أنواع وخصائص أجهزة مكافحة الصواعق

مقدمة

تعد الضربات الجوية للرعد على الخطوط الهوائية، والأقطاب العارية، أو الهياكل المعدنية في المحطات الفرعية الخارجية، وكذلك التوتر الزائد الناجم عن عمليات التبديل للأجهزة والشبكات (التوتر الزائد من التبديل)، تهديدًا كبيرًا للأجهزة الكهربائية. لحماية الأجهزة وتسهيل التنسيق العازل، يجب تركيب مصانع الصواعق (المعروف أيضًا باسم "مصانع الرعد") عند نقاط الدخول/الخروج للخطوط الهوائية وفي مكان قريب من المحولات، بسبب نطاق حمايتهم المكاني المحدود.

أنواع ومميزات مصانع الصواعق

أشهر أنواع مصانع الصواعق هي نوع مقاومة أكسيد المعادن غير الخطية (MO) محاطة بخزفي أو مطاط السيليكون. يتم توصيل هذه المصانع بالتوازي مع الأجهزة المحمية وتتم تأريضها عبر شبكة الأرض. نوع آخر من البناء يستخدم مقاومات كربيد السيليكون (SiC) (مصانع الصواعق ذات الصمامات)، رغم أنها أقل شيوعًا اليوم.

المميزات الكهربائية الرئيسية:

• جهد إعادة الختم: الجهد عبر صانع الصواعق الذي ينقطع فيه التيار التالي بشكل موثوق بعد الشرارة.

• أقصى جهد تشغيل مستمر (MCOV): أعلى جهد ترددي (50 هرتز أو 60 هرتز) الذي يمكن أن يتحمله صانع الصواعق بشكل مستمر.

• تيار القصر المقنن: أكبر تيار قصر يمكن أن يتعامل معه صانع الصواعق بأمان.

• تيار الإفراز الاسمي: القيم الشائعة تشمل 5 كا، 10 كا، و20 كا، مما يشير إلى قدرة صانع الصواعق على توزيع طاقة الاندفاع.

يتم توصيل مصانع الصواعق بين الموصلات الحية والأرض. في التثبيتات التي يكون فيها الجهد أعلى من 52 كيلوفولت، قد تتضمن عدادات تشغيل التفريغ لمراقبة الأداء. مثال على مصانع الصواعق موضح في الشكل 1.

طرق إضافية

في الخطوط الهوائية والمحطات الفرعية الخارجية ذات الجهد أعلى من 52 كيلوفولت، يعتبر من الممارسات الشائعة تركيب نظام حماية من الرعد يتكون من "أعمدة الرعد"، "أسلاك حماية الرعد الجوية"، أو مزيج من كليهما.

حماية التوتر الزائد المنخفض

أجهزة الجهد المنخفض (LV، حيث \(V \leq 1 \, \text{kV}\))، خاصة الأنظمة الإلكترونية والمعلوماتية، تكون عرضة بشدة للتلف الشديد من تفريغ الرعد الذي ينتشر عبر الكابلات أو هياكل المباني.

للتخفيف من هذه المخاطر، يتم تركيب مصانع تفريغ الطاقة (SPDs) عادةً في لوحة التوزيع LV. تتميز هذه الأجهزة بتيارات تفريغ اسمية قياسية تبلغ 5 كا، 10 كا، و20 كا، مع بعض النماذج المتقدمة القادرة على التعامل مع 30-70 كا.

مثل مصانع الصواعق، يتم توصيل SPDs بين الموصلات الحية والأرض، كما هو موضح في الشكل 4. تقوم هذه التكوين بإعادة توجيه تيارات الاندفاع بعيدًا عن الأجهزة الحساسة، مما يضمن حمايتها ضد أحداث التوتر الزائد.