پاورپوینت-برقگیر ساختمان و نحوه طراحی و اجرای آن

پاورپوینت-برقگیر ساختمان و نحوه طراحی و اجرای آن

یک برق‌گیر خوب باید دارای مشخصات زیر باشد:

1. در ولتاژ نامی شبکه، به منظور کاهش تلفات دارای امپدانس بینهایت باشد
2. در اضافه ولتاژ به منظور محدود سازی سطح ولتاژ دارای امپدانس کم باشد
3. توانایی دفع یا ذخیره انرژی موج اضافه ولتاژ را بدون اینکه خود صدمه ببیند داشته باشد
4. پس از حذف عبور اضافه ولتاژ بتواند به شرایط مدار (حالت کار عادی) برگردد

پارامترهای مهم برای انتخاب برق‌گیر مناسب جهت حفاظت عایقی:

1. ماکزیمم ولتاژ کار دائم (MCOV)
2. ولتاژ نامی (Ur)
3. جریان تخلیه نامی (۸٫۲۰ µsec)
4. ماکزیمم جریان ضربه قابل تحمل (۴٫۱۰ µsec)
5. قابلیت تحمل جذب انرژی W

عوامل مهم در آسیب دیدگی برق‌گیرها:

1. نفوذ رطوبت و آلودگی
2. اضافه ولتاژهای گذرا و موقتی
3. عدم انطباق شرایط بهره‌برداری با مشخصه برق‌گیر (طراحی غلط)
4. عوامل ناشناخته

انواع

انواع برق‌گیرهای مرسوم عبارتند از:

1. برق‌گیر شاخکی یا جرقه‌ای
2. برق‌گیر سوپاپی
3. برق‌گیر اکسید فلزی
4. برق‌گیر میله‌ای
5. برق‌گیر لوله‌ای
6. برق‌گیر سیلیکون کارباید (SIC)
7. برق‌گیر نوع اکسید فلزی (MOV)

معایب برق‌گیر میله‌ای

1. تداوم عبور جریان به زمین حتی پس از حذف اضافه ولتاژ
2. افت شدید ولتاژ فاز به خاطر اتصال کوتاه شدن فاز در لحظه عبور جریان از برق‌گیر
3. دارای تأخیر زمانی متناسب با اضافه ولتاژ
4. پراکندگی زیاد ولتاژ جرقه

مزایای برق‌گیر نوع اکسید فلزی (MOV)

1. کارایی بهتر نسبت به سایر برق‌گیرها
2. پراکندگی کم ولتاژ پسماند همچنین دارای ولتاژ پسماند خیلی کم
3. دارای تأخیر زمانی خیلی کم
4. برگشت طبیعی به وضعیت اولیه یا مدار باز
5. دارای مشخصه ولت-جریان خطی‌تر از برق‌گیر SIC
6. دارای سطح حفاظتی خوب

نحوهٔ اتصال

یک سر برق‌گیر را به زمین و سر دیگر را به نقطه‌ای که می‌خواهند مورد حفاظت قرار گیرد متصل می‌کنند. معمولاً در ورودی ترانسها و یا ورودی موتورها نصب می‌شود.

برقگیرها به منظور حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای گذرا و تخلیه اضافه ولتاژهای موجی

ظاهر شده در هادیهای خطوط و پست های فشار قوی بکار می روند . اضاف«…………………………….» مت عایقی تاسیسات و تجهیزات فشار قوی را مختل نموده و بروز قوس و اتصالی را در شبکه ظاهر می سازند .

برقگیرها به شکل موازی با وسیله تحت حفاظت خود قرار می گیرند.

از آنجا که برقگیرها نقش حساسی را در شبکه های انتقال و توزیع نیرو بر عهده دارند ضروری می باشدکه طراحیها به نحوی انجام پذیرد که یک برقگیر بتواند در بدترین شرایط آب و هوایی نیز عملکردمناسب خود را حفظ نماید.

ولیکن با بررسی آمار و سوابق بهره برداری به ویژه در شبکه های توزیع مشاهده می گردد که ساختار برقگیرهای فعلی در مناطق جنوبی کشورمان پاسخگو نبوده و هر ساله خسارات زیادی از این طریق به شبکه برق کشور وارد می گردد که «…………………………….» ط حاد محیطی شامل موارد دیگری نظیر شرایط ناصحیح حمل و نقل، انبارداری، نصب و بهر ه برداری و عدم برنامه ریزی مدون در جهت بازرسی و شستشوی برقگیرها و نیز شرایط و مواردی که ممکن است در حین پروسه تولید بر کیفیت ساخت برقگیرها تاثیر نامطلوب بگذارد نیز می باشد که «…………………………….» عمل های تعمیر و نگهداری و نیز بازرسی و کنترل کیفیت را نیز نمایان می سازد.

در مورد برقگیر باید به موارد زیر توجه داشت:

با نصب برقگیر تنها ریسک آسیب پذیری تجهیزات در برابر اضافه ولتاژ های ناشی از صاعقه و کلید زنی پایین می آید اما کاملا از بین نخواهد رفت.

هر چند میزان ظرفیت انرژی عبوری از برقگیر در حین عملکرد محاسبه میش«…………………………….» گیر منجر شود هر چند که احتمال وقوع این حالت بسیار کم است.

