معالجة عطلة التأريض الفردية لخط التوزيع 35 كيلوفولت

خطوط التوزيع: مكون رئيسي لنظم الطاقة

تعتبر خطوط التوزيع من المكونات الرئيسية لنظم الطاقة. على نفس حافلة الجهد، يتم توصيل عدة خطوط توزيع (للإدخال أو الإخراج)، وكل منها يحتوي على العديد من الفروع المرتبة بشكل شعاعي ومتصلة بمحولات التوزيع. بعد خفض الجهد بواسطة هذه المحولات، يتم تزويد الكهرباء لعدد كبير من المستخدمين النهائيين. في مثل هذه الشبكات التوزيعية، تحدث أعطال مثل قصر الدائرة بين الأطوار، زيادة التيار (الزائد)، وأعطال طور واحد إلى الأرض بشكل متكرر. من بين هذه الأعطال، تعتبر أعطال طور واحد إلى الأرض الأكثر شيوعًا، حيث تمثل أكثر من 70% من إجمالي أعطال النظام. بالإضافة إلى ذلك، تتطور العديد من أعطال قصر الدائرة من أعطال طور واحد إلى الأرض التي تتفاقم لتتحول إلى أعطال متعددة الأطوار.

تشير أعطال طور واحد إلى الأرض إلى حالات يكون فيها أحد الأطوار الثلاثة (A، B، أو C) على خط التوزيع مكسورًا ومتصلاً بالأرض، أو يلامس الأشجار، المباني، الأعمدة، أو أبراج الكهرباء، مما يشكل مسارًا موصلًا مع الأرض. يمكن أيضًا أن تنتج عن زيادة الجهد بسبب الرعد أو ظروف جوية أخرى، مما يؤدي إلى تلف عزل معدات التوزيع، مما يسبب انخفاضًا كبيرًا في مقاومة العزل للأرض.

عند حدوث عطل طور واحد إلى الأرض في نظام التأريض ذو التيار المنخفض، لا يتشكل حلقة عطل كاملة مباشرة. يعتبر التيار السعوي للتأريض أقل بكثير من تيار الحمل، ويظل جهد الخطوط متناسقًا، لذا فإن تزويد المستخدمين بالكهرباء لا يتوقف فورًا. لذلك، تسمح اللوائح بمواصلة التشغيل لمدة تصل إلى ساعتين مع وجود عطل أرضي واحد. ومع ذلك، يرتفع الجهد على الأطوار غير المصابة بالنسبة للأرض، مما يشكل تهديدًا للعزل. لذا يجب تحديد وتغيير الخطوط التي تحتوي على عطل أرضي بسرعة.

I. تحديد أعطال طور واحد إلى الأرض على الحافلات المساعدة 35 كيلوفولت

عند حدوث أعطال طور واحد إلى الأرض، أو تذبذبات الحديد، أو فقدان الطور، أو انفجار مصباح التوتر العالي في محولات التوتر (VTs)، يمكن أن تكون الظواهر الملاحظة مشابهة، ولكن التحليل الدقيق يكشف عن اختلافات مميزة.

• عطل طور واحد إلى الأرض:
  ستصدر محطة التحويل ونظام SCADA إشارات مثل "تأريض حافلة 35 كيلوفولت" أو "تنشيط ملف القمع رقم X". لا ينفجر الحماية ولكنه يطلق إشارات إنذار. ينخفض جهد الطور المعطوب، بينما يرتفع جهد الأطوار الأخرى. يصبح ضوء مؤشر VT للطور المعطوب باهتًا، بينما يصبح الضوء الآخرين أشد سطوعًا. في حالة العطل الثابت (المعدني)، ينخفض جهد الطور المعطوب إلى الصفر، ويزداد جهد الأطوار الأخرى للأرض بمقدار √3 مرة، بينما يظل جهد الخطوط ثابتًا. يقرأ إخراج 3V₀ لـ VT حوالي 100 فولت، ويضاء ضوء قمع التوافقي. يحمل ملف القمع تيارًا يساوي التيار التعويضي المقابل لوضع التوصيل. إذا كان هناك محدد خط عطل تيار صغير مثبت، سيقوم بالتنشيط وتحديد الخط المعطوب. إذا كان العطل داخل المحطة، ستظهر علامات مادية مثل الشرارة المرئية والدخان والأصوات الكهربائية العالية، مما يجعل نقطة العطل أسهل في التعرف عليها.

• تذبذبات الحديد:
  يتم إنتاج جهد نقل نقطة المحايدة، مما يغير جهد الأطوار الثلاثة. عادة ما يزداد جهد طور واحد بينما تنخفض الأطوار الأخرى، أو العكس، ويتحدد جهد الخطوط وفقًا لذلك. بما أن جهد النقطة المحايدة ليس صفريًا، يتدفق التيار عبر ملف القمع، وقد تظهر إشارات "تأريض الحافلة" اعتمادًا على حجم جهد النقل.

• فقدان الطور:
  يزداد جهد الجانب العلوي للطور المفقود إلى 1.5 مرة الجهد الطبيعي، بينما ينخفض الجهد الجانب السفلي إلى الصفر. يصبح التيار في الطور المعطوب صفريًا، ويتناقص جهد الأطوار الأخرى قليلًا. يظل جهد الخطوط ثابتًا. يقرأ 3V₀ حوالي 50 فولت، ويحمل ملف القمع تيارًا، ويتم إصدار إشارة تأريض. من المرجح أن يبلغ المستخدمون عن انقطاع الكهرباء.

• انفجار مصباح التوتر العالي VT:
  يتنخفض جهد الطور المتأثر بشكل كبير (عادة أقل من نصف الجهد الطبيعي للطور)، بينما لا يرتفع جهد الأطوار الأخرى. يصبح جهد الخطوط غير متوازن. تؤدي جميع الدوائر الخارجة على الحافلة إلى إطلاق إنذار "فتح دارة الجهد". يقرأ 3V₀ حوالي 33 فولت، ويتم إصدار إشارة تأريض.

على الرغم من أن هذه الحالات الأربعة - عطل طور واحد إلى الأرض، تذبذبات الحديد، فقدان الطور، وانفجار مصباح التوتر العالي - تظهر أعراضًا متشابهة، إلا أن التحليل الشامل لجهد الأطوار، جهد الخطوط، 3V₀، تيار ملف القمع، إشارات تلقائية SCADA، والتقارير من مراقبو غرفة التحكم يمكن أن يميز بدقة عطل طور واحد إلى الأرض.

II. عملية التعامل مع أعطال طور واحد إلى الأرض على الحافلات المساعدة 35 كيلوفولت

عند حدوث عطل تأريض على خط 35 كيلوفولت، تقوم حافلة 35 كيلوفولت في محطة وانآن بإصدار إنذار تأريض. يجب إخطار الموظفين في مركز التحكم المركزي فورًا لفحص المعدات داخل المحطة والحالة الحماية (بما في ذلك جهد 3V₀، حالة محدد خط العطل التيار الصغير، درجة حرارة/تيار ملف القمع، إلخ)، ويجب إرسال فريق تشغيل الخط لإجراء جولة تفتيش. بعد تلقي رد من المركز المركزي يؤكد العطل الأرضي، يجب إجراء تبديل تجريبي (قطع تجريبي) للخطوط. قبل التبديل التجريبي، يجب إخطار المستخدمين الأساسيين.

بالنسبة للأنظمة التي لا تحتوي على أجهزة التبديل التجريبي، يمكن إجراء القطع عن بعد عبر SCADA، ولكن يجب أولاً نقل الأحمال في المحطات الفرعية المتصلة. في الأنظمة ذات الاتصالات الجسرية الداخلية، يجب تعطيل مفاتيح التحويل الآلي (ATS) لمنعها من نقل العطل إلى الأقسام الصحية.بعد تحديد خط معين بأنه معطوب، يجب إعطاء الأولوية لنقل الأحمال منه قبل إخراجه من الخدمة. يجب إخطار فريق تشغيل الخط وموظفي المركز المركزي لإجراء جولة تفتيش على خط 35 كيلوفولت وفحص معدات 35 كيلوفولت داخل المحطة المرتبطة بها.

لمنع تفاقم العطل إلى قصر دائرة بين الأطوار - مما قد يسبب انقطاعات فجائية - يجب تحديد موقع المعدات المعطوبة والعزل بسرعة. بالإضافة إلى ذلك، لمنع الحرارة الزائدة وتلف ملف القمع، يجب عادة عزل المعدات المعطوبة خلال ساعتين. يجب مراقبة ارتفاع درجة حرارة الملف وإبقاؤها أقل من 55 درجة مئوية. إذا تجاوز هذا الحد، يجب وقف التشغيل بتاور واحد إلى الأرض فورًا، وفصل المعدات المعطوبة. إذا استمرت حالة التأريض لأكثر من ساعتين، يجب الإبلاغ عن الوضع إلى الإدارة العليا.

III. الخاتمة

عند حدوث عطل طور واحد إلى الأرض على خط التوزيع، يظل حجم جهد الخطوط وطوره دون تغيير، مما يسمح بمواصلة التشغيل لفترة قصيرة دون فصل المعدات المعطوبة. بينما يحسن هذا موثوقية التزويد، يرتفع جهد الأطوار الصحية إلى مستويات بين الأطوار، مما يزيد من خطر انهيار العزل وحدوث قصر دائرة بين طورين وأرضي. هذا يشكل مخاطر كبيرة على التشغيل الآمن والاقتصادي للمعدات في محطة التحويل وشبكة التوزيع. لذلك، يجب منع هذه الأعطال قدر الإمكان، وعند حدوثها، يجب تحديد موقع العطل وإزالته بسرعة لتحسين موثوقية التزويد الكلي.