يُطلق على محول التأريض أيضاً اسم محول تأريض النقطة المحايدة. فهو يخلق نقطة محايدة اصطناعية في أنظمة الطاقة حيث لا تتوفر النقطة المحايدة مباشرة أو تكون غير مؤرضة.
لا يحمل عادةً تيار حمل كبير. وبدلاً من ذلك، فإنه يوفر مساراً موثوقاً لتيار التسلسل الصفري أثناء عطل أرضي أحادي الطور. وهو يعمل جنباً إلى جنب مع مقاومة تأريض النقطة المحايدة، أو مقاومة التأريض، أو ملف إخماد القوس. وهذا يساعد في الحد من تيار العطل، وقمع جهود الزيادة العابرة، وتمكين الترحيل الوقائي.
تُستخدم محولات التأريض الجافة على نطاق واسع في المحطات الفرعية، وغرف مفاتيح التوزيع، ومراكز البيانات، والمستشفيات، والمصانع الصناعية، ومحطات الطاقة المتجددة. فهي خالية من الزيت، ومقاومة للحريق، وتتطلب صيانة منخفضة نسبياً.
لماذا نحتاج إلى محولات التأريض؟
تستخدم العديد من شبكات التوزيع متوسطة الجهد بجهد 6 كيلو فولت و10 كيلو فولت و35 كيلو فولت نقطة محايدة غير مؤرضة أو مؤرضة بملف إخماد القوس. إذا كان الجانب منخفض الجهد للمحول الرئيسي موصلاً على شكل دلتا، فلن تكون هناك نقطة محايدة يمكن الوصول إليها للتأريض.
عند حدوث عطل أرضي أحادي الطور، قد يصبح تيار العطل الأرضي السعوي كبيراً بما يكفي لاستمرار القوس. يمكن أن يؤدي هذا إلى جهود زيادة أرضية قوسية، أو رنين حديدي، أو حتى أعطال بين الأطوار.
يوفر محول التأريض نقطة محايدة اصطناعية مستقرة. ويمكن بعد ذلك تأريض النظام من خلال مقاومة أو مفاعل أو جهاز تأريض آخر. وهذا يحسن كل من سلامة النظام وحساسية الحماية.
كيف يعمل: ما هي ميزة التوصيل المتعرج؟
تستخدم محولات التأريض عادةً توصيلاً متعرجاً. يتم تقسيم ملف كل طور إلى جزأين. يتم لف هذه الأجزاء في اتجاهين متعاكسين على أعمدة قلب مختلفة ثم توصيلها على التوالي لإخراج النقطة المحايدة.
في الظروف العادية، تكون جهود الأطوار الثلاثة متوازنة في الأساس.
يحمل محول التأريض بشكل أساسي تيار المغنطة. فهو يقدم ممانعة عالية لتيارات التسلسل الموجب والسالب، لذا فهو يعمل بالقرب من حالة عدم الحمل.
أثناء عطل أرضي أحادي الطور، يتدفق تيار التسلسل الصفري عبر النقطة المحايدة إلى الأرض.
يسمح الترتيب المتعرج لتدفق التسلسل الصفري بتكوين مسار مغلق داخل القلب. وهذا يؤدي إلى ممانعة منخفضة لتيار التسلسل الصفري.
مقارنة بمحولات الطاقة التقليدية، يتمتع محول التأريض المتعرج بممانعة تسلسل صفري أقل بكثير.
لذلك فهو أكثر ملاءمة لحمل تيار العطل الأرضي. تعتمد ممانعة التسلسل الصفري الدقيقة على سعة المنتج، وهيكل القلب، ومستوى جهد النظام. ويجب تأكيدها من تقارير اختبار الشركة المصنعة ودراسات عطل النظام.
الأنواع الشائعة وترتيبات التوصيل
يمكن تصنيف محولات التأريض على النحو التالي:
- حسب وسط العزل: محولات التأريض المغمورة بالزيت ومحولات التأريض الجافة.
- حسب عدد الأطوار: محولات التأريض ثلاثية الطور وأحادية الطور.
- حسب ترتيب الملفات: محولات التأريض ثنائية الملفات وثلاثية الملفات.
غالباً ما يتضمن محول التأريض ثلاثي الملفات ملفاً مساعداً منخفض الجهد. يمكن أن يعمل هذا الملف كمحول لخدمة المحطة. توفر الوحدة بعد ذلك نقطة محايدة اصطناعية ومصدر طاقة مساعد في نفس الوقت، مما يقلل من عدد المعدات ويوفر المساحة.
تشمل ترتيبات التوصيل النموذجية ZNyn وYNd. يجب أن يعتمد الاختيار النهائي على جهد النظام، وطريقة التأريض، ومتطلبات الحماية، وأي طلب حمل مساعد.
المعلمات الرئيسية واعتبارات الاختيار
تشمل المعلمات المهمة للاختيار:
- الجهد المقنن: يجب أن يتطابق مع جهد النظام، مثل 10 كيلو فولت أو 35 كيلو فولت.
- ممانعة التسلسل الصفري: تؤثر على تيار العطل الأرضي أحادي الطور. يجب تنسيقها مع مقاومة تأريض النقطة المحايدة، وملف إخماد القوس، وإعدادات الحماية.
- السعة المقننة: تتحدد بتيار النظام السعوي، وطريقة التأريض، وتيار العطل قصير المدة.
- فئة العزل: الفئات الشائعة للوحدات الجافة هي الفئة F والفئة H.
- قدرة التيار قصير المدة: يجب أن يتحمل المحول تيار العطل الأرضي لمدة العطل المطلوبة.
- طريقة التأريض: التأريض بمقاومة منخفضة، أو التأريض بمقاومة عالية، أو التأريض بمفاعلة، أو التأريض بملف إخماد القوس، أو التأريض الصلب.
في أنظمة التأريض بمقاومة منخفضة، يجب التحقق من سعة محول التأريض مقابل جهد النظام وتيار العطل المستهدف. كما يجب التحقق منها مقابل مدة العطل المطلوبة. يجب اشتقاق التصنيف المستمر من الحمل الحراري قصير المدة. إذا كانت الوحدة توفر أيضاً حمل خدمة المحطة، فيجب إضافة الحمل المساعد لتجنب ارتفاع الحرارة على المدى الطويل.
التطبيقات النموذجية
- شبكات التوزيع 10 كيلو فولت / 35 كيلو فولت: توفير نقطة محايدة اصطناعية والحد من جهود الزيادة القوسية.
- شبكات الكابلات: يتطلب تيار العطل الأرضي السعوي الأعلى طريقة تأريض خاضعة للرقابة.
- محطات الطاقة المتجددة: تثبيت جهد النقطة المحايدة في أنظمة تجميع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
- مراكز البيانات والمستشفيات والمنشآت الصناعية: تحسين سلامة التأريض واكتشاف الأعطال.
- الإمداد المساعد للمحطات الفرعية: استخدام محول تأريض ثلاثي الملفات كمحول لخدمة المحطة.
قائمة الفحص اليومي
يعمل محول التأريض الجاف عادةً عند عدم الحمل أو حمل خفيف جداً. فهو يحمل تياراً كبيراً فقط أثناء العطل الأرضي. يجب أن تغطي عمليات الفحص الروتينية كلا من عناصر المحول الجاف العامة ودائرة تأريض النقطة المحايدة.
| منطقة التفتيش |
العناصر الرئيسية |
الحالة الطبيعية / الإجراء |
| المظهر والعزل |
الهيكل الخارجي، الملفات، العوازل، العوازل البرجية، مشابك القلب |
لا توجد شقوق أو تغير في اللون أو تفحم أو مسارات تفريغ أو مواد غريبة؛ تنظيف الغبار المتراكم أثناء فترة التوقف |
| التوصيلات الكهربائية |
نهايات الكابلات، قضبان التوصيل، الأطراف، المسامير |
لا يوجد ترهل أو أكسدة أو تغير في اللون أو احتراق؛ الفحص باستخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء |
| الحياد والتأريض |
سلك الحياد، مقاومة التأريض أو ملف إخماد القوس، تأريض الهيكل الخارجي، تأريض القلب |
موصلات التأريض آمنة وخالية من التآكل؛ مقاومة التأريض الوقائي عادة ≤ 4 أوم أو كما هو مطلوب من شبكة التأريض؛ يجب تحديد مقاومة تأريض الحياد عن طريق حسابات النظام |
| درجة الحرارة والتبريد |
منظم درجة الحرارة، درجة حرارة الملفات، مراوح التبريد، مجاري الهواء |
وحدات الفئة F تنذر عادة عند حوالي 130 درجة مئوية وتفصل عند حوالي 150 درجة مئوية؛ الفئة H تسمح بدرجات حرارة أعلى؛ تأكد من الإعدادات من خلال لوحة البيانات وبيانات الشركة المصنعة |
| الصوت والاهتزاز |