برقگیر تنها در برابر اضافه ولتاژهای با انرژی بالا عمل خواهد نمود و هرگز در برابر نوسانات ولتاژ حول نقطه کار عملکرد نخواهد داشت.

جریان تخلیه برقگیر که برحسب KA بیان میشود یکی از مشخصه های برقگیر بوده و هیچ ارتباطی به سطح اتصال کوتاه در محل نصب برقگیر ندارد اما در مواردی که درمحل نصب برقگیر ،سطح اتصال کوتاه بسیار بالاست میبایست ق«…………………………….» فاظتی مناسب) جهت محافظت از برقگیر قرار داده شود.

در مقایسه برقگیرهای مختلف علاوه بر دامنه جریان تخلیه برقگیر بر حسب KA میبایست به زمانهای پیشانی و پشت موج قابل تحمل برقگیر هم توجه نمود.

در برخی موارد ممکن است جهت حفاظت کامل از چند برقگیر با کلاسهای مختلف بر حسب فاصله از مصرف کننده استفاده شود. در اینگونه موارد رعایت هماهنگی بین برقگیرها بسیار مهم است.

مشخصات برقگیر

سیمی بلند و نوک تیز است که در بالاترین نقطه ساختمان مورد حفاظت نصب می‌شود ته سیم کاملاً به زمین متصل می‌شود. برای این منظور معمولا سیم به یک صفحه فلزی لحیم شده و درون زمین تا سطح آب زیر زمینی فرو برده می‌«…………………………….» ا می‌شوند و میدان الکتریکی شدیدی در سطح زمین بوجود می‌آید. شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برقگیر تخلیه خرمنی ظاهر می‌شود. در نتیجه بارهای القا شده نمی‌توانند روی ساختمان جمع شوند و آذرخشی ایجاد نمی‌شود. با وجود ا«…………………………….» ادر است، به برقگیر می‌خورد و بارها بدون خسارت به زمین می‌روند.

انواع برقـگیـر

۱) برقگیر میـله‏ای

۲) برقگیر بـا فاصله هوایی

۳) برقگیر بـا مقاومت غیر خطی

۴) برقگیر بدون فاصله هوایی

۵) برقگیر خـازنـی

۶) برقگیر فیوزی

برقگیـر میـله ای

یکی از ساده‏ترین و ارزانترین برقگیرها که از اولین برقگیرها می‏باشند برقگیر میله‏ای هستند که با وجود قدیمی بودن امروزه نیز کاربردهای زیادی دارد . این برقگیر عبارت است از دو میله نوک‏تیز که یکی در قسمت برقدار نصب شده و دیگری در زیر ایزولاتور و یا بدنه نصب و به زمین اتصال می‏یابد «…………………………….» ی که در مقابل ولتاژ حداکثر سیستم پایدار بوده و فقط در برابر ولتاژهای زیاد تخلیه الکتریکی صورت می‏گیرد . البته تنظیم برقگیر از حالت ایده‏آل دور بوده و می‏توان گفت در یک باند ولتاژ عمل می‏کند و مشخصه عملکرد دقیقی را برای آن نمی‏توان تصور کرد.

برقگیـر با فاصله هوایی

نوع دیگری از برقگیرها که کاربرد بسیاری در پستهای فشار قوی دارد ؛ برقگ«…………………………….» ا ساده ترین نوع برقگیر می باشند که به جرقه گیر (برقگیر با فاصله هوایی ) معروف هستند به مراتب از آنها در محلهای اتصال مقره به هادی یا اطراف بوشینگهای ترانسهای توزیع دیده می شود.

همانطوریکه که می دانیم برقگیرها باید در برابر ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید باز رفتار کنند و در برابر ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید بسته رفتار کنند.

در این نوع برقگیرها (برقگیر با فاصله هوایی) اگر ولتاژ بالا رود؛ بین شاخکها قوس برقرار شده و انرژی صائقه را به زمین منتقل شده و این امر باعث می شود که تجهیز از بین نرود.

موارد استفاده برقگیـر با فاصله هوایی

امروزه از این نوع برقگیرها فقط در موارد خاصی استفاده می شود که عبارتنداز:

۱) برسر بوشینگهای ترانسها (جهت حفاظت سیم پیچهای ترانس)

۲) در خطوط انتقال فشار قوی که به شکل حلقه ای هستند که هم نقش برقگیر را بازی می کنند و هم نقش حلقه کرونا را بازی می کنند.

برقگیـر با مقاومت غیر خطی

این نوع برقگیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است، این خازنها «…………………………….» کنند. چنانچه ولتاژ سیستم به عللی بالا رود، فواصل هوایی بین خازنها هادی شده و جریان الکتریکی عبور می‏کند عبور جریان از مقاومت غیر خطی میزان افت و ولتاژ دو سر برقگیر را مشخص می‏کند .

