یکی از کاربردی‌ترین وسایل در سیستم‌های انتقال برق و پست‌های انتقال برق، برقگیر است. این وسیله کاربردی از بروز خسارات احتمالی توسط صاعقه و یا آذرخش جلوگیری کرده و از سیستم انتقال برق شبکه محافظت می‌کند. این وسیله امکان انتقال جریان مازاد را نیز دارا بوده و از ایجاد خسارات شدید به شبکه انتقال برق شهری و بین شهری، جلوگیری می‌کند. از این رو، در این مقاله قصد داریم به بررسی برقگیر پرداخته و کاربرد آن را بیان کنیم.
برقگیر چیست و انواع آن کدامند؟
یکی از بهترین تجهیزات حفاظتی ترانسفورماتور جهت محافظت از شبکه در برابر اضافه ولتاژ و یا ولتاژهای ضربه‌ای ناشی از صاعقه، جرقه، تخلیه اضافه ولتاژهای موجی و … برقگیر است که کاربرد بسیار زیادی داشته و پرکاربرد است. برقگیر جریان دارای چندین قرص از جنس اکسید فلزی چینی یا پلیمری، مثل سیلیکون، است که تعداد این قرص‌ها رابطه مستقیمی با میزان ولتاژ سیستم داشته و با توجه به میزان ولتاژ سیستم، کاهش و یا افزایش می‌یابد.
در حالت کلی، برقگیرها به 6 نوع و دسته کلی برقگیر میله‌ای، برقگیر با فاصله هوایی که از آن با نام جرقه‌گیر و یا برقگیر شاخکی نیز یاد می‌شود، برقگیر با مقاومت غیر خطی، برقگیر بدون فاصله هوایی، برقگیر خازنی و برقگیر فیوزی تقسیم می‌شوند که هر یک از این انواع برقگیرها کابرد خاص خود را داشته که این مورد باعث ایجاد تمایز در هر کدام از این برقگیرها نسبت به دیگری شده است.
استفاده از برقگیرها در خطوط انتقال ولتاژ و جریان باعث افزایش توان برق انتقال یافته در خطوط دو طرفه و یا دو مدار شده و سبب افزایش کیفیت جریان می‌گردد. علت استفاده از این تجهیز در خطوط دو مدار این است که نیمی از توان انتقالی توسط یک مدار استفاده می‌شود تا هنگام بروز خطا در یکی از مدارها، بتوان از مدار دیگر ظرفیت قطع شده را تامین کرده و توان مورد نیاز را انتقال داد.
از این رو می‌توان گفت با نصب برقگیر درصد خطا خطوط انتقال برق به شکل چشمگیری کاهش پیدا کرده و ظرفیت انتقال یافته توسط مدارها افزایش پیدا می‌کند. برقگیرها دارای ویژگی‌ها و نکاتی هستند که اطلاع از این نکات می‌تواند کمک شایانی به شما در تشخیص برقگیر مناسب و چگونگی استفاده از آن، کرده و شما را راهنمایی کند. سعی کنید برای محفاظت از دستگاه‌های ترانسفورماتور موجود در خطوط انتقال برق در مقابل اضافه جریان از رله اورکارنت و یا رله اضافه جریان استفاده کنید.
یکی از رایج‌ترین و بزرگ‌ترین اشتباهات در رابطه با برقگیرها، نامیدن صاعقه‌گیر به جای برقگیر است. این موضوع در حالی است که این دو دستگاه کاملا از نظر کاربرد از یکدیگر متفاوت بوده و با یکدیگر فرق دارند. برقگیرها قابلیت محافظت از سازه و سیستم انتقال برق را دارا بوده و در صورت نصب صحیح می‌توانند مثل انواع صاعقه‌گیرها از سیستم خطوط انتقال برق محافظت کرده و خطر را دفع کنند. دقت کنید که صاعقه‌گیرها نمی‌توانند مثل برقگیرها عمل کرده و پتانسیل این دستگاه را ندارند.
