برق گیر یا سرج ارستر یکی از بهترین و اساسی ترین تجهیزات حفاظتی ترانسفورماتور ، جهت محافظت در برابر اضافه ولتاژ یا ولتاژهای ضربه ای ناشی از صاعقه ، جرقه ، ولتاژ گذرای سویچینگ یا کلیدزنی ناشی از قطع و وصل دژنگتورها ، تخلیه اضافه ولتاژهای موجی در هادی‌های خطوط و پست‌های فشار قوی و سایر خطاهای برقی مانند خطای زمین است. برقگیر یا Surge Arrester شامل تعدادی قرص از جنس اکسید فلزی در بدنه چینی (پرسلانی) یا پلیمری همانند سیلیکون است که تعداد این قرص ها به مقدار ولتاژ سیستم بستگی دارد. استفاده از برقگیر باعث افزایش توان انتقالی در خطوط دو مداره می گردد چراکه در حالت عادی به طور معمول از نیمی از ظرفیت انتقال یک مدار استفاده می شود تا هنگام بروز خطا در یک مدار، بتوان از مدار دیگر، توان خط قطع شده را منتقل نمود. بنابراین با نصب برقگیر درصد خطای خط پایین آمده و می توان توان انتقالی مدارها را بیشتر کرد.
ساختار داخلی برقگیر چگونه است؟
ساختمان سرج ارستر یا قسمتهای اساسی یک برقگیر خط شامل محفظه استوانه ای ، قسمت فعال شونده یا مقاومت غیرخطی شامل قرص های اکسید روی، فاصله هوایی سری جهت عبور جریان صاعقه (در برقگیرهای بدون فاصله هوایی وجود ندارد ) و فشار شکن است.
الف) محفظه برقگیر:
این محفظه از جنس پلیمر یا چینی دو لایه است. جنس لایه درونی محفظهFRP و لایه بیرونی از لاستیک اتیلن پروپیلن می باشد. پلیمرها به علت سبکی و بزرگ کردن فاصله خزشی تا ۱٫۵ برابر، نسبت به پرسلین ارجح ترند. عمر این محفظه ها بین ۲۰ تا ۳۰ سال برآورد شده است.
ب) مقاومتهای غیرخطی:
قرصهای اکسید روی دارای بهترین مقاومت غیرخطی هستند که وظیفه جذب و انتقال انرژی گذرا به زمین را به عهده دارند. با در نظر گرفتن جریان نامی و جریان تخلیه و انرژی قابل تحمل قرص، قطر و ابعاد قرص تعیین می شود.
ج) فاصله هوایی سری:
این فاصله هوایی، به صورت سری با محفظه برقگیر قرار می گیرد و در شرایط بروز اضافه ولتاژ گذرا، دچار شکست الکتریکی شده و جریان صاعقه را عبور می دهد.
د) فشار شکن:
هر گونه صدمه به قرص های اکسید روی منجر به افزایش فشار درونی محفظه و انفجار آن خواهد شد. جهت پیش گیری از انفجار، در محفظه های پلیمری سوراخهایی تعبیه شده که با اتیلن پروپیلن پر شده اند. فشار شکن ها در صورت افزایش فشار درونی باز شده و قوس الکتریکی به بیرون از محفظه برقگیر منتقل می شود.
نحوه کارکرد برقگیر چگونه است؟
برقگیرها در شرایط عادی و در مقابل ولتاژهای معمولی یک مقاومت چند صد مگا اهمی در حد عایق الکتریکی و در مقابل ولتاژهای ضربه ای چند مگا اهمی صاعقه و سویچینگ مقاومت کمی حدودا نزدیک به صفر از خود نشان می‌دهد و انرژی موج اضافه ولتاژ را از طریق اتصال کوتاه به زمین تخلیه می‌کند. این موضوع باعث می شود که ولتاژهای ضربه ای به خود ترانسفورماتور صدمه ای وارد نسازد. بلافاصله پس از برقراری جریان موجی در حد چند میكروثانیه و كاهش دامنه ولتاژ تا یك مقدار مشخص ( بسته به سطح حفاظتی برقگیر )، مسیر جریان تخلیه در برقگیر قطع و از برقراری جریان و تبدیل آن به جریان اتصالی فركانس قدرت جلوگیری می‌شود.
مهم ترین عوامل آسیب دیدگی برقگیر ها:
عوامل زیادی موجب آسیب رسیدن به برقگیرها و حتی منجر به ترکیدن و انفجار آن ها می شود. از جمله این موارد می‌توان اشاره نمود به :
۱. نفوذ رطوبت و آلودگی سطح خارجی برقگیر
۲. اضافه ولتاژهای گذرا و موقتی و ذخیره شدن این ولتاژها در برقگیرها
۳. استفاده نادرست از برقگیر
۴. تخلیه جزئی داخل محفظه برقگیر
۵. طراحی غلط محفظه و تعداد قرص های سری-موازی جهت تحمل تنش های حرارتی
۶. کیفیت پایین مواد تشکیل دهنده ، درصد ترکیب، دانه بندی و ابعاد ذرات قرص های وریستور
۷. عدم رعایت شرایط نگهداری و بهره برداری طبق مشخصات برقگیر یا شرایط پیش بینی نشده
۸. عدم استفاده از کروناگیر یا حلقه کرونا
۹. عدم انتخاب مناسب نوع برقگیر با توجه به شرایط منطقه نظیر انتخاب ظرفیت پایین و اشتباه برقگیر بدون در نظر گرفتن اضافه ولتاژ منطقه
۱۰. پايين بودن ولتاژ آستانه برقگير انتخاب شده نسبت به سطح اضافه ولتاژهاي موقت