فواصل هوایی موجود در برقگیر باید طوری باشد که در مقابل حداکثر ولتاژ کار سیستم مقاوم بوده ولی اگر به عللی اضافه ولتاژ اعمال شده اتصال کوتاه شود پس از برقراری شرایط عادی بتواند جریان را قطع کند که این کار توسط م«…………………………….» قامت برقگیر در مقابل ولتاژهای برگشتی زیاد گردد برای اینکه تقسیم ولتاژهای روی خازن‏ها بطور مساوی انجام گیرد. یک سری خازن و مقاومت موازی در دو سر فاصله‏های هوایی قرار می‏دهند و این کار را درجه‏بندی ولتاژ می‏گوئیم، یعنی یکنواخت نمودن توزیع ولتاژ در روی خازنهای متوالی

حتما ببینید! پیش‌نمایش (موکاپ) بیلبورد

حلقه کرونا یا کروناگیر

همانطور که در شکل دیده می شود برقگیرها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می باشد .

همانطور که می دانیم پدیده کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می باشد . در پستهای فشار قوی این پدیده بالاخص در محل های اتصال هادیها به تجهیزات دیده می شود.

لذا برای برطرف کردن این عیب باید میدان را در این نواحی یکنواخت کنند تا اثرات مخرب کرونا کمتر گردد . برقگیرهایی که امروز در پستها بکار می روند از نوع ZNO می باشند که در داخل آنها قرص هایی از جنس اکسید رویZNO می با«…………………………….» آنها متغیر است .

برقگیـر با مقاومت غیر خطی

همانطور که می دانیم این برقگیرها باید همانند یک مقاومت غیر خطی عمل کنند یعنی در برابر ولتاژ نامی شبکه امپدانس بالایی را از خود نشان دهند و در برابر ولتاژهای بالاتر از ولتاژ نامی شبکه امپدانس کمی را از خود نشان دهند تا«…………………………….» ر برقگیرهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می باشند (در حالتNormal شبکه) لذا به روی این قرص ها ولتاژ تقسیم می گردد.

حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قرص های بالایی ولتاژ بالاتری را از سایر قرص ها متحمل می شوند و زودتر آسیب می بینند و این امر«…………………………….» عملکرد برقگیرها بهتر میگردد.

برای این کار از وسیله ای به نام کروناگیر یا حلقه کرونا استفاده می کنند؛ که در حقیقت هم میدان را به سمت یکنواختی سوق می دهد و هم تقسیم ولتاژ را به روی قرص ها به حالت متعادلی نزدیک می نماید.

برقگیـر بدون فاصله هوایی

یک نوع برقگیر بدون فاصله هوایی امروزه بکار می‏رود که خازنهای سری آن از قطعات اکسید روی می‏باشد که این قطعات بصورت قرصهایی با اندازه‏های مختلف ساخته شده و روی هم قرار می‏گیرند. این برقگیرها از نظر ساخت سا«…………………………….» عمل کنند بنابراین سطح ولتاژ حفاظت تجهیزات را نیز می‏توان پائین‏تر آورد و در نتیجه در هزینه‏‌ها صرفه‏جویی نمود و جریان نشتی در این نوع برقگیرها کمتر است یا تقریباً صفر است.

برقگیـر خـازنی

این نوع برقگیر برای ولتاژهای فشار ضعیف استفاده می‏شود که انرژی اعمال شده حاصل از موج ولتاژ در خازن ذخیره می‏شود.

برقگیـر فیـوزی

این نوع برقگیر نیز طوری ساخته می‏شود که در مقابل اضافه‏ ولتاژ که سبب عبور جریان زیادی از برقگیر بشود می‏سوزد و جرقه داخل آن توسط گاز یا مواد نسوز درون آن خاموش می‏شود و اکثراً بعنوان حفاظت ثانویه بکار می‏رود.

محل نصب برقگیـر

برقگیر باید در ورودی پستهای ترانس قبل از کلیه تجهیزات و تا حد ممکن نزدیک به آنها نصب گردد. «…………………………….» داگانه برقگیر نصب می‏شود. معمولاً در مسیر برقگیر به زمین یک شماره انداز قرار می‏دهند که می‏تواند تعداد دفعات تخلیه موجهای ولتاژ ضربه‏ای بر روی برقگیر را ثبت نماید.

تجهیزات و متعلقات برقگیر :

شمارنده موج ضربه :

شمارنده در واقع وسیله ای است که جهت نمایش ع«…………………………….» ار برده می رود . شمارنده توسط کابل یا شیشه مسی به برقگیر وصل شده و جریان تخلیه از طریق این دستگاه به زمین جریان می یابد و هر بار عبور جریان تخلیه ، شمارنده عمل می نماید .

پایه ها یا مقره های عایق کننده :

در برقگیری که می بایست مجهز به شمارنده باشند بایستی تمام جریان تخلیه از شمارنده عبور نماید و مسیر دیگری جهت تخلیه جریان ضربه وجود نداشته باشد تا از عملکرد حتمی شمارنده به ازاء هر بار تخلیه جریان موج اطمینان حاصل شود . لذا لازم است که برق گیر از استراکچی ایزوله باشد این عمل توسط مقره های کوچکی که زیر پایه های برقگیر نصب می شوند انجام می گیرد .

سوپاپ اطمینان برقگیر :

یک برقگیر ممکن است در مواردی اضافه بار پیدا ک«…………………………….» شبکه با یک اتصال کوتاه در محل نصب برقگیر روبرو خواهد شد . اتصال کوتاه در برقگیر باعث تولید گازهای داغ یونیزه با فشار بالا شده و نهایتاً به انفجار برقگیر می انجامد . هدف از تعبیه مکانیزم سوپاپ اطمینان جلوگیری از انفجار ناگهانی و شدید برقگیر است . این انفجار ممکن است باعث آسیب دیدن تجهیزات مجاور و خسارت جانی گردد .

