مهدی نوروزی
عضو جدید
انتقال بار الكتريكي صاعقه فن آوري جديدي براي حفاظت تجهيزات در مقابل صاعقه مي باشد كه از سال 1970 مورد توجه قرار گرفته است. تئوري انتقال بار، صدها سال است كه شناخته شده ولي كاربرد تجاري آن واقعا"چند دهه است كه مطرح مي باشد. سيستم برقگير ميله اي از روشهاي سنتي براي مقابله با صاعقه است كه از زمان فرانكلين مورد استفاده بوده و براساس هدايت بار الكتريكي صاعقه به زمين عمل مي نمايد.
صاعقه يكي از پديده هاي قدرتمند و مخرب دنياي طبيعي است كه سطح ولتاژ آن گاهي تا 100 ميليون ولت در هر ضربه مي رسد. ضربات صاعقه به تجهيزات شبكه هاي قدرت يكي از عوامل جدي خطر و آسيب براي شركتهاي برق و مصرف كنندگان مي باشد. در بعضي از مناطق آمريكا بخصوص مناطق جنوب شرقي، صاعقه يك پديده تقريبا" روزانه است، اما تا بحال امكان پيش بيني و كنترل اين پديده وجود نداشته است. در سالهاي اخير فناوري پيش بيني و رهيابي توسعه يافته وشبكه ملي آشكار سازي صاعقه NLDN هنوز براي رهيابي صاعقه بيش از پيش تأكيد دارد زيرا اين امر مي تواند در شبكه هاي حمل و نقل هوايي، دريايي و فضانوردي بسيار مؤثر واقع گردد. سيستمهاي حفاظتي جايگزين بجاي روش سنتي ميله هاي برقگير، سيستم انتقال بارالكتريكي CTS(Charge Transfer System) وسيستم استهلاك بارالكتريكي(Dissipation Array System) DAS ميباشند.
اصول كار سيستم هاي انتقال بار الكتريكي CTS بر طبق نظر جري كر و كولوبلدر كه از صاحبنظران موضوع صاعقه هستند بر اين استوار است كه يك نقطه تيز با ميدان الكترو استاتيكي قوي ميتواند الكترونهايي از مولكولهاي هواي اطراف را كه يونيزه شده اند هدايت نمايد. پتانسيل اين نقطه بيش از 10 كيلو ولت نسبت به نقاط اطراف مي باشد.
سيستم DAS از هزاران نقطه تيز تشكيل گرديده كه بر روي سازه اي نصب مي شوند و در شرايط ابري و طوفاني نقاط يوني فراواني در فضا ايجاد نموده و بدين ترتيب احتمال تشكيل مسيرهاي جريان بار صاعقه را كاهش مي دهند. در واقع سيستم DAS بعنوان يك محدودساز ميدان الكتريكي عمل مي نمايد.
در مجله كاربرد صنايع IEEE در جلد 37 شماره 2 مورخ مارس 2001، آقاي دان زيپس و همكارانش تفاوت بين ميله هاي برقگير و سيستم انتقال بار را بيان نموده اند.
سيستم هاي حفاظت صاعقه به دو گروه تقسيم بندي مي شوند :
1- جمع آوري ضربه هاي صاعقه
2- پيش بيني ضربه هاي صاعقه
ميله هاي برقگير فرانكلين به عنوان جمع كننده محسوب مي شوند بدين صورت كه ضربه هاي صاعقه را در مجاورت خودجذب مي نمايند. سيستم انتقال بار CTSيك سيستم جلوگيري كننده است و مانع از پيشروي جرقه هاي صاعقه ميگردد.
بعبارتي ديگر ارزيابي مكانيزم عملكرد سيستم DAS نشان مي دهد كه اين سيستم بطور ساده همان نظريه رد شده فرانكلين براي ميله هاي برقگير است كه با خنثي نمودن بار الكتريكي ابرهاي صاعقه اي از تشكيل صاعقه جلوگيري مي نمود. اگر چه اين ميله ها احتمال ضربه ها را كاهش مي دهند اما اين اثر غير قابل پيش بيني است. براي اينكه بتوان نتايج سيستم هاي CTS و DAS را در حفاظت صاعقه ارزيابي نموده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت تصميم گيري نمود لازم است كه درباره اثرات فن آوري اين دو سيستم اندازه گيري هاي سازمان يافته و علمي انجام دهيم.
بعضي از مشتريهاي استفاده كننده از فن آوري CT راضي هستند به طوري كه درجنوب شرق آمريكا مشكلات متعددي درخصوص رعدوبرق هست وكاربرهاي اين سيستم،استفاده ازآن راموردتأكيدقرارداده اند. شركت برقAuburndale داراي ژنراتورهاي 150MWبوده و در منطقه اي قرار گرفته كه ميزان صاعقه در آن بالاست و دستگاهها بايستي 4 تا 6 صاعقه سنگين را در روز تحمل نمايند كه در بعضي موارد به خاموشي هاي 12 تا 24 ساعته منجر شده است. پس از استفاده از سيستم DASبراي مهاركردن (محدود سازي) جريانهاي صاعقه در سال 2000 فقط يكبار در طول طوفانها و صاعقه خاموشي داشته اند و مهندسين اتاق كنترل از اين موضوع متعجب شده اند كه صدمه اي به دستگاهها وارد نشده است. آنها مصمم هستند كه دستگاههاي بعدي را نيز به سيستم DAS مجهز نمايند تا تعداد ضربه هاي صاعقه را از 6 به يك كاهش دهند. چنين تجربه مشابهي نيز در Lexington كه منطقه پر صاعقه اي است نيز اتفاق افتاده است. بعبارتي ديگر ارزيابي مكانيزم عملكرد سيستم DAS نشان مي دهد كه اين سيستم بطور ساده همان نظريه رد شده فرانكلين براي ميله هاي برقگير است كه با خنثي نمودن بار الكتريكي ابرهاي صاعقه اي از تشكيل صاعقه جلوگيري مي نمود. اگر چه اين ميله ها احتمال ضربه ها را كاهش مي دهند اما اين اثر غير قابل پيش بيني است. براي اينكه بتوان نتايج سيستم هاي CTS و DAS را در حفاظت صاعقه ارزيابي نموده و در مورد وسعت محدوده قابل حفاظت تصميم گيري نمود لازم است كه درباره اثرات فن آوري اين دو سيستم اندازه گيري هاي سازمان يافته و علمي انجام دهيم.
در آنجا نيز با استفاده از سيستم DAS هزينه هاي سنگين صدمه ديدن تجهيزات بواسطه صاعقه را كاهش داده اند 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 پنج ساله 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، بحث انگيز 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 ارائه نمايد.
به طور خلاصه اين سيستم ها در مقابل ضربه هاي صاعقه نمي توانند به طور كامل عمل حفاظت را انجام دهند زيرا روش معيني براي اندازه گيري يا اثبات درستي كار اين دستگاهها وجود ندارد. البته خبرهاي دريافت شده از مشتريهاي كاربرد اين تجهيزات هنوز جالب است. منتها خود مهندسين برق سيستمهاي قدرت هستند كه بايد از دستگاههاي خود در مقابل صاعقه حفاظت و مراقبت بنمايند اگرچه اين كار با اطمينان كامل، دست نيافتني است. لذا آنها بايد تلاش بنمايند تا ضربه هاي صاعقه تا حد امكان كاهش يافته در اين راه سيستم DAS يا CTS مي تواند به آنها كمك بكند.
