حفاظت در مقابل صاعقه
خازن ها ی موازی بر روی قطبهای استراکچر نصب شده اند و در محل پستها برای اصلاح ضریب قدرت بکار می روند.شبیه هر تجهیز انتقال یا توزیع نظیر ترانسفورماتور،بریکریا خطوط انتقال، خازن ها ی موازی در معرض امواج کلید زنی و صاعقه قرار دارند.اضافه ولتاژهای حاصل ازمنابع بالا می توانند به مقدار قابل قبولی توسط برقگیرها محدود شوند.منبع اضافه ولتاژها، انواع برقگیرهای در دسترس،انتخاب و استفاده از برقگیرها برای خازنها تمامآ دراین فصل مورد بحث است.(1-4)
18.2 امواج صاعقه
ابرهایبارانیازمجموعه یبخارآب در سطحزمینتشکیلشدهاست.سبب به وجود آمدن قطبیت مشخصی در درون ابر می شود.معادل و مخالف بار طبق آنچه که در شکل 18.1 نمایش داده شده است در زمین،زیر ابر تشکیل می شود.
زمانی که پتانسیل مختلف بین ابر و زمین به نقطه بحرانی می رسد صاعقه بین ابر و نقطه زمین رخ می دهد.
شکل 18.1 تصویر کلی صاعقه:(الف) جریانروبهپایین (ب) جریانروبه بالا
این نوع تخلیه می تواند از ابر تا زمین به عنوان جریان پایین رونده آغاز شود که در شکل 18.1الف نشان داده شده است.گاهی اوقات می تواند شبیه یک پله هدایت شده از زمین به ابر شروع شود.همچون موجی با جریان بالا رونده که در شکل 18.1(ب) نشان داده شده است.در هنگام تخلیه هوا به صورت عمود شکاف برمی دارد و صدای بلندی تولید می شود که رعد و برق نامیده می شود.تخلیه نور مرئی تولید میکند که برق نامیده می شود.شارش جریانی بزرگی هنگام تخلیه رخ می دهد واز سطح اشیای روی زمین عبور می کند و اضافه ولتاژی با دامنه بالا در تجهیزات برقی تولید می شود.اضافه ولتاژ قابل توجه(بیش از حد) سبب خرابی عایق بندی الکتریکی می شود و به خروجی تجهیزات هدایت می شود.عکسنمونهایازیکرعدوبرقمستقیم ازابربهزمیندرشکل18.2نشاندادهشدهاست.جریان رو به پایین، شاخه های جریانی و نور مرئی در این عکس قابل مشاهده است.چندینحرکت دیگرنیزدراینعکسقابلمشاهدهاست.قوس الکتریکی در ابر بزرگتر و نزدیک به زمین کوچکتر است و بنابراینمعادلحرکتروبهپاییندرشکل18.1(الف) از ابر به زمین است.
18.3 انواع امواج صاعقه
رعد و برق در تعامل با سیستم ها ی قدرت به عنوان صاعقه ضربه مستقیم ضربات برگشت تخلیه و ضربات چندگانه شناخته می شوند.
18.3.1ضربات مستقیم صاعقه
عکسازضربه مستقیمرعدوبرقازابربهزمین درشکل18.2 نشان داده شدهاست.یک ابر باردارشاخه های صاعقه را به سمت زمین را که در شکل 18.3 نشان داده شده تصور کنید.
شکل 18.2 عکس دو شاخه صاعقه از ابر به زمین.نور روشن=هدایت رو به پایین.خطوط کوتاه= شاخه های جریان دار(ارائه شده توسط سازمانملی مدیریتاقیانوسیوجوی،وزارتبازرگانیایالاتمتحده)
ضربه صاعقهبهزمینهمانطورکهدرشکل 18.3 دراینعکس،نشاندادهشدهاست ضربه صاعقهروبهپایینازابربهزمین رفتوآمد می کند.درهمان لحظه ضربه صاعقه،بهسمتبالادرحالسفراززمینبهابرتوسط یک جریان با دامنه بزرگتر شناسایی می شود.هردوضربه صاعقهروبهپایینوروبهبالا
درمحلوسطکهدرشکل 18.3 نشاندادهشدهاست به یکدیگر می رسند.شاخه های رعدوبرقبابزرگایچنددهکیلو آمپرمی تواند از بالای حفاظ سیم بگذرد
وبهطورمستقیمبررویهادیفاز اثر بگذارد.از روی شکل هندسی برج ماکزیمم جریان رعد و برق که به هادی های انتقال ولتاژ بالا ضربه وارد می کند را می توان تخمین زد.یک شکل معمولی صاعقه توسط موج شبیه سازی می شود همانطور که در شکل 18.4 نمایش داده شده است.موج با مشخصه(1):
0 قله یا حداکثر مقدار، معمولا 25 درصد صاعقه ها زیر 10 کیلو آمپرو60 درصد صاعقه ها زیر 50 کیلو آمپرو11 درصد صاعقه ها زیر50-100کیلو آمپروبههمینترتیب.
