مقاله در مورد نصب برق گیرها

word قابل ویرایش
77 صفحه
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

نصب برق گیرها

سیستم برقگیر میله ای
سیستم برقگیر میله ای از روشهای سنتی برای مقابله با صاعقه است که از زمان فرانکلین مورد استفاده بوده و بر اساس هدایت بار الکتریکی صاعقه به زمین عمل می‌نماید. صاعقه یکی از پدیده های قدرتمند ومخرب دنیای طبیعی است که سطح ولتاژ آن تا ۱۰۰ میلیون ولت در هر ضربه می‌رسد. ضربات صاعقه به تجهیزات شبکه های قدرت یکی از عوامل جدی خطر و آسیب برای شرکتهای برق و مصرف کنندگان می‌باشد. در بعضی از مناطق آمریکا بخصوص مناطق جنوب

 

شرقی ، صاعقه یک پدیده تقریباً روزانه است ، اما تابحال امکان پیش بینی و کنترل این پدیده وجود نداشته است. در سالهای اخیر فناوری پیش بینی و رهیابی توسعه یافته و شبکه ملی آشکار سازی صاعقه NLDN هنوز برای رهیابی صاعقه بیش از پیش تأکید دارد زیرا این امر می‌تواند در شبکه های حمل و نقل هوایی ، دریایی و فضانوردی بسیار موثر واقع گردد.
برق‌گیر یا رسانای آذرخش
برق‌گیری یا رسانای آذرخش، ساختمان‌های بلند را از یورش آذرخش (صاعقه) مصون می‌دارد. یک رسانای آذرخش ازیک نوار مسی کلفت تشکیل شده است که نوک‌های فلزی تیزی دارند و در بالای

بلندترین قسمت ساختمان کار گذاشته می‌شود. این نوار را به تیغه فلزی بزرگی که در اعماق مرطوب زمین زیر ساختمان مدفون گشته است متصل می‌کنند.
این رسانا مسیری را برای شارش بار الکتریکی از بالای ساختمان به زمین فراهم می‌کند.
نشست تدریجی بار مثبت از نوکها (تخلیه الکتریکی از نوک‌های تیز بهتر انجام می‌شود) بسوی ابرها و شارش الکترونها از برق‌گیر به زمین، از انباشته شدن انبوه بار روی بلندترین بخشهای ساختمان جلوگیری می‌کند. اگر این تخلیه الکتریکی از نوکها و از طریق برق‌گیری صورت نگیرد تخلیه ناگهانی بار «آذرخش» صورت خواهد گرفت. شارش ناگهانی و بسیار عظیم بار که آذرخش روی می‌دهد آن قدر انرژی دارد که می‌تواند خسارتهای جدی به ساختمان وارد کند.
ایمنی از اصول مهم خلقت و راز دوام و بقای جهان طبیعت است . حفاظت موجودات زنده کره زمین از پرتوهای لایه ازن ، دفاع فیزیکی پوست بدن و مقابله شیمیایی گلبولهای سفید خون در مقابل میکروبهای مضر ، از نمونه های پدیده ، ایمنی و حفاظت در آفرینش هستند . انسان متمدن امروز این قانون طبیعی را در مهار نیروها و مصنوعات ماشینی خود تجربه نموده است . هر واحد صنعتی و شبکه برقی ، که استفاده از سیستم ایمنی و حفاظت را نادیده گرفته باشد ، دیر یا زود از میدان رقابتهای صنعتی دنیا ، عقب مانده و از دور خارج می شود . لذا با پیشرفت صنعت و پیچیدگی روز افزون تجهیزات و سیستم ها ، وجود قوانین و مقررات و همچنین تجهیزات لازم جهت رعایت موارد ایمنی و حفاظـت ، از اهمیـت بیشتری برخوردار میشود . امروزه انرژی الکتریکی جای خود را به عنـوان یک انرژی برتر تثبیت کرده است ، و با پیشرفت صنایع و کارخانجات و مصرف کننده ها ، لزوم افزایش توان انتقالی بیش از پیش شده است و این خود مستلزم صرف هزینه ها و تجهیـزات لازم و کارآمد جهت ارائه خدمـات انتقال انرژی به صورت دائـم و مستمر و بدون خطر و با کیفیت مطلوب می باشد . و این مهم بدون حفاظت و مراقبت از تجهیزات و امکانات پرهزینه مورد بهره برداری در صنعت برق حاصل نمی شود . بیشتر تجهیزات به کار رفته در صنعت برق بویـژه پستها ، دارای هزینه بسیار بالایی هستند ، لذا آسیب دیدگی این تجهیزات ازیکطرف موجب تحمیل هزینه های سنگین بر صنعت برق می شود و از طرف دیگر تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده ها را دچار اشکال می کند . اضافه ولتاژهایی نظیر اضافه ولتاژ ناشی از رعد و برق ، کلید زنی و اضافه ولتاژهای موقت که از بوجود آمدن آنها در سیستم به طور کامل نمی توان جلوگیری کرد موجب بروز مشکلاتی می شونـد . این گونه مشکـلات در نقاطی از شبـکه ، کـه سطـح عایـقی تجهیزات کمتر از مقدار اضافه ولتاژ باشد به وجود می آید . حال اگر از سطح عایقی بالا برای تجهیزات و سیستم استفاده کنیم ، مشکلاتی از جمله سرمایه گذاری زیاد ، افزایش حجم تجهیزات و غیره را به دنبال خواهد داشت . لذا برای کاهش سطح عایقی تجهیزات و کم کردن هزینه ، بایستی اضافه ولتاژها را کنترل و به زمین هدایت نمود . این کار با استفاده از تجهیزاتی همچون برقگیرها محقق می شود . از طرف د

یگر نصب برقگیرها در شبکه ها نیاز به آشنایی کامل با انواع برقگیرها ، بررسی و تحلیل اصول کار و ساختمان آنها ، عوامل موثر در بروز اشکال در این تجهیزات و نحوه انتخاب و محل نصب آنها می باشد . با پیشرفت تکنولوژی ساخت مقاومتهای وابسته به جریان ، بتدریج مقاومتهایی ساخته شده که در ولتاژ نامی جریان اندکی از خود عبور می دهند . با ساخت این مقاومتها گام بزرگی در جهت کنترل اضافه ولتاژهای شبکه اعم از تخلیه جوی ، ولتاژهای موقت و کلید زنی برداشته شد .

این تجهیزات هر چند وظیفه حفاظت شبکه در مقابل اضافه ولتاژها را دارند ولی بروز اشکال در این تجهیزات علاوه بر هزینه بالا جهت تهیه و نصب آنها ، همواره شبکه های توزیع و انتقال کشور را ساعت ها به حال خاموشی فرو برده اند که در پاره ای از موارد خسارت وارده از این ناحیه خیلی بیشتر از هزینه نصب و نگهداری این ادوات می باشد . طرز کار و ساختمان برقگیرهای فشار قوی در طی دو دهه اخیر با دگرگونی و تحول کامل روبرو شده است . نوع ابداع شده خصوصیات کاملاً متفاوت از نوعهای گذشته را دارا می باشد . در حال حاضر ساخت نوع قدیم منسوخ گشته ، کلیه کارخانجات سازنده به تدریج و در طی دو دهه ، از سال ۱۹۸۰ خط تولید خود را به نوع جدید تغییر داده اند .
ساخت و استفاده از برقگیرهای نوع جدید در حالی معمول گشته است که بسیاری از خصوصیات و پدیده های این نوع برقگیرها به طور دقیق و روشن شناخته نبوده ، دستورالعمل های انجام آزمایشات و انتخاب آنها در استانداردهای مختلف کاملاً قطعی نمی باشد .

ضرورت استفاد ه از برقگیرها
معمولاً وقتی درباره یک سیستم برق رسانی می اندیشیم ، اجزای چشمگیر آن ، از قبیل نیروگاههای بزرگ ، ترانسفورماتورها ، خطهای فشار قوی و غیره به ذهنمان می آیند . در عین حال که این اجزاء قسمت اصلی یک سیستم برق رسانی را تشکیل می دهند ، بسیار اجزای ضروری و جالب نیز در سیستم وجود دارند . از جمله سیستم حفاظت و ایمنی ، که وجود آنها در یک سیستم لازم و ضروری می باشد .
اساس کار دستگاه LCM آنالیز هارمونیک سوم موجود در جریان نشتی پیوسته برقگیر است.

