ما هو ارتفاع الجهد؟

ما هو ارتفاع الجهد؟

التعريف

يُعرَف ارتفاع الجهد بأنه زيادة مفاجئة وفائقة في الجهد يمكن أن تضر بالمعدات الكهربائية داخل التثبيت. يحدث زيادة الجهد في خطوط الطاقة بسبب زيادة الجهد بين الأطوار أو بين طور والأرض. يتم تصنيف ارتفاعات الجهد بشكل أساسي إلى نوعين رئيسيين: الداخلية والخارجية.

أنواع ارتفاعات الجهد

يمكن أن تُثير الزيادات في الجهد داخل محطة الطاقة إما عن طريق الاضطرابات الداخلية أو الظواهر الجوية. بناءً على أصل هذه الزيادات في الجهد، يتم تصنيف ارتفاعات الجهد إلى فئتين رئيسيتين:

• ارتفاع الجهد الداخلي

• ارتفاع الجهد الخارجي

ارتفاع الجهد الداخلي

عندما يرتفع الجهد داخل نظام الطاقة فوق قيمته المحددة بمفرده، يُشار إليه بارتفاع الجهد الداخلي. يمكن أن تكون الزيادات الداخلية في الجهد عابرة أو ديناميكية أو ثابتة بطبيعتها. إذا كان موجة الزيادة العابرة، فإن ترددها لا علاقة له بالتكرار الطبيعي لنظام التشغيل، وتستمر عادة لبضعة دورات فقط.

يمكن أن تُحدث الزيادات العابرة عن طريق تشغيل مفاتيح الدوائر أثناء التحويل بين الأحمال القابلة للإشباع أو غير القابلة للإشباع. كما يمكن أن تُنتج عندما يتم مقاطعة تيارات صغيرة جدًا أو عندما يصبح طور واحد من نظام ذو محايد معزول مفاجئًا متصلا بالأرض.

تحدث الزيادات الديناميكية عند التكرار الطبيعي لنظام التشغيل وتستمر لبضع ثوانٍ فقط. يمكن أن تُنتج عندما يتم فصل المولد أو عندما يتم التخلص فجأة من جزء كبير من الحمل.

تحدث الزيادات الثابتة عند تكرار النظام ويمكن أن تستمر لفترة طويلة، أحيانًا حتى ساعة كاملة. يمكن أن تُنتج هذه الزيادات عند استمرار عطل الأرض في خط واحد لفترة طويلة. كما يمكن أن تسببها أيضًا عندما يتم توصيل المحايد بالأرض عبر ملف قمع القوس، مما يؤدي إلى زيادة الجهد في الأطوار السليمة.

يمكن أن تتجاوز هذه الزيادات الداخلية ثلاث إلى خمس مرات قيمة الذروة الطبيعية للجهد من الطور إلى المحايد في النظام. ومع ذلك، فهي أقل ضررًا نسبيًا للمعدات ذات العزل المناسب.

يتم إحداث الزيادات الداخلية في الجهد بشكل أساسي بسبب العوامل التالية:

• تشغيل الخط الغير محمل: أثناء عمليات التشغيل، عندما يتم توصيل الخط بمصدر جهد، يتم بدء موجات سريعة. تقوم هذه الموجات بشحن الخط بسرعة. في لحظة الفصل، يمكن أن يصل جهد هذه الموجات فجأة إلى قيمة لا تتجاوز ضعف جهد التغذية.

• فتح الخط المحمل فجأة: عندما يتم إزالة الحمل على الخط فجأة، يتم إنتاج جهد عابر بقيمة e = iz0. هنا، i تمثل القيمة اللحظية للتيار في لحظة فتح الخط، و (z0) هي المقاومة الطبيعية أو موجة الصدمة للخط. يكون الجهد العابر على الخط مستقلاً عن جهد الخط. وبالتالي، فإن نظام النقل ذو الجهد المنخفض معرض بنفس القدر لأن يواجه زيادات في الجهد بنفس الحجم مثل نظام النقل ذو الجهد العالي.

• فشل العزل: يعتبر انهيار العزل بين الخط والأرض أمرًا شائعًا. عندما يفشل العزل، يتراجع الجهد في نقطة العطل فجأة من قيمته القصوى إلى الصفر. هذا يؤدي إلى إنتاج موجة جهد سالبة بجبهة حادة جداً، على شكل موجات صدمة، والتي تنتشر في كلا الاتجاهين.

ارتفاع الجهد الخارجي

يُعرف الارتفاع في الجهد الناتج عن التفريغات الجوية، مثل التفريغات الساكنة أو ضربات البرق، بالارتفاع الخارجي. يمكن أن تفرض الزيادات الخارجية في الجهد ضغطًا كبيرًا على عزل المعدات الكهربائية. تختلف شدة هذه الجهود حسب طبيعة حدث البرق.

تعتمد شدة البرق على كيفية تعرض خط الطاقة المباشر للضرب. يمكن أن يكون ذلك مباشرة بواسطة التفريغ الرئيسي، أو مباشرة بواسطة فرع أو شريط، أو بسبب الاستقراء من وميض البرق الذي يمر قريبًا من الخط دون لمسه.

يمكن تصنيف التثبيتات في محطة الطاقة بشكل أساسي إلى نوعين. النوع الأول هو التعرض الكهربائي، أي أن الأجهزة تتعرض مباشرة لزيادات الجهد من مصدر جوي. والنوع الثاني هو عدم التعرض الكهربائي وبالتالي لا يتأثر بهذا النوع من الزيادات في الجهد.