يوفر محول تأريض جاف نقطة محايدة صناعية لأنظمة ثلاثية الطور لا تحتوي على نقطة محايدة يمكن الوصول إليها بشكل طبيعي. بمجرد إنشاء النقطة المحايدة، يمكن توصيلها بـملف إخماد القوس، مقاومة تأريض، مفاعل النقطة المحايدة، أو أجهزة مساعدة أخرى، لتشكيل ترتيب تأريض محايد كامل جنبًا إلى جنب مع مفاتيح العزل، ومحولات التيار، وموانع زيادة الجهد، أو فجوات الشرر.
ما هي المعدات التي يمكن توصيلها بالنقطة المحايدة؟
| المعدات |
الوظيفة الرئيسية |
ملاحظات ذات صلة بـ IEC |
| ملف إخماد القوس / ملف بيترسن |
يعوّض تيار السعة لعطل التأريض أحادي الطور ويساعد في إخماد القوس |
يمكن الرجوع إلى المعيار IEC 60076-6 للقيم المقدرة والقدرة على التحمل قصير المدى ومستويات العزل |
| مقاومة التأريض |
يحد من تيار عطل التأريض، ويكبح الجهد الزائد، ويوفر تيار تسلسل صفري قابل للاكتشاف |
يتم اختيار المقاومة بناءً على جهد الطور إلى المحايد وتيار العطل المستهدف؛ ويجب التحقق من التحمل الحراري قصير المدى |
| مفاعل نقطة المحايد |
يحد من تيار التسلسل الصفري أو يكبح الرنين عند توصيله على التوالي مع ملف إخماد القوس |
يمكن التعامل معه كمفاعل تأريض لنقطة المحايد وفقاً للمعيار IEC 60076-6 |
| مانع الصواعق / فجوة الشرر |
يحد من الجهد الزائد لنقطة المحايد ويحمي محول التأريض |
يمكن الرجوع إلى المعيارين IEC 60071-1 و IEC 60071-2 لتنسيق العزل |
| محول التيار |
يقيس تيار التسلسل الصفري لأغراض الحماية، واختيار خط عطل التأريض، والمراقبة |
يُركَّب في دائرة نقطة المحايد |
| مفتاح العزل |
يوفر نقطة عزل مرئية لأغراض الصيانة والتبديل |
يجب توفيره في دائرة نقطة المحايد |
| الحمل الثانوي |
يوفر طاقة مساعدة عندما يعمل محول التأريض أيضاً كمحول خدمة للمحطة |
يجب حساب السعة الثانوية بشكل منفصل |
تستخدم محولات التأريض من النوع الجاف عادةً توصيل متعرج، مثل ZNyn11 أو ZNvn11. في ظل التشغيل العادي، تُظهر ممانعة عالية لتيارات الترتيب الموجب والسالب وتحمل فقط تيار مغنطة صغير. أثناء حدوث عطل أرضي أحادي الطور، تُظهر ممانعة منخفضة لتيار الترتيب الصفري، مما يسمح له بالتدفق عبر النقطة المحايدة إلى ملف قمع القوس أو مقاومة التأريض.
متى يكون ملف قمع القوس مناسباً؟
تعتبر ملفات قمع القوس مناسبة لـالأنظمة غير المؤرضة تأريضاً فعالاً، والمعروفة أيضاً باسم الأنظمة المؤرضة رنينياً أو أنظمة تيار العطل الأرضي الصغير.
تشمل ظروف التطبيق النموذجية ما يلي:
- أنظمة الجهد المتوسط مثل 3 كيلو فولت، 6 كيلو فولت، 10 كيلو فولت، 20 كيلو فولت، 35 كيلو فولت و66 كيلو فولت.
- الأنظمة التي يتجاوز فيها تيار العطل الأرضي أحادي الطور السعوي الحد المسموح به للمحايد المعزول، ولكن يُطلب استمرار التشغيل لفترة قصيرة أثناء حدوث عطل أرضي.
- الشبكات ذات متطلبات استمرارية التوريد العالية، مثل شبكات التوزيع الريفية، والمناجم، وحقول النفط، والمصانع الكيميائية، والمصانع المعدنية، والمستشفيات، والمنشآت الصناعية ذات العمليات المستمرة.
- شبكات الخطوط الهوائية أو الشبكات المختلطة هوائية/كابلات ذات أعطال أرضية عابرة متكررة.
- التشغيل تحت التعويض الزائد لتجنب الرنين التسلسلي الناتج عن التعويض شبه الكامل.
يمكن للتأريض الرنيني أن يحد من جهود التيار الزائد العابرة أثناء الأعطال الأرضية أحادية الطور. ومع ذلك، لا يزال يتعين تجنب الرنين، وقد تحدث جهود تيار زائد أعلى إذا كانت معدات التعويض غير طبيعية أو مضبوطة بشكل غير صحيح.
إرشادات الاختيار:
- عندما يتجاوز تيار العطل الأرضي السعوي الحد المسموح به لنظام المحايد المعزول ويُطلب تشغيل قصير المدى في حالة العطل، يمكن النظر في استخدام ملف قمع القوس. يجب تحديد الحد الدقيق وفقاً للمعايير الوطنية المعمول بها، ومتطلبات المرافق المحلية، ومواصفات المعدات.
- عندما يكون التيار السعوي عالياً، خاصة في شبكات الكابلات بالكامل، قد يُفضل التأريض منخفض المقاومة أو مخطط تأريض مشترك.
- عندما يكون التيار السعوي قريباً من حد الاختيار، يمكن اعتماد مخطط مشترك: يعمل ملف قمع القوس في الظروف العادية، ويتم توصيل مقاومة على التوازي بعد تأخير زمني لإزالة الأعطال الأرضية الدائمة.
متى تكون مقاومة التأريض مناسبة؟
تنقسم مقاومات التأريض إلى تأريض منخفض المقاومة وتأريض عالي المقاومة.
التأريض منخفض المقاومة
تشمل التطبيقات النموذجية شبكات الكابلات من 6 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت، وأنظمة التوزيع الحضرية، وأنظمة الطاقة الصناعية، وأنظمة الخدمات المساعدة لمحطات الطاقة.
الخصائص الرئيسية:
- تيار العطل الأرضي مرتفع نسبياً، ويقتصر عادةً على عدة مئات من الأمبير.
- يمكن لحماية الترتيب الصفري اكتشاف العطل بشكل موثوق.
- يمكن فصل المغذيات المعطلة بسرعة.
- يتم الحد من جهود التيار الزائد العابرة بشكل فعال.
- تكون استمرارية التوريد أقل منها في الأنظمة المؤرضة رنينياً لأنه يتم فصل الدائرة المعطلة.
اعتبارات الاختيار:
- مناسب لشبكات الكابلات بالكامل وأنظمة التوزيع تحت الأرض الحضرية.
- يُفضل عندما تكون هناك حاجة إلى حماية سريعة، وتحديد دقيق لموقع العطل، وفصل انتقائي.
- يجب التحقق من محول التأريض، ومقاومة التأريض، ومعدات التحويل لتحمل حراري قصير المدى بناءً على تيار العطل الأرضي المتوقع ووقت إزالة العطل.
يمكن تقدير قيمة المقاومة مبدئياً على النحو التالي:
R = V_ln / I_f
حيث V_ln هو جهد الطور إلى المحايد للنظام وI_f هو تيار العطل الأرضي أحادي الطور المستهدف. يُعد هذا التعبير أساس اختيار مبسط. يجب أن تأخذ القيمة النهائية في الاعتبار أيضاً تغير جهد النظام، ومخطط التأريض، وإعدادات الحماية، والتيار السعوي، والحدود الحرارية للمعدات.
التأريض عالي المقاومة
يُستخدم التأريض عالي المقاومة حيث يجب الحد من تيار العطل الأرضي، وقمع جهود التيار الزائد الرنينية، ويكون استمرار التشغيل لفترة قصيرة مقبولاً.
الخصائص الرئيسية:
- يقتصر تيار العطل الأرضي عادةً على بضعة أمبيرات تصل إلى عدة عشرات من الأمبيرات.
- قد يستمر النظام في التشغيل مؤقتاً، ولكن يجب تحديد موقع العطل وإزالته فوراً.
- يُطبق عادةً في أطراف المولدات، وأنظمة الطاقة المساعدة، وأنظمة التوزيع الصغيرة.
ملف قمع القوس مقابل التأريض منخفض المقاومة
| المقارنة |
تأريض ملف إخماد القوس |
تأريض منخفض المقاومة |
| تيار خطأ التأريض |
تيار متبقٍ منخفض |
عادة عدة مئات من الأمبير |
| معالجة الخطأ |
إخماد القوس؛ يمكن الاستمرار في التشغيل لفترة قصيرة |
فصل سريع للمغذي المعطل |
| استمرارية الإمداد |
أعلى |
أقل |
| التحكم في الجهد الزائد |
يحد من الجهود الزائدة العابرة؛ يجب تجنب الرنين |
تحديد فعال للجهد الزائد |
| الحماية |
يعتمد على اختيار سطر خطأ التأريض؛ الفصل ليس فورياً دائماً |
حماية التسلسل الصفري تفصل الدائرة المعطلة |
| الشبكة النموذجية |
شبكات هوائية أو مختلطة ذات متطلبات موثوقية عالية |
شبكات الكابلات، أنظمة التوزيع الحضرية والصناعية |
محول تأريض من النوع الجاف
حماية نقطة الحياد ومتطلبات التشغيل
بالإضافة إلى معدات نقطة الحياد الرئيسية، يجب مراعاة إجراءات الحماية والتشغيل التالية:
- يجب تركيب مفتاح فصل لتوفير نقطة عزل مرئية.
