برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

فن‌آوری انتقال بار الكتریكی صاعقه
انتقال بار الكتریكی صاعقه
فن‌آوری جدیدی برای حفاظت تجهیزات در مقابل صاعقه است كه از سال 1970 مورد توجه
قرار گرفته است. تئوری انتقال بار، صدها سال است كه شناخته شده ولی كاربرد تجاری آن
واقعاً چند دهه است كه مطرح است. سیستم برقگیر میله‌ای از روشهای سنتی برای مقابله
با صاعقه است كه از زمان فرانكلین مورد استفاده بوده و بر اساس هدایت بار الكتریكی
صاعقه به زمین عمل می‌كند.
صاعقه یكی از پدیده‌های قدرتمند و مخرب دنیای طبیعی
است كه سطح ولتاژ آن گاهی تا 100 میلیون ولت در هر ضربه می‌رسد. ضربات صاعقه به
تجهیزات شبكه‌های قدرت یكی از عوامل جدی خطر و آسیب‌ برای شركتهای برق و
مصرف‌كنندگان است. در بعضی از مناطق آمریكا بخصوص مناطق جنوب شرقی، صاعقه یك پدیده
تقریباً روزانه است، اما تا بحال امكان پیش‌بینی و كنترل این پدیده وجود نداشته
است، در سالهای اخیر فناوری پیش‌بینی و رهیابی توسعه یافته وشبكه ملی آشكار‌سازی
صاعقه NLDN هنوز برای رهیابی صاعقه بیش از پیش تاكید دارد زیرا این امر می‌تواند در
شبكه‌های حمل و نقل هوایی،‌دریایی و فضانوردی بسیار موثر واقع شود.
سیستمهای
حفاظتی جایگزین
بجای روش سنتی میله‌های برقگیر، سیستم انتقال بار
الكتریكی
CTS(Charge Transfer System) و سیستم استهلاك بار الكتریكی
DAS(Dissipation Array System) هستند.
اصول كار سیستم‌های انتقال بار الكتریكی
CTS بر طبق نظر جری‌كر و كولوبلدر كه از صاحبنظران موضوع صاعقه هستند بر این استوار
است كه یك نقطه تیز با میدان الكترواستاتیكی قوی می‌تواند الكترونهایی از مولكولهای
هوای اطراف را كه یونیزه شده‌اند هدایت كند. پتانسیل این نطقه بیش از 10 كیلوولت
نسبت به نقاط اطراف است.
سیستم DAS از هزاران نقطه تیز تشكیل شده كه بر روی
سازه‌ای نصب می‌شوند و در شرایط ابری و طوفانی نقاط یونی فراوانی در فضا ایجاد شده
و بدین ترتیب احتمال تشكیل مسیرهای جریان بار صاعقه را كاهش می‌دهند. در واقع سیستم
DAS بعنوان یك محدودساز میدان الكتریكی عمل می‌كند.
در مجله كاربرد صنایع IEEE
در جلد 37 شماره 2 مورخ مارس 2001، آقای دان زیپس و همكارانش تفاوت بین میله‌های
برقگیر و سیستم انتقال بار را بیان كرده‌اند.
سیستم‌های حفاظت صاعقه به دو گروه
تقسیم‌بندی می‌شوند:
جمع‌آوری ضربه‌های صاعقه
پیش‌بینی ضربه‌های
صاعقه
میله‌های برقگیر فرانكلین به عنوان جمع‌كننده محسوب می‌شوند بدین صورت كه
ضربه‌های صاعقه را در مجاورت خود جذب می‌كنند. سیستم انتقال بار CTS یك سیستم
جلوگیری كننده است و مانع از پیشروی جرقه‌های صاعقه می‌شود.
بعبارتی دیگر
ارزیابی مكانیزم عملكرد سیستم DAS نشان می‌دهد كه این سیستم بطور ساده همان نظریه
رد شده فرانكلین برای میله‌های برقگیر است كه با خنثی كردن بار الكتریكی ابرهای