جالب است بدانید که محفاظت از یک سیستم و یا سازه در برابر آذرخش شامل عومال متعددی مانند حفاظت خارجی یا حفاظت اولیه از طریق صاعقه‌گیر بوده و همچنین حفاظت داخلی یا حفاظت ثانویه از طریق برقگیر صورت می‌پذیرد. از این رو می‌توان گفت، برقگیرها نه به عنوان جایگزین صاعقه گیرها، بلکه به مثابه مکمل صاعقه‌گیرها به کار آمده و عمل می‌کنند و بهتر است از آن‌ها در ساختمان‌ها، مراکز برق فشار قوی و … بهره برد.
اجزا برقگیرها
ساختار و اجزا سرج ارسترها یا همان اجزا برقگیرها شامل محفظه استوانه‌ای شکل، قسمت فعال‌شونده یا همان مقاومت غیر خطی، قرص‌های اکسید روی، فاصله هوایی سری و فشارشکن است. هر کدام از بخش‌های این برقگیرها وظایف خاص خود را داشته و کاربرد مخصوص به خود را دارند.
در این قسمت به بررسی هر یک از این اجزا پرداخته و کاربرد هر کدام را بیان می‌کنیم. اجزا برقگیر عبارتند از:
- محفظه برقگیر: این محفظه از جنس پلیمر و یا چینی دو لایه بوده و اهمیت بسیار زیادی در صحت کارکرد برقگیر و طول عمر آن دارد. جنس لایه درونی این محفظه از جنس اف آر پی بوده و لایه بیرونی آن از جنس لاستیک اتیلن پروپیلن است. در حالت کلی، پلیمرها به علت سبکی و بزرگی فاصله خزشی آن‌ها تا 1.5 برابر حالت معمول، نسبت به پرسلین‌ها گزینه بهتری بوده و مناسب‌ترند. عمر کاری مفید این محفظه‌ها بین 20 تا 30 سال تخمین زده می‌شود.
- مقاومت‌های غیرخطی: مقاومت‌های غیرخطی یکی از اجزا برقگیرها هستند که از جنس اکسید روی بوده و وظیفه انتقال انرژی گذرا را به زمین دارند. در حالت کلی، با در نظر گرفتن جریان نامی، جریان تخلیه و انرژی قابل تحمل هر قرص اکسید روی، اندازه قرص اکسید روی تعیین شده و مشخص می‌گردد.
- فاصله هوایی سری: فاصله هوایی تاثیر زیادی در انتقال جریان عبوری صاعقه داشته و در صورت بروز اضافه ولتاژ، دچار شکست الکتریکی شده و جریان وارده از سوی آذرخش را از خود عبور می‌دهد.
- فشارشکن: یکی دیگر از قسمت‌های برقگیرها، قسمت فشارشکن آن‌ها است که می‌تواند از بروز هر گونه صدمه‌ای به قرص‌های مقاومت‌های غیرخطی جلوگیری کرده و باعث صحت عملکرد برقگیر می‌شود. در صورت افزایش فشار داخلی برقگیر، فشارشکن باز شده و قوس الکتریکی وارده به برقگیر به خارج از محفظه برقگیر انتقال پیدا می‌کند.
نصب برقگیر چگونه است؟
اگر چه ممکن است نصب برقگیر کار بسیار ساده و آسانی به نظر رسیده و دشواری چندانی نداشته باشد اما باید بدانید که نصب صحیح برقگیر اهمیت بسیار زیادی داشته و نصب اشتباه آن می‌تواند کار این وسیله به طور کلی مختل کند. از سوی دیگر، تعیین صحیح محل نصب برقگیرها دیگر مورد مهم و ویژه بوده و در صورتی که محل نصب به درستی انتخاب نشود، برقگیر نمی‌تواند انرژی صاعقه یا بار اضافی را به خوبی دریافت کرده و منتقل کند. از این رو، نصب صحیح و تعیین بهترین محل نصب برقگیر مهم‌ترین کار در استفاده از برقگیر بوده و باید به آن توجه ویژه کرد.
برای نصب صحیح و تعیین بهترین محل نصب برقگیر به نکات زیر توجه کنید:
- ابتدایی‌ترین عامل در مشخص‌کردن محل نصب برقگیر، تعیین فاصله آن نسبت به تجهیزات و وسایل اساسی، مهم و گران‌قیمت سیستم انتقال برق است.
