دور مفتاح التأريض المرشح (FES) في شبكات الكهرباء ذات التيار المستمر عالي الجهد

تعريف مفتاح الأرض ذو الجهد العالي
مفتاح الأرض ذو الجهد العالي هو جهاز تبديل ميكانيكي يستخدم لتوصيل المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي أو الخطوط بالأرض لضمان السلامة أثناء صيانة المعدات أو حل المشكلات. عادةً ما يتم تثبيته بجانب قواطع الدائرة ذات الجهد العالي والمفاتيح العازلة والمحولات وغيرها من الأجهزة لتوصيل الدوائر ذات الجهد العالي بالأرض بشكل سريع وموثوق عند الحاجة.

دور مفتاح الأرض المرشح في شبكة التيار المباشر ذو الجهد العالي (HVDC):
الوظيفة الرئيسية لمفتاح الأرض المرشح هي توصيل نهاية المرشح الباسيفي للتيار المتردد (ACF) بالأرض لضمان أن يعمل المرشح ACF بشكل طبيعي عندما يكون المرشح النشط (APF) خارج الخدمة. هذا التصميم يمكنه من حل مشكلة التوافقيات الخامسة والسابعة في حالة الشبكة الكهربائية ذات التوافقيات الكبيرة وظروف المقاومة التوافقية السيئة للنظام، مما يحسن من قدرة وأمان تشغيل معدات المرشح.

تظهر موضع مفتاح الأرض المرشح داخل الدائرة الحمراء في الشكل رقم 1:

في أنظمة التيار المباشر ذو الجهد العالي (HVDC)، فإن ترتيب تشغيل مفتاح الأرض المرشح مهم للغاية لضمان التشغيل الآمن والاستقرار للنظام. فيما يلي خطوات التشغيل والحذر اللازمة لمفتاح الأرض المرشح أثناء التشغيل العادي:

حالة التشغيل العادية

حالة مفتاح الأرض: في التشغيل العادي، يتم تشغيل مفتاح الأرض المرشح (GS) لضمان أن يعمل المرشح بشكل طبيعي.

إجراء العملية
الأعمال التحضيرية

• تلقي التعليمات التشغيلية: التأكد من استلام تعليمات تشغيل واضحة من مركز التحكم أو الأشخاص المعتمدين الآخرين.
• فحص المعلومات: فحص رقم المرشح ومفتاح الأرض للتأكد من عدم حدوث أي أخطاء في التشغيل.

إيقاف المرشح

• فصل قاطع الدائرة: قم أولاً بفصل قاطع الدائرة (CB) الذي يربط المرشح بالنظام لضمان عزل المرشح تمامًا عن النظام.
• فصل المفتاح العازل FD (HV): بعد فصل قاطع الدائرة، قم بفصل المرشح من جانب القطب العالي للمفتاح العازل FD (HV) لضمان عزل المرشح أكثر عن النظام.

فحص الشحن المتبقية

• قياس الجهد المتبقى: باستخدام جهاز كشف الجهد المناسب، قم بقياس الجهد المتبقى لمجموعة مكثفات المرشح للتأكد من أن الجهد قد انخفض إلى مستوى آمن.
• تسجيل نتائج القياس: تسجيل نتائج القياس للتأكد من سجل عمليات كامل.

غلق مفتاح الأرض GS (HV)

• تأكد من حالة المفتاح العازل: تأكد من أن المفتاح العازل FD (HV) مغلق وأن المفتاح العازل FD (NB) (المفتاح العازل لجانب NB) مفتوح.
• التشغيل اليدوي أو الكهربائي: وفقًا لدليل التشغيل، قم بغلق مفتاح الأرض GS (HV) يدويًا أو كهربائيًا.
• فحص حالة التوصيل بالأرض: فحص مؤشر حالة مفتاح الأرض للتأكد من أن مفتاح الأرض مغلق بشكل صحيح.

غلق مفتاح الأرض GS (NB)

• فصل المفتاح العازل FD (NB): بعد غلق مفتاح الأرض GS (HV)، قم بفصل المفتاح العازل FD (NB).
• تشغيل مفتاح الأرض GS (NB): بعد التأكد من أن المفاتيح العازلة FD (HV) وFD (NB) مغلقة، قم بتشغيل مفتاح الأرض GS (NB).
• فحص حالة التوصيل بالأرض: فحص مؤشر حالة مفتاح الأرض للتأكد من أن مفتاح الأرض مغلق بشكل صحيح.

