حمایت از ولتاژ بیش از حد

همیشه احتمال دارد که سیستم توان الکتریکی با ولتاژهای غیرعادی مواجه شود. این ولتاژهای غیرعادی ممکن است به دلایل مختلفی مانند قطع ناگهانی بار سنگین، ضربات برق، ضربات قطع و غیره ایجاد شوند. این تنش‌های ولتاژی ممکن است عایق بندی تجهیزات مختلف و عایق‌بندی‌های سیستم توان را آسیب ببینند. با این حال، تمامی تنش‌های ولتاژی به اندازه کافی قوی برای آسیب رساندن به عایق‌بندی سیستم نیستند، اما همچنان این ولتاژهای غیرعادی نیز باید جلوگیری شوند تا عملکرد صاف سیستم توان الکتریکی تضمین شود.
همه این نوع ولتاژهای غیرعادی و مخرب و غیرمخرب از طریق محافظت از بیش‌برق از سیستم حذف می‌شوند.

بالا رفتن ناگهانی ولتاژ

تنش‌های ولتاژی که بر سیستم توان اعمال می‌شوند، معمولاً موقت هستند. ولتاژ موقت یا بالا رفتن ناگهانی ولتاژ به عنوان افزایش ناگهانی ولتاژ به پیک بالایی در مدت زمان بسیار کوتاه تعریف می‌شود.
بالا رفتن ناگهانی ولتاژ موقت است، یعنی فقط برای مدت زمان بسیار کوتاه وجود دارد. دلایل اصلی این بالا رفتن ناگهانی ولتاژ در سیستم توان ضربات برق و ضربات قطع سیستم هستند. اما ولتاژ غیرعادی در سیستم توان ممکن است به دلایلی مانند خرابی عایق، زمین‌گیری قوسی و هم‌ریزی نیز ایجاد شود.

بالا رفتن ناگهانی ولتاژ که به دلیل ضربات قطع، خرابی عایق، زمین‌گیری قوسی و هم‌ریزی در سیستم توان ظاهر می‌شود، از نظر مقدار بسیار زیاد نیست. این ولتاژهای غیرعادی به سختی دو برابر سطح ولتاژ عادی را می‌گذرانند. به طور کلی، عایق‌بندی مناسب برای تجهیزات مختلف سیستم توان کافی است تا هرگونه آسیب ناشی از این ولتاژهای غیرعادی جلوگیری شود. اما ولتاژهای غیرعادی که به دلیل ضربات برق در سیستم توان ایجاد می‌شوند بسیار بالا هستند. اگر محافظت از بیش‌برق به سیستم توان ارائه نشود، احتمال آسیب شدید بسیار زیاد است. بنابراین، تمام دستگاه‌های محافظت از بیش‌برق که در سیستم توان استفاده می‌شوند عمدتاً به دلیل ضربات برق هستند.

بیایید دلایل مختلف ولتاژهای غیرعادی را یک به یک بررسی کنیم.

ضربه یا بالا رفتن ناگهانی ولتاژ در هنگام قطع

وقتی خط انتقال بدون بار به طور ناگهانی روشن می‌شود، ولتاژ خط دو برابر ولتاژ عادی سیستم می‌شود. این ولتاژ موقت است. وقتی خط باردار به طور ناگهانی خاموش یا قطع می‌شود، ولتاژ در طول خط نیز به اندازه کافی بالا می‌رود. قطع جریان در سیستم عمدتاً در هنگام عملیات باز کردن برش‌دهنده هوایی، باعث ولتاژ غیرعادی در سیستم می‌شود. در صورت خرابی عایق، یک رسانا زنده به طور ناگهانی به زمین متصل می‌شود. این می‌تواند باعث بالا رفتن ناگهانی ولتاژ در سیستم شود.

اگر موج emf تولید شده توسط ژنراتور تحریف شود، مشکل هم‌ریزی ممکن است به دلیل هارمونیک‌های پنجم یا بالاتر ایجاد شود. در واقع برای فرکانس‌های هارمونیک پنجم یا بالاتر، وضعیت بحرانی در سیستم به گونه‌ای ایجاد می‌شود که واکنش القایی سیستم دقیقاً با واکنش ظرفیتی سیستم برابر می‌شود. از آنجا که این دو واکنش یکدیگر را لغو می‌کنند، سیستم به طور کامل مقاومتی می‌شود. این پدیده هم‌ریزی نامیده می‌شود و در هم‌ریزی ولتاژ سیستم ممکن است به اندازه کافی افزایش یابد.
اما همه این دلایل ذکر شده ولتاژهای غیرعادی در سیستم ایجاد می‌کنند که از نظر مقدار بسیار زیاد نیستند.
ولی بالا رفتن ناگهانی ولتاژ که به دلیل ضربات برق در سیستم ظاهر می‌شود بسیار بالا و مخرب است. تأثیر ضربات برق باید برای محافظت از بیش‌برق سیستم توان اجتناب شود.