القلب، المشابك، الهيكل الخارجي، المراوح |
الطنين المنتظم طبيعي؛ قم بالتحقيق في أصوات التكسير أو التقوس أو الضوضاء المعدنية فوراً |
| معاملات التشغيل |
الجهد، التيار، توازن الأطوار، تيار التسلسل الصفري |
يفضل أن يكون انحراف الجهد ضمن ±5%؛ تيارات أطوار متوازنة؛ تيار التسلسل الصفري غير الطبيعي يتطلب التحقيق |
| البيئة |
التهوية، درجة الحرارة، الرطوبة، التكثف، الحماية من الآفات |
درجة الحرارة المحيطة عموماً ≤ 40 درجة مئوية؛ الرطوبة النسبية ≤ 85%؛ لا يوجد تكثف أو حطام أو تلف في العزل |
الأعطال الشائعة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها
| العَرَض |
السبب المحتمل |
الإجراء الموصى به |
| انزياح جهد النقطة المحايدة |
عدم توازن الأطوار، سوء التأريض، عطل تأريض في النظام |
تحقق من توازن الحمل، ودائرة التأريض، وجهد التسلسل الصفري |
| تيار التسلسل الصفري غير الطبيعي |
عطل تأريض أحادي الطور، عطل في مقاومة التأريض، مشكلة في الحماية |
تحقق من حالة عطل النظام؛ افحص الدائرة المحايدة، ومقاومة التأريض، ومحول تيار التسلسل الصفري |
| ارتفاع حرارة الملفات أو الوصلات |
توصيلات مفكوكة، حمل زائد، عطل في المروحة |
قم بإجراء فحص بالأشعة تحت الحمراء؛ شدّد التوصيلات؛ افحص المراوح وقنوات الهواء |
| ضجيج أو رائحة التفريغ الكهربائي |
رطوبة، تراكم الغبار، تفريغ جزئي |
افحص سطح العزل أثناء الانقطاع؛ أجرِ اختبارات العزل إذا لزم الأمر |
| تيار تأريض القلب المرتفع |
نقاط تأريض قلب متعددة، تدهور العزل |
قس مقاومة عزل القلب؛ حدد وأزل نقاط التأريض غير المقصودة |
| فصل قاطع حماية التسلسل الصفري |
عطل تأريض فعلي، تلف مقاومة التأريض، عطل في محول التيار أو المرحل |
تأكد مما إذا كان قد حدث عطل حقيقي؛ افحص الدائرة المحايدة، ومقاومة التأريض، ومحول تيار التسلسل الصفري، وإعدادات المرحل |
توصيات الصيانة والاختبار
الحفاظ على سجلات التشغيل لدرجة حرارة الملف، والتيار، والجهد، وتيار التسلسل الصفري، وتشغيل المروحة. قد تشمل الأنشطة الشهرية الفحص البصري، شد الأطراف، واختبارات وظيفة المروحة. يجب أن تغطي الفحوصات الفصلية نظام التأريض، تيار تأريض القلب، وحالة العزل.
قد تشمل الاختبارات السنوية أو القائمة على الرموز مقاومة العزل، مقاومة التيار المستمر للملف، نسبة اللفات، معايرة منظم درجة الحرارة، واختبار التفريغ الجزئي حيثما كان ذلك قابلاً للتطبيق.
على الرغم من أن محول التأريض يحمل حملاً قليلاً جداً أثناء التشغيل العادي، إلا أن موثوقيته تؤثر مباشرة على أداء حماية القصر الأرضي. يجب معاملة الموصل المتعادل، مقاومة التأريض، ملف قمع القوس، ودائرة حماية التسلسل الصفري كنقاط فحص ذات أولوية.
نطاق العمل وملاحظات السلامة
تهدف هذه المقالة إلى مرجع عام حول محولات التأريض من النوع الجاف المستخدمة في أنظمة التوزيع متوسطة الجهد. يجب أن تتبع المعلمات والإعدادات وفترات الصيانة المحددة دائماً لوحة بيانات المعدات، وتعليمات الشركة المصنعة، ومواصفات المشروع، والمعايير المحلية المعمول بها.
أثناء الفحوصات الحية، حافظ على مسافة أمان من الأجزاء النشطة. يجب أن تتبع أي أعمال تتضمن العزل، أو شد الأطراف، أو الاختبار إجراءات القفل والوسم المناسبة، والتحقق من فصل الطاقة، وإجراءات التأريض.
المعلومات المقدمة هنا هي للمناقشة الفنية فقط ولا تشكل تصميماً هندسياً، أو تنسيقاً للحماية، أو تعليمات تشغيلية.
تسجيل الدخول