إعادة الفحص
قياس الجهد مرة أخرى: بعد غلق مفتاح الأرض GS (NB)، قم بقياس جهد مجموعة مكثفات المرشح مرة أخرى للتأكد من أن الجهد قد تم إطلاقه تمامًا إلى الصفر.
تسجيل نتائج القياس: تسجيل نتائج القياس مرة أخرى للتأكد من أن سجل العملية الكامل.

إكمال العملية

• تأكيد السلامة: التأكد من أن المرشح متصل بالأرض بشكل موثوق وأن منطقة التشغيل آمنة.
• إبلاغ بإكمال العملية: إبلاغ مركز التحكم أو الأشخاص المعتمدين الآخرين بإكمال العملية وتسجيل وقت وإجراء العملية.

آلية التحويل

• متطلبات التحويل: التأكد من أن المفتاح العازل FD (HV) يجب أن يكون مغلق وأن المفتاح العازل FD (NB) يجب أن يكون مغلق قبل تشغيل مفتاح الأرض GS (HV).
• التأكيد الثانوي: التأكد من أن المفاتيح العازلة FD (HV) وFD (NB) مغلقة قبل غلق مفتاح الأرض GS (NB).
• التحويل التلقائي: يجب أن يكون للنظام وظيفة تحويل تلقائي لمنع حوادث الأمان الناتجة عن الأخطاء في التشغيل.

المتطلبات التقنية
قدرة الفصل
لا تتطلب قدرة الفصل: لا يتطلب مفتاح الأرض المرشح (FES) قدرة الفصل. وهذا يعني أنه ليس له القدرة على قطع الدائرة تحت الحمل.

قدرة التفريغ
مرشح التفريغ: يجب أن يتمكن مفتاح الأرض المرشح من توصيل مرشح التفريغ الجزئي المتصل بالخط المحايد عبر المفتاح العازل FD (NB) بالأرض بشكل موثوق. وهذا يضمن أن يتم إطلاق الشحن المتبقية في مجموعة مكثفات المرشح تمامًا عند إجراء الصيانة أو الإصلاح.

قدرة التحويل

لا تتطلب قدرة الاتصال: لا يتطلب مفتاح الأرض FES قدرة الاتصال. في معظم الحالات، يمكن استخدام المفاتيح الأرض التقليدية لتلبية هذه الحاجة.

الصيانة

الصيانة بعد فصل المرشح: يمكن إجراء صيانة مفتاح الأرض FES بعد فصل المرشح لضمان سلامة المشغل.

مقاومة الضغط
مقاومة الاتصال المفتوح والجهد المستمر للأرض: يجب أن تكون مقاومة الاتصال المفتوح والجهد المستمر للأرض مماثلة للأجهزة الأخرى المتصلة بالقطب والخط المحايد. وهذا يضمن موثوقية وأمان مفتاح الأرض المرشح في البيئات ذات الجهد العالي.

سمات التشغيل المستمرة

• تيار تسرب منخفض: في الظروف العادية، لا يمر عبر مفتاح الأرض المرشح تيار طبيعي إلا جزء ضئيل جداً من التيار المسرب.
• قدرة التشغيل: يتمتع مفتاح الأرض المرشح بقدرة التشغيل كتيار شحن المرشح في شبكة التيار المباشر ذو الجهد العالي. وهذا يضمن أن يمكن توصيل المرشح بالأرض بشكل موثوق عند الحاجة.

المعايير والدرجات
معايير IEC: وفقًا لمعايير IEC، درجة مفتاح الأرض المرشح غالبًا ما تكون E0. تشير درجة E0 إلى أن المفتاح لا يحتاج إلى قطع التيار أثناء التشغيل العادي، ويحتاج فقط إلى الوظائف الأساسية للتوصيل بالأرض والتفريغ.

يمكننا رؤية نوع من مفاتيح الأرض ذات الجهد العالي في الشكل رقم 2 أدناه والتي تم تصنيعها بواسطة شركة Coelme-Egic: