محدودگرهای ولتاژ غلاف

1 – در عایق بندی های مقره بندی های جداکننده و بخش بخش کننده ی غلاف در یک شبکه ی کابلی تک رشته و عایق بندی های (مقره های) موجود در شبکه های کابلی دارای به هم بندی تک نقطه ای این احتمال هست که در اثر فراولتاژهای تولیدی توسط صاعقه ها، موج های کلیدزنی، یا پیدایش عیب بر روی سامانه ها (شبکه های) برق قدرت بر روی این عایق بندی ها (مقره) جرقه سطحی (جرقه زنی ) پدیدار شود. از اینرو لازم است که برای رویارویی با پدیده ی شرایط گذرا شکل هایی از حفاظت برای این عایق بندی ها (مقره ها) در نظر گرفته شود. امروزه از محدودگرهای ولتاژ غلاف برای این منظور استفاده می شود. سه نوع اصلی این محدودگرها عبارتند از:

•  مقاومت های نا خطی غیر خطی
• مقاومت های ناخطی همراه با فاصله های جرقه
• فاصله های جرقه

2 – مقاومت های ناخطی(غیرخطی)

معمولا مقاومت های ناخطی می توانند حفاظت خوبی را در برابر ولتاژهای گذرا ایجاد کنند. هرچند، گنجایش آنها برای جذب انرژی محدود است و از آنجا که برای گذراندن جریان عیب ۶۰-۵۰ هرتز طراحی شده اند. پس باید برای ایستادگی (تحمل) در برابر فراولتاژهای جریان عیب دارای فرکانس ۶۰-۵۰ هرتز وابسته به عیب های بیرون از مدار کابلی، اندازه یابی شوند. بدین ترتیب معمولا پیش بینی نمی شود که بتوانند در برابر فراولتاژهای ناشی از عیب های درونی مدار کابلی دوام بیاورند معمولا انرژی موجی و ولتاژهای ۶۰-۵۰ هرتزی که مقاومتگرها (رزیستورها) د رمعرض آن ها هستند. ویژگی های مقاومت گرها را تعیین می کنند. برقگیرهای توزیع اغلب برای هماهنگی با پیش نیازهای (مقررات) انرژی ،موجی به هنگام گزینش برای ایستادگی تحمل در برابر ولتاژ عیب دارای فرکانس صنعتی در حالت بی بار، کافی هستند. افزایش رطوبت (نم) به کاهش اثر مقاومت های ناخطی منجر می شود و از این رو آن ها را باید در جعبه ی مناسب گذاشت یا با پوشینه مناسب حفاظت نمود.

3 – مقاومت های ناخطی سری با فاصله سازهای جرقه (گیر) (شاخکی یا حلقه ای)

مقاومت های ناخطی سری (ریسه) شده با یک فاصله ساز جرقه گیر به صورت برق گیرهای موجی به گستردگی به کار می روند بر عکس محدودگرهای ولتاژ غلاف مزیت برق گیرهای موجی در این است که جریان های ۶۰-۵۰ هرتزی گذرنده از آنها می توانند قطع گردند و به همین روال بیشترین انرژی پراکنده شده (به صورت گرما) در مقاومت های ناخطی نیز کم خواهد گردید. هر چند اگرچه برق گیرهای جدید حتی با کمترین میزان فراولتاژ در موج های با شیب تند، به جرقه زنی می پردازند، ولی نقطه ی ضعف آنها این است که واکنش شان کندتر از واکنش مقاومت های ناخطی است.

4 – فاصله سازهای جرقه گیر – شاخکها یا حلقه های جرقه گیر

فاصله سازهای جرقه گیر ساده ترین محدودگرهای سه گانه ی ولتاژ هستند ولی نقاط ضعفی نیز دارند به طوری که می توانند در اثر جریان های ۶۰-۵۰ هرتزی، پس از آغاز جرقه پرانی آسیب ببینند و واکنش آنها به ویژه در برابر فراولتاژهای گذراکه با شیب بسیار تند بالا می روند کند است. طول میان شاخک های (فاصله های) جرقه می تواند افزایش یابد تا آن جا که ولتاژهای جریان عیب ۶۰-۵۰ هرتزی نتوانند جرقه (قوس) را نگه دارند. هرچند این کار سطح حفاظت فاصله ی جرقه را به ویژه در برابر موج های ولتاژی رو به افزایش پر شیب کاهش می دهد .

فاصله (ساز)های جرقه (گیر) نیز تکامل یافته اند به طوری که یک حفاظت موجی پایا را در پایانه ها برای غلاف های کابل فراهم می آورند. آرایه بندی الکترودهای این فاصله (ساز) های جرقه (گیر) اشاره به آن به صورت یک حلقه ی فاصله (ساز) طوری طراحی می شوند که در آن ،قوس واکنشی متحرک (موتوری) داشته باشد. تا بدین روال از فرسایش جدی الکترودها جلوگیری گردد این فاصله سازهای جرقه، توانایی هدایت قوس های جریانی با چگالی زیاد را، بدون هرگونه فرسایندگی بر روی الکترودها دارند و برای حفاظت غلاف های کابل، در پایانه های مدارهای طولانی تا ۱۰ کیلومتر نیز به کار می روند .

فاصله (ساز)های جرقه (گیر) نیاز به بازرسی و نگهداشت گاه به گاه دارند، از این رو پیشنهاد می شود که از آن ها تنها برای حفاظت مدارهای با به هم بندی تک نقطه ای در یک سر (پایانه)، استفاده شود. یعنی جایی که این جرقه گیرها به آسانی دسترس پذیر باشند، سفارش می شود که از آنها نباید در سامانه های (شبکه های) دارای به هم بندی ضربدری، یعنی جایی که این جرقه گیرها را باید در جعبه های زیرزمینی نصب نمود، استفاده شود.

5 – گزینش محدودگرهای ولتاژ غلاف

گزینش یک محدودگر ولتاژ غلاف با توجه به معیارهای زیرین باید انجام گیرد :

• یک محدودگر همواره باید برای انجام عملیات در یک ولتاژ اعمالی برابر با ولتاژ ایستادگی (تحمل) غلاف هم در بار معمولی و هم در بار اضطراری مناسب باشد.
• یک محدودگر باید بتواند در برابر فراولتاژهای ۶۰-۵۰ هرتزی ناشی از عیب های شبکه ایستادگی نماید به علت دشواری های وابسته به فراولتاژهای ۶۰-۵۰ هرتزی بررسی شده در بند ۷-۶-۲ در گزینش محدود گرهای از نوع مقاومتی ناخطی دقت زیادی باید به عمل آید.
• در محدودگرهای از نوع مقاومتی ،ناخطی یک زمان بیشینه (حداکثر) باید تعیین گردد، این زمان معمولا دو برابر حداکثر زمان آشکار شدن عیب در سامانه (شبکه) است که اجازه باز – بست مدار را می دهد. این زمان به هنگام محاسبه ولتاژهای ۶۰-۵۰ هرتزی پدیدار شده در دو سر محدودگرهای ولتاژ غلاف درباره ی محدودگرهایی که دارای اتصال ستاره یا مثلث هستند باید تجویز شود.
•  جرقه گیرها (فاصله سازهای جرقه) و برق گیرهای موجی باید توانایی ایستادگی در برابر جریان های ضربه ای را برای دورانی داشته باشند که در پیش نیازهای مقررات) وابسته به برقگیرهای (موجی) صاعقه ی اصلی روی شبکه تعیین شده است یک محدودگر از نوع مقاومتی ناخطی باید بتواند بدون هر گونه آسیبی انرژی پخش شده ناشی از پدیده ی کلید زنی شامل کلید زنی مربوط به یک عیب بیرونی بر روی یک مدار کابلی را جذب کند آزموده ها و محاسبات نشان می دهند که انرژی پخش شده در مقاومت های ناخطی ناشی از پدیده ی کلید زنی یک معیار مهم برای طراحی مدارهای دارای به هم بندی ضربدری نیست هر چند برای مدارهای بلند با به هم بندی تک نقطه ای یا طول هایی از کابل با به هم بندی تک نقطه ای که مدارهای بلند را پایانه دار می کنند انرژی موجی کلید زنی می تواند مهم به شمار آید و محاسبات باید برای این موارد انجام گیرد این محاسبات باید با بهره گیری از رایانه انجام شود از آنجا که به علت وجود یک قطعه مدار ناخطی روش های عادی را نمی توان به آسانی به کار برد. در این باره باید نمونه ای از شکل موج های گذرای کلید زنی را فرض کرد.

