صفحه اصلیهمه مقالات
شکست الکتریکی در مقرهها چیست؟
ژوئن
دسترسی سریع
شکست الکتریکی در مقرهها چیست؟ بررسی دلایل، انواع و روشهای جلوگیری
شکست الکتریکی در مقرهها چیست؟ مقرهها از مهمترین تجهیزات در شبکههای انتقال و توزیع برق هستند که وظیفه دارند هادیهای برقدار را از سازههای فلزی مانند دکل و تیر برق عایق کنند. با این حال، در برخی شرایط خاص ممکن است خاصیت عایقی مقره از بین برود و پدیدهای به نام شکست الکتریکی (Electrical Breakdown) رخ دهد.
وقوع شکست الکتریکی در مقرهها میتواند باعث اتصال کوتاه، خاموشی شبکه، آسیب به تجهیزات و حتی خسارتهای گسترده در سیستم قدرت شود. به همین دلیل شناخت علل و راههای جلوگیری از این پدیده برای مهندسان برق و بهرهبرداران شبکه بسیار اهمیت دارد.
شکست الکتریکی در مقره چیست؟
شکست الکتریکی زمانی رخ میدهد که شدت میدان الکتریکی از حد تحمل عایقی مقره بیشتر شود و در نتیجه مسیر عبور جریان الکتریکی از طریق عایق یا سطح آن ایجاد گردد.
در شرایط عادی، مقرهها مقاومت الکتریکی بسیار بالایی دارند؛ اما زمانی که ولتاژ اعمالی یا شرایط محیطی از حد مشخصی فراتر رود، عایق قادر به جلوگیری از عبور جریان نخواهد بود و تخلیه الکتریکی رخ میدهد.
به طور ساده، شکست الکتریکی به این معناست که عایق دیگر قادر به عایقکاری بین هادی و زمین نیست.
انواع شکست الکتریکی در مقرهها
شکست الکتریکی در مقرهها معمولاً به چند شکل مختلف اتفاق میافتد که هر کدام شرایط خاصی دارند.
۱. فلشاور (Flashover)
فلشاور یکی از رایجترین انواع شکست در مقرههاست. در این حالت، تخلیه الکتریکی روی سطح خارجی مقره اتفاق میافتد و جریان از طریق هوا و سطح مقره عبور میکند.
ویژگیهای فلشاور
- معمولاً در شرایط آلودگی سطح مقره رخ میدهد
- در محیطهای مرطوب، صنعتی یا ساحلی احتمال آن بیشتر است
- اغلب باعث آسیب دائمی به بدنه مقره نمیشود
به همین دلیل، فلشاور در بسیاری از موارد پس از رفع شرایط محیطی قابل برگشت است.
۲. شکست داخلی (Puncture)
در شکست داخلی، جریان الکتریکی از داخل بدنه عایق عبور میکند و ساختار مقره دچار تخریب دائمی میشود.
ویژگیهای شکست داخلی
- معمولاً در اثر افزایش شدید ولتاژ یا نقص در ساخت مقره رخ میدهد
- باعث خرابی دائمی مقره میشود
- نیاز به تعویض کامل مقره دارد
در مقرههای استاندارد، ولتاژ شکست داخلی باید بسیار بالاتر از ولتاژ فلشاور طراحی شود تا از این نوع خرابی جلوگیری گردد.
۳. تخلیه سطحی (Surface Discharge)
در برخی موارد، تخلیههای کوچک الکتریکی روی سطح مقره ایجاد میشود که به آن تخلیه سطحی گفته میشود. این پدیده در بلندمدت میتواند باعث تخریب تدریجی عایق شود.
عوامل مؤثر در تخلیه سطحی
- آلودگیهای صنعتی
- گردوغبار و نمک
- رطوبت بالا
- طراحی نامناسب سطح مقره
مهمترین دلایل شکست الکتریکی در مقرهها
عوامل مختلفی میتوانند باعث کاهش استقامت الکتریکی مقره شوند و زمینه شکست الکتریکی را فراهم کنند.
آلودگی محیطی
وجود گردوغبار، نمک در مناطق ساحلی، دود کارخانهها و ذرات صنعتی روی سطح مقره باعث افزایش جریان نشتی میشود و احتمال فلشاور را بالا میبرد.
رطوبت و بارندگی
آب باران یا مه میتواند آلودگیهای روی سطح مقره را به یک لایه رسانا تبدیل کند و شرایط تخلیه الکتریکی را فراهم کند.
افزایش ولتاژ شبکه
اضافه ولتاژ ناشی از:
- صاعقه
- کلیدزنی در شبکه
- نوسانات شدید ولتاژ
میتواند باعث عبور میدان الکتریکی از حدرههای شیشهای یا پرسلانی باعث تمرکز میدان الکهای ریز در مقرههای شیشهای یا پرسلانی باعث تمرکز میدان الکتریکی میشوند و احتمال شکست الکتریکی را افزایش میدهند.
طراحی نامناسب یا کیفیت پایین تولید
در صورتی که مقره مطابق استانداردهای معتبر تولید نشده باشد، استقامت الکتریکی آن کمتر از حد مورد انتظار خواهد بود.
روشهای جلوگیری از شکست الکتریکی مقرهها
برای افزایش قابلیت اطمینان شبکه برق و کاهش احتمال خرابی مقرهها، چند روش مهم مورد استفاده قرار میگیرد.
شستوشوی دورهای مقرهها
در مناطق صنعتی و آلوده، مقرهها باید به صورت دورهای شستوشو شوند تا آلودگی سطحی از بین برود.
استفاده از مقرههای پلیمری
مقرههای سیلیکونی دارای خاصیت آبگریزی (Hydrophobicity) هستند و در برابر آلودگی عملکرد بهتری دارند.
افزایش فاصله خزشی (Creepage Distance)
افزایش طول مسیر سطحی بین هادی و زمین باعث کاهش احتمال تخلیه سطحی میشود.
استفاده از برقگیرها
نصب برقگیرهای مناسب میتواند اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه یا کلیدزنی را کنترل کند.
بازرسی و نگهداری منظم
بازرسی دورهای با روشهایی مانند:
- دوربین حرارتی
- تستهای عایقی
- بررسی چشمی
میتواند خرابیهای احتمالی را قبل از وقوع شکست شناسایی کند.
جمعبندی
شکست الکتریکی در مقرهها یکی از پدیدههای مهم در شبکههای قدرت است که میتواند باعث اختلال در انتقال و توزیع انرژی الکتریکی شود. این پدیده معمولاً به شکل فلشاور، شکست داخلی یا تخلیه سطحی رخ میدهد و عواملی مانند آلودگی محیط، رطوبت، اضافه ولتاژ و نقص ساختاری در آن نقش دارند.
با استفاده از روشهایی مانند انتخاب صحیح نوع مقره، افزایش فاصله خزشی، شستوشوی دورهای و استفاده از تجهیزات حفاظتی مناسب میتوان احتمال وقوع این پدیده را به میزان قابل توجهی کاهش داد و پایداری شبکه برق را افزایش داد.
