برق گیر و انواع آن

برقگير : ( LIGHTNING ARRESTER )

در ايستگاههاي فشار قوي دامنه ولتاژهاي موجي تخليه جوي از سطح عايقي تجهيزات (BIL) فشار قوي بيشتر مي باشد و باعث صدمه زدن به ايزولاسيون داخلي تجهيزات فشار قوي مي شود . بنابراين به منظور حفظ ايزولاسيون داخلي تجهيزات فشار قوي در قبال ولتاژهاي موجي تخليه جوي ضروري است دامنه ولتاژهاي موجي تخليه جوي تا حد مناسبي كمتر از سطوح عايقي تجهيزات محدود گرديده و از حد مناسب تجاوز ننمايد .

كاهش دامنه اضافه ولتاژهاي موجي تخليه جوي ، توسط برقگيرهاي فشار قوي پيش بيني شده در ابتداي خطوط انتقال انرژي وارد شده به ايستگاهها امكان پذير مي‌گردد .

برقگيرهاي فشار قوي ، تخليه اضافه ولتاژهاي موجي تخليه جوي ظاهر شده در هادي هاي خطوط انتقال و ايستگاههاي فشار قوي را به زمين امكان پذير ساخته و بلافاصله پس از برقراري جريان تخليه جوي در فاصله زماني چند ميكرو ثانيه و كاهش دامنه ولتاژ موجي ، مسير جريان تخليه در برقگير قطع مي شود . پس نتيجه مي گيريم كه بااستفاده از برقگيرها و قبول مقدار ريسك مي‌توان سطح عايقي نجهيزات كه از نظر اقتصادي خيلي مهم مي باشد را تا حد مناسبي كاهش داد .

انواع برقگيرها :

برقگيرها را از نظر نوع ساخت مي توان به گروههاي زير تقسيم كرد :

برقگير بافاصله هوائي (Gap Type Arrester )

اين نوع برقگير عبارتست از يك جفت الكترود كه يكي از الكترودها به زمين و ديگري به فاز متصل است و بين آنها فاصله هوائي وجود دارد . وقتي كه ولتاژ بين الكترودها از ولتاژ شكست هوا بيشتر شد شكست الكتريكي در هوا صورت مي گيرد . اين نوع برقگير ساده ترين نوع برقگير است .

برقگير ميله أي يا آرماتور :

كلا جهت حفاظت ترانسفورماتور ها و زنجيره هاي ايزولاتور خطوط انتقال انرژي الكتريكي در مقابل اضافه ولتاژ مي توان از برقگير ميله أي استفاده كرد . بدان معني كه طول مقره را توسط دو ميله فلزي شاخي شكل كه در دو سر ايزولاتور نصب مي شود بطور مصنوعي كوتاه مي كنند . اين وسيله عملاً براي حفاظت ايزولاتور به كار برده مي شود و باعث مي شود كه جرقه و حرارت ناشي از آن از ايزولاتور دور نگه داشته شود در اين صورت حرارت جرقه باعث صدمه زدن به ايزولاتور نمي شود .

فاصله بين دو الكترود بايد طوري انتخاب شود كه در مقابل بيشترين مقدار ولتاژ سيستم استقامت‌ كند ولي اضافه ولتاژ باعث تخليه الكتريكي در آن شود .

براي شروع تخليه الكتريكي در فاصله هوائي حداقل بايد يك الكترون آزاد در محل باشدت ميدان الكتريكي زياد موجود باشد . در اين صورت بكمك ميدان ، الكترون شتاب مي گيرد و با اتمها و يا مولكولهاي خنثي تصادم خواهد كرد . اگر شدت ميدان الكتريكي بقدر كافي بزرگ باشد انرژي الكترونها بقدر كافي خواهد بود كه اتمها و مولكولهاي خنثي را يونيزه كند . اين عمل بصورت بهمن و ار ادامه خواهد يافت تا مقدار زيادي از ذرات يونيزه در فضاي بين دو الكترود بوجود آيد و فاصله هوائي قابليت هدايت جريان را بدست آورد و بعبارت ديگر تخليه الكتريكي صورت گيرد .

