ما هو الفرق بين محول التأريض ومكثف قمع القوس الكهربائي

نظرة عامة على محولات التأريض
محول التأريض، والمعروف أيضًا باسم "وحدة التأريض"، يمكن تصنيفه إلى منغمس في الزيت وجاف بناءً على الوسط العازل، وإلى ثلاثي الأطوار وفردي الطور بناءً على عدد الأطوار. الدور الرئيسي لمحول التأريض هو توفير نقطة محايدة صناعية لأنظمة الطاقة التي لا تحتوي محولات أو مولداتها على نقطة محايدة طبيعية (مثل الأنظمة المتصلة بالدلتا). تتيح هذه النقطة المحايدة الصناعية استخدام ملف بتيرسون (ملف قمع القوس الكهربائي) أو طريقة التأريض ذات المقاومة المنخفضة، مما يقلل من تيار الخطأ الأرضي السعوي أثناء الأخطاء بين خط واحد والأرض ويحسن موثوقية نظام التوزيع.

نظرة عامة على ملفات قمع القوس الكهربائي (ملفات بتيرسون)
كما يشير الاسم، فإن ملف قمع القوس الكهربائي مصمم لإطفاء الأقواس الكهربائية. إنه ملف حثي ذو نواة حديدية متصل بين نقطة المحايد للمحول (أو المولد) والأرض، ليشكل نظام تأريض بملف قمع القوس الكهربائي. هذا التكوين يمثل نوعًا من أنظمة التأريض ذات التيار الصغير. تحت ظروف التشغيل العادية، لا يمر أي تيار عبر الملف. ومع ذلك، عندما تصيب الشبكة البرق أو يحدث خطأ أرضي قوسي في طور واحد، ترتفع جهد نقطة المحايد إلى جهد الطور. في هذه اللحظة، يتعادل التيار الحثي من ملف قمع القوس الكهربائي مع تيار الخطأ السعوي، مما يؤدي إلى تعويضه. يصبح التيار المتبقي صغيرًا جدًا - غير كافٍ لاستمرار القوس - مما يسمح له بإطفاء نفسه بشكل طبيعي. هذا يزيل الخطأ الأرضي بسرعة دون إحداث فولتات زائدة خطرة.

دور ملف قمع القوس الكهربائي الرئيسي هو توفير تيار حثي يعوض عن التيار السعوي عند نقطة الخطأ أثناء الخطأ الأرضي في طور واحد، مما يقلل من تيار الخطأ الإجمالي إلى أقل من 10 أمبير. هذا يساعد في منع إعادة اشتعال القوس بعد مرور التيار عبر الصفر، ويحقق إطفاء القوس، ويقلل من احتمالية حدوث فولتات زائدة عالية المقدار، ويمنع تصاعد الخطأ. عندما يتم ضبطه بشكل صحيح، لا يقلل ملف قمع القوس الكهربائي فقط من احتمالية حدوث فولتات زائدة بسبب القوس، بل يقمع أيضًا مقدارها ويقلل من الأضرار الحرارية عند نقطة الخطأ وارتفاع الجهد على شبكة التأريض.

الضبط الصحيح يعني أن التيار الحثي (IL) يتطابق أو يقارب بشكل كبير التيار السعوي (IC). في الممارسة الهندسية، يتم التعبير عن درجة عدم التطابق بواسطة معامل عدم التطابق V:

• عندما V=0، يُطلق عليه التعويض الكامل (حالة الانسجام).

• عندما V>0، يكون التعويض أقل من الكافي.

• عندما V<0، يكون التعويض أكثر من الكافي.

في الأفضلية، لتحقيق أفضل قمع للقوس، يجب أن يكون القيمة المطلقة لـ V صغيرة قدر الإمكان - وأفضل ما يكون عند الصفر (التعويض الكامل). ومع ذلك، أثناء التشغيل العادي للشبكة، يمكن أن يؤدي عدم التطابق الصغير (خاصة التعويض الكامل) إلى حدوث فولتات زائدة بسبب الرنين السلسلي. على سبيل المثال، في نظام طاقة منجم الفحم بـ 6 كيلوفولت، يمكن أن يكون جهد تزحزح نقطة المحايد تحت التعويض الكامل أعلى بـ 10 إلى 25 مرة من النظام غير المتأرض - المعروف باسم فولتات الرنين السلسلي الزائدة. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي عمليات التحويل (مثل تشغيل المحركات الكبيرة أو غلق المقاطع غير المتزامنة) أيضًا إلى حدوث فولتات زائدة خطرة. لذلك، عندما لا يوجد خطأ أرضي، فإن تشغيل ملف قمع القوس الكهربائي بالقرب من حالة الانسجام يشكل خطرًا بدلاً من فائدة الأمان. في الواقع، غالبًا ما يتم تجهيز ملفات قمع القوس الكهربائي التي تعمل بالتعويض الكامل أو بالقرب منه بممانع رنين لقمع الفولتات الزائدة الناتجة عن الرنين، وقد أظهرت الخبرة العملية أن هذا النهج فعال للغاية.

الفرق بين محولات التأريض وملفات قمع القوس الكهربائي
في أنظمة التوزيع الثلاثية الأطوار بـ 10 كيلوفولت في الصين، تكون نقطة المحايد عادة غير متأرضة. لمنع تيارات سعوية متقطعة خلال الأخطاء الأرضية في طور واحد من تسبب في تيار قوسي مستمر وتذبذبات الجهد - والتي قد تتصاعد إلى حوادث كبيرة - يتم استخدام محول تأريض لإنشاء نقطة محايد صناعية. عادة ما يستخدم محول التأريض اتصالًا ذا شكل زيج-زاج (Z-type). يتم توصيل نقطة المحايد به بملف قمع القوس الكهربائي، والذي يتم تأريضه بعد ذلك. خلال الخطأ الأرضي في طور واحد، يتعادل التيار الحثي من ملف قمع القوس الكهربائي مع تيار النظام السعوي، مما يسمح للنظام بالاستمرار في التشغيل لمدة تصل إلى ساعتين بينما يقوم الفنيون بتحديد وإزالة الخطأ.

وبالتالي، فإن محول التأريض وملف قمع القوس الكهربائي هما جهازان مختلفان: ملف قمع القوس الكهربائي هو أساسًا مانع كبير متصل بين نقطة المحايد التي يوفرها محول التأريض والأرض. يعملان معًا كنظام متكامل - ولكن لديهما وظائف أساسية مختلفة.