6 – به کارگیری محدودگرهای ولتاژ غلاف

• در کابل های با به هم بندی تک نقطه ای محدودگرهای ولتاژ غلاف معمولا در میان سرهای به هم بسته نشده ی غلاف های کابل و زمین بسته می شوند و معمولا در هر سر کابل، یک محدودگر جداگانه بسته می شود هرگاه محدودگرها به صورت یک تکه همراه با هم نصب شوند، اتصالات میان غلاف ها و قاب یک تکه ی محدودگرها که جریان طراحی شده برای محدودگر را داشته باشد برقرار گردد. می تواند دو تا سه متر درازا داشته باشد، باید با کابل های کواکسیال دارای امپدانس موجی اندک که توانایی گذراندن جریان طراحی شده برای محدودگر را داشته باشد، برقرار گردد. معمولا، سرهای پایانی یک مدار کابلی که در معرض فراولتاژهای گذرای ورودی ناشی از صاعقه یا کلید زنی باشد، می باید زمین گردد. وانگهی، هرگاه مقاومت زمین در یک سر از کابل خیلی پایین باشد ترجیح دارد که غلاف ها در این سرزمین شوند، با این ویژگی همچنین ترجیح داده می شود که محدودگر ولتاژ غلاف به جای نصب در یک موقعیت دسترس پذیر در درون ایستگاه نصب گردد، زیرا تا اندازه ای خطر از هم گسیختگی انفجاری در محدودگر وجود دارد از آنجا که در زمینه ی بررسی این عوامل احتمال چالش وجود دارد، شرایط محلی باید اهمیت نسبی آنها را تعیین کند .

• در تاسیساتی که مستقیم زیرزمین خوابانده شده اند، اتصالات به هم بندی ضربدری با بهره گیری از رابطه در صف های ارتباط دهنده نصب شده در سطح زمین انجام می گیرد تا غلاف های از رشته برای آزمون سطح ولتاژ روکش های (پیراهن های) کابل ، به آسانی از یکدیگر جدا نگاه داشته شوند. سپس محدودگرهای ولتاژ غلاف در جعبه ی اتصالات یا در نزدیکی آن جای داده می شوند تا کار تعمیر و نگهداری آنها تنها با برداشتن یک دریچه ی آدم رو به آسانی انجام گیرد. در این ،تاسیسات طول رابط های اتصالات در میان مفصل زیر زمینی و جعبه ی اتصالات می تواند به ۱۰ متر نیز برسد این رابط باید از نوع کابل های هم محور (کواکسیال) با امپدانس موجی اندک و تا آنجا که می شود کوتاه باشد، تا بتواند اثر اتصالات را بر روی کارایی محدودگرهای ولتاژ غلاف، به کمترین اندازه برساند این رابط ها باید توانایی گذراندن جریان های اتصال کوتاه پدید آمده در یک سامانه (شبکه) را داشته باشند در زیر گذرها (تونل ها) یا در مجراها یا تاسیسات، همانند دیگر جایی که اتصالات در جایگاه هایی دریچه دار و آدم رو برقرار می شود. محدودگرهای ولتاژ غلاف می توانند با رابط هایی تا اندازه ای کوتاه به دو سر مقره ها یا عایق بندی های جدا کننده و بخش بخش کننده ی غلاف وصل شوند رابط هایی که برای به هم بندی ضربدری به کار می روند نیز باید تا جای ممکن کوتاه باشند تا بتوانند دامنه موج های پیشانی را به کمترین اندازه برسانند. مقطع رسانا نیز باید دارای اندازه ی مناسب برای گذراندن جریان های اتصال کوتاه در سامانه (شبکه) باشد.