اسپارک گپ چیست و چه کاربردی دارد

اسپارک گپ چیست و چه کاربردی دارد؟

برقگیـر با مقاومت غیر خطی و اسپارک گپ

این نوع برقگیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است، این خازنها که اصولا ً بصورت فواصل هوایی می‏باشد در حالت کار عادی سیستم از عبور جریان الکتریکی به داخل برقگیر جلوگیری می‏کنند. چنانچه ولتاژ سیستم به عللی بالا رود،  فواصل هوایی بین خازنها هادی شده و جریان الکتریکی عبور می‏کند عبور جریان از مقاومت غیر خطی میزان افت و ولتاژ دو سر برقگیر را مشخص می‏کند .

ا

ارستر کلاس B+C │ ارستر کلاس ۱+۲

فواصل هوایی موجود در برقگیر 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 مقاومت های غیر خطی انجام می‏گیرد .  مجموعه قسمت خازن‏ها و مقاومت غیر خطی در داخل یک ایزولاتور ساخته شده از مواد عایقی قرار می‏گیرند . انتخاب چند خازن در برقگیر بجای یک خازن به این دلیل صورت می‏گیرد که استقامت برقگیر در مقابل ولتاژهای برگشتی زیاد گردد برای اینکه تقسیم ولتاژهای روی خازن‏ها بطور مساوی انجام گیرد. یک سری خازن و مقاومت موازی در دو سر فاصله‏های هوایی قرار می‏دهند و این کار را درجه‏بندی ولتاژ می‏گوئیم، یعنی یکنواخت نمودن توزیع ولتاژ در روی خازنهای متوالی

محافظت از ولتاژ و ولتاژ های ناگهانی

حلقه کرونا یا کروناگیر

همانطور که در شکل دیده می شود برقگیرها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می باشد .

همانطور که می دانیم پدیده کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می باشد . در پستهای فشار قوی این پدیده بالاخص در محل های اتصال هادیها به تجهیزات دیده می شود .

لذا برای برطرف کردن این عیب باید میدان را در این نواحی یکنواخت کنند تا اثرات مخرب کرونا کمتر گردد . برقگیرهایی که امروز در پستها بکار می روند از نوع ZNOO می باشند که در داخل آنها قرص هایی از جنس اکسید رویZNO   می باشد که بسته به سطح ولتاژ شبکه تعداد آنها متغیر است .

برقگیـر با مقاومت غیر خطی

همانطور که می دانیم این برقگیرها 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 قرص های اکسید روی بکار رفته در برقگیرو ارسترهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می باشند. لذا به روی این قرص ها ولتاژ تقسیم می گردد.

ارستر یا وریستور چگونه کار می کند ؟

حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قرص های بالایی ولتاژ بالاتری را از سایر قرص ها متحمل می شوند و زودتر آسیب می بینند و این امر سبب عملکرد نادرست برقگیر می شود لذا اگر بتوانند به طریقی میدان را یکنواخت کنند . تقسیم ولتاژ بین قرصها شکل متعادل تری را به خود می گیرد و قاعدتاً عمر قرصها افزایش می یابد و عملکرد برقگیرها بهتر میگردد.

برای این کار از وسیله ای به نام کروناگیر یا حلقه کرونا استفاده می کنند؛ که در حقیقت هم میدان را به سمت یکنواختی سوق می دهد و هم تقسیم ولتاژ را به روی قرص ها به حالت متعادلی نزدیک می نماید.

وریستور و ارستر ارستر – وریستور – برقگیر – اسپارک گپ

برقگیـر بدون فاصله هوایی

یک نوع برقگیر بدون فاصله هوایی امروزه بکار می‏رود که خازنهای سری آن از قطعات اکسید روی می‏باشد که این قطعات بصورت قرصهایی با اندازه‏های مختلف ساخته شده و روی هم قرار می‏گیرند. این برقگیرها از نظر ساخت ساده‏تر بوده و دارای حجم کمتری نیز می‏باشد. این برقگیرها می‏توانند در ولتاژهای پائین‏تر عمل کنند بنابراین سطح ولتاژ حفاظت تجهیزات را نیز می‏توان پائین‏تر آورد و در نتیجه در هزینه‏ها صرفه‏جویی نمود و جریان نشتی در این نوع برقگیرها کمتر است یا تقریباً صفر است.

برقگیـر خـازنی

این نوع برقگیر برای ولتاژهای فشار ضعیف استفاده می‏شود که انرژی اعمال شده حاصل از موج ولتاژ در خازن ذخیره می‏شود.

کاتالوگ ارستر، مدار ارستر، پروژه ارستر

برقگیـر فیـوزی

این نوع برقگیر نیز طوری ساخته می‏شود که در مقابل  اضافه‏ ولتاژ که سبب عبور جریان زیادی از برقگیر بشود می‏سوزد و جرقه داخل آن توسط گاز یا مواد نسوز درون آن خاموش می‏شود و اکثراً بعنوان حفاظت ثانویه بکار می‏رود.

ارستر BNC و ارستر TNC برقگیر

برقیگر

برقگیر LIGHTNING ARRESTER

در ایستگاه‌های فشار قوی دامنه ولتاژهای موجی تخلیه جوی از سطح عایقی تجهیزات فشار قوی بیشتر می‌باشد و باعث صدمه زدن به ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی می شود. بنابراین به منظور حفظ ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی در قبال ولتاژهای موجی تخلیه جوی ضروری است دامنه ولتاژهای موجی تخلیه جوی تا حد مناسبی کمتر از سطوح عایقی تجهیزات محدود گردیده و از حد مناسب تجاوز ننماید .

کاهش دامنه اضافه ولتاژهای موجی تخلیه جوی، توسط برقگیرهای فشار قوی پیش بینی شده در ابتدای خطوط انتقال انرژی وارد شده به ایستگاه‌ها امکان پذیر می‌گردد .

برقگیرهای فشار قوی، تخلیه اضافه ولتاژهای موجی تخلیه جوی ظاهر شده در هادی های خطوط انتقال و ایستگاه‌های فشار قوی را به زمین امکان پذیر ساخته و بلافاصله پس از برقراری جریان تخلیه جوی در فاصله زمانی چند میکرو ثانیه و کاهش دامنه ولتاژ موجی، مسیر جریان تخلیه در برقگیر قطع می‌شود. پس نتیجه می­گیریم که بااستفاده از برقگیرها و قبول مقدار ریسک می‌توان سطح عایقی نجهیزات که از نظر اقتصادی خیلی مهم می‌باشد را تا حد مناسبی کاهش داد .

 

انواع برقگیرها :

برقگیرها را از نظر نوع ساخت را می توان به گروه‌های زیر تقسیم کرد:

 

1-برقگیر بافاصله هوائی Gap Type Arrester

این نوع برقگیر عبارتست از یک جفت الکترود که یکی از الکترودها به زمین و دیگری به فاز متصل است و بین آن‌ها فاصله هوائی وجود دارد. وقتی که ولتاژ بین الکترودها از ولتاژ شکست هوا بیشتر شد شکست الکتریکی در هوا صورت می‌گیرد. این نوع برقگیر ساده‌ترین نوع برقگیر است .

 

2-برقگیر میله ای یا آرماتور

کلا جهت حفاظت ترانسفورماتورها و زنجیره‌های ایزولاتور خطوط انتقال انرژی الکتریکی در مقابل اضافه ولتاژ می توان از برقگیر میله‌ای استفاده کرد. بدان معنی که طول مقره را توسط دو میله فلزی شاخی شکل که در دو سر ایزولاتور نصب می‌شود بطور مصنوعی کوتاه می‌کنند. این وسیله عملاً برای حفاظت ایزولاتور به کار برده می‌شود و باعث می‌شود که جرقه و حرارت ناشی از آن از ایزولاتور دور نگه داشته شود در این صورت حرارت جرقه باعث صدمه زدن به ایزولاتور نمی‌شود .

فاصله بین دو الکترود باید طوری انتخاب شود که در مقابل بیشترین مقدار ولتاژ سیستم استقامت‌ کند ولی اضافه ولتاژ باعث تخلیه الکتریکی در آن شود .

برای شروع تخلیه الکتریکی در فاصله هوائی حداقل باید یک الکترون آزاد در محل باشدت میدان الکتریکی زیاد موجود باشد. در این صورت به کمک میدان، الکترون شتاب می‌گیرد و با اتم‌ها و یا مولکول‌های خنثی تصادم خواهد کرد. اگر شدت میدان الکتریکی بقدر کافی بزرگ باشد انرژی الکترون‌ها بقدر کافی خواهد بود که اتم‌ها و مولکول‌های خنثی را یونیزه کند. این عمل بصورت بهمن و ار ادامه خواهد یافت تا مقدار زیادی از ذرات یونیزه در فضای بین دو الکترود بوجود آید و فاصله هوائی قابلیت هدایت جریان را بدست آورد و بعبارت دیگر تخلیه الکتریکی صورت گیرد .

3-برقگیر از نوع مقاومت غیر خطی یا برقگیر بافنتیل Non Linear resistor type arrester

از برقگیر باید در موقع کار عادی شبکه جریان عبور نکند، در ثانی برقگیر بایستی فقط در موقعی که شبکه دارای آنچنان ولتاژی است که برای دستگاه‌های الکتریکی مثل مقره و ترانسفورماتور خطرناک است عمل کند. در ثالث باید موقعی که ولتاژ شبکه به مقداری که دیگر خطرناک نیست رسید، بلافاصله برقگیر جریان را قطع کند و شبکه را به حالت عادی خود برگرداند. تمام شرایط فوق در برقگیر بامقاومت غیر خطی جمع است .

این نوع برقگیرها که به Valve Type معروف هستند در حال حاضر در شبکه از آن‌ها استفاده می‌شود. این نوع برقگیرها از یک یا چند خازن سری همراه بایک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است. این خازن‌ها ( فواصل هوائی ) لازمند تا در حالت کار عادی سیستم از عبور جریان الکتریکی به داخل برقگیرها جلوگیری شود  این مجموعه در داخل یک لوله مقره که طول آن بستگی به ولتاژ دارد قرار دارد .

ولتاژ شبکه نمی‌تواند باعث شکست در فاصله هوائی بشود و مقاومت سری خیلی بالا است و جریان از برقگیر عبور نمی کند . در اثر اضافه ولتاژ در ترمینال برقگیر فاصله هوائی سری تحمل اضافه ولتاژ نداشته و جرقه در دو سر الکترود آن زده می شود و در همین حال مقاومت غیر خطی شدیدا کاهش می یابد و جریان به زمین تخلیه می‌شود. پس از تخلیه اضافه ولتاژ مقاومت برقگیر زیاد شده و جریان قطع برقگیر خاموش می‌شود. فاصله هوائی جرقه از دو الکترود که ممکن است نوک آن صاف و یا تیز باشد تشکیل شده و مقاومت های غیر خطی بصورت بلوک‌های سیلندری از جنس سیلیکان کاربید ساخته می‌شود. ساختمان این برقگیرها طوری است که گازهای تولید شده در اثر جرقه به خارج هدایت می‌شود و به این وسیله سوپاپ تخلیه فشار گفته می‌شود. لازم به توضیح است که ممکن است در حین کار عادی شبکه در اثر اضافه ولتاژهای ولتاژ برقگیر جریان‌های کمی از برقگیر عبور نموده که رفته رفته باعث ایجاد گاز می‌گردد . سوپاپ تخلیه فشار پس از اینکه فشار به حد معین رسید گازها را تخلیه و از منفجر شدن برقگیر جلوگیری می کند .

معمولا در زیر هر برقگیر یک شمارنده وجود دارد که این شمارنده تعداد عملکردهای برقگیر را نشان می دهد یعنی هر بار که برقگیر اتصال به زمین انجام می دهد این شمارنده عمل کرده و یک شماره می اندازد لازم بذکر است که هر برقگیر برای کار در تعداد شماره های خاصی تنطیم شده است .

4-برقگیر از نوع اکسید روی Gapless Zn oxide arrester(zno)

در چند سال اخیر برقگیرهائی باطرح کاملا جدید بانام برقگیرهای اکسید روی ساخته و به بازار عرضه شده است که از نظر طرح و نحوه کار کرد بابرقگیرهای دیگر متفاوت می باشد . در این نوع برقگیرها فاصله هوائی وجود نداشته و فقط از مقاومت نوع اکسید روی استفاده می شود . مقاومت اکسید روی کاملا غیر خطی می باشد .

حذف فواصل هوائی ، مشخصات ولت ـ آمپر بی نهایت غیر خطی و ظرفیت حرارتی بالای دیسکهای zno و وجود یک سطح حفاظتی معین ، حذف تقریبی جریان نشتی و کاهش احتمال قطعی در شبکه ، افزایش ظرفیت جذب انرژی ، سادگی ساختمان و افزایش قابلیت اطمینان ، ایجاد حالت گذاری کمتر و غیره ویژگیهای ممتازی به برقگیر نوع zno  داده است .