ما هو التأريض بالقوس الكهربائي؟ وما هي أسبابه، وعواقبه، والعلاج؟
تعريف التوصيل بالأقواس
التوصيل بالأقواس هو نوع من ظواهر الأعطال الأرضية في النظام الكهربائي. يشير بشكل أساسي إلى وجود تيار أرضي على شكل قوس عندما يحدث عطل أرضي أحادي الطور في النظام حيث أن نقطة المحايد غير متصالحة أو النظام متصالح عبر ملف تقليل الأقواس.
أسباب التوصيل بالأقواس
تلف العزل
شيخوخة المعدات: أثناء التشغيل طويل الأمد للمعدات الكهربائية، وبسبب تأثير الضغوط الكهربائية والحرارية والميكانيكية وغيرها، سيتآكل مادة العزل تدريجياً وتقل كفاءتها العازلة. على سبيل المثال، قد تتعرض طبقة العزل للكابلات للتشقق أو التلف، مما يؤدي إلى حدوث عطل أرضي. عندما يكون التيار الأرضي كبيرًا، قد يشكل توصيل بالأقواس.
صدمات الجهد الزائد: قد تحدث جهود زائدة مختلفة في النظام الكهربائي، مثل جهد البرق الزائد وجهد التشغيل الزائد. قد تؤدي هذه الجهود الزائدة إلى تلف عزل الجهاز وحدوث أعطال أرضية. على سبيل المثال، خلال العاصفة الرعدية، قد يتعرض الخط الجوي للصاعقة، مما يؤدي إلى حدوث فلاشوفر للعازل، مما يخلق عطل أرضي أحادي الطور.
الأضرار الخارجية
الأضرار الناجمة عن الإنشاءات: عند القيام بأنشطة مثل بناء الطرق والمباني، قد تتعرض الكابلات تحت الأرض أو الخطوط الجوية للتلف عن طريق الخطأ، مما يؤدي إلى حدوث أعطال أرضية. على سبيل المثال، أثناء الحفر، قد يجرح الحفار الكابلات تحت الأرض عن طريق الخطأ، مما يؤدي إلى تلف عزل الكابل والتوصيل بالأقواس.
التلامس مع الأشجار: في بعض المناطق التي تمر فيها الخطوط الجوية، إذا نمت الأشجار بشكل مرتفع للغاية، فقد تلمس الخط، مما يؤدي إلى حدوث عطل أرضي. خاصة في ظروف الطقس القاسية مثل الرياح القوية، فإن هز الأشجار أكثر عرضة لحدوث عطل أرضي. على سبيل المثال، في الرياح القوية، قد تنكسر أغصان الأشجار وتسقط على الخطوط الجوية، مما يخلق عطل أرضي.
العواقب الناتجة عن التوصيل بالأقواس
تهديد سلامة المعدات
تضرر عزل الجهاز: التوصيل بالأقواس ينتج حرارة عالية وطاقة قوس عالية، وقد يؤدي ذلك إلى تلف عزل الجهاز بشكل خطير. على سبيل المثال، قد ينال القوس من طبقة العزل للكابلات، والعزل اللولبي للمحولات، مما يقلل من كفاءة العزل للمعدات وحتى قد يسبب احتراق المعدات.
تحفيز الجهد الزائد: قد يؤدي التوصيل بالأقواس إلى تحفيز جهد زائد متقطع عادة ما يكون بمستوى عالٍ وقد يؤدي إلى المزيد من الأضرار للعزل المعدات. على سبيل المثال، في نظام غير متصالح عند نقطة المحايد، قد يؤدي التوصيل بالأقواس أحادي الطور إلى زيادة الجهد للطور غير المعطوب حتى يصبح ضعف الجهد الخطي، مما يشكل تهديدًا خطيرًا لعزل المعدات.
