ما هو الجهد الناقل للأعطال وما الذي يسببه في الأنظمة ذات الجهد المنخفض؟

جهد العطل المنقول

في أنظمة التوزيع ذات الجهد المنخفض، يوجد نوع من حوادث الصدمات الكهربائية الشخصية حيث أن نقطة وقوع الحادث ونقطة عطل النظام ليستا في نفس المكان. يحدث هذا النوع من الحوادث لأن بعد حدوث عطل أرضي في مكان آخر، يتم توصيل جهد العطل الناتج إلى الأغلفة المعدنية للمعدات الأخرى عبر سلك PE أو PEN. عندما يكون جهد العطل على غلاف المعدات المعدني أعلى من الجهد الآمن للجسم البشري، سيحدث حادث صدمة كهربائية عند ملامسة الجسم البشري لغلاف المعدات المعدني. يتم نقل هذا الجهد العطل من أماكن أخرى، لذلك يسمى بجهد العطل المنقول.

هناك أساساً سببان يجعلان جهد العطل المنقول يسبب عدم تواجد نقطة العطل الأرضي ونقطة الحادث في نفس المكان:

• عطل أرضي في النظام ذو الجهد المتوسط يسبب جهد عطل منقول في النظام ذو الجهد المنخفض؛

• فشل غلاف جهاز في نظام TN ويصبح مشحوناً، مما يسبب وجود جهد عطل منقول على أغلفة جميع الأجهزة الكهربائية الأخرى؛

1. جهد العطل المنقول من نظام الجهد المنخفض إلى نظام الجهد المنخفض

في نظام TN، تكون أغلفة جميع الأجهزة الكهربائية متصلة مع بعضها البعض. في هذه الحالة، إذا فشل جهاز واحد وأصبح غلافه مشحوناً، فإنه سيسبب ظهور فرق جهد إلى الأرض على الأجهزة الأخرى، مما يؤدي إلى جهد عطل منقول.

نوع نظام التأريض ذو الجهد المنخفض هو نظام TN. عند حدوث عطل أرضي أحادي الطور في دائرة خروج خط أحادي الطور ذو الجهد المنخفض، يمر تيار العطل الأرضي عبر نقطة العطل الأرضي، والأرض، وممانعة التأريض للمحول التوزيعي ويعود إلى المحول ليشكل دائرة. بسبب الممانعة الكبيرة في نقطة العطل الأرضي، يكون تيار العطل صغيراً وغير كافٍ لتشغيل قاطع الدائرة الخاص به. يمر تيار العطل عبر ممانعة التأريض للمحول التوزيعي، وسيتم إنتاج جهد عطل على ممانعته الأرضية. سيتم توصيل هذا الجهد العطل إلى الأغلفة المعدنية للمعدات عبر سلك PE، مما يؤدي إلى إنتاج جهد عطل منقول وحدوث نقطة حادث الصدمة الكهربائية.

2. نقل جهد العطل من نظام الجهد المتوسط إلى نظام الجهد المنخفض

يجب أن يكون للمحول التوزيعي ذو الجهد 10/0.4 كيلوفولت جهازين مستقلين لتوصيل الأرض: التأريض الواقية للمحول والتأريض التشغيلي لنظام الجهد المنخفض. ومع ذلك، لتبسيط التأريض وتقليل تكاليف الإنشاء، يشارك معظم محولات التوزيع ذات الجهد المتوسط في جهاز توصيل الأرض الواحد بين التأريض الواقية والتأريض التشغيلي لنظام الجهد المنخفض. هذا يعني أنه إذا حدث عطل في غلاف الخزان في الجزء ذو الجهد المتوسط للمحول التوزيعي، سيتم إحداث جهد عطل منقول في خطوط نظام الجهد المنخفض وحتى على أغلفة جميع المعدات.

يأتي هذا العطل أساساً من عطل أرضي أحادي الطور في نظام الجهد المتوسط.

عند حدوث عطل في غلاف الخزان للمحول التوزيعي، يتم إنتاج تيار عطل أرضي. إذا استخدم نظام الجهد المنخفض طريقة التأريض TN، فإن التأريض المتكرر لسلك PE يسبب تقسيم تيار العطل. جزء يتدفق مرة أخرى إلى الأرض عبر ممانعة التأريض التشغيلي لنظام الجهد المنخفض للمحول، بينما يعود الجزء الآخر إلى الأرض عبر الممانعة الأرضية المتكررة على طول سلك PE قبل العودة إلى مصدر الجهد المتوسط. يمر تيار العطل عبر ممانعة التأريض التشغيلي لنظام الجهد المنخفض، مما ينتج عنه انخفاض جهد عبر هذه الممانعة. هذا يسبب فرق جهد بين نقطة الوسط لنظام الجهد المنخفض ومصدر الطاقة والأرض. يتم نشر هذا الفرق الجهد إلى خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض، مما يؤدي إلى زيادة جهد منقول. في نظام التأريض TN، يمكن لهذا الجهد المنقول حتى أن ينتشر إلى أغلفة جميع المعدات ذات الجهد المنخفض عبر سلك PE.

يعتمد حجم تيار العطل بشكل أساسي على طريقة التأريض لنظام الجهد المتوسط والتيار الكاباسيتي المتوزع. مدى جهد العطل المنقول مرتبط ارتباطاً وثيقاً بطريقتي التأريض لنظامي الجهد المتوسط والمنخفض، مع أن طريقة التأريض لنظام الجهد المتوسط هي الحاسمة.

ترتيب حجم جهد العطل المنقول: نظام التأريض ذو الممانعة الصغيرة > نظام غير مأمون > نظام التأريض بالملف المقاوم للقوس؛
نظام الجهد المتوسط ذو نقطة وسط مأمونة عبر ممانعة صغيرة ونظام الجهد المنخفض باستخدام طريقة التأريض TN أكثر عرضة لحوادث الصدمات الكهربائية، مما يشكل تهديداً كبيراً للأمان الشخصي للمستخدمين.

خاتمة

• يسبب جهد العطل المنقول عدم تواجد نقطة العطل الأرضي ونقطة الحادث في نفس المكان في سيناريوهين رئيسيين: 1) عطل أرضي في نظام الجهد المتوسط يسبب جهد عطل منقول في نظام الجهد المنخفض؛ 2) غلاف جهاز معطوب مشحون في نظام TN يسبب جهد عطل منقول على أغلفة جميع الأجهزة الكهربائية الأخرى؛

• بالنسبة لهذه النوعين من جهد العطل المنقول، لا تتطابق نقطة العطل الأرضي ونقطة حادث الصدمة الكهربائية. نقطة التأريض صعبة الكشف عنها، وسبب حادث جهد العطل المنقول صعب التحليل. مع شحن أغلفة المعدات المعدنية بواسطة جهد العطل المنقول، يزداد خطر الصدمة الكهربائية للأشخاص إلى حد ما.