مزايا و كاربرد برقگير ها در خطوط انتقال فشار قوی

مزايا و كاربرد برقگير ها در خطوط انتقال فشار قوی

اشاره:
در اين مقاله استفاده از برقگير آويزي به عنوان عامل حفاظتي در مقابل اصابت صاعقه انتقال و بالا بردن ضريب اطمينان شبكه تشريح شده است. در اين راستا ساختمان داخلي و نحوه به كارگيري برقگير آويزي در خطوط انتقال فشار قوي و تفاوتهاي آن بر برقگيرهاي متداول بيان شده است. در انتها، مدلي از شبكه با استفاده از نرم افزار ATP شبيه سازي و مورد مطالعه قرار گرفته و نتايج آن ارائه شده است.
ABSTRACT:
In order to increase the reliability of transmission lines against lightning strikes, application of arresters is the useful way. Lightning surges cause flashover on insulator string, especially in towers with high ground resistance. So a short circuit between line and tower will be app eared. If there is a arrester beside the insulator string, surge current will pass through the arrester to arrester to ground and there is not any flashover. Also in this paper the basic concepts and construction of transmission line arrester. Will be described. At the end of poper. Performance and application of arresters in line will be proved by results of simulating a line with EMTP.

1- مقدمه
استفاده از برقگير در خطوط انتقال به منظور افزايش قابليت اطمينان شبكه و كاهش خطاهاي ناشي از اصابت صاعقه و همچنين حذف مطمئن اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه، صورت مي گيرد. اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در شبكه تاثير مخربي بر تجهيزات و تاسيسات الكتريكي بر جاي مي گذارند، اما حدود آسيب با توجه به مقاومت عايقي وسيله الكتريكي متفاوت مي باشد. اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه كه به صورت استاندارد 50/2/1 ميكروثانيه بيان مي شوند به دليل پشتيباني موج تيز و دامنه بالايي ك داراي اثرات تخريبي شديدي در شبكه بر جاي مي گذارند.
از جمله اين آثار، مي توان به سوختن تجهيزات فشار قوي و ايجاد خطاي اتصال كوتاه در پستهاي فشار قوي و يا شكست الكتريكي سطحي در طول زنجير مقره و ايجاد خطاي اتصال كوتاه در آن اشاره كرد. تمامي اين موارد منجر به ايجاد خطا و قطع شبكه مي گردد. براي پيشگيري از اين نوع خطاها در پستهاي فشار قوي روشهاي متعددي وجود دارد كه عملي‌ترين و اقتصادي‌ترين آنها استفاده از سيم محافظ و برقگير است. از طرف ديگر در خطوط انتقال فشار قوي نيز روشهاي متعددي براي جلوگيري از شكست الكتريكي زنجير مقره در اثر اصابت ساعقه وجود دارد كه به طور خلاصه مي‌توان از سيم محافظ و كاهش مقاومت پاي برج و افزايش سطح عايقي نام برد.

مزايا و كاربرد برقگير ها در خطوط انتقال فشار قوی
افزايش سطح عايقي در برجها، اگر چه از بروز شكست الكتريكي سطحي در زنجير مقره جلوگيري مي كند ليكن منجر به بزرگ شدن بازوها و ارتفاع برج و افزايش هزينه مي گردد. از طرف ديگر، در مناطق سنگي و صخره اي كه مقاومت زمين بالا است، مقاوت پاي برج، بزرگ خواهد بود. در اين صورت‌حتي اگر خط انتقال، توسط سيم زمين محافظت گردد، به دليل بالا بودن مقاومت پاي برج، در زمان اصابت صاعقه به برج، پتانسيل برج آنچنان بالا مي رود كه اختلاف آن با ولتاژ خط، از سطح عايقي مقره فراتر مي رود و بنابراين شكست الكتريكي سطحي در زنجير مقره روي داده و در صورت تداوم قوس الكتريكي، خط انتقال توسط كليدهاي قدرت قطع مي‌گردد. بدين لحاظ در صورتي كه بتوان با بكارگيري الكترودهاي زمين در عمق زياد و يا روشهاي ديگر، مقاومت پاي برج را كاهش داد، پديده اخير و يا قوس برگشتي روي نخواهد داد. ولي در مواردي مانند سخت بودن يا سنگي بودن زمين در كوههاي مرتفع، اين امكان وجود ندارد و تاثير روشهاي ذكر شده در عمل كم مي باشد.
بنابراين استفاده از برقگير براي كاهش خطاهاي ناشي از شكست الكتريكي سطحي زنجير مقره در اينگونه موارد بيشتر مورد توجه قرار مي گيرد. بكارگيري برقگير در خطوط انتقال در چنين شرايطي درصد خطاهاي ناشي از اصابت صاعقه به خط انتقال را به طور چشمگيري كاهش مي دهد اين امر به مفهوم افزايش قابليت اطمينان كه حذف مطمئن اضافه ولتاژهاي حاصل از صاعقه و شدن خسارتهاي مالي ناشي از قطع شبكه و تخريب تجهيزات مي باشد.
2- ويژگيهاي برقگيرهاي خطوط انتقال
اساس كار و ساختمان برقگيرهاي خطوط انتقال از برقگيرهاي پستهاي فشار قوي الهام گرفته شده است. اما تفاوتهايي نيز وجود دارد. به طور خلاصه، برقگيرهاي متداولي كه در پستهاي فشار قوي به كار مي رود. شامل برقگيرهاي ميله اي، انفجاري، فاصله هوايي‌كنترل كننده، كربورسيليسيمي‌و اكسيد فلزي مي‌گردند. برقگيرهاي يادشده، مي توانند تركيبي از يك يا چند جزء اساسي ساختمان برقگير شامل محفظه، قسمت فعال شونده، (مانند مقاومت غيرخطي) و فاصله هوايي باشند. مشخصات هر يك از اين برقگيرها در جدول خلاصه شده است.
با توجه به خواص ذكر شده براي برقگيرهاي متداول، برقگيرهاي خطوط انتقال، بايد شرايط زير را داشته باشند:
الف) قبل از فعال شدن كليدهاي فشارقوي، جريان پيرو را قطع كنند.
ب) حتي در شرايطي كه برقگير نتواند صحيح عمل كند، مانع بازبست مدار نشوند.
پ) در صورت عبور جريان صاعقه بيش از مقدار نامي، منفجر نشوند.
ت) از لحاظ فيزيكي كوچك و سبك باشند بطوري كه بتوان آنها را در خطوط انتقال موجود، بدون تغيير دادن
جدول (1) مشخصات برقگيرهاي ميله اي، انفجاري و مقاومت غيرخطي
نوع