درذیل برقگیرهای اکسید فلزی به استحضار میرسد:

– برقگیر اکسید فلزی بدون فاصله هوایی : به برقگیرهایی گفته می شود که شامل مقاومت های غیرخطی اکسید فلزی هستند، نحوه اتصال این مقاومت ها سری یا موازی بدون هیچگونه فاصله هوایی می باشد.

برقگیرهای توزیع با کلاسHeavyDuty :برقگیری می باشد که معمولاً برای حفاظت خطوط «…………………………….» ح بالا قرار دارند مورد استفاده قرارمی گیرند.

– ولتاژ نامی یک برقگیر : بیشترین مقدار موثر مجاز ولتاژ «…………………………….» طراحی شده است.

– جریان تخلیه نامی یک برقگیر : بیشترین مقدار جریان ضربه «…………………………….» طبقه بندی می شود.

– بیشترین ولتاژ کاری پیوسته(MCOV) : بیشترین مقدار موثر ولتاژ فرکانس قدرت است که مطابق شرایط استاندارد بر پایانه های برقگیر می تواند اعمال شود.

برقگیر از وسایل ایمنی می‏باشد که برای هدایت موجهای ولتاژ ضربه‏ای به زمین و جلوگیری از ورود آنها به ایستگاههای انتقال و توزیع نیرو بکار می‏رود و معمولاً در انتهای خط انتقال و در ورودی ترانسها نصب می‏شود. ولتاژ شکست الکتریکی یک برقگیر بایستی کمتر از ولتاژ شکست الکتریکی ایزولاسیون لایه تجهیزات نصب شده در پست باشد.و یا به عبارت دیگر: برقگیر یک رسانای الکتریسته است که یک سر آن متصل به زمین و سر دیگر آن منتهی به یک یا چند نوک تیز است که در بالای ساختمان نصب می‌شود. این جسم مسیر مستقیم کم مقاومتی را به‌زمین تأمین می‌کند.برقگیر وسیله‌ای به‌منظور حفاظت دستگاه‌های الکتریکی مانند آنتن و خط انتقالی از برق آسمانی و معمولاً دارای مکانیزمی است که در برابر ولتاژهای معمولی یک مقاومت بالا و در مقابل ولتاژهای آنی بالا، یک مقاومت کم از خود نشان می‌دهد تا در حالت دوم ضربات الکتریکی را اتصال به‌زمین کند.

انواع برقـگیـر

1) برقگیر میـله‏ای

2) برقگیر بـا فاصله هوایی

3) برقگیر بـا مقاومت غیر خطی

4) برقگیر بدون فاصله هوایی

5) برقگیر خـازنـی

6) برقگیر فیوز

7)برقگیرها آرماتور

8)برقگیر نوع بافنتیل ( مقاومت های غیر خطی )

9) برقگیرهای نوع جرقه ای

برقگیـر میـله ای:

یکی از ساده‏ترین و ارزانترین برقگیرها که از اولین برقگیرها می‏باشند برقگیر میله‏ای هستند که با وجود قدیمی بودن امروزه نیز کاربردهای زیادی دارد . این برقگیر عبارت است از دو میله نوک‏تیز که یکی در قسمت برقدار نصب شده و دیگری در زیر ایزولاتور و یا بدنه نصب و به زمین اتصال می‏یابد فاصله دو نوک متناسب با ولتاژ و شرایط و زمان اعمال ولتاژ روی سیستم قابل تنظیم است . تنظیم این فاصله طوری که در مقابل ولتاژ حداکثر سیستم پایدار بوده و فقط در برابر ولتاژهای زیاد تخلیه الکتریکی صورت می‏گیرد . البته تنظیم برقگیر از حالت ایده‏آل دور بوده و می‏توان گفت در یک باند ولتاژ عمل می‏کند و مشخصه عملکرد دقیقی را برای آن نمی‏توان تصور کرد.

برقگیـر با فاصله هوایی:

نوع دیگری از برقگیرها که کاربرد بسیاری در پستهای فشار قوی دارد ؛ برقگیر از نوع شاخکی می باشد . این نوع برقگیرها ساده ترین نوع برقگیر می باشند که به جرقه گیر (برقگیر با فاصله هوایی ) معروف هستند به مراتب از آنها در محلهای اتصال مقره به هادی یا اطراف بوشینگهای ترانسهای توزیع دیده می شود.
همانطوریکه که می دانیم برقگیرها باید در برابر ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید باز رفتار کنند و در برابر ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید بسته رفتار کنند.
در این نوع برقگیرها (برقگیر با فاصله هوایی) اگر ولتاژ بالا رود؛ بین شاخکها قوس برقرار شده و انرژی صائقه را به زمین منتقل شده و این امر باعث می شود که تجهیز از بین نرود.
موارد استفاده برقگیـر با فاصله هوایی:
امروزه از این نوع برقگیرها فقط در موارد خاصی استفاده می شود که عبارتنداز:
1) برسر بوشینگهای ترانسها (جهت حفاظت سیم پیچهای ترانس)
2) در خطوط انتقال فشار قوی که به شکل حلقه ای هستند که هم نقش برقگیر را بازی می کنند و هم نقش حلقة کرونا را بازی می کنند.

