حفاظت در برابر صاعقه در خطوط انتقال نیرو؛ راهنمای جامع برای پایداری شبکه

آسمان با غرش مهیبی می‌شکافد و صاعقه‌ای با انرژی میلیون‌ها ولت به زمین می‌خورد. حالا تصور کنید این انرژی عظیم به جای زمین، مستقیماً به یکی از شریان‌های حیاتی تمدن مدرن، یعنی خطوط انتقال نیرو، برخورد کند. چه اتفاقی می‌افتد؟ پاسخ ساده است: خاموشی‌های گسترده، آسیب‌های چند صد میلیونی به تجهیزات و به خطر افتادن پایداری کل شبکه. به همین دلیل، حفاظت در برابر صاعقه در خطوط انتقال نیرو نه یک انتخاب، بلکه یک ضرورت انکارناپذیر در صنعت برق است. در این مقاله، به قلب این موضوع مهم می‌رویم و روش‌های کلیدی برای رام کردن این نیروی ویرانگر طبیعت را بررسی می‌کنیم.

چرا حفاظت از خطوط انتقال نیرو در برابر صاعقه حیاتی است؟

برخورد صاعقه به خطوط انتقال، پدیده‌ای به نام “اضافه ولتاژ گذرا” (Transient Overvoltage) ایجاد می‌کند. این ولتاژ ناگهانی و بسیار بالا، هزاران برابر بیشتر از ولتاژ نامی خط است و می‌تواند مانند یک سونامی الکتریکی در شبکه حرکت کند. اگر این اضافه ولتاژ مهار نشود، به‌سرعت مقره‌ها را می‌شکند (Flashover)، به ترانسفورماتورها، کلیدها و سایر تجهیزات گران‌قیمت پست‌های برق آسیب جدی وارد می‌کند و در نهایت منجر به قطع برق در مناطق وسیعی می‌شود. بنابراین، سرمایه‌گذاری برای حفاظت در برابر صاعقه در خطوط انتقال نیرو، در واقع بیمه‌کردن پایداری و امنیت شبکه برق است.

روش‌های اصلی حفاظت: یک استراتژی چند لایه

حفاظت از خطوط انتقال در برابر صاعقه یک راهکار واحد ندارد، بلکه مجموعه‌ای از اقدامات مکمل است که در کنار هم یک سپر دفاعی مؤثر را تشکیل می‌دهند. مهم‌ترین این روش‌ها عبارت‌اند از:

سیم محافظ هوایی (Shield Wire): اولین سد دفاعی

در بالاترین نقطه دکل‌های انتقال نیرو، یک یا دو رشته سیم اضافی به نام “سیم محافظ” یا OPGW (Optical Ground Wire) نصب می‌شود. وظیفه اصلی این سیم‌ها، جذب ضربه مستقیم صاعقه است. به دلیل قرارگیری در ارتفاع بالاتر نسبت به سیم‌های حامل جریان (هادی‌های فاز)، صاعقه به احتمال بسیار زیاد به این سیم محافظ برخورد می‌کند. سپس جریان عظیم صاعقه از طریق این سیم به بدنه دکل و از آنجا به زمین منتقل و تخلیه می‌شود. این کار ساده، از برخورد مستقیم صاعقه به هادی‌های اصلی جلوگیری کرده و اولین و مهم‌ترین لایه حفاظتی را ایجاد می‌کند.

برقگیرها (Surge Arresters): نگهبانان هوشمند شبکه

حتی با وجود سیم محافظ، ممکن است صاعقه به نزدیکی خط برخورد کرده یا ولتاژ القایی خطرناکی ایجاد کند. اینجا است که برقگیرهای پیشرفته وارد عمل می‌شوند. برقگیرها تجهیزاتی هستند که در حالت عادی (ولتاژ نرمال شبکه) یک عایق کامل هستند. اما به محض اینکه ولتاژ از حد معینی فراتر رود (مانند زمان وقوع صاعقه)، به‌سرعت هادی شده و یک مسیر با مقاومت بسیار کم برای تخلیه اضافه ولتاژ به زمین فراهم می‌کنند. پس از تخلیه موج صاعقه و بازگشت ولتاژ به حالت عادی، برقگیر نیز فوراً به حالت عایق بازمی‌گردد. این عملکرد هوشمندانه، تجهیزات پست را از آسیب‌های جدی مصون می‌دارد.

سیستم زمینینگ (Grounding) کارآمد: مسیر نهایی تخلیه انرژی

تمام روش‌های حفاظتی بالا بدون یک سیستم زمینینگ استاندارد بی‌اثر خواهند بود. هدف نهایی، هدایت امن جریان صاعقه به داخل زمین است. یک سیستم زمینینگ کارآمد که شامل شبکه‌ای از الکترودهای دفن شده در خاک است، مقاومتی بسیار پایین برای جریان صاعقه ایجاد می‌کند. هرچه مقاومت سیستم زمینینگ کمتر باشد، ولتاژهای خطرناک در اطراف دکل (ولتاژ گام و تماس) کمتر شده و انرژی صاعقه سریع‌تر و ایمن‌تر در زمین پراکنده می‌شود. طراحی و اجرای صحیح این سیستم، یکی از ارکان اصلی در حفاظت در برابر صاعقه در خطوط انتقال نیرو به شمار می‌رود.

در جدول زیر، مقایسه ساده‌ای بین این روش‌ها انجام شده است:

جمع‌بندی و گام بعدی

همانطور که دیدیم، حفاظت در برابر صاعقه در خطوط انتقال نیرو یک دانش پیچیده و چندوجهی است. استفاده از سیم محافظ، نصب برقگیرهای مناسب و اجرای یک سیستم زمینینگ کارآمد، سه ضلع یک مثلث حفاظتی هستند که پایداری شبکه برق را تضمین می‌کنند. نادیده گرفتن هر یک از این اجزا می‌تواند به معنای پذیرش ریسک‌های بزرگ فنی و مالی باشد. حفاظت مؤثر، نیازمند تحلیل دقیق شرایط منطقه، محاسبات مهندسی و انتخاب تجهیزات استاندارد است.

اگر به دنبال ارزیابی، طراحی یا بهینه‌سازی سیستم‌های حفاظتی خطوط انتقال نیروی خود هستید، تیم متخصصان ما در آسان مس آماده ارائه خدمات مشاوره تخصصی به شماست. ما با تکیه بر دانش روز و تجربه عملی، به شما کمک می‌کنیم تا شبکه‌ای پایدار و ایمن در برابر یکی از قدرتمندترین پدیده‌های طبیعی داشته باشید. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید.