تحقیق در مورد برق گیر و نقش آن در جلوگیری از آسیب به ساختمان

همه چیز درباره برق گیر و انواع آن

تحقیق در مورد برق گیر

آشنایی با برق گیر و ویژگی های آن

برق گیر، از وسایل ایمنی می ‏باشد که برای هدایت موج های ولتاژ ضربه‏ ای به زمین و جلوگیری از ورود آن ها به ایستگاه های انتقال و توزیع نیرو بکار می ‏رود. معمولاً در انتهای خط انتقال و در ورودی ترانس ها نصب می‏ شود. ولتاژ شکست الکتریکی یک برق گیر بایستی کمتر از ولتاژ شکست الکتریکی ایزولاسیون لایه تجهیزات نصب شده در پست باشد.

ویژگی های برق گیر

 یک برق گیر خوب باید دارای مشخصات زیر باشد:

⚡ در ولتاژ نامی شبکه، به منظور کاهش تلفات دارای امپدانس بینهایت باشد

⚡ در اضافه ولتاژ به منظور محدود سازی سطح ولتاژ دارای امپدانس کم باشد

⚡ توانایی دفع یا ذخیره انرژی موج اضافه ولتاژ را بدون اینکه خود صدمه ببیند داشته باشد

⚡ پس از حذف عبور اضافه ولتاژ بتواند به شرایط مدار (حالت کار عادی) برگردد

پارامترهای مهم برای انتخاب برق گیر مناسب جهت حفاظت عایقی:

ماکزیمم ولتاژ کار دائم (MCOV)

ولتاژ نامی (Ur)

جریان تخلیه نامی (۸٫۲۰ µsec)

ماکزیمم جریان ضربه قابل تحمل (۴٫۱۰ µsec)

قابلیت تحمل جذب انرژی W

انواع برق گیر

۱) برق گیر میله ای

۲) برق گیر با فاصله هوایی

۳) برق گیر با مقاوت غیر خطی

۴) برق گیر بدون فاصله هوایی

۵) برق گیر خازنی

۶) برق گیر فیوزی

  • برق گیر میله ای:

یکی از ساده ‏ترین و ارزانترین برق گیرها که از اولین برق گیرها می ‏باشند برق گیر میله ‏ای هستند که با وجود قدیمی بودن امروزه نیز کاربردهای زیادی دارد . این برق گیر عبارت است از دو میله نوک‏تیز که یکی در قسمت برقدار نصب شده و دیگری در زیر ایزولاتور و یا بدنه نصب و به زمین اتصال می ‏یابد فاصله دو نوک متناسب با ولتاژ و شرایط و زمان اعمال ولتاژ روی سیستم قابل تنظیم است.

تنظیم این فاصله طوری که در مقابل ولتاژ حداکثر سیستم پایدار بوده و فقط در برابر ولتاژهای زیاد تخلیه الکتریکی صورت می ‏گیرد. البته تنظیم برق گیر از حالت ایده‏ آل دور بوده و می ‏توان گفت در یک باند ولتاژ عمل می ‏کند و مشخصه عملکرد دقیقی را برای آن نمی ‏توان تصور کرد.

  • برق گیر با فاصله هوایی:

نوع دیگری از برق گیرها که کاربرد بسیاری در پست های فشار قوی دارد؛ برق گیر از نوع شاخکی می‌باشد. این نوع برق گیرها ساده‌ترین نوع برق گیر می‌باشند که به جرقه گیر (برق گیر با فاصله هوایی ) معروف هستند به مراتب از آنها در محل های اتصال مقره به هادی یا اطراف بوشینگ های ترانس های توزیع دیده می‌شود.

همانطوری که که می‌دانیم برق گیرها باید در برابر ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید باز رفتار کنند و در برابر ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید بسته رفتار کنند. در این نوع برق گیرها (برق گیر با فاصله هوایی) اگر ولتاژ بالا رود؛ بین شاخک ها قوس برقرار شده و انرژی صائقه را به زمین منتقل شده و این امر باعث می‌شود که تجهیز از بین نرود.

  • برق گیر با مقاومت غیر خطی:

این نوع برق گیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است، این خازن ها که اصولا، به صورت فواصل هوایی می‏ باشد در حالت کار عادی سیستم از عبور جریان الکتریکی به داخل برق گیر جلوگیری می‏ کنند. چنانچه ولتاژ سیستم به عللی بالا رود، فواصل هوایی بین خازن ها هادی شده و جریان الکتریکی عبور می‏ کند عبور جریان از مقاومت غیر خطی میزان افت ولتاژ دو سر برق گیر را مشخص می‏ کند.

فواصل هوایی موجود در برق گیر باید طوری باشد که در مقابل حداکثر ولتاژ کار سیستم مقاوم بوده ولی اگر به عللی اضافه ولتاژ اعمال شده اتصال کوتاه شود پس از برقراری شرایط عادی بتواند جریان را قطع کند که این کار توسط مقاومت‌های غیر خطی انجام می‏ گیرد.

مجموعه قسمت خازن‏ ها و مقاومت غیر خطی در داخل یک ایزولاتور ساخته شده از مواد عایقی قرار می ‏گیرند . انتخاب چند خازن در برق گیر به جای یک خازن به این دلیل صورت می‏ گیرد که استقامت برق گیر در مقابل ولتاژهای برگشتی زیاد گردد برای اینکه تقسیم ولتاژهای روی خازن‏ ها بطور مساوی انجام گیرد. یک سری خازن و مقاومت موازی در دو سر فاصله‏ های هوایی قرار می‏ دهند و این کار را درجه‏ بندی ولتاژ می‏ گوئیم، یعنی یکنواخت نمودن توزیع ولتاژ در روی خازن های متوالی.

