برقگیر و انواع آن

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: 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.

 

 

 

انواع برقگیر

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 میـله‌ای

یکی از ساده ‏ترین و ارزانترین برقگیر‌ها که از اولین برقگیر‌ها می‏باشند برقگیر میله ‏ای 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 فاصلة هوایی

نوع دیگری از برقگیر‌ها که کاربرد بسیاری در پستهای فشار قوی دارد؛ برقگیر از نوع شاخکی می‌باشد. این نوع برقگیر‌ها ساده‌ترین نوع برقگیر می‌باشند 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 می‌شود.
همانطوریکه که می‌دانیم 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 می‌شود که تجهیز از بین نرود.

موارد استفاده برقگیـر با فاصلة هوایی

امروزه از این نوع برقگیر‌ها فقط در موارد خاصی استفاده می‌شود که عبارتنداز:
۱) برسر بوشینگهای ترانس‌ها (جهت حفاظت سیم پیچهای ترانس)
۲) در خطوط انتقال فشار قوی که به شکل حلقه‌ای هستند که هم نقش برقگیر را بازی می‌کنند و هم نقش حلقة کرونا را بازی می‌کنند.

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 مقاومت‌های 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 می‌شود برقگیر‌ها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه‌ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می‌باشد.
همانطور که می‌دانیم پدیدة کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می‌باشد. در پستهای فشار قوی این پدیده بالاخص در محل‌های اتصال هادی‌ها به تجهیزات دیده می‌شود؛ 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 می‌روند از نوع ZNO می‌باشند که در داخل آن‌ها قرص هایی از جنس اکسید روی ZNO می‌باشد که بسته به سطح ولتاژ شبکه تعداد آن‌ها متغیر است.

برقگیـر با مقاومت غیر خطی

همانطور که می‌دانیم 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 قرص‌های اکسید روی بکار رفته در برقگیرهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می‌کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می‌باشند (در حالت Normal شبکه) لذا به روی این قرص‌ها ولتاژ تقسیم می‌گردد.
حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص‌ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قرص‌های بالایی ولتاژ بالاتری را از سایر قرص‌ها متحمل می‌شوند و زودتر آسیب می‌بینند و این امر سبب عملکرد نادرست برقگیر می‌شود لذا اگر بتوانند به طریقی میدان را یکنواخت کنند (به حالت یکنواخت نزدیک کنند) تقسیم ولتاژ بین قرص‌ها شکل متعادل تری را به خود می‌گیرد و قاعدتاً عمر قرص‌ها افزایش می‌یابد و عملکرد برقگیر‌ها بهتر میگردد.
برای این کار از وسیله‌ای به نام کروناگیر یا حلقه کرونا استفاده می‌کنند؛ که در حقیقت هم میدان را به سمت یکنواختی سوق می‌دهد و هم تقسیم ولتاژ را به روی قرص‌ها به حالت متعادلی نزدیک می‌نماید.

برقگیـر بدون فاصلة 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 ساده‏تر بوده و دارای حجم کمتری نیز می‏باشد. این برقگیر‌ها می‏توانند در ولتاژهای پائین‏تر 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. علاوه بر برقگیری که در ورودی پستهای ترانس نصب می‏شود قبل از تجهیزات مهم مانند ترانسفورماتورهای قدرت نیز جداگانه 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.