|
فنآوري انتقال
بار الكتريكي صاعقه
انتقال بار الكتريكي صاعقه فنآوري جديدي براي حفاظت تجهيزات در مقابل
صاعقه است كه از سال 1970 مورد توجه قرار گرفته است. تئوري انتقال بار،
صدها سال است كه شناخته شده ولي كاربرد تجاري آن واقعاً چند دهه است كه
مطرح است. سيستم برقگير ميلهاي از روشهاي سنتي براي مقابله با صاعقه
است كه از زمان فرانكلين مورد استفاده بوده و بر اساس هدايت بار
الكتريكي صاعقه به زمين عمل ميكند.
صاعقه يكي از پديدههاي قدرتمند و مخرب دنياي طبيعي است كه سطح ولتاژ
آن گاهي تا 100 ميليون ولت در هر ضربه ميرسد. ضربات صاعقه به تجهيزات
شبكههاي قدرت يكي از عوامل جدي خطر و آسيب براي شركتهاي برق و مصرفكنندگان
است. در بعضي از مناطق آمريكا بخصوص مناطق جنوب شرقي، صاعقه يك پديده
تقريباً روزانه است، اما تا بحال امكان پيشبيني و كنترل اين پديده
وجود نداشته است، در سالهاي اخير فناوري پيشبيني و رهيابي توسعه يافته
وشبكه ملي آشكارسازي صاعقه NLDN هنوز براي رهيابي صاعقه بيش از پيش
تاكيد دارد زيرا اين امر ميتواند در شبكههاي حمل و نقل هوايي،دريايي
و فضانوردي بسيار موثر واقع شود.
سيستمهاي حفاظتي جايگزين
بجاي روش سنتي ميلههاي برقگير، سيستم انتقال بار الكتريكي
CTS(Charge Transfer System) و سيستم استهلاك بار الكتريكي
DAS(Dissipation Array System) هستند.
اصول كار سيستمهاي انتقال بار الكتريكي CTS بر طبق نظر جريكر و
كولوبلدر كه از صاحبنظران موضوع صاعقه هستند بر اين استوار است كه يك
نقطه تيز با ميدان الكترواستاتيكي قوي ميتواند الكترونهايي از
مولكولهاي هواي اطراف را كه يونيزه شدهاند هدايت كند. پتانسيل اين
نطقه بيش از 10 كيلوولت نسبت به نقاط اطراف است.
سيستم DAS از هزاران نقطه تيز تشكيل شده كه بر روي سازهاي نصب ميشوند
و در شرايط ابري و طوفاني نقاط يوني فراواني در فضا ايجاد شده و بدين
ترتيب احتمال تشكيل مسيرهاي جريان بار صاعقه را كاهش ميدهند. در واقع
سيستم DAS بعنوان يك محدودساز ميدان الكتريكي عمل ميكند.
در مجله كاربرد صنايع IEEE در جلد 37 شماره 2 مورخ مارس 2001، آقاي دان
زيپس و همكارانش تفاوت بين ميلههاي برقگير و سيستم انتقال بار را بيان
كردهاند.
سيستمهاي حفاظت صاعقه به دو گروه تقسيمبندي ميشوند:
جمعآوري ضربههاي صاعقه
پيشبيني ضربههاي صاعقه
ميلههاي برقگير فرانكلين به عنوان جمعكننده محسوب ميشوند بدين صورت
كه ضربههاي صاعقه را در مجاورت خود جذب ميكنند. سيستم انتقال بار CTS
يك سيستم جلوگيري كننده است و مانع از پيشروي جرقههاي صاعقه ميشود.
بعبارتي ديگر ارزيابي مكانيزم عملكرد سيستم DAS نشان ميدهد كه اين
سيستم بطور ساده همان نظريه رد شده فرانكلين براي ميلههاي برقگير است
كه با خنثي كردن بار الكتريكي ابرهاي صاعقهاي از تشكيل صاعقه جلوگيري
ميكرد. اگر چه اين ميلهها احتمال ضربهها را كاهش ميدهند اما اين
اثرغير قابل پيشبيني است، براي اينكه بتوان نتايج سيستمهاي CTS و DAS
را در حفاظت صاعقه ارزيابي كرده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت
تصميمگيري كرد لازم است كه درباره اثرات فنآوري اين دو سيستم اندازهگيريهاي
سازمان يافته و علمي انجام دهيم.
بعضي از مشتريهاي استفادهكننده از فنآوري CT راضي هستند به طوري كه
در جنوب شرق آمريكا مشكلات متعددي در خصوص رعد و برق هست و كاربردهاي
اين سيستم، استفاده از آن را مورد تاكيد قرار دادهاند. شركت برق
Auburndale داراي ژنراتورهاي MW150 بوده و در منطقهاي قرار گرفته كه
ميزان صاعقه در آن بالاست و دستگاهها بايد 4 تا 6 صاعقه سنگين را در
روز تحميل كنند كه در بعضي موارد به خاموشيهاي 12 تا 24 ساعته منجر
شده است. پس از استفاده از سيستم DAS براي مهار كردن (محدودسازي)
جريانهاي صاعقه در سال 2000 فقط يكبار در طول طوفانها و صاعقه خاموشي
داشتهاند و مهندسين اتاق كنترل از اين موضوع متعجب شدهاند كه صدمهاي
به دستگاهها وارد نشده است. آنها مصمم هستند كه دستگاههاي بعدي را نيز
به سيستم DAS مجهز كنند تا تعداد ضربههاي صاعقه را از 6 به يك كاهش
دهند. چنين تجربه مشابهي نيز در Lexington كه منطقه پرصاعقهاي است نيز
اتفاق افتاده است.
در آنجا نيز با استفاده از سيستم DAS هزينههاي سنگين صدمه ديدن
تجهيزات بواسطه صاعقه راكاهش دادهاند و از كاربرد اين سيستم راضي
هستند در گزارش Ayers آمده است كه قبل از استفاده از اين سيستم صدمات
ناشي از صاعقه در طول يك دوره پنجساله بين 25/1 تا 5/1 ميليون دلار
بوده حال آنكه پس از استفاده از سيستم DAS اين رقم به 5000 دلار كاهش
يافته است.
اما كارآيي فناوري انتقال بار صاعقه، بحثانگيز بوده و نظر منتقدين بر
اين است كه اين سيستم مانع از وقوع صاعقه نميشود ضمن اين كه هزينه نصب
آن نيز گران است. اين اختلاف نظرها ادامه داشته تا اينكه در سالهاي
اخير انجمن IEEE تصميم گرفت كه يك استاندارد براي سيستمهاي انتقال بار
صاعقه ارايه كند.
به طور خلاصه اين سيستمها در مقابل ضربههاي صاعقه نميتوانند به طور
كامل عمل حفاظت را انجام دهند زيرا روش معيني براي اندازهگيري يا
اثبات درستي كار اين دستگاهها وجود ندارد. البته خبرهاي دريافت شده از
مشتريهاي كاربرد اين تجهيزات هنوز جالب است. منتها خود مهندسان برق
سيستمهاي قدرت هستند كه بايد از دستگاههاي خود در مقابل صاعقه حفاظت و
مراقبت كنند اگر چه اين كار با اطمينان كامل، دست نيافتني است. لذا
آنها بايد تلاش كنند تا ضربههاي صاعقه تا حد امكان كاهش يافته در اين
راه سيستم DAS يا CTS ميتواند به آنها كمك كند.
منبع:
Electrical World T&D May/June 2001
آدرس: http.//www.plats.com
ماهنامه صنعت
برق مرداد 1385 |