برقگیـر با مقاومت غیر خطی:
این نوع برقگیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است، این خازنها که اصولا ً بصورت فواصل هوایی می‏باشد در حالت کار عادی سیستم از عبور جریان الکتریکی به داخل برقگیر جلوگیری می‏کنند. چنانچه ولتاژ سیستم به عللی بالا رود، فواصل هوایی بین خازنها هادی شده و جریان الکتریکی عبور می‏کند عبور جریان از مقاومت غیر خطی میزان افت و ولتاژ دو سر برقگیر را مشخص می‏کند .
فواصل هوایی موجود در برقگیر باید طوری باشد که در مقابل حداکثر ولتاژ کار سیستم مقاوم بوده ولی اگر به عللی اضافه ولتاژ اعمال شده اتصال کوتاه شود پس از برقراری شرایط عادی بتواند جریان را قطع کند که این کار توسط مقاومت های غیر خطی انجام می‏گیرد . مجموعه قسمت خازن‏ها و مقاومت غیر خطی در داخل یک ایزولاتور ساخته شده از مواد عایقی قرار می‏گیرند . انتخاب چند خازن در برقگیر بجای یک خازن به این دلیل صورت می‏گیرد که استقامت برقگیر در مقابل ولتاژهای برگشتی زیاد گردد برای اینکه تقسیم ولتاژهای روی خازن‏ها بطور مساوی انجام گیرد. یک سری خازن و مقاومت موازی در دو سر فاصله‏های هوایی قرار می‏دهند و این کار را درجه‏بندی ولتاژ می‏گوئیم، یعنی یکنواخت نمودن توزیع ولتاژ در روی خازنهای متوالی .

همانطور که در شکل دیده می شود برقگیرها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می باشد .
همانطور که می دانیم پدیدة کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می باشد . در پستهای فشار قوی این پدیده بالاخص در محل های اتصال هادیها به تجهیزات دیده می شود .
لذا برای برطرف کردن این عیب باید میدان را در این نواحی یکنواخت کنند تا اثرات مخرب کرونا کمتر گردد . برقگیرهایی که امروز در پستها بکار می روند از نوع ZNO می باشند که در داخل آنها قرص هایی از جنس اکسید رویZNO می باشد که بسته به سطح ولتاژ شبکه تعداد آنها متغیر است

برقگیـر با مقاومت غیر خطی:
همانطور که می دانیم این برقگیرها باید همانند یک مقاومت غیر خطی عمل کنند یعنی در برابر ولتاژ نامی شبکه امپدانس بالایی را از خود نشان دهند و در برابر ولتاژهای بالاتر از ولتاژ نامی شبکه امپدانس کمی را از خود نشان دهند تا تخلیه صورت گیرد . لذا قرص های اکسید روی بکار رفته در برقگیرهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می باشند (در حالتNormal شبکه) لذا به روی این قرص ها ولتاژ تقسیم می گردد.
حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قر

خرید فایل

پاورپوینت-برقگیر و ارت ساختمان و نحوه طراحی و اجرای آن

پاورپوینت-برقگیر و ارت ساختمان و نحوه طراحی و اجرای آن

برقگیر از وسایل ایمنی می‏باشد که برای هدایت موجهای ولتاژ ضربه‏ای به زمین و جلوگیری از ورود آنها به ایستگاههای انتقال و توزیع نیرو بکار می‏رود و معمولاً در انتهای خط انتقال و در ورودی ترانسها نصب می‏شود. ولتاژ شکست الکتریکی یک برقگیر بایستی کمتر از ولتاژ شکست الکتریکی ایزولاسیون لایه تجهیزات نصب شده در پست باشد.
صاعقه گیر چگونه عمل می کند؟ و انواع آن کدامند؟

میله های ساده فرانکلینی : اولین واحد جذب که توسط فرانکلین بیشنهاد گردید، میله های ساده بودند که ضربه مستقیم صاعقه به اندازه طول میله ها، دور از ساختمان اتفاق می افتاد و شعاع حفاظتی این صاعقه گیرهای ساده در کلاسهای حفاظتی براساس تئوری زاویه محاسبه می گردید.
قفس فارادی : با گسترش ابعاد ساختمانها و با توجه به محدودیت های میله ساده ، قفس فارادی (Faraday Cage) جایگزین میله های ساده فرانکلینی شد، امروزه نیز اکثر استانداردهای جهانی استفاده از قفس فارادی را بهترین روش میدانند. در این روش سعی می شود ساختمان را در قفسی از هادیهای مسی یا فولادی محصور نمود.
صاعقه گیرهای یونیزه کننده 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 که در تمامی استاندارد ها از آن استفاده شده است. NFC 17-102 با وارد کردن پارامتر ΔL‌ در فرمول محاسبات، شعاع پوشش افزایش یافته صاعقه گیر را محاسبه می کند.
صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان، می بایست بوسیله هادیهای میانی Down Conductor از طریق سیم مسی بدون روکش به سیستم زمین متصل گردد.
مقاومت الکترود زمین صاعقه گیر می بایست زیر 10 اهم باشد و پس از اجرا به شبکه هم بتانسیل کل سایت متصل شود.
در اجرای الکترود زمین هر صاعقه گیر می بایست از اقلامی چون صفحه های مسی، مواد کاهنده مقاومت (LOM) ، اتصالات جوش انفجاری استفاده نمود.

