ما هي التنسيق العازل في النظام الكهربائي؟

ما هو التنسيق العازل في نظام الطاقة؟

تعريف التنسيق العازل

التنسيق العازل هو الترتيب الاستراتيجي للعزل الكهربائي لتقليل أضرار النظام وضمان سهولة الإصلاحات في حالة الفشل.

جهود النظام

فهم الجهود الاسمية والأقصى لنظام الطاقة أمر ضروري لتصميم عزل النظام لمعالجة ظروف التشغيل المختلفة.

جهد النظام الاسمي

جهد النظام الاسمي هو الجهد بين الأطوار الذي يتم تصميم النظام له عادة. مثل أنظمة 11 كيلوفولت، 33 كيلوفولت، 132 كيلوفولت، 220 كيلوفولت، 400 كيلوفولت.

جهد النظام الأقصى

جهد النظام الأقصى هو الجهد الأقصى المسموح به للموجة الكهربائية والذي يمكن أن يحدث لفترة طويلة خلال حالة عدم الحمل أو الحمل الخفيف لنظام الطاقة. ويتم قياسه أيضًا بطريقة بين الأطوار.

يتم تقديم قائمة بجهود النظام الاسمية المختلفة ومعها جهود النظام الأقصى المقابلة أدناه للمرجع،

ملاحظة - من الجدول أعلاه يتضح أن جهد النظام الأقصى عادة ما يكون 110٪ من الجهد النظام الأساسي حتى مستوى الجهد 220 كيلوفولت،而对于您的请求，我将严格按照指示继续翻译成阿拉伯语：

وأنه بالنسبة لجهد 400 كيلوفولت وما فوق، يكون 105%.

عامل التأريض

هذا هو نسبة أعلى جهد فعال (rms) بين الطور والأرض أثناء حدوث عطل تأريض إلى الجهد الفعال (rms) بين الأطوار الذي يمكن الحصول عليه في الموقع المحدد بدون العطل.

هذه النسبة تصف بشكل عام شروط التأريض لنظام من وجهة نظر موقع العطل المختار.

نظام متأرض فعالاً

يقال أن النظام متأرض فعالاً إذا لم يتجاوز عامل التأريض 80% وإذا كان أكبر من ذلك فهو غير متأرض فعالاً.

عامل التأريض هو 100% لنظام ذو محايد معزول، بينما هو 57.7% (1/√3 = 0.577) لنظام متأرض بشكل صلب.

مستوى العزل

يتعين على كل معدات كهربائية أن تواجه حالات مختلفة من الجهد الزائد العابر الشاذ في أوقات مختلفة خلال فترة خدمتها الكاملة. قد يتعين على المعدات تحمل الضربات الصادرة عن الرعد، والضربات الناتجة عن التحويل، وأو الجهود الزائدة القصيرة الأمد. يتحدد مستوى العزل لنظام الطاقة ذات الجهد العالي اعتماداً على أعلى مستوى من الجهود الزائدة العابرة والجهود الزائدة القصيرة الأمد التي يمكن أن يتحملها أحد مكونات نظام الطاقة.

في تحديد مستوى العزل لنظام أقل من 300 كيلوفولت، يتم النظر في الجهد الزائد العابر الناتج عن الرعد والجهد الزائد القصير الأمد. أما للمعدات ذات الجهد 300 كيلوفولت وما فوق، يتم النظر في الجهد الزائد العابر الناتج عن التحويل والجهد الزائد القصير الأمد.

جهد الرعد العابر

يمكن تمثيل الاضطرابات في النظام بسبب الرعد الطبيعي بأشكال موجية أساسية مختلفة. إذا مر جهد الرعد العابر بعض المسافة على خط النقل قبل الوصول إلى العازل، فإن شكل الموجة يقترب من الموجة الكاملة، وتُشار إليها باسم موجة 1.2/50. إذا أدى انتقال موجة اضطراب الرعد إلى حدوث تفريغ عبر العازل، فإن شكل الموجة يصبح مقطوعاً. إذا ضرب الرعد العازل مباشرة، فقد يرتفع جهد الرعد العابر بسرعة حتى يتم تخفيفه بواسطة التفريغ، مما يسبب انهيارًا مفاجئًا وحادًا في الجهد. هذه الثلاثة موجات تختلف في مدتها وأشكالها.