- برقگیرها در محل ورودی پست ترانس و قبل از تجهیزات مهمو اساسی سیستم نصب می‌شوند.
- علاوه‌بر برقگیری که در ورودی پست‌های ترانس برق و قبل از تجهیزات اساسی سیستم انتقال برق نصب می‌شود، در طرف فشار قوی ترانسفورماتور نیز یک برقگیر دیگر به صورت جداگانه نصب شده و مورد استفاده قرار داده می‌شود. از سوی دیگر، نصب برق گیر بر روی فیدر خطوط انتقال برق جهت کاهش اضافه ولتاژ تجهیزات ابتدا خط و در مواقعی که کلید برای تعمیرات مورد نیاز باز است، مورد استفاده قرار گرفته و کاربرد دارد.
- در حالت کلی، در ابتدا امر نیاز است تا خطوط انتقال ولتاژ به برق و ولتاژ مجهز شده و سپس مورد استفاده و بهره‌برداری قرار گیرند.
چگونگی عملکرد برقگیر
برقگیرها در شرایط عادی و در مقابل ولتاژهای معمولی، دارای مقاومت چند ده و یا چند صد مگا اهمی بوده اما در مقابل ولتاژهای ضربه‌ای چند مگا ولتی مانند انرژی الکتریکی آذرخش، مقاومت بسیار پایینی از خود نشان داده و سعی می‌کنند بلافاصله انرژی دریافتی را به زمین منتقل کرده و این انرژی را در زمین تخلیه کنند. این موضوع باعث می‌شود که ولتاژهای ضربه‌ای به تنهایی صدمه مشخص و چندان زیادی به ترانسفورماتور و سایر اجزا الکتریکی وارد نکرده و از برقراری جریان و تبدیل آن به یک جریان فركانس بالا جلوگیری شود.
دلایل خرابی برقگیرها
در حالت کلی، عوامل متعددی باعث خرابی و آسیب‌رسیدن به سرج ارسترها شده و ممکن است حتی باعث ترکیدن و انفجار آن‌ها نیز شوند.
از جمله موارد و دلایل خرابی برقگیرها یا همان سرج ارسترها می‌توان به مواردی همچون:
نفوذ آب و رطوبت؛
نفوذ آلودگی به سطح خارجی و داخلی برقگیر؛
بهره‌وری اشتباه از برقگیر یا سرج ارستر مورد نظر؛
تخلیه انرژی الکتریکی به درون محفظه برقگیر؛
طراحی و نصب اشتباه محفظه؛
کیفیت نامناسب مواد تشکیل‌دهنده برقگیر؛
ترکیب اشتباه و نامناسب عناصر اولیه؛
اشتباه در تعیین اندازه‌های قرص‌های برقگیر؛
عدم رعایت شرایط صحیح نگهداری و استفاده درست طبق مشخصات ذکر شده در کاتالوگ برقگیر و یا اتفاق افتادن شرایط پیشبینی نشده برای عملکرد برقگیر؛
انتخاب اشتباه مدل برقگیر و عدم تطابق آن با شرایط منطقه مورد نظر و … اشاره کرد.
نتیجه‌گیری
یکی از پرکاربردترین وسایل در شبکه‌های انتقال برق فشار قوی، برقگیر است. برقگیر با انتقال و تخلیه ولتاژهای اضافی و جریان‌های وارده از طریق آذرخش، به حفظ سلامت شبکه انتقال برق کمک زیادی کرده و باعث افزایش ایمنی سیستم و شبکه می‌شوند. در این مقاله سعی کردیم به بررسی برقگیر پرداخته و کاربرد آن را بیان کنیم. امیدوارم این مطلب مورد پسند و رضایت شما عزیزان قرار گرفته باشد. ممنون می‌شویم اگر نظرات، انتقادات و پیشنهادات خود را با ما در سایت تکه کابل در میان گذاشته و ما را از مباحث مورد نیازتان مطلع سازید.
645 بازدید
احسان شوکتی