‌برقگير از نوع مقاومت غير خطي يا برقگير بافنتيل(Non Linear resistor type arrester) :

از برقگير بايد در موقع كار عادي شبكه جريان عبور نكند ، در ثاني برقگير بايستي فقط در موقعي كه شبكه داراي آنچنان ولتاژي است كه براي دستگاههاي الكتريكي مثل مقره و ترانسفورماتور خطرناك است عمل كند . در ثالث بايد موقعي كه ولتاژ شبكه به مقداري كه ديگر خطرناك نيست رسيد ، بلافاصله برقگير جريان را قطع كند و شبكه را به حالت عادي خود برگرداند . تمام شرايط فوق در برقگير بامقاومت غير خطي جمع است .

اين نوع برقگيرها كه به Valve Type معروف هستند در حال حاضر در شبكه از آنها استفاده مي‌شود . اين نوع برقگير ها از يك يا چند خازن سري همراه بايك يا چند مقاومت غير خطي تشكيل شده است . اين خازنها ( فواصل هوائي ) لازمند تا در حالت كار عادي سيستم از عبور جريان الكتريكي به داخل برقگيرها جلوگيري شود . اين مجموعه در داخل يك لوله مقره كه طول آن بستگي به ولتاژ دارد قرار دارد .

ولتاژ شبكه نمي تواند باعث شكست در فاصله هوائي بشود و مقاومت سري خيلي بالا است و جريان از برقگير عبور نمي كند . در اثر اضافه ولتاژ در ترمينال برقگير فاصله هوائي سري تحمل اضافه ولتاژ نداشته و جرقه در دو سر الكترود آن زده مي شود و در همين حال مقاومت غير خطي شديدا كاهش مي يابد و جريان به زمين تخليه مي شود . پس از تخليه اضافه ولتاژ مقاومت برقگير زياد شده و جريان قطع برقگير خاموش مي شود . فاصله هوائي جرقه از دو الكترود كه ممكن است نوك آن صاف و يا تيز باشد تشكيل شده و مقاومت هاي غير خطي بصورت بلوكهاي سيلندري از جنس سيليكان كاربيد ساخته مي شود . ساختمان اين برقگيرها طوري است كه گازهاي توليد شده در اثر جرقه به خارج هدايت مي شود و به اين وسيله سوپاپ تخليه فشار گفته مي شود . لازم به توضيح است كه ممكن است در حين كار عادي شبكه در اثر اضافه ولتاژهاي ولتاژ برقگير جريانهاي كمي از برقگير عبور نموده كه رفته رفته باعث ايجاد گاز مي گردد . سوپاپ تخليه فشار پس از اينكه فشار به حد معين رسيد گازها را تخليه و از منفجر شدن برقگير جلوگيري مي كند .

معمولا در زير هر برقگير يك شمارنده وجود دارد كه اين شمارنده تعداد عملكردهاي برقگير را نشان مي دهد يعني هر بار كه برقگير اتصال به زمين انجام مي دهد اين شمارنده عمل كرده و يك شماره مي اندازد لازم بذكر است كه هر برقگير براي كار در تعداد شماره هاي خاصي تنطيم شده است .

برقگير از نوع اكسيد روي(Gapless Zn oxide arrester (zno):

در چند سال اخير برقگيرهائي باطرح كاملا جديد بانام برقگيرهاي اكسيد روي ساخته و به بازار عرضه شده است كه از نظر طرح و نحوه كار كرد بابرقگيرهاي ديگر متفاوت مي باشد . در اين نوع برقگيرها فاصله هوائي وجود نداشته و فقط از مقاومت نوع اكسيد روي استفاده مي شود . مقاومت اكسيد روي كاملا غير خطي مي باشد .

حذف فواصل هوائي ، مشخصات ولت ـ آمپر بي نهايت غير خطي و ظرفيت حرارتي بالاي ديسكهاي zno و وجود يك سطح حفاظتي معين ، حذف تقريبي جريان نشتي و كاهش احتمال قطعي در شبكه ، افزايش ظرفيت جذب انرژي ، سادگي ساختمان و افزايش قابليت اطمينان ، ايجاد حالت گذاري كمتر و غيره ويژگيهاي ممتازي به برقگير نوع zno داده است .