صاعقه گیر الکترونیکی :

درست قبل از حدوث صاعقه بطور طبیعی محتوی الکتریکی اتمسفر بطور ناگهانی افزایش می یابد. این تغییر وضعیت توسط واحد جرقه زن حس و کنترل می شود صاعقه گیرهای الکترونیکی انرژی موجود در هوای متلاطم پیش از طوفان را (که حدود چندین هزار ولت بر هر متر است) جذب و در واحدهای جرقه زن ذخیره می نماید و در نهایت واحد جرقه زن با تخلیه بار الکتریکی خازنها بین الکترودهای فوقانی و الکترود مرکزی اش هوای اطراف را یونیزه می نماید

اصول عملکرد صاعقه گیر الکترونیکی :

آزاد سازی کنترل شده یونها : واحد جرقه زن (TRIGGERING) صاعقه گیرهای الکترونیکی شرایطی را ایجاد می کند تا چشمه جوشانی از یون (کرونا) در اطراف میله نوک تیز فراهم شود. دقت عمل این واحد باید به گونه ای کنترل شده باش که آزاد سازی یونها را درست چند میکرو ثانیه قبل از حدوث و تخلیه صاعقه صورت دهد.
اثر کرونا و واحد جرقه زن : حضور حجم وسیع بارهای الکتریکی در اطراف میله نوک تیز صاعقه گیر پس از یونیزاسیون توسط واحد جرقه زن سبب می شود تا پدیده طبیعی تجمع بارهای الکترونیکی اطراف میله (Corona effect) تقویت و تشدید شود.
تسریع در بروز علمدار حمله زمینی : صاعقه گیرهای الکترونیکی طوری طراحی شده اند که ارسال علمدار حمله زمینی را خیلی زودتر از نقاط هم ارتفاع مشابه همان محدوده به انجام برسانند و این به معنی تشکیل نقطه ترجیهی دریافت صاعقه در منطقه تحت حفاظت با صاعقه گیرهای الکترونیکی

سیستم هم پتانسیل :

وجود اختلاف پتانسیل بالا بین دو هادی الکتریکی نزدیک به هم باعث بوجود آمدن قوس الکتریکی می شود که خطر و خسارت ناشی از آن کمتر از صاعقه نیست ، به همین دلیل در ایجاد یک سیستم حفاظتی هم پتانسیل سازی از ارکان کار بوده و بدین مفهوم است که در یک مکان حفاظت شده بایستی تمامی هادی های الکتریکی از قبیل بدنه دستگاه ها، سازه های فلزی، لوله های آب و ... هم پتانسیل باشند زیرا در غیر این صورت این اختلاف پتانسیل باعث تخلیه شدن رعد و برق از مسیرهای نامناسب خواهد شد که احتمالاً خسارت آن کمتر از اصابت مستقیم صاعقه نیست . برای ایجاد سیستم هم پتانسیل بایستی تمامی اجزاء هادی در ساختمان به گونه ای به سیستم زمین مشترک متصل گردند . برای طراحی سیستم حفاظت از سایت های ارتباطی در مقابل رعد وبرق مؤلفه های فراوانی وجود دارد که مواردی در ذیل آمده است :

1- موقعیت جغرافیای سایت ارتباطی ( که به وسیله آن احتمال وقوع رعد و برق در آن ناحیه و ضرورت نصب سیستم ارتینگ محاسبه می گردد ) .

2- فاکتور تأثیر سطوح خارجی ساختمان : شکل و ارتفاع یک ساختمان با کاهش یا افزایش احتمال اصابت صاعقه به آن ساختمان مستقیماً در ارتباط است .

3- نوع ساختمان : آجری یا بتونی بودن ساختمان و این که دارای اسکلت فلزی است یا نه ؟

4- ارزش تجهیزات ارتباطی داخل ساختمان : بسته به قیمت تجهیزات می توان مقدار هزینه مطلوب برای ایمنی آن را برآورد نمود .

در حالت کلی برای حفاظت از یک سایت ارتباطی در نظر گرفتن دو نوع حفاظت خارجی و حفاظت داخلی الزامی می باشد .

حفاظت خارجی : حفاظت خارجی سایت ارتباطی را در مقابل اصابت مستقیم رعد و برق محافظت می نماید و از سه قسمت ذیل تشکیل گردیده است .

1- برقگیر

2- هادی میانی

3- سیستم زمین

که هر کدام از موارد فوق دارای انواع محاسبات عدیده ای می باشد که به اختصار شرح داده می شود .

برقگیر :

برقگیر وسیله ای است که در بالاترین نقطه ساختمان نصب گشته و اولین نقطه اصابت رعد و برق می باشد به دلیل این که رعد و برق از کوتاه ترین فاصله بین ابر و زمین تخلیه می گردد . البته از نوک برقگیر نصب شده به زاویه 45 درجه تا سطح افق را مخروط ایمنی می گویند و هر جسمی که در درون مخروط ایمنی قرار گیرد دیگر در معرض اصابت مستقیم صاعقه نخواهد بود و به همین دلیل است که دربعضی موارد برای پوشش کل ساختمان سایت از چندین برقگیر به صورت قفس فاراده استفاده می گردد و حتی در استاندارد NFC 17-100 فرانسه برای حفاظت از کارخانجات پتروشیمی و نفت و ... پیشنهاد گردیده که در اطراف ساختمان چهار دکل نصب و هر کدام از آن ها به وسیله سیم از سر به هم وصل شوند تا بدین صورت مخروط ایمنی با ضریب اطمینان بالا حاصل گردد. در حالت کلی می توان نصب برقگیرها را با توپولوژی ساده یا مش (Mesh) نمود .

برقگیر بر دو نوع است :

1- برقگیر غیرفعال ( پسیو )

2- برقگیر فعال ( اکتیو )

برقگیر غیرفعال شامل یک میله ساده نوک تیز است که دقیقاً مخروط ایمنی از نوک آن به فاصله 45 درجه می باشد و در محاسبات عملی برای بالا رفتن اطمینان این زاویه را 35 یا حتی پایین تر در نظر می گیرند . برقگیر فعال با فناوری مختلف ( خازنی ، اتمی و ... ) هوای اطراف خویش را یونیزه می نماید و بدینوسیله ایمنی بیشتری را ایجاد می نماید . این نوع برقگیرها با توجه به توان ایمنی ایجادی به کلاس های 1 ، 2 و 3 تقسیم می گردند.

در برقگیرهای فعال معمولاً سه مؤلفه کلاس حفاظتی ، شعاع حفاظت و ارتفاع برقگیر نسبت به سطح بایستی مورد توجه قرار گیرد. از نظر قیمت نیز برقگیرهای فعال گران تر هستند و می بایست در انتخاب برقگیر دقت نماییم تا مجهز به سیستم هادی میانی مناسب باشد تا برقگیر درست عمل کرده و موجب خسارت نشود.

هادی میانی :

ارتباط بین برقگیر و سیستم زمین توسط هادی میانی انجام می گیرد. با توجه به استاندارد NFCاگر ارتفاع ساختمان از 28 متر بالاتر باشد یا این که طول ساختمان از 2 برابر ارتفاع بزرگ تر باشد بایستی برای اتصال برقگیر به سیستم زمین از هادی میانی استفاده نمود. در مورد قطر هادی نیز استاندارد مصارف خانگی برای هادی میانی سیم 50 مسی و برای مصارف صنعتی سیم های 75 ، 90 ، 120 و ... بسته به مؤلفه محتویات ساختمان می توان استفاده نمود.

یک نکته ضروری در مورد هادی میانی تخلیه جانبی است اگر هنگام نصب اتصالات هادی میانی به اندازه کافی دقت نگردد، امکان ایجاد اتصال کوتاه و تخلیه انرژی از مسیرهای نامناسب وجود دارد که خطر این مسئله می تواند بیشتر از خطر اصابت صاعقه باشد.

برای نصب هادی میانی از بست های مخصوصی استفاده می گردد که معمولاً از جنس مس یا استیل هستند و همچنین منطبق بر استاندارد اروپا فاصله هادی میانی از دیوار بایستی کمتر از یک دهم متر باشد.

سیستم زمین :

یکی از مهم ترین قسمت های سیستم ارتینگ سیستم زمین می باشد آن می باشد به طوری که بعضی سیستم ارت را در این قسمت خلاصه می کنند.

با اصابت رعد و برق به برقگیر انرژی آن به برقگیر منتقل می گردد و سیستم هادی میانی وظیفه دارد بدون تخلیه از مسیرهای نادرست از یک مسیر مناسب که در طراحی مدنظر بوده آن را به سیستم زمین منتقل گرداند و کار سیستم ارت به تزریق انرژی رعد و برق به زمین منتهی می شود.

با توجه به توضیح بالا معلوم می گردد که قسمت زمین سیستم ارت بایستی به نحوی تخلیه انرژی به زمین را در اسرع وقت انجام نماید و می دانید زمین مبداء توان است و دارای مقاومت صفر ، ولی به علت وجود لایه های پوسته زمین، در سطح زمین مقاومت آن دقیقاً صفر نیست و ما با ایجاد سیستم زمین مقاومت زمین را به صفر نزدیک می نماییم تا قابلیت جذب انرژی رعد و برق را داشته باشد. پس مهمترین مؤلفه یک سیستم زمین مقدار مقاومت آن است که هر چه پایین تر باشد بهتر است. برای سیستم های قدرت، مقاومت ارت زیر 10 اهم قابل قبول می باشد ولی برای سیستم های حساس از قبیل سیستم های مخابراتی معمولاً مقاومت زیر 3 اهم مدنظر است که در موارد خاص با توجه به پیشنهاد سازنده دستگاه این مقدار تغییر می یابد.

سیستم زمین به انواع مختلفی از قبیل سیستم چاه، سیستم حلقه و سیستم میله ای ارت تقسیم بندی می شود و با توجه به نوع خاکی که می خواهیم سیستم زمین ایجاد نماییم انتخاب می گردد. مثلاً در جاده های سنگلاخی، میله های ارت که به صورت شبکه ای در زمین فرو می روند برای ایجاد و گسترش سیستم زمین بهترین گزینه است.