برق گیرها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می‌باشد . همانطور که می‌دانیم پدیدة کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می‌باشد . در پست های فشار قوی این پدیده بالاخص در محل‌های اتصال هادی ها به تجهیزات دیده می‌شود.

لذا برای برطرف کردن این عیب باید میدان را در این نواحی یکنواخت کنند تا اثرات مخرب کرونا کمتر گردد . برق گیرهایی که امروزه در پست ها بکار می‌روند از نوع ZNO می‌باشند که در داخل آنها قرص هایی از جنس اکسید رویZNO می‌باشد که بسته به سطح ولتاژ شبکه تعداد آنها متغیر است.

  • برق گیر با مقاومت غیر خطی:

همانطور که می‌دانیم این برق گیرها باید همانند یک مقاومت غیر خطی عمل کنند یعنی در برابر ولتاژ نامی شبکه امپدانس بالایی را از خود نشان دهند و در برابر ولتاژهای بالاتر از ولتاژ نامی شبکه امپدانس کمی را از خود نشان دهند تا تخلیه صورت گیرد.

لذا قرص‌های اکسید روی بکار رفته در برق گیرهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می‌کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می‌باشند (در حالتNormal شبکه) لذا به روی این قرص‌ها ولتاژ تقسیم می‌گردد.

حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص‌ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قرص‌های بالایی ولتاژ بالاتری را از سایر قرص‌ها متحمل می‌شوند و زودتر آسیب می‌بینند و این امر سبب عملکرد نادرست برق گیر می‌شود لذا اگر بتوانند به طریقی میدان را یکنواخت کنند ( به حالت یکنواخت نزدیک کنند ) تقسیم ولتاژ بین قرص ها شکل متعادل‌تری را به خود می‌گیرد و قاعدتاً عمر قرص ها افزایش می‌یابد و عملکرد برق گیرها بهتر می گردد.

برای این کار از وسیله ای به نام کروناگیر یا حلقه کرونا استفاده می‌کنند؛ که در حقیقت هم میدان را به سمت یکنواختی سوق می‌دهد و هم تقسیم ولتاژ را به روی قرص‌ها به حالت متعادلی نزدیک می‌نماید.

  • برق گیر بدون فاصله هوایی:

یک نوع برق گیر بدون فاصله هوایی امروزه بکار می ‏رود که خازن های سری آن از قطعات اکسید روی می‏ باشد که این قطعات بصورت قرص هایی با اندازه ‏های مختلف ساخته شده و روی هم قرار می ‏گیرند. این برق گیرها از نظر ساخت ساده‏ تر بوده و دارای حجم کمتری نیز می ‏باشد.

این برق گیرها می‏ توانند در ولتاژهای پائین ‏تر عمل کنند بنابراین سطح ولتاژ حفاظت تجهیزات را نیز می‏ توان پائین ‏تر آورد و در نتیجه در هزینه‏ ها صرفه‏ جویی نمود و جریان نشتی در این نوع برق گیرها کمتر است یا تقریباً صفر است.

  • برق گیر خازنی:

این نوع برق گیر برای ولتاژهای فشار ضعیف استفاده می‏ شود که انرژی اعمال شده حاصل از موج ولتاژ در خازن ذخیره می ‏شود.

  • برق گیر فیوزی:

این نوع برق گیر نیز طوری ساخته می‏ شود که در مقابل اضافه‏ ولتاژ که سبب عبور جریان زیادی از برق گیر بشود می ‏سوزد و جرقه داخل آن توسط گاز یا مواد نسوز درون آن خاموش می‏ شود و اکثراً بعنوان حفاظت ثانویه بکار می ‏رود.

محل نصب برق گیر

برق گیر باید در ورودی پست های ترانس قبل از کلیه تجهیزات و تا حد ممکن نزدیک به آنها نصب گردد. علاوه بر برق گیری که در ورودی پستهای ترانس نصب می ‏شود قبل از تجهیزات مهم مانند ترانسفورماتورهای قدرت نیز جداگانه برق گیر نصب می ‏شود. معمولاً در مسیر برق گیر به زمین یک شماره انداز قرار می‏ دهند که می‏ تواند تعداد دفعات تخلیه موج های ولتاژ ضربه ‏ای بر روی برق گیر را ثبت نماید.

نقش برق گیر در جلوگیری از آسیب به ساختمان

برق گیر سیمی بلند و نوک تیز است که در بالاترین نقطه ساختمان مورد حفاظت نصب می‌شود ته سیم کاملاً به زمین متصل می‌شود. برای این منظور معمولا سیم به یک صفحه فلزی لحیم شده و درون زمین تا سطح آب زیر زمینی فرو برده می‌شود. در عین طوفان تندری بارهای زیادی در سطح زمین القا می‌شوند و میدان الکتریکی شدیدی در سطح زمین بوجود می‌آید.

نقش برق گیر

شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برق گیر تخلیه خرمنی ظاهر می‌شود. در نتیجه بارهای القا شده نمی‌توانند روی ساختمان جمع شوند و آذرخشی ایجاد نمی‌شود. با وجود این اگر آذرخشی بوجود آید که چنین مواردی کاملا نادر است، به برق گیر می‌خورد و بارها بدون خسارت به زمین می‌روند.

هرگونه سوال و دریافت مشاوره تحصیلی (از ابتدایی تا دکتری) مدارس و دانشگاه ها ( تیزهوشان، نمونه دولتی، سراسری، دانشگاه آزاد، علمی کاربردی و پیام نور ) با شماره های زیر تماس بگیرید.

تماس از تلفن ثابت 9099071375 (سراسر کشور) - تماس از تلفن ثابت 9092305784 (در تهران) - تماس از طریق موبایل همراه اول : 99221106

online پاسخگویی بصورت 24 ساعته


اشتراک گذاری:

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*