- يجب توفير محول تيار لقياس تيار التسلسل الصفري، والحماية، واختيار خط العطل الأرضي.
- مانعات الصواعق أو فجوات الشرر يجب مراعاة استخدامها للحد من الجهد الزائد عند نقطة الحياد.
- يجب تجهيز محول التأريض بـ حماية زيادة التيار ذات التسلسل الصفري، منسقة مع نظام تأريض الشبكة.
- عادةً، يجب توصيل نقطة حياد محول تأريض واحد فقط على نفس مقطع قضبان التجميع، مع تطبيق التعشيق الموضعي.
- يجب تجهيز أنظمة التأريض الرنيني بـ اختيار خط العطل الأرضي أحادي الطور.
- يجب أن تضمن أنظمة التأريض منخفضة المقاومة تشغيل حماية التسلسل الصفري بشكل موثوق والتحقق من التحمل الحراري لمقاوم التأريض.
- يجب التحقق من مستويات العزل من خلال تنسيق العزل وفقاً لـ IEC 60071-1 و IEC 60071-2.
توصيات الاختيار
- عندما يكون الجانب منخفض الجهد للمحول الرئيسي موصولاً على شكل دلتا وليس لديه نقطة حياد يمكن الوصول إليها، يجب توفير محول تأريض.
- عندما يكون تيار العطل الأرضي السعوي منخفضاً نسبياً ويكون التشغيل المستمر لفترة قصيرة مقبولاً، غالباً ما يُفضل استخدام ملف إطفاء القوس.
- عندما تحتوي الشبكة على العديد من دوائر الكابلات، وتيار سعوي عالٍ، ويتطلب إزالة سريعة للعطل، غالباً ما يكون التأريض منخفض المقاومة أكثر ملاءمة.
- عندما يكون التيار السعوي قريباً من حد الاختيار، يمكن اعتماد مخطط مشترك: يعمل ملف إطفاء القوس أثناء الظروف العادية، ويتم توصيل مقاوم على التوازي في حالة الأعطال الأرضية الدائمة.
- يجب أن يتطابق تصنيف محول التأريض مع معدات نقطة الحياد. بالنسبة للتأريض بملف إطفاء القوس، يجب أن يفي المحول بتصنيف الملف، ومتطلبات الخدمة قصيرة المدى والحرارية. وبالنسبة للتأريض بالمقاوم، يجب التحقق منه مقابل تيار العطل الأرضي قصير المدى ومدة العطل. إذا كان محول التأريض يوفر أيضاً طاقة مساعدة، فيجب حساب سعة الحمل الثانوي بشكل منفصل.
- تشمل التصنيفات قصيرة المدى النموذجية 10 ثوانٍ، 30 ثانية و 60 ثانية، ولكن يجب تحديد القيمة النهائية وفقاً لوقت إزالة الحماية، وظروف تشغيل الشبكة، ومواصفات الشركة المصنعة.
- يجب تصميم دائرة نقطة الحياد كتخطيط كامل، بما في ذلك مفاتيح الفصل، ومحولات التيار، ومانعات الصواعق أو فجوات الشرر، وأجهزة الحماية اللازمة.
باختصار، تُستخدم نقطة الحياد لمحول التأريض من النوع الجاف بشكل رئيسي لتوصيل ملف إطفاء القوس، ومقاوم التأريض ومعدات الحماية والقياس المرتبطة. يُعد التأريض بملف إطفاء القوس أكثر ملاءمة للشبكات التي تتطلب استمرارية عالية في التوريد وتيارات عطل أرضي خاضعة للتحكم.
يُعد التأريض منخفض المقاومة أكثر ملاءمة للشبكات الحضرية والصناعية الغنية بالكابلات حيث يُطلب إزالة سريعة للعطل. يجب أن تتوافق المعلمات النهائية واختيار المعدات مع معايير IEC المعمول بها، ولوائح المرافق المحلية، والشروط الفنية للشركة المصنعة للمعدات.
تسجيل الدخول