صاعقه‌ای از تشكیل صاعقه جلوگیری می‌كرد. اگر چه این میله‌ها احتمال ضربه‌ها را
كاهش می‌دهند اما این اثرغیر قابل پیش‌بینی است، برای اینكه بتوان نتایج سیستم‌های
CTS و DAS را در حفاظت صاعقه ارزیابی كرده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت
تصمیم‌گیری كرد لازم است كه درباره اثرات فن‌آوری این دو سیستم اندازه‌گیری‌های
سازمان یافته و علمی انجام دهیم.
بعضی از مشتریهای استفاده‌كننده از فن‌آوری‌ CT
راضی هستند به طوری كه در جنوب شرق آمریكا مشكلات متعددی در خصوص رعد و برق هست و
كاربردهای این سیستم، استفاده از آن را مورد تاكید قرار داده‌اند. شركت برق
Auburndale دارای ژنراتورهای MW150 بوده و در منطقه‌ای قرار گرفته كه میزان صاعقه
در آن بالاست و دستگاهها باید 4 تا 6 صاعقه سنگین را در روز تحمیل كنند كه در بعضی
موارد به خاموشی‌های 12 تا 24 ساعته منجر شده است. پس از استفاده از سیستم DAS برای
مهار كردن (محدودسازی) جریانهای صاعقه در سال 2000 فقط یكبار در طول طوفانها و
صاعقه خاموشی داشته‌اند و مهندسین اتاق كنترل از این موضوع متعجب شده‌اند كه
صدمه‌ای به دستگاهها وارد نشده است. آنها مصمم هستند كه دستگاههای بعدی را نیز به
سیستم DAS مجهز كنند تا تعداد ضربه‌های صاعقه را از 6 به یك كاهش دهند. چنین تجربه
مشابهی نیز در Lexington كه منطقه پرصاعقه‌ای است نیز اتفاق افتاده است.
در آنجا
نیز با استفاده از سیستم DAS هزینه‌های سنگین صدمه دیدن تجهیزات بواسطه صاعقه
راكاهش داده‌اند و از كاربرد این سیستم راضی هستند در گزارش Ayers آمده است كه قبل
از استفاده از این سیستم صدمات ناشی از صاعقه در طول یك دوره پنج‌ساله بین 25/1 تا
5/1 میلیون دلار بوده حال آنكه پس از استفاده از سیستم DAS این رقم به 5000 دلار
كاهش یافته است.
اما كارآیی فناوری انتقال بار صاعقه، بحث‌انگیز بوده و نظر
منتقدین بر این است كه این سیستم مانع از وقوع صاعقه نمی‌شود ضمن این كه هزینه نصب
آن نیز گران است. این اختلاف نظرها ادامه داشته تا اینكه در سالهای اخیر انجمن IEEE
تصمیم گرفت كه یك استاندارد برای سیستم‌های انتقال بار صاعقه ارایه كند.
به طور
خلاصه این سیستم‌ها در مقابل ضربه‌های صاعقه نمی‌توانند به طور كامل عمل حفاظت را
انجام دهند زیرا روش معینی برای اندازه‌گیری یا اثبات درستی كار این دستگاهها وجود
ندارد. البته خبرهای دریافت شده از مشتریهای كاربرد این تجهیزات هنوز جالب است.
منتها خود مهندسان برق سیستمهای قدرت هستند كه باید از دستگاههای خود در مقابل
صاعقه حفاظت و مراقبت كنند اگر چه این كار با اطمینان كامل، دست نیافتنی است. لذا
آنها باید تلاش كنند تا ضربه‌های صاعقه تا حد امكان كاهش یافته در این راه سیستم
DAS یا CTS می‌تواند به آنها كمك كند.
منبع:
Electrical World T&D
May/June 2001


 

سیستم برق گیر مولد برق اولیه و صاعقه گیرهای یونیزه
كننده هوا


 


 


 


 

سیستم برق گیر
الكترونیكی


 


 


موارد كاربرد سیستم
برقگیر الكترونیكی (ESE)
:

این سیستم بر اساس استاندارد NFC 17-102
برای محافظت ساختمان های عادی با ارتفاع كمتر از 60 متر و فضاهای باز در موارد
زیرممكن است مورد استفاده قرارگیرد :
مجموعه های مسكونی ، ساختمان های مختلف
مجموعه فرهنگی و آموزشی و مانند آن ، كارخانه های مختلف و پالایشگاه ها وفضاهای
باز  شامل انبارها و محوطه های تفریحی و رفاهی و ...
محدوده  حفاظتی هر برقگیر الكترونیك:
این محدوده
از گردش شعاع های حفاظتی( (R  pn حاصل از ارتفاع های مختلف (hh)حول محور آن به وجود
می آید


 


 

شعاع حفاظتی هر برقگیر
الكترونیك
:

شعاع حفاظت هر برقگیر الكترونیك (Rp) بستگی به ارتفاع
نوك  آن نسبت به سطح مورد حفاظت (h) پیشروی زمان تخلیـه (ΔT) انتخـاب كلاس حفاظت (
كه  براسـاس استانداردNFC 17-102 قابل ارزیابی است) مورد نیاز دارد كه به شرح ذیل
محاسبه و تعیین می شود :

Rp : شعاع حفاظت
برقگیر
h : ارتفاع نوك میله برقگیر از سطح مورد حفاظت
D : قطر كره فرضی با
توجه به كلاس  حفاظت یا فاصله برخورد صاعقه
ΔL : فاصله ای كه برقگیر نقطه
دریافت صاعقه را  برابر نظریه گوی فرضی(Fictitious sphere )از نوك پایانه هوایی دور
می  كند.


 


 

كلاس حفاظت(D ) : كلاس حفاظت ،
كه  طبقه بندی سیستم حفاظتی برقگیر الكترونیك در برابر صاعقه است و سطح كارایی آن
را  بیان می كند ( كه شعاع كره یونیزه شده علمدار حمله از طرف ابر می باشد ) در این
استاندارد به سه طبقه به شرح زیر تقسیم شده است :
كلاس۱ : 20 متر = D ، حداكثر
حفاظت
كلاس۲ : 45 متر = D ، حفاظت متوسط
كلاس۳ : 60 متر = D ، حفاظت
استاندارد
تعریف فاصله ΔL
:
طول مسافتی كه علمدار حمله زمینی در زمان ΔT ، طی میكند ، ΔL نامیده می
شود.
این فاصله براساس فرمول :
L(m) = V(m/µs).
ΔT(µs)Δ
محاسبه می شود .
ΔT زمانی است كه برقگیر الكترونیكی زودتر از یك
میله ساده ( در ارتفاع مساوی ) صاعقه را دریافت می كند و بر اساس یك سری از
آزمایشات در آزمایشگاه ها تعیین میگردد ( به این زمان، زمان پیشروی تخلیه نیز گفته
میشود) . V سرعت یونیزاسیون كانال صاعقه می باشد كه معادل m/µs1 در نظر گرفته می
شود .


 


 

صاعقه گیرهای یونیزه كننده
هوا


 

طراحی و نصب این
صاعقه گیر های براساس  استاندارد NFC 17-102 انجام می گیرد ریشه این استاندارد نیز
همان تئوری گوی غلطان  است كه در تمامی استاندارد ها از آن استفاده شده است. NFC
17-102 با وارد كردن  پارامتر ΔL‌در فرمول محاسبات، شعاع پوشش افزایش یافته صاعقه
گیر را محاسبه می  كند.
صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان، می بایست بوسیله
هادیهای میانی Down  Conductor از طریق سیم مسی بدون روكش به سیستم زمین متصل
گردد.
مقاومت الكترود  زمین صاعقه گیر می بایست زیر 10 اهم باشد و پس از اجرا به
شبكه هم بتانسیل كل سایت  متصل شود.
در اجرای الكترود زمین هر صاعقه گیر می
بایست از اقلامی چون صفحه های  مسی، مواد كاهنده مقاومت (LOM) ، اتصالات جوش
انفجاری استفاده نمود.

((Rp = √( h(2D-h) + ΔL (2D+
ΔL برای H≥5 meter
H = ارتفاع واقعی  نصب صاعقه گیر نسبت به سطح مورد نظر
Rp
= شعاع حفاظتی
ΔL = فاصله ای که یون  ها در جهت صاعقه می پیمایند (پارامتر متغیر
بر حسب نوع و مشخصات صاعقه گیر)
D = درجه پیشرفت صاعقه یا مدت جهش صاعقه در طول
مسیر ، که بر اساس درجه حفاظتی تعیین می  شود :
Protection Level I : D =
20m
Protection Level II : D =  30m
Protection Level III : D =
45m
Protection Level IV : D =  60m


 

برای ارتفاع کمتر
از 5 متر ، شعاع حفاظتی از جداول مربوط به هر صاعقه گیر محاسبه می
شود

http://www.m852.blogfa.com/post-4.aspx

 

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :