در این مقاله در خصوص صاعقه گیر ها (Lightning Arrester) ، انواع و قوانین اساسی آنها بحث خواهیم کرد. صاعقه از طریق مختلف باعث اضافه ولتاژ های ناگهانی شده و قادر است تا مستقیما به یک خانه از جمله سیم پیچی مدار درون دیوار های آن، اصابت کند.
صاعقه همچنین می تواند به اشیاء نزدیک به خانه مانند: زمین و یا درختان، برخورد کرده و باعث افزایش ناگهانی ولتاژ شود.
بنابراین، یک صاعقه گیر نقش مهمی را در حفاظت از وسایل برقی و تاسیسات شبکه ای در برابر این افزایش های ناگهانی، ایفا می کند.
حفاظت مناسب از این دستگاه مانند بررسی منبع توان عادی گردونه های ریل دار آن، به منظور عملکرد مناسب در بخش های برقی، یک امر بسیار ضروری محسوب می شود.
در این مقاله، به بررسی اجمالی یک صاعقه گیر مانند: انواع مختلف آن، نحوه کارکرد، مزایا و معایب این دستگاه، می پردازیم.
صاعقه گیر چیست؟
وسیله ای که از یک مدار در برابر برخورد های صاعقه حفاظت می کند، صاعقه گیر نام دارد.
در واقع برخورد های صاعقه چیزی جز افزایش ناگهانی در اثر ولتاژ گذرا، قوس الکتریکی، جرقه، افزایش ناگهانی جریان و…را در پی نخواهد داشت.
از صاعقه گیر به منظور حفاظت از سیستم های قدرت از طریق انتقال اضافه ولتاژ ناگهانی به سمت زمین، استفاده می شود.
سیستم های قدرت را همچنین می توان از طریق کابل زمینی و یا ارتینگ، در برابر برخورد های مستقیم صاعقه مورد حفاظت قرار داد.
نمای یک صاعقه گیر
صاعقه گیرها را می توان بر روی برج ها، دکل های انتقال و ساختمان ها نصب کرد تا یک مسیر ایمن برای ولتاژ و تخلیه جریان ایجاد شود.
در اینجا مواردی را می توان ذکر کرد که در اثر برخورد های صاعقه اتفاق می افتد و به وسیله صاعقه گیر می توان از یک سیستم قدرت در برابر مشکلات ناشی از این پدیده، محافظت کرد.
اصول کار
اصول کاری بدین گونه است که وقتی یک اضافه ولتاژ ناگهانی از طریق رسانا جریان می یابد، به مکانی که در آن جا نصب شده است، می رسد.
بنابراین، این امر باعث تخریب لحظه ای عایق صاعقه گیر و تخلیه اضافه ولتاژ ناگهانی به سمت زمین می شود.
سپس زمانی که ولتاژ سیستم به زیر مقدار ثابت تعیین شده برسد، عایق این صاعقه گیر بین زمین و رسانا مجددا برقرار می شود.
علاوه بر این، حرکت جریان به سمت زمین نیز متوقف خواهد شد.
انواع مختلف صاعقه گیر
صاعقه گیرها عموما به چند نوع مختلف طبقه بندی می شوند. ساختار آنها متفاوت و بر اساس نوع آن است، اما اصول کار آن ها یکسان خواهد بود.
صاعقه گیرها یک مسیر با مقاومت پایین را به سمت زمین برای افزایش های ناگهانی، فراهم می کنند.
اکنون به بررسی انواع مختلف آن می پردازیم.
صاعقه گیر شاخکی Horn Gap Arresters
همانطور که از نامش پیداست، دارای دو میله به شکل شاخک است.
آرایش این میله های فلزی می تواند در اطراف یک شکاف هوایی کوچک شکل بگیرد.
فاصله بین این دو میله ها را می توان افزایش داد، زیرا آن ها شکاف صاعقه گیر را افزایش می دهند. این میله های فلزی نیز بر روی عایق های سرامیکی قرار دارند.
اتصالات یک شاخک را می توان از طریق وصل کردن دو سیم جداگانه به آن ها ایجاد کرد.
یک طرف شاخک به وسیله مقاومت و پیچک محافظ به خط وصل شده و طرف دیگر آن به زمین متصل می شود.
مقاومت این محصول، حرکت جریان را به میزان یک دقیقه محدود می کند.
پیچک محافظ برای ایجاد راکتانس القایی پایین در فرکانس توان معمولی، و همچنین راکتانس القایی بالا در فرکانس گذرا، مورد استفاده قرار می گیرد.
به همین دلیل است که پیچک محافظ اجازه ورود حالت های گذرا به درون دستگاه ها را نمی دهد، تا بدین طریق از آن ها محافظت شود.
شکاف بین شاخک ها نیز قابل تنظیم است، به طوری که یک منبع تغذیه عادی عاملی برای ایجاد یک قوس، نشود.
صاعقه گیر های نوع چند شکافه
طراحی این نوع از صاعقه گیرها طوری است که به وسیله استوانه های پشت سرهم و از طریق شکاف های هوایی، از یکدیگر جدا و نسبت به هم عایق شده اند.
ترتیب استوانه ها به شکلی است که، استوانه اول به یک خط برقی متصل شده و باقی استوانه ها توسط مقاومت سری به زمین متصل می شوند.
برخی از شکاف های موجود در بین استوانه های بعدی، حاوی مقاومت موازی بوده که در صورت وجود اضافه ولتاژ، باعث یک افزایش ناگهانی می شود.
صاعقه گیر نوع سوپاپی
این نوع از صاعقه گیر ها در سیستم های الکتریکی توان بالا، کاربرد دارند.
این نوع از صاعقه گیرها شامل دو قسمت اصلی هستند.
یک قسمت شامل ترتیبی از شکاف های جرقه، و قسمت دیگر مجموعه ای از دیسک های مقاومت غیر خطی است.
عملکرد این وسیله زمانی انجام می گیرد که یک ولتاژ شدید باعث ایجاد ضربه در شکاف های جرقه شده و مقاومت های غیر خطی نیز ولتاژ را درون زمین حفظ می کنند.
زمانی که اضافه توان ناگهانی متوقف شود، شکاف های جرقه را می توان به طور جداگانه و توسط مقاومت ها کنار زد.
صاعقه گیر نوع گلوله ای
طراحی این نوع از صاعقه گیر ها توسط لوله های شیشه ای که از گلوله های سربی پر شده اند، انجام می گیرد.
ساخت این صاعقه گیرها از درون پروکسید سرب که سرتاسر اکسید سرب را پوشانده است، تکمیل می شود.
اکسید سربی که درون پروکسید سرب وجود دارد، رسانای قدرتمندی به حساب نمی آید.
وقتی که اکسید سرب گرم شود، تبدیل به پروکسید سرب شده، و مکانی برای جاری شدن جریان به وجود می آید.
هرگاه حرکت جریان منتقل شود، پروکسید سرب برعکس اکسید سرب، تغییر می کند. معمولا از این نوع از صاعقه گیرها زیاد استفاده نمی شود.
تفاوت میان صاعقه گیر و برق گیر
تفاوت بین این دو وسیله شامل موارد زیر می شود.
| برق گیر | صاعقه گیر |
|---|---|
| برق گیر را می توان درون بورد پنل نصب کرد. | یک صاعقه گیر را می توان بیرون از بورد پنل نصب کرد. |
| کاربرد اصلی برق گیر، حفاظت از دستگاه های برقی، از درون پنل است. | کاربرد اصلی یک صاعقه گیر، حفاظت از دستگاه های برقی، از سطح بیرونی است. |
| یک برق گیر، از سیستم در برابر سوئیچینگ، صاعقه، افزایش های ناگهانی، ولتاژهای گذرا و خطاهای الکتریکی، محفاظت می کند. | از صاعقه گیر بیشتر برای حفاظت در برابر برخورد های صاعقه و افزایش های ناگهانی حاصل از آن، استفاده می شود. |
| برقگیر، انرژی اضافه ناگهانی انتقالی به سمت کابل زمینی را قطع می کند. | صاعقه گیر ،حرکت جریان را از طریق وسایل حفاظتی زمینی، به درون زمین هدایت می کند. |
| انواع مختلف برق گیر ها شامل: نوع توزیع، ولتاژ پایین، پست، DC، حفاظت خنثی، لوله فیبری، سیگنالی، شبکه ای و…، می شود. | انواع مختلف صاعقه گیر شامل: میله ای، کروی شکل، شاخکی، چند شکافه، الکترولیتی و اکسید فلزی است. |
| از برق گیر می توان به عنوان صاعقه گیر نیز استفاده کرد. | صاعقه گیر را نمی توان به عنوان یک برق گیر مورد استفاده قرار داد. |
محل نصب صاعقه گیر
نحوه قرار گیری یک صاعقه گیر می تواند در نزدیکی دستگاهی که به حفاظت نیاز دارد، انجام بگیرد.
صاعقه گیرها به طور کلی، درون یک سیستم AC، بین فاز و زمین، و درون یک سیستم DC، بین قطب و زمین، متصل می شوند.
برای هر فازی که درون سیستم AC وجود دارد، یک صاعقه گیر نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
در سیستم های ولتاژ بالا، می توان از دایورتر برای حفاظت از ترانسفورماتور، خطوط، قطع کننده مدار، ژنراتور ها، باس بار و …، استفاده کرد.
از برق گیر هایی مانند سیستم HDVC، بیشتر برای حفاظت از فیلترها، راکتور واحد و باس ها، استفاده می شود.
مزایا شامل موارد زیر می شود:
- کاهش آسیب های ملکی ناشی از برخورد های صاعقه
- حفاظت از تجهیزات بیرونی پست
- جلوگیری از ایجاد آسیب در خطوط
- جلوگیری از افزایش های ناگهانی در پریز برق
- جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی
- سهولت در استفاده از آن
معایب شامل موارد زیر می شود:
- اشغال فضای زیاد
- هزینه نصب بالا
1- یک صاعقه به چه چیزی جذب می شود؟
به طور کلی، صاعقه توسط هیچ چیزی جذب نمی شود. صاعقه در یک محدوده بسیار وسیعی رخ می دهد تا توسط چیزهای کوچکتر که دارای بدنه فلزی هستند، فشرده شود.
2- یک صاعقه گیر چگونه متصل می شود؟
یک صاعقه گیر به طور موازی با دستگاه ها متصل است و در محل های پست، عمل حفاظت را انجام می دهد، بدین معنی که، صاعقه گیر بین خط و ارت، قرار می گیرد.
3- یک صاعقه AC است یا DC؟
نتیجه گیری به خصوصی که بیان گر AC و یا DC بودن یک صاعقه باشد، وجود ندارد، و از آن به عنوان دنباله ای از سیگنال های ضربه ای، نام برده می شود.
4- دلیل عمل نکردن یک صاعقه گیر چیست؟
قطع عملکرد ممکن است در اثر شرایطی مانند خطای دی الکتریک و یا زمانی که یک دستگاه قابلیت کار در ولتاژ های بیش از اندازه را ندارد، اتفاق افتد.
5- صاعقه گیر ها چگونه از سیستم های قدرت حفاظت می کنند؟
وقتی سطح ولتاژ یک سیستم افزایش پیدا می کند، صاعقه گیر، مسیری به سمت زمین برای از بین بردن توان، به وجود می آورد.