روش‌های محافظت از برق

این روش‌ها عمدتاً سه روش اصلی که معمولاً برای محافظت از برق استفاده می‌شوند هستند. آن‌ها عبارتند از

1. پرده زمین‌گیری.

2. سیم زمین‌گیری هوایی.

3. آرام‌ساز برق یا تقسیم‌کننده‌های قله.

پرده زمین‌گیری

پرده زمین‌گیری معمولاً در بالای زیرстанسیون‌های الکتریکی استفاده می‌شود. در این ترتیب یک شبکه از سیم‌های GI در بالای زیرستانسیون نصب می‌شود. سیم‌های GI که برای پرده زمین‌گیری استفاده می‌شوند، از طریق ساختارهای مختلف زیرستانسیون به خوبی زمین‌گیری می‌شوند. این شبکه از سیم‌های GI زمین‌گیری شده در بالای زیرستانسیون، مسیر مقاومت بسیار کمی برای ضربات برق به زمین فراهم می‌کند.

این روش محافظت از ولتاژ بالا بسیار ساده و اقتصادی است اما معیب اصلی آن این است که نمی‌تواند سیستم را از موج مسافری که ممکن است از طریق فیدرهای مختلف به زیرستانسیون برسد، محافظت کند.

سیم زمین‌گیری هوایی

این روش محافظت از ولتاژ بالا مشابه پرده زمین‌گیری است. تنها تفاوت آن این است که یک پرده زمین‌گیری در بالای یک زیرستانسیون الکتریکی قرار می‌گیرد، در حالی که سیم زمین‌گیری هوایی در بالای شبکه انتقال الکتریکی قرار می‌گیرد. یک یا دو سیم GI پیچیده با مقطع مناسب بر روی رساناهای انتقال قرار می‌گیرند. این سیم‌های GI به خوبی در هر برج انتقال زمین‌گیری می‌شوند. این سیم‌های زمین‌گیری هوایی یا سیم‌های زمینی تمام ضربات برق را به زمین هدایت می‌کنند و اجازه نمی‌دهند که مستقیماً بر روی رساناهای انتقال ضربه بزنند.

آرام‌ساز برق

دو روش قبلی، یعنی پرده زمین‌گیری و سیم زمین‌گیری هوایی برای محافظت از سیستم توان الکتریکی از ضربات برق مستقیم بسیار مناسب هستند اما این روش‌ها نمی‌توانند محافظتی علیه موج ولتاژ بالا که ممکن است از طریق خط به تجهیزات زیرستانسیون منتشر شود، فراهم کنند.
آرام‌ساز برق یک دستگاه است که مسیر مقاومت بسیار کمی برای موج ولتاژ بالا به زمین فراهم می‌کند.
مفهوم آرام‌ساز برق بسیار ساده است. این دستگاه مانند یک مقاومت الکتریکی غیرخطی رفتار می‌کند. مقاومت با افزایش ولتاژ کاهش می‌یابد و بالعکس، بعد از سطح خاصی از ولتاژ.

وظایف یک آرام‌ساز برق یا تقسیم‌کننده‌های قله را می‌توان به شرح زیر لیست کرد.

1. در سطح ولتاژ عادی، این دستگاه‌ها به راحتی ولتاژ سیستم را به عنوان یک عایق‌بندی الکتریکی تحمل می‌کنند و هیچ مسیر رسانایی برای جریان سیستم فراهم نمی‌کنند.

2. در صورت رخ دادن بالا رفتن ناگهانی ولتاژ در سیستم، این دستگاه‌ها مسیر مقاومت بسیار کمی برای بار اضافی بالا رفتن ناگهانی ولتاژ به زمین فراهم می‌کنند.

3. بعد از هدایت بار بالا رفتن ناگهانی ولتاژ به زمین، ولتاژ به سطح عادی خود بازمی‌گردد. سپس آرام‌ساز برق خصوصیات عایق‌بندی خود را بازیابی می‌کند و هدایت بیشتر جریان به زمین را جلوگیری می‌کند.

آرام‌سازهای برق مختلفی در سیستم توان استفاده می‌شوند، مانند آرام‌ساز با شکاف میله‌ای، آرام‌ساز با شکاف دهانه‌ای، آرام‌ساز چند شکافی، آرام‌ساز نوع اخراجی، آرام‌ساز نوع والو.
به علاوه این، آرام‌ساز برق ZnO بدون شکاف که اکنون به طور معمول برای محافظت از بیش‌برق استفاده می‌شود.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.