برخلاف سیستم های اندازه‌گیری موجود که بر اساس آنالیز هارمونیکها است ، LCM به هارمونیکهای موجود در ولتاژ سیستم حساس نیست ، زیرا با استفاده از یک پروب میدان الکتریکی که بر روی فلنج انتهایی برقگیر تحت آزمایش بسته می‌شود هارمونیکهای موجود در ولتاژ سیستم بوسیله پروب میدان جدا شده و خنثی می‌شوند. بنابراین نتایج اندازه گیری کاملاً مستقل از هارمونیکهای موجود در ولتاژ سیستم است. رابطه بین هارمونیک سوم جریان و اندازه مولفه مقاومتی جریان با اندازه گیری های انجام شده روی انواع مختلف وریستورهای ZnO به اثبات رسیده است. با لحاظ کردن این رابطه در روش اندازه گیری LCM مستقیماً به صورت مولفه مقاومتی جریان نشتی برقگیر نشان داده می‌شود.
تاثیرات جریان نشتی خارجی ( از روی بدنه برقگیر ناشی از وجود آلودگی روی آن)حذف شده و خطای قابل ملاحظه ای بر روی مقدار متوسط جریان نشتی اندازه گیری شده ایجاد نخواهد شد.
سیستم های حفاظت صاعقه به دو گروه تقسیم بندی می‌شوند :
۱ـ جمع آوری ضربه های صاعقه.
۲ـ پیش بینی ضربه های صاعقه.
میله های برقگیر فرانکلین به عنوان جمع کننده محسوب می‌شوند بدین صورت که ضربه های صاعقه را در مجاورت خود جذب می‌نمایند. سیستم انتقال بار CTS یک سیستم جلوگیری کننده است و مانع از پیشروی جرقه های صاعقه می‌گردد.
بعبارتی دیگر ارزیابی مکانیزم عملکرد سیستم DAS نشان می‌دهد که این سیستم بطور ساده همان نظریه رد شده فرانکلین برای میله های برقگیر است که با خنثی نمودن بار الکتریکی ابرهای صاعقه ای از تشکیل صاعقه جلوگیری می‌نمود. اگر چه این میله ها احتمال ضربه ها را کاهش می‌دهنداما این اثر غیرقابل پیش بینی است برای اینکه بتوان نتایج سیستم های DAS , CTS را در حفاظت صاعقه ارزیابی نموده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت تصمیم گیری نمود لازم است که درباره اثرات فن آوری این دو سیستم اندازه گیری های سازمان یافته و علمی‌انجام دهیم.

بعضی از مشتریهای استفاده کننده از فن آوری CT راضی هستند به طوری که در جنوب شرق آمریکا مشکلات متعددی در خصوص رعد و برق هست و کاربرهای این سیستم . استفاده از آن را مورد تاکید قرار داده اند. شرکت برق Auburndale دارای ژنراتورهای بوده و در منطقه ای قرار گرفته که میزان صاعقه در آن بالاست ودستگاهها بایستی ۴تا۶ صاعقه سنگین را در روز تحمل نمایندکه در بعضی موارد به خاموشی های ۱۲ تا ۲۴ ساعته منجر شده است. پس از استفاده از سیستم DAS برای مهار کردن (محدودسازی ) جریانهای صاعقه در سال ۲۰۰۰ فقط یکبار در طول طوفانها و صاعقه خاموشی داشته اند و مهندسین اتاق کنترل از این موضوع متعجب شده اند که صدمه ای به دستگاهها وارد نشده است. آنها مصمم هستند که دستگاههای بعدی را نیز به سیتم DAS

مجهز نمایند تا تعداد ضربه های صاعقه را از ۶ به یک کاهش دهند .چنین تجربه مشابهی نیز در Lexington که منطقه پر صاعقه ای است نیز اتفاق افتاده است.
در آنجا نیز با استفاده از سیستم DAS هزینه های سنگین صدمه دیدن تجهیزات بواسطه صاعقه را کاهش داده اند و از کاربرد این سیستم راضی هستند. در گزارش Ayers امده است که قبل از استفاده از این سیستم صدمات ناشی از صاعقه در طول یک دوره پنج ساله بین ۲۵/۱ تا ۵/۱ میلیون دلار بوده حال آنکه پس از استفاده از سیستم DAS این رقم به ۵۰۰۰ دلار کاهش یافته

است.
اما کارایی فناوری انتقال بار صاعقه ،بحث انگیز بوده ونظر منتقدین بر این است که این سیستم مانع از وقوع صاعقه نمی‌شود ضمن اینکه هزینه نصب آن نیز گران است این اختلاف نظرها ادامه داشته تا اینکه در سالهای اخیر انجمن IEEE تصمیم گرفت که یک استاندارد برای سیستمهای انتقال بار صاعقه ارائه نماید.
به طور خلاصه این سیستمها در مقابل ضربه های صاعقه نمی‌توانند به طور کامل عمل حفاظت را انجام دهند زیرا روش معینی برای اندازه گیری یا اثبات درستی کار این دستگاه ها وجود ندارد. البته خبرهای دریافت شده از مشتریهای کاربرد این تجهیزات هنوز جالب است. منتهی خود مهندسین برق سیستمهای قدرت هستندکه باید از دستگاههای خود در مقابل صاعقه حفاظت و مراقبت

بنماینداگر چه این کار با اطمینان کامل، دست نیافتنی است، لذا آنها باید تلاش کنند تا ضربه های صاعقه تا حد امکان کاهش یابد که در این راه سیستم DAS یا CTS می‌تواند به آنها کمک کند.
بررسی برقگیرهای اکسید فلزی در حالت بهره برداری عادی
عملکرد صحیح برقگیرها برای داشتن قابلیت اطمینان بالا در سیستم های انتقال فشار قوی و توزیع بسیار حائز اهمیت است.
در مورد برقگیرهای اکسید فلزی ( Metal Oxide Surge Arrester) وضعیت آنها را با استفاده از دستگاه نشان دهنده جریان نشتی LCM[1] در حین کار می‌توان وارسی نمود. این وسیله اطلاعات مهمی‌را در مورد قابلیت اطمینان عملکرد برقگیر در اختیار استفاده کننده قرار می‌دهد. از آنجا که LCM در برابر شرایط جوی کاملاً محافظت شده است ، می‌تواند برای اندازه گیری جریان نشتی برای مدت طولانی نیز مورد استفاده قرار گیردو با استفاده از آن یک فرصت مناسب برای بدست آوردن تاثیرات هرگونه شرایط گذرا بر میزان مولفه مقاومتی جریان نشتی به دست آید.
مقادیر اندازه گیری شده یا از روی صفحه نمایش خوانده شده یا با کامپیوتر شخصی ( PC ) برای نسخه برداری یا نمایش گرافیکی فرستاده می‌شود. در حالت مونتورینگ بلند مدت ،مقدار متوسط مولفه جریان مقاومتی در هر دقیقه ، ساعت ، روز ، ماه و سال در حافظه LCM ذخیره می‌شود.
روش کار
برقگیر اکسید فلزی بطور پیوسته جریان نشتی کوچکی را عبور می‌دهد .مولفه مقاومتی این جریان نشتی زمانی که تنش های متفاوتی به برقگیر اعمال می‌شود افزایش می‌یابد که این باعث فرسودگی ودر نهایت سبب معیوب شدن برقگیر می‌شود. اندازه گیری مولفه مقاومتی جریان نشتی پیوسته ،روش دقیقی برای چک کردن وضعیت برقگیر در حال کار به دست می‌دهد.
سیستمهای حفاظتی جایگزین بجای روش سنتی میله های برقگیر ، سیستم انتقال بار الکتریکی CTS[2] وسیستم استهلاک بار الکتریکی DAS[3] میباشند. اصول کار سیستمهای انتقال بار الکتریکی CTS بر طبق نظر جری کر و کولوبلدر که از صاحبنظران موضوع صاعقه هستند بر این استوار است که یک نقطه تیز با میدان الکترواستاتیکی قوی می‌تواند الکترونهایی از مولوکولهای هوای اطراف را که یونیزه شده اند هدایت نماید. پتانسیل این نقطه بیش از ۱۰ کیلوولت نسبت به نقاط اطراف می‌باشد.
سیستم DAS از هزاران نقطه تیز تشکیل گردیده که بر روی سازه ای نصب می‌شوند و در شر

ایط ابری و طوفانی نقاط یونی فراوانی در فضا ایجاد نموده و بدین ترتیب احتمال تشکیل مسیرهای جریان بار صاعقه را کاهش می‌دهند. در واقع سیستم DAS بعنوان یک محدودساز میدان الکتریکی عمل می‌نماید.
انتخاب مشخصات مناسب برقگیرها
انتخاب برقگیرها و تعیین مشخصات مناسب آنان با توجه با خصوصیات شبکه و سطح ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی صورت می پذیرد. برقگیرها به منظور محافظت ایزولاسیون داخلی در قبال ولتاژهای موجی تخلیه جوی و قطع و وصل به کار برده می شوند. به همین علت ضروری

خواهد بود منحنی ولت- ثانیه یا ولتاژ قابل تحمل ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی در قبال ولتاژهای موجی و بخش ثابت و مشخص منحنی فوق تحت عنوان BIL، همچنین دامنه اضافه ولتاژهای تخلیه جوی و قطع و وصل ظاهر شده در شبکه بدون وجود برقگیر و سایر خصوصیات شبکه از جمله دامنه اضافه ولتاژهای موقت و نسبت های و و غیره در دسترس باشند. تعریف ایزولاسیون داخلی و خارجی در تجهیزات فشار قوی و روش رسم منحنی ولت- ثانیه و سطح قابل تحمل BIL و سطح محافظت P.L به طور مشروح در فصل هفتم کتاب: «ایزولاسیون و طرح ایستگاه های فشار قوی» آورده شده است که می توانند مورد مطالعه قرار گیرند.
تعاریف لازم به منظور انتخاب مشخصات مناسب برقگیرها
طبق آنچه که در فصل قبل بررسی نمودیم برقراری شرایط تخلیه در برقگیرها بر طبق منحنی ولت-آمپر غیرخطی مقاومت ها صورت می پذیرد. بخشی از منحنی فوق به طور مداوم تحت ولتاژ فرکانس ۵۰ واقع بوده، جریان ناچیز فرکانس ۵۰، تحت عنوان جریان نشتی به طور دائم در مقاومت ها برقرار می باشد. در بخش فوق ولتاژ واقع بر برقگیر همواره کمتر از ولتاژ مبنا بوده، می باشد. بخش دیگر منحنی به منظور برقراری بارهای تخلیه جوی به زمین به کار می رود. شرایط برقراری جریان در این بخش ها تنها در قبال ولتاژهای تخلیه جوی و قطع و وصل برای فاصله زمانی کوتاه چند میکروثانیه تا چند میلی ثانیه فراهم می شود. در این بخش از منحنی می باشد. هنگامی که جریان نشتی فرکانس ۵۰ همواره در فاصله A، و جریان موجی کوتاه مدت همواره در فاصله B شکل ۲-۱ برقرار شوند، کار برقگیر ایده آل بوده، عمر و دوام آن حداکثر خواهد بود. به عبارت دیگر جریان نشتی و تغییرات قابل ملاحظه آن در قبال اضافه ولتاژهای موقت (فرکانس ۵۰) از محدوده A تجاوز ننماید. بخش A یا ناحیه جریان های نشتی به عنوان ناحیه جریان های کم اصطلاحاً Low Current Region و بخش B به عنوان ناحیه جر یان های موجی اصطلاحاً ناحیه جریان های بالا یا High Current Region نامیده می شود.

در عمل و در طی بهره برداری تفکیک دقیق جریان های برقرار شده در برقگیر در شرایط گوناگون کار شبکه، به شرح فوق، امکان پذیر نمی باشد. به منظور جلوگیری از برقراری جریان های نشتی فرکانس ۵۰ در ناحیه B، منحنی مشخصه ولت-آمپر مقاومت ها به طور مناسب انتخاب می شود آنچنانکه نقطه کار برقگیر در طی بهره برداری و در قبال ولتاژهای فاز-زمین فرکانس ۵۰ هیچگاه از

ناحیه A فراتر نرود. برای این منظور کلیه اضافه ولتاژهای موقت که در طی بهره برداری ظاهر می شوند، برآورده شده، بالاترین مقدار آنان بر نقطه شکست منحنی و یا نقطه Reference منطبق می شود. کارخانجات سازنده در کلیه ردیف ولتاژهای اسمی، برقگیرها با منحنی های مشخصه متفات را طبق استاندارد تولید می نمایند، که تفاوت ناچیز بالغ بر kv5-3 را با یکدیگر دارا می باشند.نقا

ط شکست و نقاط Reference منحنی ها نیز تفاوت مشابه را با یکدیگر دارا ی باشند. با توجه به دامنه اضافه ولتاژهای موقت شبکه، منحنی ولت-آمپر مناسب مقاومت ها منطبق با آنان انتخاب می شوند. آنچنانکه پیک ولتاژ سینوسی اضافه ولتاژدر مجاور نقطه Reference، به میزان kv3-2 کمتر از آن واقع شود.
به منظور تأمین شرط فوق دو تعریف زیر در استاندارد IEC صورت گرفته است:
۱- ولتاژ اسمی برقگیر و انتخاب مناسب آن
۲- ولتاژ دائم واقع بر برقگیر و انتخاب مناسب آن
علیرغم پیش بینی های فوق احتمال افزایش ولتاژ فرکانس ۵۰ شبکه به صورت اتفاقی و پیش بینی نشده همواره موجود بوده، نقطه کار برقگیر تا بیش از نقطه Reference جابجا می شود که با جریان قابل ملاحظه از نوع اکتیو همراه بوده، به علت افت حرارتی بالا، درجه حرارت مقاومت ها را تا مقدار خطرناک فزونی می بخشد. نظیر اضافه ولتاژهای ناشی از پدیده رزنانس و فرو رزنانس.
الف- تعریف ولتاژ اسمی و انتخاب برقگیر با توجه به اضافه ولتاژهای موقت: در استاندارد IEC حداکثر اضافه ولتاژ فرکانس ۵۰ ناشی از عیوب فاز- زمین در فازهای سالم، که به تعداد دفعات پیش بینی شده در استاندارد به فواصل زمانی معین ظاهر شده، در قبال آن درجه حرارت محفظه برقگیر کمتر از مقدار بحرانی خواهد بود، به عنوان ولتاژ اسمی یا rated برقگیر تعریف شده، برقگیرها به منظور تحمل ولتاژهای ناشی از عیوب فاز- زمین ، (تحمل اضافه ولتاژ گذرا در فاز سالم) طراحی و مورد آزمایش قرار می گیرند.

اضافه ولتاژهای موقت فاز- زمین به صورت متوالی و پی در پی، به دنبال عیوب فاز- زمین و کار دستگاه وصل مجدد ظاهر می شوند. با بروز اولین عیب و جابجایی نقطه کار در منحنی مشخصه غیرخطی، درجه حرارت تا حدودی افزایش می یابد، با قطع کلید درجه حرارت مقاومت ها طبق منحنی ۲ شکل ۲-۲ تقلیل می یابد، با بروز عیب دوم و افزایش مجدد ولتاژ فاز سالم، درجه حرارت مجدداً طبق منحنی ۳ افزایش می یابد، با قطع کلید طبق منحنی ۴ تقلیل می یابد. در صورت کار دستگاه وصل مجدد و باقی بودن عیب، ولتاژ افزایش یافته درجه حرارت تا درجه حرارت افزایش

می یابد. چنانکه دیده می شود با جابجایی متوالی نقطه کار برقگیر درجه حرارت مقاومت ها به تدریج افزایش یافته، درجه حرارت حداکثر را دارا شده است. منحنی a برای درجه حرارت محیط و منحنی b برای درجه حرارت محیط رسم شده اند.
منحنی های خط پر درجه حرارت مقاومت ها و منحنی های خط چین درجه حرارت محفظه را مشخص می سازد.

چنانکه ملاحظه می شود در منحنی a با درجه حرارت محیط معادل درجه حرارت محفظه به تدریج افزایش یافته است در حالی که در منحنی های b درجه حرارت افزایش نیافته است.
برقراری جریان های تخلیه جوی همزمان با افزایش درجه حرارت مقاومت ها و ظهور اضافه ولتاژهای موقت کار برقگیرها را بیش از بیش دشوار می سازد. معمولاً پس از بروز عیب ناشی از اضافه ولتاژهای موجی، که با کار برقگیرها همراه می باشد، کلید قطع شده، شبکه با اضافه ولتاژهای موقت برای مدت طولانی بالغ بر ۳۰-۱۵ دقیقه روبرو می شود. برقگیرهای موجود، در فازهای سالم پس از برقراری جریان های تخلیه موجی، تحت اضافه ولتاژها به شرح فوق واقع می شوند. شرایط فوق نقطه کار برقگیر را به ناحیه II، بالاتر از نقطه Reference جابجا می سازد. شرایط فوق درجه حرارت مقاومت ها را بیش از بیش فزونی می بخشد.
به منظور اطمینان از تحمل حرارتی برقگیرها در شرایط عادی بهره برداری به شرح فوق، آزمایشات مشابه تحت شرایط بهره برداری در استانداردها پیش بینی شده اند. در این آزمایشات برقگیر به ترتیب معین تحت جریان های ۲ موجی تخلیه با دامنه بالا قرار گرفته، سپس درجه حرارت مقاومت ها از طریق گرم نمودن افزایش داده شده، مجدداً تحت اضافه ولتاژهای موقت قرار داده می شوند (ولتاژ اسمی به مدت ۱۰ ثانیه) در طول این آزمایشات میزان افزایش درجه حرارت مقاومت ها و پایداری حرارتی آنان برآورد می شود. آزمایشات به شرح فوق به عنوان سیکل آزمایشات بهره برداری یا اصطلاحاً Operating Duty Cycle موسوم می باشند. آزمایشات سیکل بهره برداری طبق استاندارد IEC در فصل چهارم تشریح شده اند.
در استاندارد IEC مقدار ولتاژ فرکانس ۵۰، به عنوان بالاترین اضافه ولتاژ فرکانس ۵۰ در طی انجام آزمایشات طبق سیکل فوق، آنچنانکه درجه حرارت مقاومت ها مقدار بحرانی را دارا نشود به عنوان ولتاژ اسمی برقگیر موسوم می باشد.
ولتاژ اسمی برقگیر در ردیف مشخصات عمده محسوب گشته، لازم است به طور مناسب، انتخاب و به کارخانه سازنده اعلام شود. برای این منظور حداکثر اضافه ولتاژ موقت فرکانس ۵۰ با توجه به مشخصات شبکه برآورد شده با جدول استاندارد مقادیر ولتاژ اسمی مقایسه شده، مقدار بالاتر و نزدیک تر به آن به عنوان ولتاژ اسمی برقگیر انتخاب می شود. چنانچه بالاترین مقدار اضافه ولتاژهای موقت، با توجه به عیوب فاز-زمین نتیجه شود، که حالت معمول در شبکه های توزیع و انتقال انرژی می باشد، دامنه اضافه ولتاژهای موقت طبق رابطه زیر محاسبه می شود:
(۲-۱)

Kg- ضریب زمین، در ردیف توزیع ۳/۱-۴/۱ و در ردیف ۱۵/۱-۱/۱ می باشد.
مقدار ولتاژ به شرح فوق به جدول استاندارد برده شده، مقدار بالاتر و نزدیک به آن، به عنوان ولتاژ اسمی برقگیر انتخاب می شود. همچنانکه اشاره شد پیک ولتاژ اسمی طبق رابطه فوق معادل ولتاژ Reference یا ولتاژ نقطه شکست در منحنی مقاومت های غیرخطی در نظر گرفته می شود، در این صورت:

در ردیف انتقال و به ازاء ۱۵/۱-۱/۱ =kg خواهیم داشت:

در ردیف توزیع و به ازاء ۴/۱-۳/۱= kg خواهیم داشت:

طبق رابطه فوق ولتاژ Reference برقگیر در حدود برابر ردیف ولتاژ توزیع می باشد، به عنوان مثال برای ردیف kv20 ولتاژ نقطه شکست منحنی مشخصه برقگیرهای توزیع، kv25-24 خواهد بود.
معمول ترین اضافه ولتاژهای موقت را در شبکه اضافه ولتاژهای موقت ناشی از عیوب فاز- زمین تشکیل می دهند. شرایط دیگر ظهور اضافه ولتاژهای موقت به شرح زیر می باشند:
– قطع کلید در انتهای خطوط و افزایش ولتاژ در انتها و در ایستگاه تغذیه
– قطع کلید در انتهای خطوط و بروز اتصالی فاز- زمین و افزایش ولتاژ در فازهای سالم
– بروز رزنانس و فرو رزنانس به عنوان اضافه ولتاژهای غیرخطی
هنگامی که احتمال بروز پدیده های فوق و افزایش ولتاژ به شرح فوق موجود باشد، لازم است بالاترین مقدار دامنه اضافه ولتاژ موقت به منظور برآورد ولتاژ اسمی به کار رود.
طبق پیش بینی و توصیه استاندارد IEC بالاترین مقدار اضافه ولتاژ موقت به منظور برآورد ولتاژ اسمی برقگیر، به شرح زیر می باشد:
– هنگامی که مدت اضافه ولتاژ عمده ظاهر شده در شبکه باشد، ولتاژ rated خواهد بود:
(۲-۲)
– هنگامی که مدت اضافه ولتاژ ظاهر شده در شبکه باشد، ولتاژ rated خواهد بود:
(۲-۳)
– هنگامی که مدت اضافه ولتاژ عمده ظاهر شده در شبکه باشد، مناسب خواهد بود تا ولتاژ rated با تبادل نظر با سازنده برقگیر انتخاب شود.
– برای اضافه ولتاژها که مدت برقراری آنان باشد، اضافه ولتاژ TOV به عنوان ولتاژ COV در نظر گرفته شده، ولتاژ COV=TOV خواهد بود.

ب- ولتاژ COV و انتخاب برقگیر به منظور مقابله با اضافه ولتاژهای موقت درازمدت: در استاندارد IEC حداکثر ولتاژ فرکانس ۵۰ که برای مدت بیش از ۱۰ ثانیه ظاهر می شود، به عنوان حداکثر ولتاژ کار دائم شبکه تعریف شده با نشان داده می شود. عبارت COV مخفف عبارت زیر می باشد:

عبارت فوق به عنوان «ولتاژ کم دائم» قابل ترجمه می باشد، بر طبق آن ولتاژ COV حداکثر ولتاژ فاز – زمین شبکه می باشد که به طور دائم به برقگیر اعمال می شود. (بیش از ۱۰ ثانیه)، بدون اینکه درجه حرارت المانها افزایش یابد . (مؤلفه اهمی جریان نشتی افزایش یابد) کارخانجات سازنده ولتاژ قابل تحمل فرکانس ۵۰ را که می تواند به طور دائم بیش از ۱۰ ثانیه به برقگیر اعما

ل شود، بدون اینکه درجه حرارت المانها افزایش یابد را به عنوان ولتاژ COV تعیین نموده، در ردیف مشخصات آن ذکر می نمایند. در هنگام سفارش برقگیر لازم است ولتاژ کار دائم برقگیر برآورد شود، به عبارت دیگر اضافه ولتاژهای دراز ولتاژ فرکانس ۵۰ در هر ردیف به منظور محاسبه ولتاژ COV طبق رابطه زیر به کار می رود:
(۲-۴)
در شرایط خاص و بر حسب نوع شبکه و موقعیت نصب برقگیر ممکن است ولتاژ قرار گرفته بر روی برقگیر، برای فاصله زمانی بیش از ۱۰ ثانیه از حدود فوق تجاوز ننماید، نظیر برقگیرهای واقع در انتهای خطوط با طول بالا، در ساعات کم باری شبکه، نظیر ساعات نیمه شب.
می توان گفت بالاترین مقدار اضافه ولتاژ دراز مدت شبکه به منظور برآورد ولتاژ COV به کار می رود. در هنگام انتخاب برقگیر ولتاژ COV به شرح رابطه فوق محاسبه شده، ارائه می شود. در کاتالوگ و دفترچه مشخصات کلیه برقگیرها چند مقدار ولتاژ COV برای هر ردیف ولتاژ اسمی ارائه شده است. به عنوان مثال برای ردیف ولتاژ kv63، که حداکثر ولتاژ کار دائم در ردیف فوق kv5/72 می باشد، برقگیر برای چند مقدار ولتاژهای ۶۳ الی kv5/72، نظیر ۶۵، ۶۸، ۷۰ و ۵/۷۲ به عنوان ولتاژ COV ساخته شده، در هنگام انتخاب برقگیر در ردیف ولتاژ اسمی kv63 برقگیر متناسب با ولتاژ COV شبکه، در ردیف مقادیر فوق انتخاب می شود.
منحنی های ولتاژ – آمپر غیرخطی برقگیرهای فوق اختلاف محدود ۲-۱ کیلو ولت را با یکدیگر دارا بوده، ولتاژ COV بر حسب ولتاژ Reference در منحنی های ولت- آمپر به شرح زیر می باشد:
(۲-۵)
با جابجایی منحنی و تغییر ولتاژ COV، نقطه شکست منحنی یا نقطه Reference آن نیز جابجا شده، ولتاژ Reference مخصوص خود را دارا می شود. بدین ترتیب در هر منحنی ولتاژهای rated و COV مقادیر مشخص و معین را دارا می باشند، از آنجا که مقادیر ولتاژ اسمی یا rated و ولتاژ COV به یکدیگر بستگی نداشته، متفاوت و مستقل از یکدیگر می باشد، لذا در هنگام انتخاب برقگیر و منحنی مناسب آن لازم است هر دوولتاژ اسمی (rated) و ولتاژ COV محاسبه و در نظر گرفته شوند.
ولتاژ COV تحت عنوان: « COV» بر روی پلاک برقگیر در ردیف مشخصات اسمی ذکر می شود. آزمایشات به منظور مناسب بودن مقدار ولتاژ COV در ردیف آزمایشات type test و routin test محسوب می شود. بر طبق استاندارد IEC به منظور انجام آزمایشات فوق، مقاومت ها تا درجه حرارت گرم شده، سپس تحت امپولسهای جریان بالا قرار داده می شوند، بلافاصله پس از آن برای مدت ۱۰ ثانیه تحت ولتاژ اسمی (rated) و برای مدت ۳۰ دقیقه تحت ولتاژ COV قرار داده می

شوند. تعداد و مقدار امپولسها به جریان تخلیه و کلاس انرژی برقگیر بستگی داشته، در فصل چهارم به طور مشروح آزمایشات فوق آورده شده اند سیکل آزمایش به شرح فوق که در آن ولتاژ COV اعمال می شود، همان سیکل آزمایش Operating Duty در آزمایش ولتاژ اسمی یا rated می باشد که در انتهای سیکل آزمایشات ولتاژ COV به مدت ۳۰ دقیقه اعمال می شود

. در شکل ۲-۹ امتداد ولتاژهای COV و rated در منحنی مشخص ولت- آمپر مقاومت ها نشان داده شده است.
با انجام پیش بینی های فوق و موقعیت مناسب دو امتداد COV و rated نسبت به منحنی ولت- آمپر برقگیر، جریان نشتی در قبال حداکثر ولتاژ کار دائم شبکه، همواره کمتر از جریان Reference خواهد بود. با توجه به روابط ۲-۱ و ۲-۴ ولتاژ rated به اندازه ضریب بیش از ولتاژ COV می باشد. ضریب kg با توجه به وضعیت نقطه نول شبکه و ولتاژ با توجه به شرایط بهره برداری و محل نصب برقگیر تعیین می شود، لذا نسبت مشخص بین ولتاژهای فوق موجود نبوده، در هنگام انتخاب برقگیر برآورد هر دوولتاژ ضروری است.
همچنانکه خواهیم دید در هنگام مقایسه کیفی المانها و برقگیر ساخت کارخانجات مختلف، تنها توجه به مقدار ولتاژ COV و بالا بودن آن، توانایی بیشتر المانها را در قبال جریان های نشتی و اضافه ولتاژهای موقت درازمدت مشخص نساخته بلکه لازم است ولتاژ Reference، شکل منحنی ولت-آمپر، توانایی مبادله حرارتی بدنه برقگیر و درجه حرارت بحرانی در نظر گرفته شود.

انتخاب مناسب برقگیر به منظور مقابله با اضافه ولتاژهای موقت در استاندارد آمریکا (استاندارد ANSI/IEEE)
در استاندارد آمریکا، ولتاژ و جریان Reference تعریف نشده، متقابلاً تحمل برقگیرها در قبال اضافه ولتاژهای موقت با دو ولتاژ به شرح زیر تعیین و تعریف می شود.
الف- ولتاژ مناسب برقگیر به منظور تحمل اضافه ولتاژهای موقت یا ولتاژ Duty-Cycle: در استاندارد آمریکا، تحمل حرارتی برقگیر در قبال اضافه ولتاژهای موقت فرکانس ۵۰ با ولتاژ Duty-Cycle نشان داده شده است، که به عنوان ولتاژ سرویس سیکلیک قابل ترجمه می باشد، این ولتاژ به عوض

ولتاژ rated در استاندارد IEC به کار برده می شود. در استاندارد آمریکا، ANSI، به منظور پیش بینی تحمل حرارتی برقگیرها در قبال اضافه ولتاژهای موقت کوتاه مدت (ناشی از اتصالی فاز-زمین) در هر ردیف ولتاژ اسمی، چندین مقدار ولتاژ تحت عنوان ولتاژ Duty-Cycle تعریف شده است. در ولتاژ فوق افزایش ولتاژ به فواصل زمانی کوتاه، ناشی از عیوب متوالی و یا کار متوالی دستگاه وصل مجدد به ازاء عیوب دائم در نظر گرفته شده است. کارخانجات سازنده نسبت به طرح برقگیرها با ولتاژ D

uty-Cycle استاندارد اقدام می نمایند. سپس با انجام آزمایشات استاندارد از نوع Type-test، که در طی آن نوع طراحی شده برقگیر تحت اضافه ولتاژهای موقت، طبق سیکل مشخص به فواصل زمانی کوتاه، که متوالیاً به برقگیر اعمال می شوند، قرار گرفته، از تحمل حرارتی برقگیر، در سیکل فوق و همزمان با اعمال ولتاژ فوق، اطمینان حاصل می شود. چون در این استاندارد ولتاژ و جریان Reference تعریف نشده اند، لذا جزئیات طرح المانها و خصوصیات ساختمانی برقگیر مورد نظر نبوده، تنها انطباق اضافه ولتاژ موقت ظاهر شده با مقدار استاندارد Duty-Cycle برقگیر تعیین کنن

ده خواهد بود.
آزمایشات ایزولاسیون خارجی برقگیر
ستون مقره برقگیر به عنوان بدنه، ایزولاسیون خارجی برقگیررا در فاصله فاز- زمین تأمین می نماید. ایزولاسیون خارجی به صورت فواصل هوایی ایزولاسیون با زنجیر یا ستون مقره در کلیه تجهیزات فشار قوی موجود می باشد. مشخصات ایزولاسیون خارجی، بخش عمده از مشخصات، تجهیزات فشار قوی محسوب گشته، در استانداردهای مختلف آزمایشات متعدد با دستورالعمل های خاص به منظور اطمینان از مشخصات ایزولاسیون خارجی توجیه گردیده اند. در برقگیرها ایزولاسیون خارجی بیش از سایر تجهیزات فشار قوی از اهمیت برخوردار بوده، بروز اختلال و تشکیل آلودگی در ایزولاسیون خارجی حتی در صورت عدم بروز قوس عمر و دوام المانها را تحت تأثیر قرار می دهد. به همین علت در این فصل به ایزولاسیون خارجی برقگیرها و محفظه ایزوله آن پرداخته می شود.

