المقدمة
تعتبر واقيات الصواعق (Lightning Arresters) من العناصر الحيوية في حماية الأنظمة الكهربائية من التلف الناتج عن ارتفاع الجهد المفاجئ، سواء كان سببه الصواعق أو ظواهر أخرى مثل تبديل الأحمال الكبيرة. في هذا المقال، سنستعرض بالتفصيل مبدأ عملها، أنواعها، ومكوناتها الأساسية.
1. ما هي واقيات الصواعق؟
واقي الصواعق هو جهاز وقائي يُركَّب على خطوط الكهرباء والمحولات والمعدات الكهربائية لتحويل التيارات عالية الجهد الناتجة عن الصواعق أو الارتفاعات الكهربائية إلى الأرض، مما يحمي الأجهزة من التلف.
الفرق بين واقي الصواعق (Lightning Arrester) وقضيب الصواعق (Lightning Rod)
- قضيب الصواعق: يُركَّب على الأسطح لجذب الصاعقة وتوجيهها إلى الأرض مباشرةً.
- واقي الصواعق: يُركَّب في الدوائر الكهربائية لامتصاص الارتفاعات المفاجئة في الجهد ومنع وصولها إلى المعدات.
2. مبدأ عمل واقي الصواعق
يعمل الواقي كـ صمام أمان، حيث:
- في الظروف العادية: يكون الواقي عازلًا ولا يسمح بمرور التيار.
- عند حدوث صاعقة أو ارتفاع مفاجئ في الجهد: يصبح الواقي موصلًا في جزء من الثانية لتحويل التيار العالي إلى الأرض.
- بعد زوال الخطر: يعود الواقي تلقائيًا إلى حالته العازلة.
3. المكونات الأساسية لواقي الصواعق
يتكون الواقي من عدة أجزاء رئيسية:
أ. وحدة التفريغ (Discharge Element)
- تحتوي على مواد غير خطية مثل أكسيد الزنك (ZnO) تقاوم التيار في الظروف العادية وتسمح بمروره عند ارتفاع الجهد.
ب. الجسم العازل (Housing)
- مصنوع من مواد عازلة مثل البورسلين أو السيليكون لمنع التسرب الكهربائي وحماية المكونات الداخلية.
ج. أطراف التوصيل (Terminals)
- تربط الواقي بـ خط الكهرباء من جهة ونظام التأريض من الجهة الأخرى.
4. أنواع واقيات الصواعق
هناك عدة أنواع، منها:
أ. واقيات الصواعق ذات الفجوة الشرارية (Gap-Type Arresters)
- تستخدم فجوة هوائية تتفجر عند ارتفاع الجهد لتمرير التيار إلى الأرض.
- عيوبها: قد تتأخر في الاستجابة وتتطلب صيانة دورية.
ب. واقيات الصواعق من نوع VAL (Valve-Type Arresters)
- تحتوي على مقاومات غير خطية (مثل ZnO) تتحكم في التيار بكفاءة.
- مميزاتها: استجابة سريعة ولا تحتاج إلى صيانة متكررة.
ج. واقيات الصواعق الإلكترونية (Modern Surge Arresters)
- تستخدم تقنيات متطورة لمراقبة الجهد وحماية الدوائر الحساسة.
5. أهمية واقيات الصواعق
- حماية المعدات: مثل المحولات والمولدات من التلف.
- تقليل وقت التوقف: تمنع انقطاع التيار بسبب الأعطال.
- تحسين السلامة: تقلل خطر الحرائق والصدمات الكهربائية.
تعد واقيات الصواعق عنصرًا حيويًا في أي نظام كهربائي، حيث تضمن استقرار الشبكة وحماية الاستثمارات من التلف. في الجزء الثاني من المقال، سنتناول اختيار الواقي المناسب، معايير التركيب، والصيانة.
