برقگيرها
انتخاب برقگيرها و تعيين مشخصات مناسب آنان با توجه با خصوصيات شبكه و سطح ايزولاسيون داخلي تجهيزات فشار قوي صورت مي پذيرد. برقگيرها به منظور محافظت ايزولاسيون داخلي در قبال ولتاژهاي موجي تخليه جوي و قطع و وصل به كار برده مي شوند. به همين علت ضروري خواهد بود منحني ولت- ثانيه يا ولتاژ قابل تحمل ايزولاسيون داخلي تجهيزات فشار قوي در قبال ولتاژهاي موجي و بخش ثابت و مشخص منحني فوق تحت عنوان BIL، همچنين دامنه اضافه ولتاژهاي تخليه جوي و قطع و وصل ظاهر شده در شبكه بدون وجود برقگير و ساير خصوصيات شبكه از جمله دامنه اضافه ولتاژهاي موقت و نسبت هاي   و   و غيره در دسترس باشند. تعريف ايزولاسيون داخلي و خارجي در تجهيزات فشار قوي و روش رسم منحني ولت- ثانيه و سطح قابل تحمل BIL و سطح محافظت P.L به طور مشروح در فصل هفتم كتاب: «ايزولاسيون و طرح ايستگاه هاي فشار قوي» آورده شده است كه مي توانند مورد مطالعه قرار گيرند.
تعاريف لازم به منظور انتخاب مشخصات مناسب برقگيرها
طبق آنچه كه در فصل قبل بررسي نموديم برقراري شرايط تخليه در برقگيرها بر طبق منحني ولت-آمپر غيرخطي مقاومت ها صورت مي پذيرد. بخشي از منحني فوق به طور مداوم تحت ولتاژ فركانس ۵۰ واقع بوده، جريان ناچيز فركانس ۵۰، تحت عنوان جريان نشتي به طور دائم در مقاومت ها برقرار مي باشد. در بخش فوق ولتاژ واقع بر برقگير همواره كمتر از ولتاژ مبنا بوده،   مي باشد. بخش ديگر منحني به منظور برقراري بارهاي تخليه جوي به زمين به كار مي رود. شرايط برقراري جريان در اين بخش ها تنها در قبال ولتاژهاي تخليه جوي و قطع و وصل براي فاصله زماني كوتاه چند ميكروثانيه تا چند ميلي ثانيه فراهم مي شود. در اين بخش از منحني   مي باشد. هنگامي كه جريان نشتي فركانس ۵۰ همواره در فاصله A، و جريان موجي كوتاه مدت همواره در فاصله B شكل ۲-۱ برقرار شوند، كار برقگير ايده آل بوده، عمر و دوام آن حداكثر خواهد بود. به عبارت ديگر جريان نشتي و تغييرات قابل ملاحظه آن در قبال اضافه ولتاژهاي موقت (فركانس ۵۰) از محدوده A تجاوز ننمايد. بخش A يا ناحيه جريان هاي نشتي به عنوان ناحيه جريان هاي كم اصطلاحاً Low Current Region و بخش B  به عنوان ناحيه جر يان هاي موجي اصطلاحاً ناحيه جريان هاي بالا يا High Current Region ناميده مي شود.
در عمل و در طي بهره برداري تفكيك دقيق جريان هاي برقرار شده در برقگير در شرايط گوناگون كار شبكه، به شرح فوق، امكان پذير نمي باشد. به منظور جلوگيري از برقراري جريان هاي نشتي فركانس ۵۰ در ناحيه B، منحني مشخصه ولت-آمپر مقاومت ها به طور مناسب انتخاب مي شود آنچنانكه نقطه كار برقگير در طي بهره برداري و در قبال ولتاژهاي فاز-زمين فركانس ۵۰ هيچگاه از ناحيه A فراتر نرود. براي اين منظور كليه اضافه ولتاژهاي موقت كه در طي بهره برداري ظاهر مي شوند، برآورده شده، بالاترين مقدار آنان بر نقطه شكست منحني و يا نقطه Reference منطبق مي شود. كارخانجات سازنده در كليه رديف ولتاژهاي اسمي، برقگيرها با منحني هاي مشخصه متفات را طبق استاندارد توليد مي نمايند، كه تفاوت ناچيز بالغ بر kv5-3 را با يكديگر دارا مي باشند.نقاط شكست و نقاط Reference  منحني ها نيز تفاوت مشابه را با يكديگر دارا ي باشند. با توجه به دامنه اضافه ولتاژهاي موقت شبكه، منحني ولت-آمپر مناسب مقاومت ها منطبق با آنان انتخاب مي شوند. آنچنانكه پيك ولتاژ سينوسي اضافه ولتاژدر مجاور نقطه Reference، به ميزان kv3-2 كمتر از آن واقع شود.
به منظور تأمين شرط فوق دو تعريف زير در استاندارد IEC صورت گرفته است:
۱- ولتاژ اسمي برقگير و انتخاب مناسب آن
۲- ولتاژ دائم واقع بر برقگير و انتخاب مناسب آن
عليرغم پيش بيني هاي فوق احتمال افزايش ولتاژ فركانس ۵۰ شبكه به صورت اتفاقي و پيش بيني نشده همواره موجود بوده، نقطه كار برقگير تا بيش از نقطه Reference جابجا مي شود كه با جريان قابل ملاحظه از نوع اكتيو همراه بوده، به علت افت حرارتي بالا، درجه حرارت مقاومت ها را تا مقدار خطرناك فزوني مي بخشد. نظير اضافه ولتاژهاي ناشي از پديده رزنانس و فرو رزنانس.

عتیقه زیرخاکی گنج