آزمایشات آلودگی برقگیرها تحت عنوان Salt Fog Test (آزمایش با بخار نمک)
این آزمایش بر طبق استاندارد ۵۷۰-IEC در مقره های چینی توخالی، به صورت استوانه که به عنوان محفظه تجهیزات فشار قوی به کار برده می شوند، نظیر محفظه قطع کلیدها، برقگیرها، ستون های نگاهدارنده کلیدها و غیره انجام می شود. در این آزمایش تعداد ۴ بدنه برقگیر در اطاق مه به مدمعادل gr/lit 80 تهیه می شود. به منظور انجام آزمایش کلیه قطعات و اجزاء نصب شده در داخل بدنه برقگیر از آن خارج می شوند. ولتاژ به طور مرتب و تناوبی افزایش داده شده، سپس کاهش داده می شود. مجدداً افزایش داده شده و کاهش داده می شود. آنچنانکه شرایط بروز قوس در هر ۴ محفظه مورد آزمایش فراهم گشته، قوی روس دهد. پس از بروز قوس در هر ۴ محفظه، محفظه ها توسط آب تحت فشار شسته شده، تمیز می شوند. مدت آزمایش به حدود ۶۰ دقی

قه طول می انجامد. که فاصله زمانی معمول انجام آزمایش می باشد.
به منظور بررسی تأثیر برقراری جریان های نشتی در کار مقاومت های غیرخطی و افزایش درجه حرارت آنان، آزمایش فوق همراه با ستون مقاومت غیرخطی تکرار می شود. در این حالت به منظور اندازه گیری درجه حرارت مقاومت ها در طول آزمایش، نوارهای مخصوص نشان دهنده درجه حرارت در مجاور ستون های مقاومت نصب می شوند. پس از انجام آزمایش مجدد در اطاق بخار و اعمال ولتاژ MCOV به مدت ۶۰ دقیقه ستون های مقاومت از داخل محفظه ها خارج شده، حداکثر درجه حرارت آنان با استفاده از نوارهای تعیین کننده درجه حرارت با تغییر رنگ تعیین می شوند. در طول آزمایش سطح تحتانی ستون مقاومت های غیرخطی از حلقه فلزی نشیمنگاه ستون مقره عایق می شود، آنچنانکه جریان های نشتی ستون مقاومت از جریان های سطحی برقرار شده در سطح خارجی مقره جدا شده، به طور جداگانه اندازه گیری شوند. تفکیک جر یان های نشتی مقاومت ها از جریان های برقرار شده در سطح خارجی مقره تنها در طول آزمایش پیش بینی شده، در طی بهره برداری و در مقره های ساخته شده، سطح تحتانی ستون مقاومت ها مستقیماً یا از طریق فنر به درپوش و حلقه فلزی تحتانی ستون مقاومت متصل می باشد.

پیک هر دو جریان های نشتی در سطح خارجی و در ستون مقاومت ها یادداشت می شوند، نمونه قرار گرفتن برقگیر مورد آزمایش در اطاق بخار و جهت وارد گشتن بخار بر ستون مقره در شکل ۵-۳ نشان داده شده است. بر طبق شکل ۵-۳ دریچه های خروج مه در دو لوله قائم روبروی هم هر یک به فاصله ۱۰ فوت از ستون مقره و سطح تحتانی ستون مقره در حدود m6/2 بالاتر از سطح زمین واقع می باشد.
پـائین ترین دریچـه خروج مه در ارتفاع ۶/۰ متر از سطح تحتانی ستون مقره برقگیر طبق شکل ۵-۳ واقع می باشد.
روش انجام آزمایشات با لایه سطحی یا Slurry Test در استاندارد IEEE آمریکا
این آزمایشات توسط کمیته «محافظت در قبال ولتاژهای موجی» مربوط به انجمن مهندسین برق و الکترونیک آمریکا (IEEE) ابداع و پیشنهاد گردیده است. به منظور آزمایش، سطح خارجی برقگیر با لایه آلوده، به صورت خمیر یا Slurry پوشانده شده، سپس در شرایط عادی محیط به مدت ۱۵ دقیقه، تحت ولتاژ MCOV فرکانس ۵۰ قرار داده می شود.
در پایان مدت فوق و قطع ولتاژ، سطح برقگیر مجدداً با لایه خمیری توسط Spray پوشانده شده، به مدت ۱۵ دقیقه تحت ولتاژ قرار داده می شود. آزمایش به شرح فوق به تعداد ۲۰ بار تکرار می

شود. تعداد کل دقایق اعمال ولتاژ به حدود یا ۵ ساعت به طور می انجامد به همین علت به عنوان ۵-Hour Slurry Test موسوم می باشد.
در آخرین نوبت ولتاژ MCOV به مدت ۱۵ دقیقه اعمال گشته، سپس ولتاژ اسمی به مدت نیم ساعت اعمال می گردد، آنچنانکه آثار و عوارض ناپایداری حرارتی برقگیر آشکار شود، پایداری حرارتی به یکی از سه طرق زیر مشخص می شود:

۱- اندازه گیری افت حرارتی برقگیر تحت ولتاژ فرکانس ۵۰ فاز-زمین و مقایسه آن با مقدار مناسب و قابل قبول
۲- اندازه گیری مؤلفه اهمی جریان برقرار شده در مقاومت های توزیع ولتاژ تحت عنوان Grading Current و مقایسه آن با مقدار قابل قبول
۳- اندازه گیری درجه حرارت داخل محفظه توسط ترموکوپل های پیش بینی شده در داخل محفظه
آزمایش رطوبت غیرکامل ستون مقره برقگیر یا Partial Wetting Test
در این روش بخشی از ارتفاع ستون مقره با لایه پوشیده شده، سپس تحت آزمایش قرار داده می شود. به همین علت به آزمایش Partial Wetting Test یا رطوبت بخشی از سطح ستون مقره موسوم می باشد. این حالت معمولاً در برقگیرهای نصب شده بر روی ترانسفورماتورها مشاهده می شود. در این برقگیرها تنها بخش تحتانی ستون مقره برقگیرها واقع در مجاور بدنه ترانسفورماتور، نزدیک به زمین، تحت لایه آلوده قرار گرفته، در هنگام آزمایش نیز این بخش از لایه پوشانده می شود. آزمایش فوق به منظور بررسی شرایط کار برقگیر در قبال این نوع آلودگی صورت می پذیرد. حالت دیگر تشکیل لایه که در طی بهره برداری مشاهده می شود، تراکم لایه آلوده در برقگیرهای نصب شده بر روی پایه می باشد که تحت آلودگی محیط واقع می باشند. بخش پوشیده از لایه سطحی همزمان با اعمال رطوبت و در طی بهره برداری همزمان با افزایش رطوبت محیط تا حدود ۸۰%، رطوبت جذب نموده، لایه سطحی برخوردار اط هدایت الکتریکی را به وجود می آورد.
در هر دو حالت وجود لایه رطوبتی با هدایت بالا، برقراری جریان های سطحی را به سمت فوقانی یا ناحیه خشک و تراکم آنان را در این ناحیه از طریق ستون مقاومت های غیرخطی سبب می گردد. به عبارت دیگر جریان های سطحی از سطح خارجی ستون مقره به بخش داخلی برقرار می شوند.
شرایط فوق موجب افزایش درجه حرارت المانهای مقاومت غیرخطی واقع در قسمت فوقانی ستون مقامت می گردد. چنانچه میزان آلودگی محیط قابل ملاحظه باشد، پدیده با بروز قوس در سطح خارجی برقگیر همراه خواهد بود. در این آزمایش و آزمایش قبل ستون مقره مورد آزمایش در ارتفاع دو feet بالاتر از سطح زمین نصب می شود. مقاومت اهمی خمیر به عنوان لایه آلوده طبق استاندارد: «۶۱ ANSI-C» حدود ۴۴۰-۴۲۵ اهم پیش بینی شده است.
نصب برقگیرها درخطوط انتقال انرژی
مقدمه
در سال های اخیر نصب برقگیرها در خطوط انتقال انرژی موردتوجه قرار گرفته است. انگیزه نصب برقگیرها در خطوط از خصوصیات فیزیکی مناسب برقگیرهای نوع MOA ناشی می شود. با وجود این نصب برقگیرها در خطوط همواره از مشکلات متعدد برخوردار است، در حالی که مزایای قابل توجه را عرضه نمی سازد. با توجه به مشکلات بالا، نصب برقگیرها در خطوط در حال حاضر جنبه آزمایشی وتجربی دارد و در برخی خطوط با درصد قابل ملاحظه قطعی ها ناشی از تخلیه جوی به کار برده شده است.
در این فصل تنها به ضرورت نصب برقگیرها در خطوط و مزایای ناشی از آن و مشکلات مربوطه اشاره می شود. در صورت عمومیت نصب آنها در خطوط و ارائه استانداردهای مربوطه، مورد مطالعه کامل قرار خواهد گرفت.
منظور از نصب برقگیرها در شبکه های فشار قوی

منظور از نصب برقگیرها در شبکه و ایستگاه های فشار قوی (توزیع و انتقال انرژی) در طی فصل های قبل تا حدودی آشکار ومشخص شد. با وجود این اشاره مختصر به هدف استفاده از برقگیرها، از نظر تأثیر نصب آن در خطوط ضروری است.
برقگیرهای فشار قوی در حال حاضر به منظور محافظت ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی در قبال ولتاژهای موجی به کار برده می شوند. ایزولاسیون تجهیزات فشار قوی به طور کلی به دو نوع تقسیم می شوند. ایزولاسیون نوع خارجی واقع در فضای باز متشکل از فواصل هوایی و ایزولاسیون داخلی واقع در فضای بسته و آب بندی شده، که توسط ترکیبی از مواد ایزوله جامد، مایع و گاز تأمین می شود. بروز هرگونه اختلال و قوس در ایزولاسیون داخلی با انهدام و آسیب کامل به دستگاه فشار قوی و خسارت های فراوان همراه بوده، به همین علت انتخاب سطح ایزولاسیون داخلی در قبال انواع مختلف اضافه ولتاژها، به طور مناسب صورت می پذیرد. آن چنان که احتمال بروز قوس پایین ترین حد ممکن یعنی صفر را دارا شود. نظیر ایزولاسیون داخلی در ترانسفورماتورها، کلیدها، کابل ها، سرکابل ها، ترانسفورماتورهای جریان وولتاژ، بوشینگها و غیره. ایزولاسیون خارجی شامل فواصل هوایی ایزولاسیون واقع در فضای باز، طبق کلیه استانداردها با احتمال ۱۰% بروز قوس طرح و پیش بینی می شود.
به همین ترتیب کلیه فواصل هوایی ایزولاسیون با ولتاژ قابل تحمل خود به عنوان ولتاژ ۹۰% مشخص می شوند (۱۰% احتمال بروز قوس در قبال ولتاژ قابل تحمل ۹۰% یا ). بروز قوس در ایزولاسیون خارجی یا فواصل هوایی آسیب و صدمه جدی را به تجهیزات فشار قوی وارد ساخته، به طوری که دستگاه فشار قوی بلافاصله پس از بروز قوس و قطع کلید و برداشته شدن ولتاژ، قابل بهره برداری مجدد خواهد بود. احتمال بروز قوس در ایزولاسیون خارجی به میزان ۱۰% در مقایسه با احتمال بروز قوس در ایزولاسیون داخلی به میزان ۰%=P، امکان می دهد تا در قبال ظهور اضافه ولتاژها، شرایط بروز قوس در ایزولاسیون خارجی قبل از ایزولاسیون داخلی فراهم شود و از بروز قوس در ایزولاسیون داخلی محفظه بسته تجهیزات فشار قوی و صدمه و انهدام دستگاه فشار قوی جلوگیری شود. بدین ترتیب بروز قوس در ایزولاسیون خارجی و فواصل هوایی در قبال اضافه ولتاژهای موجی قبل از قوس در ایزولاسیون داخلی به عنوان محافظت ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی محسوب می شود. با وجود این پیش بینی فوق مطمئن نبوده، قوس در ایزولاسیون خارجی، نظیر قوس در شاخک های برقگیر ترانسفورماتورها، اتصالی فاز-زمین را به وجود آورده، با قطع کلید و بی برق شدن ترانسفورماتور و قطع انرژی مصرف کننده ها همراه خواهد بود. روش مطمئن کاهش دامنه اضافه ولتاژهای موجی تا حداقل ممکن کمتر از سطح ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی با استفاده از بر قگیرهای فشار قوی است. شرایط کار ومقررات نصب آنها در شبکه های توزیع و انتقال انرژی د

ر طی فصل های پیش مورد مطالعه قرار گرفت.
نصب برقگیرها علاوه بر حفظ دستگاه فشار قوی در قبال اضافه ولتاژهای موجی، موجب کاهش سطح ایزولاسیون داخلی (کاهش سطح BIL) و ابعاد و اندازه دستگاه فشار قوی و هزینه آن می شود. چنانکه دیده شد هنگامی که تجهیزات فشار قوی متعدد در مجاور یکدیگر واقع باشند، از یک دستگاه برقگیر به منظور محافظت آنان استفاده می شود. برای تجهیزات با اهمیت بیشتر و هزینه بالاتر از برقگیرهای متعدد استفاده می شود، نظیر برقگیرهای نصب شده در مجاور ترانسفوماتورها در ایستگاه های فشار قوی و یا در طول خطوط هوایی توزیع در مجاور سرکابل ها و

 

ترانسفوماتورهای توزیع واقع بر روی پایه ها. ایزولاسیون خطوط انتقال انرژی از نوع خارجی بوده و از فواصل هوایی با زنجیر و یا ستون مقره تشکیل شده است. اختلال وبروز قوس در فواصل هوایی خطوط انتقال انرژی به طور مداوم تحت تأثیر عوامل طبیعی از جمله جابجایی رساناهای فاز (ناشی از نیروی باد)، تخلیه جوی بر بدنه برج ها و سیم زمین، آلودگی بشقاب های مقره، اضافه ولتاژهای قطع و وصل و عوامل اتفاقی دیگر مشاهده می شود. همچنان که اشاره شد اختلال به شرح بالا با آسیب به تجهیزات فشار قوی (مقره ها، رساناها و بدنه برج) همراه نیست و امکان وصل مجدد کلیدها بلافاصله پس از خفه گشتن قوس وجود دارد. برق دار کردن خط بلافاصله پس از قطع کلید و ناشی از بروز قوس در ایزولاسیون خارجی، به طور دستی و یا اتوماتیک صورت می پذیرد. برق دار کردن اتوماتیک خط با استفاده از رله وصل مجدد در فاصله زمانی کوتاه پس از قطع انجام می شود. فاصله زمانی بالا به منظور خفه شدن قوس و دیونیزاسیون محل قوس و ارائه ولتاژ دی الکتریک کافی در نظر گرفته می شود، که به حدود ۷/۰-۳/۰ ثانیه بالغ می شود. به این ترتیب در خطوط انتقال انرژی در پی بروز قوس در فواصل هوایی ایزولاسیون به عنوان عیوب توأم با قوس یا Arc Fault، کلید خط قطع شده، به فاصله زمانی ۷/۰-۳/۰ ثانیه به طور اتوماتیک توسط رله وصل مجدد اتوماتیک مجدداً وصل می شود و خط مجدداً مورد بهره بردار ی قرار می گیرد. در فاصله زمانی فوق محل قوس دیونیزه می شود و ولتاژ دی الکتریک کافی را عرضه می کند. در ولتاژهای بالا ( ) اختلال ایزولاسیون در ۹۰% موارد در یک فاز به صورت اتصالی تک فاز به زمین رخ داده از طریق قطع و وصل مجدد فازی که در آن عیب روی داده، با آن مقابله می شود. این پیش بینی به وصل مجدد تک فاز در خطوط انتقال انرژی بوده، تأخیر زمانی وصل مجدد تک فاز پیش از تأخیر زمانی وصل مجدد سه فاز و به حدود ۲ برابر آن بالغ می شود.
اختلال و بروز عیب در ایزولاسیون خارجی در خطوط انتقال انرژی به طور روزمره روی می دهد ک