شکل 18.3 امواج صاعقه از زمین تا ابر، مدل ویرایش شده(ارائه شده توسط سازمانملی مدیریتاقیانوسیوجوی،وزارتبازرگانیایالاتمتحده)
18.4مدل معمولی موج صاعقه
0 زمان صعود از 1 الی 10 میکرو ثانیه متغیر است
0 مدت موج TD از 10 الی 100 ثانیه متغیر است
ولتاژ بدست می آید:
جایی که IS مقدار جریان رعد و برق است Z امپدانس موجی خط است.با 50 کیلو آمپر جریان موج Z=500 اهم، و افزایش ولتاژ25000 کیلو ولت است.اثرات کرونا مرتبط با جریان رعدو برق است و افزایش ولتاژ را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد.امواج صاعقه مستقیم نادر هستند.
18.3.2 برگشتجرقه
امواجرعدوبرقازپتانسیلبسیاربالاباظرفیتتخلیهصدهاکیلو آمپر بازمانافزایشکم هستند.امواج صاعقه می تواند ضربات هوایی به سیم های خنثی،برج ها و هادی های فاز و این امواج می توانند ولتاژ کافی برای تخلیه برق روز مقره ها را سبب شود.ازآنجاکهبسیاریازموج های صاعقه هنگام برگشت جرقه جریانشان به سمت زمین شارش پیدا می کند مقاومت ستون برج تأثیرعمدهایدراضافهولتاژتولیدشده دارد. برگشتجرقه سبب خطای خط به زمین می گردد که توسط بریکرهای مدار از بین می رود.خطقطع خواهدشدتا قطعکنندهمداربستهاست.دامنه معمولی امواج رعد و برق دارای ویژگی مخصوصی هستند که برگشت جرقه زیاد می شود.
قله جریان=5-10 کیلو آمپر
ضریب صعود= 5-30 کیلو آمپر بر میکرو ثانیه
زمان صعود=0.5-30 میکرو ثانیه
زمان لحظه ای =20-200 میکرو ثانیه
جریان رعد وبرق از برج یا هادی خنثی به هادی فازبا زمان صعود خیلی شدیدی مشخص شده اند و دامنه خیلی کوچکتری از 10-20 کیلو آمپر دارند.طبق آنچه گفته شد رعد و برق مستقیم و برگشت جرقه هردو مورد سبب ضربه به برج می شوند(برگشت جرقه) که مدل شده است با موج جریان استاندارد 50/1.2 میکرو ثانیه با بزرگی اوج مناسب.
18.3.3 صاعقه های چندگانه
تصویر یک موج صاعقه چندگانه درشکل 18.5 نشان داده شده است.ابرداراییکمرکزشارژبسیاربزرگوبرخوردرعدوبرقبهزمیندربسیاریازنقاطرخمیدهد.بسیاریازضرباترعدوبرقدرواقعضربات صاعقه متعدد پیامدهایجدیبرایسیستمالکتریکی به دنبال دارد.رعد وبرق هایچندگانه
به سببسرعتشارژابرپسازاولینرعد وبرقاتفاقمیافتد.گاهیاوقاتممکناستیکتاخیرزمانیبینرعد وبرق به وجود آید.تجهیزاتمانندبرقگیرطراحیشدهاستتا با موفقیت در مقابل رعد و برق مقاومت کند.
شکل 18.5 عکس رعد و برق چندگانه از ابر بزرگ تا زمین. (ارائه شده توسط سازمانملی مدیریتاقیانوسیوجوی،وزارتبازرگانیایالاتمتحده)
پس از آن ضربات رعد وبرق به برق گیر آسیب می رساندوازاینرو
اهمیترعد و برق چندگانهرانمیتواندستکمگرفت.
18.4 برق گیرها
تا قبل ار سال 1970 برق گیرهایی که درابزارهای صنعتی استفاده می شداز نوع شکاف دار و از جنس سیلیکون کاربید بودند.ایندستگاه به شیرکاربیدسیلیکونو یکسریازشکافکهبهعنوانعایقعملمیکنند مجهزاست.اینشکافبرایحفاظتدربرابرفرکانسولتاژ قدرتمداوم است.اینسری شکافهادرشرایطاضافهولتاژگذرابالا شکسته می شوند.صفرولتاژوجریانبهطورهمزمانرخمیدهد،اجازه می دهد شکاف مدار را در سرتاسر برقگیر پایدار نگاه دارد.در برقگیرهای نوع متال اکسید وریستور( (MOVدیسکیکیبردیگری نصبشدهوهیچشکافوجودندارد.دیسکاکسیدفلزیعایقالکتریکیبرقگیراززمین است.دیسکازنوعاکسیدروی و موارنیمههادیساختهشدهاست.برقگیر در یک ولتاژخاص شروع به هدایت می کند و هنگامیکهولتاژکمترازولتاژآستانه شد هدایت قطع می شود.
شامل 36 صفحه word
دانلود تحقیق حفاظت در برابر امواج
