بشكل أساسي، تتمتع جميع أعمدة الجهد العالي والمحولات بتأريض وقائي وليس هناك حاجة إلى تأريض إضافي للصواعق. عندما يضرب البرق القطب، يتدفق تيار البرق إلى الأرض من خلال القطب والتأريض. اعتمادا على مقاومة التأريض للقطب، يحدث جهد كهربائي عالي جدا على القطب. ويسمى هذا الجهد الناتج الجهد النبضي، وعندما يصل إلى قيمة أكبر من 170 كيلو فولت، وهو جهد تحمل تأثير العوازل ذات الجهد العالي، فإنها ترتد إلى الخلف (ترتد) وتقفز من القطب إلى الموصلات، مما يسبب تلف العوازل في العملية ولهذا السبب، يجب تقليل مقاومة التأريض للأقطاب إلى قيمة تمنع هذا الارتداد. أثناء مرور تيار البرق عبر جهاز التأريض، إذا كان الجهد الذي يحدث في حالة حدوث تصادم أقل من جهد القفز النبضي للعوازل المستخدمة في الخطوط الهوائية، فلن يكون هناك ارتداد للجهد (ارتداد) عبر العوازل. من الضروري ترتيب جهاز التأريض مع أخذ ذلك في الاعتبار.

  

إذا ضرب البرق موصلات الخط، فإن تيار الصاعقة ينقسم إلى قسمين ويتحرك على شكل موجات تنتقل في كلا اتجاهي الخط وبسرعة الضوء (v=300 m/s). تؤدي الموجات المتنقلة إلى تكوين جهد زائد يمكن أن يصل سعته إلى عدة أضعاف جهد التشغيل، اعتمادًا على الأحداث التي تسببت في ظهورها وبنية الشبكة. يتدفق تيار نبض البرق الذي يصل إلى محولات الجهد العالي/الجهد المنخفض إلى الأرض من خلال مانعات الصواعق هناك. عندما يكون تيار نبض البرق أكبر من القيمة الحالية التي يمكن أن يحملها مانع الصواعق، فإنه يتسبب في تلف مانع الصواعق. إذا لم يكن هناك مانع زيادة التيار، فسوف يتسبب ذلك في إجهاد ديناميكي وكهربائي في اللفات ذات الجهد العالي للمحول ويتسبب في تلف المحولات وإغلاقها. يمر الجهد الزائد الذي يحدث في اللفات ذات الجهد العالي أيضًا إلى الجانب المنخفض ومن هناك ينتشر إلى شبكة الجهد المنخفض.
 

هناك مشكلة أخرى يجب الانتباه إليها وهي تأخر تشغيل الأبواق القوسية. بالنظر إلى سرعة انتشار الموجات المتحركة (بسرعة الضوء في الخطوط الهوائية) وخاصة الانحدار الأمامي لجهود نبضات البرق، يبدو أن الأبواق القوسية لن تكون كافية للحماية الآمنة للأجهزة مثل محولات التوزيع.

تُستخدم أبواق القوس بشكل خاص في عوازل نظام النقل لمنع تلف العوازل عن طريق إزالة القوس الذي قد يحدث نتيجة لقفز الجهد الزائد من السطح. يتطلب إطفاء القوس بعد مرور الجهد الزائد قطع جهد التشغيل وبالتالي قطع الطاقة الرئيسية. 

اختيار صواعق الطفرة

يتم تصنيع مانعات الصواعق وفقًا لتيار التفريغ النبضي 5-10 كيلو أمبير. في المناطق التي تكون فيها التصريفات الجوية مكثفة، من المناسب اختيار مانعة الصواعق 10 كيلو أمبير (خطوط التوزيع وكابلات الجهد العالي المتصلة بهذه الخطوط، ومحولات التوزيع بين القرى والمقاطعات والبلدات)، وفي الأماكن التي نادرًا ما تحدث فيها تيارات صاعقة، مانعة الصواعق 5 كيلو أمبير انه لائق. 

الحماية من الصواعق لخطوط نقل الطاقة

يجب أن يكون هناك موصل للحماية من الصواعق يمر فوق الجزء العلوي من الأسلاك الحاملة للطاقة وأعمدة خط نقل الطاقة. عندما يضرب البرق أحد قطبي خط نقل الطاقة الكهربائية (مع الأخذ في الاعتبار أن متوسط ​​مقاومة القطب 50 أوم)، فإن الجهد الساقط على العمود يبلغ حوالي 800 كيلو فولت. 

يؤدي هذا الجهد الذي يحدث على القطب إلى القفز إلى خط الطور عبر العوازل. يؤدي هذا الجهد القافز إلى إتلاف الأنظمة التي تغذيها الطاقة. وكما يمكن أن نفهم من هنا، عند تأريض خط نقل الطاقة، يجب الحرص على إبقاء مقاومة التأريض صغيرة. يجب أن تكون هذه المقاومة بحد أقصى 10 أوم. في هذه الحالة، الجهد التقريبي الذي قد يحدث على القطب هو حوالي 475 كيلو فولت.

بشكل عام يتم استخدام طريقتين للحماية من الصواعق في خطوط نقل الطاقة الكهربائية:

1) طريقة الحماية المتوازية: في هذه الطريقة، يتم وضع المواد التي تعمل على قصر دائرة الجهد العالي بين الطور والأرض. وهي تتكون من أنابيب غاز متصلة بشكل متوازي ومكثفات أكسيد المعدن. لا يمكن تحقيق الحماية بنسبة 100% باستخدام هذا النوع من وسائل الحماية، ولكن نظرًا لسهولة تركيبها على الخطوط وأسعارها الرخيصة، يتم استخدامها بشكل متكرر.  

2) طريقة التدريع التسلسلي: يتم توصيل مادة التدريع على التوالي إلى موصل الطور. توجد عناصر دائرة داخل المادة تحد من طاقة البرق. يتم توصيل الملف الذي سيُظهر مقاومة عالية تصل إلى تردد 1 ميجا هرتز بخط الطاقة على التوالي. لا يمكن للبرق أن يمر عبر هذا الملف، ويكون متصلاً بالأرض. يتم منع البرق الذي يمر عبر الملف من الوصول إلى الأنظمة ذات موصلات تحديد الجهد المتصلة بخطوط الطور.

 

التخليص الحرجة

 

إحدى المشكلات التي لا تحظى باهتمام كبير في تركيبات الحماية من الصواعق هي الخلوص الحاسم. الخلوص الحرج هو المسافة بين الموصل السفلي بين مانعة الصواعق والتأريض والموصلات الأخرى (التركيبات الكهربائية، وتركيبات التيار المنخفض، وتركيبات الهاتف، وما إلى ذلك).

عندما تظل هذه الفجوة أصغر من قيمة معينة، قد تحدث زيادة في الجهد بين الموصلين من خلال الحث. وهذا يضر بالأنظمة. لا ينبغي تقليل الخلوص الحرج إلى أقل من مسافة آمنة.

 

التأريض للحماية

يضمن تأريض الحماية في مرافق الجهد العالي حماية الموظفين داخل المؤسسة والكائنات الحية خارج مباني المؤسسة ضد التلامس وفولتية الخطوة.

الغرض من تأريض الحماية في المنشآت ذات الجهد العالي لحماية الأشخاص من جهد الاتصال العالي؛

► لضمان سلامة الحياة

► لمنع تلف الأجهزة

► القدرة على الحفاظ على جهد اللمس عند أو أقل من 50 فولت

► لتقليل الفولتية العالية الدائمة التي قد تحدث على الأجهزة

► القدرة على قطع قواطع الدائرة الكهربائية

 

التأريض الثابت

في حين أن تفريغ الفولتية التي تصل إلى 5 كيلو فولت لا يمثل مشكلة كبيرة في الصناعة، إلا أن هناك مواد إلكترونية منظمة CMOS لا يمكن أن تتلف إلا بجهد 250 فولت. عند لمس هذه الأجهزة والمواد الإلكترونية أو حتى الاقتراب منها دون احتياطات الشحن الساكن، فإنها قد تتدهور أو قد ينخفض ​​عمرها الافتراضي. نموذج الدائرة المكافئ لنبض التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) هو أن سعة تبلغ حوالي 200pF مشحونة بمصدر جهد قدره 20 كيلو فولت ويتم تفريغها فجأة من خلال حمل قدره 500 أوم. ونتيجة لذلك، قد تحدث أضرار جسيمة، وقد يكون إصلاحها مكلفًا للغاية أو يتسبب في توقف الإنتاج لفترة طويلة. ولهذا السبب، يتم تركيب لوحات التفريغ الساكنة وأنظمة التأريض عند مداخل المنشآت التي يتم فيها تنفيذ إصلاح الأجهزة وإنتاجها والمهام المماثلة.

  

الجمع بين أسس
أهم فائدة من الجمع بين التأريض هو انخفاض مقاومة التأريض الإجمالية. وبالتالي، فمن الممكن إجراء التأريض بطريقة أكثر اقتصادا. بالإضافة إلى ذلك، من خلال الجمع بين طرق التأريض المختلفة، يتم منع اختلافات الجهد الخطيرة بين الأجزاء المتصلة بهذه التأريض.  

 

خاتمة
البرق والفولتية الطفرة. إنه يدمر الخطوط الهوائية عالية الجهد والكابلات تحت الأرض ومحولات التوزيع والعوازل ونهايات الكابلات وأجهزة استقبال الجهد المنخفض. إن بناء وتشغيل المرافق، مع الأخذ في الاعتبار وجود هذا الخطر الذي سيؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي على المدى القصير أو الطويل، سيساهم في اقتصادنا الوطني وسيوفر أيضًا طاقة كهربائية عالية الجودة.