جهد التحويل العابر

خلال عملية التحويل قد يظهر جهد أحادي القطب في النظام. شكل الموجة قد يكون متذبذب أو مخمد بشكل دوري. شكل موجة جهد التحويل العابر لديه جبهة حادة وذيل مخمد طويل.

جهد التحمل القصير الأمد للتردد الكهربائي

جهد التحمل القصير الأمد للتردد الكهربائي هو القيمة الفعالة المحددة للجهد الكهربائي الجيبي التي يجب أن يتحملها الجهاز الكهربائي لمدة زمنية محددة عادةً 60 ثانية.

أجهزة الحماية

أجهزة الحماية من الجهد الزائد مثل مثبطات الرعد مصممة لتحمل مستوى معين من الجهد الزائد العابر، حيث تقوم هذه الأجهزة بتصريف طاقة الدفع إلى الأرض وبالتالي الحفاظ على مستوى الجهد الزائد العابر حتى مستوى محدد. وبالتالي لا يمكن أن يتجاوز الجهد الزائد العابر هذا المستوى. مستوى الحماية لأجهزة الحماية من الجهد الزائد هو أعلى قيمة قمّة للجهد التي يجب ألا تتجاوز عند مخارج أجهزة الحماية من الجهد الزائد عند تطبيق ضربات التحويل والرعد.

استخدام سلك الدرع أو سلك الأرض

يمكن أن تنتج الضربات الصادرة عن الرعد في خطوط النقل الهوائية من الضربات المباشرة للرعد. يمكن حماية هذه الخطوط بتثبيت سلك الدرع أو سلك الأرض فوق الموصل العلوي بارتفاع مناسب. إذا تم توصيل سلك الدرع بشكل صحيح ببرج النقل وكان البرج متأرجحاً بشكل جيد، فإنه يمكن منع الضربات المباشرة للرعد على أي موصلات داخل زاوية الحماية لسلك الأرض. كما توفر أسلاك الدرع حماية للمحطات الكهربائية ومعداتها من الرعد.

الطريقة التقليدية للتنسيق العازل

كما تم مناقشته، قد تتعرض مكونات نظام الطاقة الكهربائي لمستويات مختلفة من الضغوط الجهد العابر الشاذ، بما في ذلك الضربات الناتجة عن التحويل والرعد. باستخدام أجهزة الحماية مثل مثبطات الرعد يمكن الحد من السعة القصوى لهذه الجهود الزائدة العابرة. من خلال الحفاظ على مستويات العزل أعلى من مستوى حماية أجهزة الحماية، يتم تقليل احتمالية حدوث انهيار العزل. وهذا يضمن أن أي جهد عابر يصل إلى العزل يكون ضمن الحدود الآمنة المحددة بواسطة مستوى الحماية.

عادةً ما يتم تحديد مستوى العزل العابر عند 15 إلى 25٪ فوق مستوى الجهد المحمي لأجهزة الحماية.

طرق الإحصاء للتنسيق العازل

في الجهد العالي للنقل، لا يزيد طول سلاسل العوازل والمسافة في الهواء بشكل خطي مع الجهد ولكن تقريباً إلى V1.6. يتم عرض عدد الأقراص العازلة اللازمة في سلسلة التعليق لجهود عابرة مختلفة أدناه. يلاحظ أن زيادة عدد الأقراص تكون فقط قليلة لنظام 220 كيلوفولت، مع زيادة عامل الجهد الزائد من 2 إلى 3.5 ولكن هناك زيادة سريعة في نظام 750 كيلوفولت. وهكذا، بينما قد يكون من الجدوى الاقتصادية حماية خطوط الجهد المنخفض حتى عامل الجهد الزائد 3.5 (على سبيل المثال)، فإنه بالتأكيد ليس من الجدوى الاقتصادية أن يكون عامل الجهد الزائد أكثر من حوالي 2 إلى 2.5 على خطوط الجهد العالي. في الأنظمة ذات الجهد العالي، يكون الجهد الزائد الناتج عن التحويل هو الأكثر أهمية. ومع ذلك، يمكن السيطرة على هذه الجهود من خلال تصميم أجهزة التحويل بشكل صحيح.

الكفاءة الاقتصادية

يجب أن يوازن التنسيق العازل بين المتطلبات التقنية والجدوى الاقتصادية، خاصة عند المستويات الأعلى للجهد.