كانت حماية المكثفات من الصواعق والتفريغات الكهربائية العابرة تحديًا كبيرًا قبل توفر مانعات الصواعق المصنوعة من أكسيد الزنك (ZnO). كانت مانعات الصواعق التقليدية ذات الفجوات المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) تعاني من مشاكل في التعامل مع التيارات العالية والطاقة الناتجة عن تفريغ المكثفات، مما يؤدي إلى إجهاد كبير للفجوات والكتل الداخلية. عند حدوث تفريغ، كان يتعين على المانع تفريغ كامل الطاقة المخزنة في المكثف وتحمل تيار التردد الكهربائي حتى يتم إعادة الإغلاق عند الصفر التالي للجهد.
تطلبت عملية توصيل مانعات الصواعق ذات الفجوات على التوازي أنظمة تشغيل معقدة، مما جعل من الصعب تصميم مانعات تتحمل متطلبات الطاقة العالية عند مستويات الجهد المنخفضة. في كثير من الحالات، كانت هذه المانعات تعمل كصمامات انصهار.
مع إدخال مانعات الصواعق المصنوعة من ZnO، أصبح من الممكن تلبية أي متطلبات للطاقة عن طريق توصيل عدد مناسب من الكتل على التوازي، على الرغم من أن ضمان توزيع التيار بشكل متساوٍ يتطلب إجراءات متقدمة.
تُعد حالات إعادة الإغلاق غير المرغوب فيها (restrikes) أثناء عمليات الفصل من أكثر الحالات التي تتطلب من المانع التعامل مع طاقة عالية. لذلك، يُنصح باختيار مانعات صواعق ذات تصنيف طاقة يأخذ في الاعتبار هذه الحالات.
فوائد استخدام مانعات الصواعق مع بنوك المكثفات
على الرغم من أن العديد من بنوك المكثفات تُشغّل بدون مانعات صواعق، إلا أن هناك عدة أسباب لتركيبها:
- منع فشل المكثفات في حالة إعادة الإغلاق أو فشل القاطع.
- تقليل خطر تكرار عمليات إعادة الإغلاق.
- إطالة عمر خدمة المكثفات عن طريق الحد من الجهود الزائدة العالية.
- العمل كـ “تأمين” ضد ظروف الرنين غير المتوقعة التي قد تؤدي إلى فشل المكثفات.
- الحد من التغيرات العابرة المتعلقة بتبديل بنوك المكثفات والتي يمكن أن تنتقل في النظام وتسبب اضطرابات في المعدات الحساسة.
- ترقية المكثفات عن طريق منع الجهود الزائدة العالية و/أو زيادة جهد الخدمة.
- توفير الحماية ضد الصواعق لبنوك المكثفات المتصلة بالخطوط.