تأثر موثوقية التزويد بالكهرباء
انقطاع التيار الكهربائي بسبب انقطاع الدائرة: قد يؤدي عطل أرضي شديد بواسطة الأقواس إلى تشغيل جهاز الحماية، مما يؤدي إلى انقطاع الدائرة الكهربائية وبالتالي انقطاع التزويد بالكهرباء. هذا سيعمل على إحداث إزعاج للمستخدمين وتؤثر على التقدم الطبيعي للإنتاج والحياة. على سبيل المثال، أثناء عملية الإنتاج في مصنع، إذا أدى عطل أرضي فجائعي بواسطة الأقواس إلى انقطاع التيار الكهربائي، فقد يؤدي ذلك إلى توقف الإنتاج وإحداث خسائر اقتصادية.
توسيع نطاق العطل: إذا لم يتم التخلص من عطل التوصيل بالأقواس في الوقت المناسب، فقد يتطور إلى عطل قصر بين الطورين، مما يوسع نطاق العطل ويزيد من صعوبة ووقت الإصلاح. على سبيل المثال، قد يعمل القوس الكهربائي على حرق المعدات والموصلات المحيطة، مما يؤدي إلى قصر بين الطورين وتوسيع نطاق العطل.
حل التوصيل بالأقواس
صيانة وإدارة المعدات
الفحص الدوري: الفحص والصيانة الدورية للمعدات الكهربائية، واكتشاف ومعالجة عيوب عزل المعدات في الوقت المناسب. على سبيل المثال، اختبار مقاومة العزل الكهربائي للكابلات بانتظام، وكشف التفريغ الجزئي، وتحليل الكروماتوجرافيا للزيت في المحولات، واختبار مقاومة التيار المستمر لللفائف، وذلك للكشف عن الأعطال المحتملة للمعدات في الوقت المناسب.
تعزيز الفحص: تعزيز فحص الخطوط والمعدات الكهربائية، واكتشاف ومعالجة المخاطر الخارجية في الوقت المناسب. على سبيل المثال، زيادة عدد عمليات فحص الخطوط الجوية، وتنظيف الأشجار والأنقاض بالقرب من الخط بانتظام، ومنع الأشجار من التلامس مع الخط؛ وضع علامات وحماية الكابلات تحت الأرض في منطقة البناء لمنع الأضرار الناجمة عن البناء.
استخدام جهاز تقليل الأقواس
ملف تقليل الأقواس: في النظام الذي لا تكون نقطة المحايد متصالحة أو متصالح عبر ملف تقليل الأقواس، يمكن تعديل معلمات ملف تقليل الأقواس بشكل مناسب بحيث يمكنه تعويض التيار السعوي الأرضي بكفاءة وتقليل تكوين الأقواس. عند حدوث عطل أرضي أحادي الطور، يمكن أن يتعادل التيار المغناطيسي الذي يولده ملف تقليل الأقواس مع التيار السعوي الأرضي، مما يقلل من التيار الأرضي إلى مستوى أقل، وبالتالي يقلل من الأضرار الناتجة عن التوصيل بالأقواس.
جهاز اختيار الخط المعطوب للأرض: يمكن أن يساعد تركيب جهاز اختيار الخط المعطوب للأرض في الكشف السريع والدقيق عن الخط المعطوب للأرض وإزالته في الوقت المناسب لمنع توسع العطل. على سبيل المثال، يمكن لجهاز اختيار الخط المعطوب للأرض القائم على مبدأ التيار الصفر والقوة الصفرية أن يحدد بسرعة الخط المعطوب عند حدوث عطل أرضي بواسطة الأقواس، ويقدم أساسًا لمعالجة العطل.
تحسين مستوى العزل للمعدات
اختيار مواد عزل عالية الجودة: في عملية تصنيع وتثبيت المعدات الكهربائية، يتم اختيار مواد عزل عالية الجودة لتحسين أداء العزل للمعدات. على سبيل المثال، استخدام مواد عزل مقاومة للحرارة والشيخوخة يمكن أن يمدد عمر الخدمة للمعدات ويقلل من خطر تلف العزل.
تعزيز معالجة العزل: تعزيز العزل للمعدات لتحسين قوة العزل. على سبيل المثال، معالجة مقاومة الماء والرطوبة للوصلات الكابلات ولفائف العزل للمحولات يمكن أن تحسن أداء العزل للمعدات وتقلل من حدوث الأعطال الأرضية.
