رعد و برق یک پدیده طبیعی است که تهدید قابل توجهی برای دکل های برق است. به عنوان یک تامین کننده پایه برق، ما اهمیت حیاتی حفاظت در برابر صاعقه را برای اطمینان از قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم های انتقال نیرو درک می کنیم. در این وبلاگ، چگونگی حفاظت در برابر صاعقه برای دکل های برق را بررسی خواهیم کرد.
درک خطر صاعقه برای نیرو دادن به دکل ها
برخورد صاعقه می تواند باعث آسیب جدی به دکل های برق شود. هنگامی که صاعقه به یک دکل برخورد می کند، می تواند جریان و ولتاژ بسیار بالایی ایجاد کند. این نوسانات پر انرژی می تواند به اجزای الکتریکی روی دکل مانند عایق ها، ترانسفورماتورها و هادی ها آسیب برساند. علاوه بر این، تنش مکانیکی ناشی از آزاد شدن ناگهانی انرژی میتواند منجر به آسیب فیزیکی به ساختار پیلون، از جمله ترک، تغییر شکل یا حتی فروپاشی شود.
سیستم های زمین
یکی از روش های اساسی حفاظت در برابر صاعقه برای دکل های برق، نصب سیستم های اتصال زمین موثر است. یک سیستم زمین که به خوبی طراحی شده است، مسیری با مقاومت کم برای جریان صاعقه به داخل زمین فراهم می کند.
سیستم اتصال به زمین معمولاً از الکترودهای زمین تشکیل شده است که در خاک اطراف پایه پیلون مدفون می شوند. این الکترودها می توانند از موادی مانند مس یا فولاد گالوانیزه ساخته شوند. مس به دلیل رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی یک انتخاب محبوب است. الکترودها توسط هادی های زمین که معمولا از مس یا آلومینیوم ساخته شده اند به ساختار پیلون متصل می شوند.
الکترودهای زمین در یک الگوی خاص قرار می گیرند تا حداکثر تماس با خاک را تضمین کنند و مقاومت زمین را کاهش دهند. به عنوان مثال، چندین الکترود عمودی را می توان به صورت دایره ای یا مستطیلی در اطراف پایه پیلون نصب کرد. از هادی های زمین افقی نیز می توان برای اتصال الکترودهای عمودی استفاده کرد و ساختار مشبکی ایجاد کرد که به توزیع یکنواخت جریان صاعقه در خاک کمک می کند.
اثربخشی یک سیستم زمین به عوامل مختلفی از جمله نوع خاک، عمق الکترودها و اندازه و جنس رساناها بستگی دارد. در مناطق با خاک با مقاومت بالا، مانند مناطق سنگی یا شنی، ممکن است اقدامات اضافی برای کاهش مقاومت زمین مورد نیاز باشد. این می تواند شامل استفاده از افزودنی های شیمیایی برای بهبود رسانایی خاک یا نصب الکترودهای عمیق تر باشد.
صاعقه گیر
صاعقه گیر که به عنوان برق گیر نیز شناخته می شود، یکی دیگر از اجزای ضروری حفاظت در برابر صاعقه برای دکل های برق است. این دستگاه ها برای محافظت از تجهیزات الکتریکی روی دکل در برابر نوسانات ولتاژ بالا ناشی از برخورد صاعقه طراحی شده اند.
صاعقه گیر شامل یک مقاومت غیر خطی است که بین هادی و زمین متصل است. برقگیر در شرایط عملیاتی معمولی مقاومت بالایی دارد و جریانی را هدایت نمی کند. با این حال، هنگامی که یک موج صاعقه رخ می دهد، ولتاژ در سراسر برقگیر به سرعت افزایش می یابد. هنگامی که ولتاژ به آستانه معینی می رسد، مقاومت غیر خطی حالت خود را تغییر می دهد و به مسیری با مقاومت کم تبدیل می شود و به جریان صاعقه اجازه می دهد تا به طور ایمن به زمین برود.
انواع مختلفی از صاعقه گیرها از جمله برق گیرهای اکسید فلزی (MOV) موجود است. برقگیرهای MOV به دلیل عملکرد و قابلیت اطمینان عالی در سیستم های قدرت کاربرد زیادی دارند. آنها می توانند نوسانات پر انرژی را تحمل کنند و زمان پاسخگویی سریعی دارند که به محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر آسیب کمک می کند.
صاعقه گیرها در مکان های استراتژیک روی دکل برق مانند بالای دکل نزدیک هادی ها و در نقاط اتصال بین اجزای مختلف الکتریکی نصب می شوند. برقگیرها با منحرف کردن جریان صاعقه از تجهیزات حساس به جلوگیری از آسیب بیش از حد ولتاژ کمک می کنند و عملکرد مداوم سیستم انتقال نیرو را تضمین می کنند.
سیم های محافظ
سیم های محافظ نیز معمولاً برای حفاظت در برابر صاعقه دکل های برق مورد استفاده قرار می گیرند. این سیمها در بالای هادیهای برق نصب میشوند و مانند یک سپر عمل میکنند تا صاعقهها را قبل از رسیدن به هادیها قطع کند.
سیم های محافظ معمولا از فولاد با استحکام بالا یا آلیاژ آلومینیوم ساخته می شوند. آنها به بالای پیلون متصل می شوند و در فواصل منظم به زمین متصل می شوند. هنگامی که یک صاعقه به دکل برق نزدیک می شود، به دلیل موقعیت بالا، احتمال برخورد آن با سیم محافظ بیشتر است. سپس جریان صاعقه از طریق سیم محافظ و از طریق سیستم زمین به زمین می گذرد.
تعداد و پیکربندی سیم های محافظ به عوامل مختلفی مانند سطح ولتاژ خط برق، زمین و فعالیت رعد و برق در منطقه بستگی دارد. برای خطوط انتقال ولتاژ بالا، ممکن است از چندین سیم محافظ برای ایجاد حفاظت بهتر استفاده شود. در برخی موارد، سیم های محافظ به صورت مثلثی یا الماسی شکل قرار می گیرند تا سطح پوشش را افزایش دهند.
طراحی عایق
طراحی عایق مناسب برای حفاظت در برابر صاعقه دکل های برق بسیار مهم است. عایق ها برای جداسازی هادی ها از ساختار پیلون و جلوگیری از جریان الکتریکی در شرایط عملیاتی معمولی استفاده می شوند. با این حال، در هنگام برخورد صاعقه، عایق ها باید در برابر نوسانات ولتاژ بالا بدون شکستگی مقاومت کنند.
عایق ها از موادی مانند چینی، شیشه یا پلیمرهای کامپوزیت ساخته می شوند. عایق های چینی به دلیل خواص مکانیکی و الکتریکی خوبشان از دیرباز مورد استفاده قرار گرفته اند. آنها در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت، آلودگی و اشعه UV مقاوم هستند. عایق های شیشه ای نیز به دلیل شفاف بودن محبوب هستند که امکان بازرسی بصری آسان از هرگونه آسیب را فراهم می کند.
عایق های پلیمری کامپوزیتی در سال های اخیر به دلیل سبک وزن، استحکام بالا و خواص آبگریز عالی، محبوبیت فزاینده ای به دست آورده اند. این عایق ها می توانند بهتر در برابر اثرات آلودگی و رطوبت مقاومت کنند که به کاهش خطر فلاش اوور در هنگام برخورد صاعقه کمک می کند.
طراحی عایق ها، از جمله شکل، اندازه و تعداد آنها، به دقت در نظر گرفته شده است تا اطمینان حاصل شود که آنها می توانند در برابر ولتاژهای مورد انتظار صاعقه مقاومت کنند. فاصله خزشی (کمترین فاصله در امتداد سطح مقره) پارامتر مهمی در طراحی مقره است. فاصله خزش طولانی تر به جلوگیری از فلاش سطحی کمک می کند و عملکرد عایق را بهبود می بخشد.
نظارت و نگهداری
علاوه بر نصب دستگاه های حفاظت در برابر صاعقه، نظارت و نگهداری منظم برای اطمینان از اثربخشی طولانی مدت سیستم حفاظت در برابر صاعقه ضروری است.
سیستم های مانیتورینگ را می توان برای تشخیص هرگونه تغییر در عملکرد سیستم زمین، صاعقه گیرها و عایق ها مورد استفاده قرار داد. برای مثال می توان از مترهای مقاومت زمین برای اندازه گیری مقاومت زمین در فواصل زمانی معین استفاده کرد. هر افزایش قابل توجهی در مقاومت زمین ممکن است نشان دهنده مشکل در الکترودها یا هادی های اتصال به زمین باشد که باید به سرعت برطرف شود.
صاعقه گیرها را می توان با استفاده از دستگاه های نظارت آنلاین که جریان نشتی و سایر پارامترهای الکتریکی را اندازه گیری می کنند، مانیتور کرد. افزایش غیرعادی جریان نشتی ممکن است نشان دهنده تخریب برقگیر باشد که نیاز به تعویض دارد.
همچنین عایق ها باید به طور منظم برای هر گونه علائم آسیب، مانند ترک، تراشه یا آلودگی، بازرسی شوند. تمیز کردن عایق ها ممکن است در مناطقی با سطح آلودگی بالا برای حفظ عملکرد عایق مورد نیاز باشد.
ما به عنوان تامین کننده دکل برق، طیف گسترده ای از محصولات را ارائه می دهیمبرج برقوقطب لوله فولادی برق، که با ویژگی های پیشرفته حفاظت در برابر صاعقه طراحی شده اند. محصولات ما با استفاده از مواد با کیفیت بالا و فرآیندهای کنترل کیفیت دقیق برای اطمینان از قابلیت اطمینان و ایمنی آنها تولید می شوند.
اگر علاقه مند به خرید دکل های برق ما هستید یا در مورد حفاظت در برابر صاعقه سوالی دارید، از شما دعوت می کنیم تا برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم مجرب ما آماده ارائه مشاوره حرفه ای و راه حل های سفارشی برای رفع نیازهای خاص شماست.
مراجع
- IEEE Std 62.11-2005، راهنمای IEEE برای کاربرد قطع کننده های سرج اکسید فلز برای سیستم های جریان متناوب.
- CIGRE TB 549، حفاظت از صاعقه خطوط انتقال هوایی.
- ANSI/IEEE C62.1-2013، استاندارد ملی آمریکا برای برقگیرهای فلز-اکسید برای مدارهای برق متناوب.