سیستم حفاظت داخلی :

حفاظت داخلی سایت ارتباطی را در مقابل عوامل مختلفی از قبیل نوسانات ولتاژ(Over Voltage) و القائات ناشی از اصابت غیرمستقیم رعد و برق(که به شعاع یک کیلومتر از محل اصابت این القائات وجود دارند) محافظت می نماید.

ارسترها تجهیزاتی هستند که کار حفاظت از سیستم های مخابرات و الکترونیک، در برابر نوسانات ناشی از رعد و برق را بر عهده دارند البته نقش ضربه گیرهای ولتاژ را نباید از قلم انداخت.

سیستم حفاظت خارجی مخصوصاً در قسمت انتهای آن قدرت آنی تخلیه انرژی زیاد ایجاد شده از اصابت مستقیم را ندارد و گفته می شود در لحظه اول تنها 50 درصد انرژی تخلیه می گردد و با توجه به هم پتانسیل بودن ساختمان امکان برگشت انرژی به داخل سایت و مورد حمله قرار دادن آن موجود می باشد، با نصب ضربه گیرها این امکان از بین خواهد رفت.

ضربه گیرها در کلاس های حفاظتی مختلف یک، دو، سه و به صورت یک پل، دو پل تا چهار پل موجود است که در محاسبه نصب آن ها جریان گذرنده در محل نصب و مکان نصب مهم می باشد به طور مثال اگر می خواهیم ضربه گیر را در ورودی اصلی برق ساختمان قرار دهیم بهتر است از ضربه گیرهای کلاس یک استفاده نمود.

ارسترهای مختلفی برای محافظت از خطوط تلفن، خطوط آنتن، شبکه های رایانه ای و شبکه های رادیویی فرکانس بالا موجود است که می توان بسته به پورت های ورودی و خروجی و تعیین اهمیت حفاظت نسبت به تهیه آن ها در رنج ها و کلاس های مختلف اقدام نمود. البته بحث در مورد ساختار داخلی ارسترها بسیار مفصل است که در قالب این مقاله نمی گنجد.

هادی میانی (Down Conductor): یکی از سه جزء اساسی سیستم حفاظت در برابر صاعقه بوده و نحوه نصب، مسیر دهی و انتخاب جنس و ابعاد آن در عملکرد صحیح و ایمن سیستم حائز اهمیت است. جنس و ابعاد هادی میانی در صورتی که سیستم حفاظتی پسیو بوده و بر اساس استاندارد IEC 62305 طراحی می شود، از جدول 3 قابل استخراج است(رجوع شود به مبحث صاعقه گیر پسیو).
هر چند می توان در طراحی هر دو نوع سیستم پسیو و اکتیو جنس و ابعاد مجاز هادی میانی را از جدول 3 استخراج نمود، اما به دلیل وجود اندکی تفاوت بهتر است در مورد صاعقه گیر اکتیو از جدول 5 استفاده نمود.

در مورد محل نصب و انتخاب مسیر هادی میانی نکات مهمی وجود دارند که به بطور خلاصه به آنها اشاره می شود:
1- هادی میانی باید به گونه ای نصب شود که کوتاهترین و مستقیم ترین اتصال به سیستم زمین را داشته باشد.
2- شعاع خمیدگیها و انحناها مطابق با شکل 8 بایستی بیشتر از 1/20 طول خمیدگی باشد یا به عبارتی: و در هر شرایطی نباید کمتر از 20 سانتیمتر باشد.

جدول 5 جنس و ابعاد هادی میانی مطابق با NFC 17-102

3- عبور هادی میانی از روی دیواره های کوتاه، حداکثر افزایش ارتفاع 40 سانتیمتری با شیب 45 درجه یا کمتر مجاز می باشد (شکل 8).
4- برای مهار کردن هادی میانی باید در هر یک متر از سه بست استفاده نمود(در فواصل 50 سانتیمتری).
5- برای هر صاعقه گیر اکتیو حداقل دو مسیر هادی میانی مورد نیاز است. در صورتی که ارتفاع سازه محل نصب ESE بیش از 60 متر باشد بایستی از چهار مسیر هادی میانی استفاده نمود. بایستی سعی شود مسیرهای هادی میانی تا حد امکان با یکدیگر فاصله داشته باشند. حداقل فاصله افقی نباید کمتر از 2 متر باشد.
6- برای هر صاعقه گیر پسیو میله ای که بر روی پایه های جداگانه نصب شده باشند، حداقل یک رشته هادی میانی لازم است.

شکل 8 خمیدگی های مجاز هادی میانی

7- در صورتیکه صاعقه گیر پسیو از نوع هادی های سیمی معلق باشد برای هر پایه مهار کننده حداقل یک رشته هادی میانی لازم است.
8- در مورد صاعقه گیر پسیو نوع شبکه ای(مش) برای انتهای هر هادی فرم دهنده شبکه یک مسیر هادی میانی لازم است. این هادیها بایستی با فواصل یکسان در پیرامون سازه نصب شوند. حداقل فواصل نوعی برای هر کلاس حفاظتی مطابق با IEC 62305 در جدول 6 داده شده است.

جدول 6 فواصل نوعی هادی میانی در یک سیستم حفاطتی پسیو

ترمینال تست: برا

خرید فایل