فنآآوری انتقال بار الکتریکی صاعقه
انتقال بار الکتریکی صاعقه فنآآوری جدیدی برای حفاظت تجهیزات در مقابل صاعقه است که از سال 1970 مورد توجه قرار گرفته است. تئوری انتقال بار، صدها سال است که شناخته شده ولی کاربرد تجاری آن واقعاً چند دهه است که مطرح است. سیستم برقگیر میلهآای از روشهای سنتی برای مقابله با صاعقه است که از زمان فرانکلین مورد استفاده بوده و بر اساس هدایت بار الکتریکی صاعقه به زمین عمل میآکند.
صاعقه یکی از پدیدهآهای قدرتمند و مخرب دنیای طبیعی است که سطح ولتاژ آن گاهی تا 100 میلیون ولت در هر ضربه میآرسد. ضربات صاعقه به تجهیزات شبکهآهای قدرت یکی از عوامل جدی خطر و آسیبآ برای شرکتهای برق و مصرفآکنندگان است. در بعضی از مناطق آمریکا بخصوص مناطق جنوب شرقی، صاعقه یک پدیده تقریباً روزانه است، اما تا بحال امکان پیشآبینی و کنترل این پدیده وجود نداشته است، در سالهای اخیر فناوری پیشآبینی و رهیابی توسعه یافته وشبکه ملی آشکارآسازی صاعقه NLDN هنوز برای رهیابی صاعقه بیش از پیش تاکید دارد زیرا این امر میآتواند در شبکهآهای حمل و نقل هوایی،آدریایی و فضانوردی بسیار موثر واقع شود.
سیستمهای حفاظتی جایگزین
بجای روش سنتی میلهآهای برقگیر، سیستم انتقال بار الکتریکی
CTS(Charge Transfer System) و سیستم استهلاک بار الکتریکی DAS(Dissipation Array System) هستند.
اصول کار سیستمآهای انتقال بار الکتریکی CTS بر طبق نظر جریآکر و کولوبلدر که از صاحبنظران موضوع صاعقه هستند بر این استوار است که یک نقطه تیز با میدان الکترواستاتیکی قوی میآتواند الکترونهایی از مولکولهای هوای اطراف را که یونیزه شدهآاند هدایت کند. پتانسیل این نطقه بیش از 10 کیلوولت نسبت به نقاط اطراف است.
سیستم DAS از هزاران نقطه تیز تشکیل شده که بر روی سازهآای نصب میآشوند و در شرایط ابری و طوفانی نقاط یونی فراوانی در فضا ایجاد شده و بدین ترتیب احتمال تشکیل مسیرهای جریان بار صاعقه را کاهش میآدهند. در واقع سیستم DAS بعنوان یک محدودساز میدان الکتریکی عمل میآکند.
در مجله کاربرد صنایع IEEE در جلد 37 شماره 2 مورخ مارس 2001، آقای دان زیپس و همکارانش تفاوت بین میلهآهای برقگیر و سیستم انتقال بار را بیان کردهآاند.
سیستمآهای حفاظت صاعقه به دو گروه تقسیمآبندی میآشوند:
جمعآآوری ضربهآهای صاعقه
پیشآبینی ضربهآهای صاعقه
میلهآهای برقگیر فرانکلین به عنوان جمعآکننده محسوب میآشوند بدین صورت که ضربهآهای صاعقه را در مجاورت خود جذب میآکنند. سیستم انتقال بار CTS یک سیستم جلوگیری کننده است و مانع از پیشروی جرقهآهای صاعقه میآشود.
بعبارتی دیگر ارزیابی مکانیزم عملکرد سیستم DAS نشان میآدهد که این سیستم بطور ساده همان نظریه رد شده فرانکلین برای میلهآهای برقگیر است که با خنثی کردن بار الکتریکی ابرهای صاعقهآای از تشکیل صاعقه جلوگیری میآکرد. اگر چه این میلهآها احتمال ضربهآها را کاهش میآدهند اما این اثرغیر قابل پیشآبینی است، برای اینکه بتوان نتایج سیستمآهای CTS و DAS را در حفاظت صاعقه ارزیابی کرده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت تصمیمآگیری کرد لازم است که درباره اثرات فنآآوری این دو سیستم اندازهآگیریآهای سازمان یافته و علمی انجام دهیم.
بعضی از مشتریهای استفادهآکننده از فنآآوریآ CT راضی هستند به طوری که در جنوب شرق آمریکا مشکلات متعددی در خصوص رعد و برق هست و کاربردهای این سیستم، استفاده از آن را مورد تاکید قرار دادهآاند. شرکت برق Auburndale دارای ژنراتورهای MW150 بوده و در منطقهآای قرار گرفته که میزان صاعقه در آن بالاست و دستگاهها باید 4 تا 6 صاعقه سنگین را در روز تحمیل کنند که در بعضی موارد به خاموشیآهای 12 تا 24 ساعته منجر شده است. پس از استفاده از سیستم DAS برای مهار کردن (محدودسازی) جریانهای صاعقه در سال 2000 فقط یکبار در طول طوفانها و صاعقه خاموشی داشتهآاند و مهندسین اتاق کنترل از این موضوع متعجب شدهآاند که صدمهآای به دستگاهها وارد نشده است. آنها مصمم هستند که دستگاههای بعدی را نیز به سیستم DAS مجهز کنند تا تعداد ضربهآهای صاعقه را از 6 به یک کاهش دهند. چنین تجربه مشابهی نیز در Lexington که منطقه پرصاعقهآای است نیز اتفاق افتاده است.
در آنجا نیز با استفاده از سیستم DAS هزینهآهای سنگین صدمه دیدن تجهیزات بواسطه صاعقه راکاهش دادهآاند و از کاربرد این سیستم راضی هستند در گزارش Ayers آمده است که قبل از استفاده از این سیستم صدمات ناشی از صاعقه در طول یک دوره پنجآساله بین 25/1 تا 5/1 میلیون دلار بوده حال آنکه پس از استفاده از سیستم DAS این رقم به 5000 دلار کاهش یافته است.
اما کارآیی فناوری انتقال بار صاعقه، بحثآانگیز بوده و نظر منتقدین بر این است که این سیستم مانع از وقوع صاعقه نمیآشود ضمن این که هزینه نصب آن نیز گران است. این اختلاف نظرها ادامه داشته تا اینکه در سالهای اخیر انجمن IEEE تصمیم گرفت که یک استاندارد برای سیستمآهای انتقال بار صاعقه ارایه کند.
به طور خلاصه این سیستمآها در مقابل ضربهآهای صاعقه نمیآتوانند به طور کامل عمل حفاظت را انجام دهند زیرا روش معینی برای اندازهآگیری یا اثبات درستی کار این دستگاهها وجود ندارد. البته خبرهای دریافت شده از مشتریهای کاربرد این تجهیزات هنوز جالب است. منتها خود مهندسان برق سیستمهای قدرت هستند که باید از دستگاههای خود در مقابل صاعقه حفاظت و مراقبت کنند اگر چه این کار با اطمینان کامل، دست نیافتنی است. لذا آنها باید تلاش کنند تا ضربهآهای صاعقه تا حد امکان کاهش یافته در این راه سیستم DAS یا CTS میآتواند به آنها کمک کند.
منبع:
Electrical World T&D May/June 2001
آدرس: http.//www.plats.com
انتقال بار الکتریکی صاعقه فنآآوری جدیدی برای حفاظت تجهیزات در مقابل صاعقه است که از سال 1970 مورد توجه قرار گرفته است. تئوری انتقال بار، صدها سال است که شناخته شده ولی کاربرد تجاری آن واقعاً چند دهه است که مطرح است. سیستم برقگیر میلهآای از روشهای سنتی برای مقابله با صاعقه است که از زمان فرانکلین مورد استفاده بوده و بر اساس هدایت بار الکتریکی صاعقه به زمین عمل میآکند.
صاعقه یکی از پدیدهآهای قدرتمند و مخرب دنیای طبیعی است که سطح ولتاژ آن گاهی تا 100 میلیون ولت در هر ضربه میآرسد. ضربات صاعقه به تجهیزات شبکهآهای قدرت یکی از عوامل جدی خطر و آسیبآ برای شرکتهای برق و مصرفآکنندگان است. در بعضی از مناطق آمریکا بخصوص مناطق جنوب شرقی، صاعقه یک پدیده تقریباً روزانه است، اما تا بحال امکان پیشآبینی و کنترل این پدیده وجود نداشته است، در سالهای اخیر فناوری پیشآبینی و رهیابی توسعه یافته وشبکه ملی آشکارآسازی صاعقه NLDN هنوز برای رهیابی صاعقه بیش از پیش تاکید دارد زیرا این امر میآتواند در شبکهآهای حمل و نقل هوایی،آدریایی و فضانوردی بسیار موثر واقع شود.
سیستمهای حفاظتی جایگزین
بجای روش سنتی میلهآهای برقگیر، سیستم انتقال بار الکتریکی
CTS(Charge Transfer System) و سیستم استهلاک بار الکتریکی DAS(Dissipation Array System) هستند.
اصول کار سیستمآهای انتقال بار الکتریکی CTS بر طبق نظر جریآکر و کولوبلدر که از صاحبنظران موضوع صاعقه هستند بر این استوار است که یک نقطه تیز با میدان الکترواستاتیکی قوی میآتواند الکترونهایی از مولکولهای هوای اطراف را که یونیزه شدهآاند هدایت کند. پتانسیل این نطقه بیش از 10 کیلوولت نسبت به نقاط اطراف است.
سیستم DAS از هزاران نقطه تیز تشکیل شده که بر روی سازهآای نصب میآشوند و در شرایط ابری و طوفانی نقاط یونی فراوانی در فضا ایجاد شده و بدین ترتیب احتمال تشکیل مسیرهای جریان بار صاعقه را کاهش میآدهند. در واقع سیستم DAS بعنوان یک محدودساز میدان الکتریکی عمل میآکند.
در مجله کاربرد صنایع IEEE در جلد 37 شماره 2 مورخ مارس 2001، آقای دان زیپس و همکارانش تفاوت بین میلهآهای برقگیر و سیستم انتقال بار را بیان کردهآاند.
سیستمآهای حفاظت صاعقه به دو گروه تقسیمآبندی میآشوند:
جمعآآوری ضربهآهای صاعقه
پیشآبینی ضربهآهای صاعقه
میلهآهای برقگیر فرانکلین به عنوان جمعآکننده محسوب میآشوند بدین صورت که ضربهآهای صاعقه را در مجاورت خود جذب میآکنند. سیستم انتقال بار CTS یک سیستم جلوگیری کننده است و مانع از پیشروی جرقهآهای صاعقه میآشود.
بعبارتی دیگر ارزیابی مکانیزم عملکرد سیستم DAS نشان میآدهد که این سیستم بطور ساده همان نظریه رد شده فرانکلین برای میلهآهای برقگیر است که با خنثی کردن بار الکتریکی ابرهای صاعقهآای از تشکیل صاعقه جلوگیری میآکرد. اگر چه این میلهآها احتمال ضربهآها را کاهش میآدهند اما این اثرغیر قابل پیشآبینی است، برای اینکه بتوان نتایج سیستمآهای CTS و DAS را در حفاظت صاعقه ارزیابی کرده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت تصمیمآگیری کرد لازم است که درباره اثرات فنآآوری این دو سیستم اندازهآگیریآهای سازمان یافته و علمی انجام دهیم.
بعضی از مشتریهای استفادهآکننده از فنآآوریآ CT راضی هستند به طوری که در جنوب شرق آمریکا مشکلات متعددی در خصوص رعد و برق هست و کاربردهای این سیستم، استفاده از آن را مورد تاکید قرار دادهآاند. شرکت برق Auburndale دارای ژنراتورهای MW150 بوده و در منطقهآای قرار گرفته که میزان صاعقه در آن بالاست و دستگاهها باید 4 تا 6 صاعقه سنگین را در روز تحمیل کنند که در بعضی موارد به خاموشیآهای 12 تا 24 ساعته منجر شده است. پس از استفاده از سیستم DAS برای مهار کردن (محدودسازی) جریانهای صاعقه در سال 2000 فقط یکبار در طول طوفانها و صاعقه خاموشی داشتهآاند و مهندسین اتاق کنترل از این موضوع متعجب شدهآاند که صدمهآای به دستگاهها وارد نشده است. آنها مصمم هستند که دستگاههای بعدی را نیز به سیستم DAS مجهز کنند تا تعداد ضربهآهای صاعقه را از 6 به یک کاهش دهند. چنین تجربه مشابهی نیز در Lexington که منطقه پرصاعقهآای است نیز اتفاق افتاده است.
در آنجا نیز با استفاده از سیستم DAS هزینهآهای سنگین صدمه دیدن تجهیزات بواسطه صاعقه راکاهش دادهآاند و از کاربرد این سیستم راضی هستند در گزارش Ayers آمده است که قبل از استفاده از این سیستم صدمات ناشی از صاعقه در طول یک دوره پنجآساله بین 25/1 تا 5/1 میلیون دلار بوده حال آنکه پس از استفاده از سیستم DAS این رقم به 5000 دلار کاهش یافته است.
اما کارآیی فناوری انتقال بار صاعقه، بحثآانگیز بوده و نظر منتقدین بر این است که این سیستم مانع از وقوع صاعقه نمیآشود ضمن این که هزینه نصب آن نیز گران است. این اختلاف نظرها ادامه داشته تا اینکه در سالهای اخیر انجمن IEEE تصمیم گرفت که یک استاندارد برای سیستمآهای انتقال بار صاعقه ارایه کند.
به طور خلاصه این سیستمآها در مقابل ضربهآهای صاعقه نمیآتوانند به طور کامل عمل حفاظت را انجام دهند زیرا روش معینی برای اندازهآگیری یا اثبات درستی کار این دستگاهها وجود ندارد. البته خبرهای دریافت شده از مشتریهای کاربرد این تجهیزات هنوز جالب است. منتها خود مهندسان برق سیستمهای قدرت هستند که باید از دستگاههای خود در مقابل صاعقه حفاظت و مراقبت کنند اگر چه این کار با اطمینان کامل، دست نیافتنی است. لذا آنها باید تلاش کنند تا ضربهآهای صاعقه تا حد امکان کاهش یافته در این راه سیستم DAS یا CTS میآتواند به آنها کمک کند.
منبع:
Electrical World T&D May/June 2001
آدرس: http.//www.plats.com
