|
حفاظت اضافه
ولتاژ سيستم كابل زميني
يكي از مطالعاتي كه شركت DSTAR در آمريكا در مورد كابلهاي زميني انجام
داده است، بررسي اثرات ولتاژهاي گذراي ضربه در آنها به دلايلي همچون
صاعقه است. نقص كابلهاي زميني با عايق پلياتيلني و امثال آن بخشهايي
از صنعت را دچار مشكل كرده است. يكي از دلايل اصلي خرابيهاي زودرس،
اضافه ولتاژهاي مكرري است كه بعلت حالتهاي گذرا در سيستم ايجاد
ميشوند.
يك سيستم كامل آزمايشي در آزمايشگاه GE(جنرال الكتريك) براي آزمايش
روشهاي مختلف حفاظت كابل در مقابل اضافه ولتاژ ايجاد شده است. اين
مجموعه شامل كابل نوترال مركزي لخت بوده كه در يك محفظه انعطافپذير
حمل ميشود و امكان آزمايش كابلهاي كوتاه (ft300) و بلند (ft1350) را
فراهم ميكند. براي انجام آزمايش ولتاژ ضربه يك سر كابل را به يك riser
pole وصل كرده كه از طريق آن ولتاژ ضربه شبيهسازي شده صاعقه به آن
اعمال ميشود. ولتاژ ضربه مشابه صاعقه توسط يك مولد ولتاژ ضربه از نوع
ماركس با قابليت توليد ولتاژ ضربه 6 ميليون ولتي توليد ميشود. طرحهاي
مختلف از نحوه نصب برقگير با يكديگر مقايسه شدهاند. در بعضي از آنها
صرفاً در محل riser pole برقگير نصب شده و در بعضي ديگر علاوه بر riser
pole در طول كابل نيز برقگيري قرار داده شده است. يكي از يافتههاي مهم
اين بود كه معلوم شد در سيستمهاي كابل نواري يا دوشاخهاي، اضافه
ولتاژ شديدتر عمل كرده و در اين سيستمها نياز به توجه بيشتري در نصب
برقگيرها است. نتايج حاصل از اين آزمايشها اكنون بوسيله شركتها جهت
بهينهسازي حفاظت كابل در مقابل اضافه ولتاژ مورد استفاده قرار
ميگيرد.
آزمايش ولتاژ ضربه بر روي سيستم كابل زميني براي انواع ديگر كابلها
ادامه يافت. كابل جلددار (jacketed cable) بطور وسيع براي به حداقل
رساندن مشكلات ناشي از خوردگي نول به كار ميرود. سيم نول خود يك هادي
عايق شده است كه ميتواند امواج ضربه را همانگونه كه در شكل (1) ديده
ميشود انتقال دهد.
تحقيقات DSTAR نشان داد كه حالتهاي گذراي سيم نول، مشكلات ديگري را
نيز ايجاد ميكند. وقتي يك اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه باعث ميشود كه
برقگير تخليه كند، جريان بين زمين برقگير و نول كابل تقسيم ميشود.
ولتاژهاي قابل توجهاي بين نول كابل و زمين ايجاد ميشود و جلد كابل
ميتواند سوراخ شود. به خصوص اين حالت زماني رخ ميدهد كه مقاومت زمين
پاي برقگير زياد باشد و در نتيجه جريان بيشتري از نول كابل عبور كند.
آزمايشهاي ديگري براي تشخيص ميزان مقاومت جلد كابلها در DSTAR انجام
شده است.
در صورت عدم تخليه صاعقه در برقگير محل riser pole خطر انتقال ولتاژ
ضربه به سيمپيچيهاي ترانسفورماتور و صدمه به آنها در طرف اوليه و يا
ثانويه وجود خواهد داشت. نتايج آزمايشها نشان ميدهند كه در حالت
استفاده از برقگير تنها در محل riser pole خطر خرابي و آسيب وجود دارد.
براي حل مشكل فوق و جلوگيري از سرايت اضافه ولتاژ صاعقه به
سيمپيچيهاي ترانسفورماتور تحقيقات قابل ملاحظهاي انجام گرفته است كه
بر اساس آنها ايده استفاده از يك سيم لخت خوابانده شده در كنار كابل
جلددار به منظور كاهش ولتاژ ايجاد شده در بدنه كابل ارايه شده است. اين
روش باعث كاهش چشمگير ولتاژ بين نول و نقطه زمين محلي ميشود.
يكي ديگر از روشهاي مهم كاهش حالتهاي گذراي نول در كابلها، بهبود
سيستم زمين است. نوع ديگر از كابل كه توسط بعضي از شركتها مورد
استفاده قرار ميگيرد، كابل جلددار از نوع نيمه هادي است. اين نوع
جلد، نول را در مقابل خوردگي محافظت ميكند و باعث ميرا شدن حالتهاي
گذراي نوترال ميشود. نتايج آزمايشها بر روي اين كابلها نشان ميدهد
كه ولتاژ بين نول وزمين بشدت كاهش مييابد. وليكن، جريان ضربه نوترال
در اين نوع كابلها به سرعت نوترالهاي مركزي لخت، ميرا نميشود.
علاوه بر صاعقههايي كه به خطوط هوايي تغذيهكننده سيستم زميني برخورد
ميكنند، حالتهاي گذراي ضربه در اثر برخورد صاعقه به زمين در نزديكي
گودال كابل نيز ميتوانند درنول كابل ايجاد شوند. DSTAR با آزمايشهاي
گستردهاي، جريان القاء شده در نول را بصورت تابعي از محل برخورد صاعقه
اندازه گرفت. اين كار با كابلهاي لخت، داراي جلد عايق و داراي جلد
نيمه هادي انجام شد.
منبع: منبع خبري DSTAR
آدرس:
http://www.dstar.org/
ماهنامه صنعت
برق مرداد 1385 |