ه با استفاده از دستگاه وصل مجدد اتوماتیک سه فاز و تک فاز با قطعی های ناشی از آن مقابله می شود، آن چنان که قطع ووصل خط از نظر مصرف کننده محسوس نبوده، بدون هرگونه قطعی به نظر می رسد. خطوط انتقال انرژی به طول km600-30 دور از دسترس، در معرض کلیه عوامل طبیعی و حوادث غیرقابل پیش بینی واقع بوده، تعداد قطعی ها در صورت عدم نصب دستگاه وصل مجدد اتوماتیک قابل ملاحظه بوده، امکان بهره برداری خط غیرممکن خواهد بود. مقابله با قطعی ها و عیوب Arc Fault در خطوط انتقال انرژی، آنچنان که بهره برداری خط بدون قطعی امکان پذیر شود، مستلزم پیش بینی رله وصل مجدد اتوماتیک و کار موفق آن با درصد بیش از ۹۵% است. منظور از کار موفق دستگاه وصل مجدد، وصل موفقیت آمیز کلید خط در ۹۸-۹۵% موارد است.
عامل عمده در کاهش درصد موفق وصل مجدد اتوماتیک سه فازخط، اضافه ولتاژ ظاهر شده در هنگام وصل کلید است، که به اضافه ولتاژ وصل یا Closing Overvoltage موسوم است، این اضافه ولتاژ در فازهای سالم که در آنها عیب رخ نداده، ظاهر شده، موجبات بروز قوس مجدد را بلافاصله پس از وصل مجدد کلید فراهم می سازد و قطع مجدد کلید را سبب می شود. قطع کلید بلافاصله پس از وصل مجدد آن توسط دستگاه وصل مجدد اتوماتیک به منزله قطع دائم خط و کار ناموفق دستگاه وصل مجدد خواهد بود. به منظور افزایش درصد کار موفق دستگاه وصل مجدد اتوماتیک تا بیش از ۹۵% که حائز اهمیت فراوان از نظر حفظ پایداری شبکه و تأمین انرژی مصرف کننده محسوب می شود، سه پیش بینی زیر در خطوط موجود صورت می پذیرند.
۱- پیش بینی وصل مجدد تک فاز به عوض وصل مجدد سه فاز خط: با پیش بینی وصل مجدد تک فاز از قطع و وصل مجدد فازهای سالم جلوگیری شده، اضافه ولتاژ در فازهای سالم ظاهر نشده، موجبات قطع مجدد کلید را پس از وصل مجدد فراهم نمی سازد. انجام پیش بینی فوق با هزینه اضافی مربوط به نصب سه مکانیزم جدا در کلید و رله های حفاظتی مناسب همراه است.
۲- پیش بینی مقاومت وصل در کلید موسوم به Closing Resistor: به منظور کاهش دامنه اضافه ولتاژهای وصل در فازهای سالم در هنگام وصل مجدد کلید مجهز به مقاومت وصل یا Closing Resistor پیش بینی می شود. انجام پیش بینی فوق با هزینه اضافی تا حدود ۷/۱-۶/۱ هزینه کلید همراه است.
۳- پیش بینی کلید از نوع سنکرن (Synchronous Closing): روش دیگر به منظور کاهش دامنه اضافه ولتاژ وصل پیش بینی کلید از نوع سنکرن می باشد، در کلید سنکرن لحظه وصل کلید توسط رله سنکرن کنترل شده، در لحظه مناسب فرمان وصل توسط رله وصل مجدد صادر می شود. پیش بینی کلید از نوع سنکرن با هزینه بیشتر بالغ بر ۶/۱-۵/۱ برابر هزینه کلید نوع معمولی همراه است.
چنانکه دیده می شود مقابله با قطعی ها در خطوط انتقال انرژی مستلزم صرف هزینه و پیش بینی های اضافی نظیر رله های وصل مجدد و کلیدهای مخصوص خواهد بود. به علاوه قطع و وصل مداوم کلیدها توسط دستگاه های وصل مجدد اتوماتیک بالغ بر ۲۰-۱۰ باردرماه، با استهلاک سریع آنها همراه بوده و بر هزینه های خط می افزاید.

درصد عمده اختلال در ایزولاسیون خطوط انتقال انرژی از تخلیه جوی بر خطوط نتیجه می شود. دامنه اضافه ولتاژها حاصل از تخلیه جوی بر قسمت های مختلف خطوط انتقال انرژی و نحوه اختلال و بروز قوس در فواصل هوایی ایزولاسیون در طی فصول قبل مورد مطالعه قرار گرفت. همچنان که شرح داده شد دامنه اضافه ولتاژها در هنگام تخلیه مستقیم رساناهای فاز قابل ملاحظه است. جریان های تخلیه جوی با دامنه بیش از kA5، شرایط بروز قوس در فواصل هوایی ایزولاسیون و کار دستگاه های وصل مجدد را فراهم می سازند. تخلیه بر برجها نیز به صورت قوس های برگشتی موجبات قطع خطوط را فراهم می سازند. آنچنان که نصب سیم های زمین به طور کامل از مانع از بروز قوس نشده، نصب دستگاه وصل مجدد اتوماتیک در هر حال ضروری اند. در جدول ۱-۱ قطع خط ناشی از اضافه ولتاژهای تخلیه جوی و اضافه ولتاژهای قطع ووصل و طرق مقابله با آنها در خطوط معمول نشان داده شده است. چنانچه دامنه اضافه ولتاژهای حاصل از تخلیه جوی مستقیم بر رساناهای فاز تا سطح حداقل ممکن توسط برقگیرهای فشار قوی کاهش یابند، در این صورت برای اضافه ولتاژهای حاصل از تخلیه مستقیم بر رساناهای فاز به زمین تخلیه شده، نیاز به سیم زمین نخواهد بود. چون اضافه ولتاژهای حاصل از کار رله وصل مجدد و وصل اتوماتیک کلید به زمین تخلیه می شوند و به پیش بینی های اضافی در کلید نظیر مقاومت وصل و رله سنکرن نیاز نخواهد بود، همچنین درصد موفق کار رله وصل مجدد به میزان قابل ملاحظه تا حدود ۱۰۰% افزایش خواهد یافت . به علاوه نصب برقگیرها در خطوط نوع مدرن و نوع Compact که پیش بینی حداقل فاصله ایزولاسیون در آنها ضروری است، شرایط بهره برداری خطوط فوق را بهبود می بخشد و احداث آنها بیش از پیش مفید واقع خواهد شد.

به منظور کاهش دامنه اضافه ولتاژهای تخلیه جوی ناشی از تخلیه مستقیم بر رساناهای فاز برقگیرها به صورت معلق از رساناهای فاز در مجاور برج های نصب شده، به رساناهای فاز متصل می شوند (شکل ۸-۲). با توجه به مشخصات برقگیرها و سطح محافظت ارائه شده، نصب آنها در کلیه برجها ضروری نیست و تنها در فواصل km10-5 از یکدیگر کافی خواهند بود.
به طور خلاصه برقگیرها به منظور محافظت ایزولاسیون داخلی در قبال اضافه ولتاژهای موجی تخلیه جوی ساخته و به کار برده می شوند، با نصب در خطوط انتقال انرژی، به صورت معلق از برج و یا رساناهای فاز، مانع از بروز قوس در فواصل هوایی ایزولاسیون تحت تأثیر اضافه ولتاژ تخلیه جوی و یا قطع و وصل می شوند و موجب می گردند تا درصد عیوب توأم با قوس (Arc Fault) و تعداد دفعات کار دستگاه وصل مجدد به میزان قابل ملاحظه کاهش یابد، بدین ترتیب به کلید با مقاومت وصل و یا کلید نوع سنکرن نیاز نباشد. به عبارت دیگر نصب برقگیرها در خطوط با نتایج زیر همراه است:
۱- کاهش قابل ملاحظه درصد کار کلید خطوط (قطع و وصل کلید خطوط)، ناشی از کاهش درصد بروز عیوب توأم با قوس
۲- عدم نیاز به مقاومت وصل (Closing Resistor) و یا عدم نیاز به نصب کلید سنکرن
لازم به یادآوری است عیوب توأم با قوس ناشی از بروز BFO در پی تخلیه بر برجها، و یا نزدیک شدن رساناها به یکدیگر تحت تأثیر نیروی باد، آلودگی محیط و عوامل اتفاقی نظیر پرندگان و غیره همواره وجود داشته است. رله وصل مجدد اتوماتیک به منظور مقابله با عیوب فوق پیش بینی شده، درصد موفق کار آن حائز اهمیت است. با نصب بر قگیرها ضمن کاهش تعداد دفعات کار دستگاه وصل مجدد، درصد کار موفق آن به میزان قابل ملاحظه افزایش می یابد آنچنان که بالغ بر ۹۹% تعداد دفعات کار دستگاه وصل مجدد موفقیت آمیز خواهد بود.

خصوصیات نصب برقگیرها در خطوط

برقگیرها به منظور نصب در خطوط لازم است خصوصیات زیر را دارا باشند:
۱- نصب برقگیرها بر روی برج مستلزم نصب رسانای ارتباط از رساناهای فاز به برقگیرها به طول چند متر خواهد بود. لذا نصب برقگیرها در مجاور زنجیرهای مقره بر روی رساناای فاز، طبق شکل ۸-۲ و یا به موازات زنجیرهای مقره، طبق شکل ۸-۳ مناسب خواهد بود. برای این منظور لازم است وزن برقگیرها حداقل بوده، بار اضافی مکانیکی را بر رساناهای فاز و یا بدنه برج وارد نسازند.
۲- انفجار برقگیر موجبات صدمه به خط از جمله شگستگی مقره ها، قطع رساناهای فاز با سیم های زمین را فراهم نسازد. برای این منظور لازم است بروز عیب و صدمه در برقگیر با هیچ گونه انفجار برقگیر همراه نباشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 77 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد