ما هو مانع الصواعق من نوع الصمام؟

ما هو مانع الصواعق من نوع الصمام؟

التعريف

مانع الصواعق الذي يتكون من فجوة واحدة أو عدة فجوات متصلة بشكل متسلسل مع عنصر يتحكم في التيار يعرف بمانع الصواعق. الفجوة بين الأقطاب تمنع تدفق التيار عبر المانع، باستثناء عندما تتجاوز الجهد عبر الفجوة الجهد الحرجة للفلاشوفر. يُشار إلى مانع الصواعق من نوع الصمام أيضًا باسم موجه الاندفاع المتسلسل أو موجه الاندفاع من الكربيد السيليكي مع فجوة متسلسلة.

بناء مانع الصواعق من نوع الصمام

مانع الصواعق من نوع الصمام يتكون من تجميعة ذات فجوات متعددة متصلة بشكل متسلسل مع مقاوم مصنوع من عنصر غير خطي. تحتوي كل فجوة على مكونين. للتغلب على التوزيع غير الموحد بين الفجوات، يتم توصيل المقاومات غير الخطية بالتوازي عبر كل فجوة.

تُصنع عناصر المقاومة من الكربيد السيليكي مع روابط غير عضوية. يتم تغليف التجميعة بأكملها داخل غلاف من الخزف محكم الإغلاق ومليء بالغاز النيتروجين أو غاز SF6.

عمل مانع الصواعق من نوع الصمام

تحت ظروف الجهد المنخفض، بسبب تأثير المقاوم المتوازي، لا يحدث أي فلاشوفر عبر الفجوات. التغيرات البطيئة في الجهد المطبق لا تشكل خطراً على النظام. ومع ذلك، عند حدوث تغيرات سريعة في الجهد عبر أطراف المانع، يتم تفريغ شرارة التيار الهوائية إلى الأرض عبر المقاوم غير الخطي، والذي يظهر مقاومة منخفضة للغاية.

بعد مرور الاندفاع، ينخفض الجهد المطبّق عبر المانع، ويزداد مقاومة المانع حتى يتم استعادة الجهد الطبيعي. عندما تتوقف عملية موجه الاندفاع، يتدفق تيار صغير ذو تردد قليل في المسار الذي تم إنشاؤه بواسطة الفلاشوفر. يُشار إلى هذا التيار باسم التيار المتبقي للطاقة.

تنخفض قيمة التيار المتبقي للطاقة إلى قيمة يمكن أن تنقطع بواسطة الفجوة الشرارية مع استعادة قوتها العازلة. يتم إخماد التيار المتبقي للطاقة عند أول تقاطع للتيار الصفر، ويظل التغذية الكهربائية مستمرة دون انقطاع. بعد ذلك، يكون المانع جاهزًا لإستئناف التشغيل الطبيعي. تُسمى هذه العملية بإعادة الختم لمانع الصواعق.

مراحل عمل مانع الصواعق من نوع الصمام

عندما يصل الاندفاع إلى المحول، يواجه مانع الصواعق، كما هو موضح في الشكل أدناه. في حوالي 0.25 μs، يصل الجهد إلى قيمة الانهيار للفجوة المتسلسلة، ويبدأ المانع في التفريغ.

مع ارتفاع جهد الاندفاع، تنخفض مقاومة العنصر غير الخطي. هذا يسمح بتفريغ المزيد من طاقة الاندفاع، مما يحد من الجهد المرسل إلى المعدات النهائية، كما هو موضح في الشكل أدناه.

عندما ينخفض الجهد، ينخفض أيضًا التيار المتدفق إلى الأرض، بينما تزداد مقاومة مانع الصواعق. يصل مانع الصواعق إلى مرحلة يتم فيها قطع تدفق التيار بواسطة الفجوة الشرارية، ويتم الختم مرة أخرى.

يُعرف الجهد الأقصى الذي ينشأ عبر أطراف المانع ويتم نقله إلى المعدات النهائية بأنه قيمة التفريغ للمانع.

أنواع مانع الصواعق من نوع الصمام

يمكن تصنيف مانع الصواعق من نوع الصمام إلى أنواع محطة، وأنواع خط، وأجهزة حماية الآلات الدوارة (نوع التوزيع)، أو النوع الثانوي.

• مانع الصواعق من نوع الصمام للمحطة: يتم استخدام هذا النوع من مانع الصمام بشكل أساسي لحماية المعدات الكهربائية الحيوية في الدوائر التي تتراوح من 2.2 كيلوفولت إلى 400 كيلوفولت وما فوق. يتميز بقدرة عالية على تبديد الطاقة.

• مانع الصواعق من نوع الخط: يتم استخدام مانع الصواعق من نوع الخط لحماية معدات المحطة. لديهم مساحة مقطعية أصغر وزن أخف وأكثر تكلفة. مقارنة بمثبطات المحطة، يسمحون بجهد اندفاع أعلى عبر أطرافهم ولديهم قدرة أقل على تحمل الاندفاع.

• مانع الصواعق للتوزيع: يتم تركيب هذا النوع من المانع عادة على الأعمدة ويستخدم لحماية المولدات والمحركات.

• مانع الصواعق الثانوي: يتم تصميم مانع الصواعق الثانوي لحماية الأجهزة ذات الجهد المنخفض. يتم تصميم مانع الصواعق لحماية الآلات الدوارة خصيصًا لحماية المولدات والمحركات.