مزايا و كاربرد برقگير ها در خطوط انتقال فشار قوی

موضوع ميله اي انفجاري كربورسيلسيم اكسيد روي
با فاصله هوايي بدون فاصله هوايي با فاصله هوايي بدون فاصله هوايي
ولتاژ باقيمانده در حد صفر در حد صفر به دليل آنكه در حالت عادي، شبكه، جريان نشتي بالايي دارد، ساخت اين برقگير بدون فاصله هوايي امكان پذير نيست
وقوع خطا اتصال كوتاه شبكه در جريان كمتر يا بيشتر امكان غلط عمل نمودن
جريان پيرو دارد دارد ولي قطع مي شود
تاخير در زمان تخليه وابسته به شرايط محيطي و ولتاژ وابسته به شرايط محيطي
زوال پذيري ناچيز زياد كم ناچيز در صورت طراحي صحيح، كم است
ساير متاثر از شرايط آب وهوايي است زمان بين 1/0 ميكروثانيه تا چند ميلي ثانيه حداقل و حداكثر جريان براي آن بايد تعريف شود نفوذ رطوبت و نشست گاز درون آن مشكل آفرين است امكان طراحي آن در ابعاد كوچك وجود دارد نسبت به رطوبت حساس مي باشد.
ث) از لحاظ مكانيكي، شرايط مناسب را دارا باشند.
ج) هنگامي كه خطايي در عملكرد برقگير واقع شود، از آنجا كه برقگير بين خط و برج قرار مي گيرد، بهتر است از لحاظ الكتريكي رابطه اي بين خط و برج برقرار نگردد. به اين دليل، در برقگير بدون فاصله هوايي، در اين خصوص بايد تدبيري انديشيده شود.
با توجه به موارد مطرح شده فوق، ذيلاً قسمتهاي اساسي يك برقگير خط، شرح داده مي شوند

2-1- ساختمان و اصول كاربرقگير خط
قسمتهاي اساسي يك برقگير خط شامل محفظه، قسمت فعال شونده يا مقاومت غيرخطي، فاصله هوايي سري و فشار شكن مي بانشد كه در برقگيرهاي بدون فاصله هوايي مورد سوم وجود ندارد.
2-1-1- محفظه يا قسمت نگهدارنده
محفظه هاي پليمري بطور كلي به دو دسته پليمري و چيني تقسيم بندي مي شوند و به شكل استوانه بوده و از دو لايه دروني و بيروني تشكيل يم شوند. لايه دروني از جنس FRP و لايه بيروني از جنس لاستيك اتيلن پروپيلن مي باشد. علت بهره گيري از پليمرها به دليل سبكي آنهاست و از طرف ديگر در يك طول ثابت نسبت به پرسلين مي توان فاصله خزشي‌را 5/1 برابر بزرگتر نمود. عمر اين گونه محفظه ها بين 20 تا 30 سال برآورد شده است‌به طوري كه در اين زمان تغييري‌در خواص آنها ايجاد نمي‌شود.
نوع ديگر اين محفظه ها از جنس پرسلين است كه شبيه محفظه برقگيرهاي متداول است. در سالهاي اخير نمونه جديد برقگيرهاي بدون فاصله هوايي جهت استفاده در خطوط انتقال، ابداع شده است كه در اين برقگيرها قرص اكسيد روي را در محفظه هاي استوانه اي شكلي كه در باله مقره بشقابي تدارك ديده اند، قرار مي دهند. اين نوع برقگيرها به برقگير آويزي موسوم هستند. از به هم پيوستن چند برقگيرآويزي، زنجير مقره اي حاصل مي شود كه هر دو عمل مقره و برقگير را انجام مي دهد. از مزاياي عمده اين نوع برقگير، حذف سريع و مطمئن اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه مي‌باشد [5].
2-1-2- مقاومتهاي غيرخطي:
قرصهاي اكسيد روي در مقايسه با مقاومتهاي غيرخطي ديگر از مشخصه غيرخطي بسيار خوبي برخوردار هستند. اين مقاومتها وظيفه جذب و انتقال انرژي صاعقه به زمين را به عهده دارند. ابعاد قرص اكسيد روي، بر اساس جريان تخليه و انرژي قابل تحمل قرص، تعيين مي گردد. بر مبناي نظريه آرمسترانگ، وايت هد [1] جريان تخليه در برخورد صاعقه به سيم زمين و خطا در سيم زمين توسط نرم افزار ATP محاسبه مي شود كه در

مزايا و كاربرد برقگير ها در خطوط انتقال فشار قوی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر