حماية من الجهد الزائد

هناك دائمًا احتمال أن يتعرض نظام الطاقة الكهربائي لجهود زائدة غير طبيعية. قد تنتج هذه الجهود الزائدة غير الطبيعية بسبب أسباب مختلفة مثل، انقطاع الحمل الثقيل فجأة، نبضات البرق، نبضات التبديل وغيرها. قد تضر هذه الضغوط الجهدية العازلة لمختلف المعدات والعوازل في نظام الطاقة. ومع ذلك، فإن جميع ضغوط الجهد الزائد ليست قوية بما يكفي لتلف العازل للنظام، ولكن لا يزال يجب تجنب هذه الجهود الزائدة لضمان التشغيل السلس لنظام الطاقة الكهربائي.
يتم القضاء على جميع أنواع الجهود الزائدة المدمرة وغير المدمرة من النظام بواسطة حماية الجهد الزائد.

ارتفاع الجهد

الضغوط الجهدية المطبقة على نظام الطاقة الكهربائي عادة ما تكون مؤقتة. يتم تعريف الجهد المؤقت أو ارتفاع الجهد بأنه زيادة مفاجئة للجهد إلى قمة عالية جداً في فترة زمنية قصيرة جدًا.
تكون ارتفاعات الجهد مؤقتة، مما يعني أنها توجد لفترة زمنية قصيرة جدًا. السبب الرئيسي لهذه الارتفاعات الجهدية في نظام الطاقة هو النبضات البرقية ونبضات التبديل. ولكن يمكن أيضًا أن يحدث الجهد الزائد في نظام الطاقة بسبب فشل العازل، والارتكاس الأرضي والرنين وغيرها.

تظهر ارتفاعات الجهد في نظام الطاقة الكهربائي بسبب نبضات التبديل، فشل العازل، الارتكاس الأرضي والرنين ليس لها قيمة كبيرة. هذه الجهود الزائدة صعبة أن تتجاوز ضعف مستوى الجهد الطبيعي. عمومًا، يكون العزل المناسب للمعدات المختلفة في نظام الطاقة كافياً لمنع أي تلف بسبب هذه الجهود الزائدة. ولكن الجهود الزائدة التي تحدث في نظام الطاقة بسبب البرق تكون عالية جداً. إذا لم يتم توفير حماية الجهد الزائد لنظام الطاقة، فقد يكون هناك فرصة عالية للتلف الشديد. لذلك، يتم استخدام معظم أجهزة حماية الجهد الزائد في نظام الطاقة بشكل أساسي بسبب نبضات البرق.

دعونا نناقش الأسباب المختلفة للجهود الزائدة واحدة تلو الأخرى.

نبضة التبديل أو ارتفاع الجهد عند التبديل

عندما يتم تشغيل خط نقل بدون حمل فجأة، يصبح الجهد على الخط ضعف الجهد الطبيعي لنظام الطاقة. هذا الجهد مؤقت بطبيعته. عندما يتم إيقاف تشغيل خط مشحون فجأة أو انقطاعه، يصبح الجهد عبر الخط عاليًا بما فيه الكفاية لقطع التيار في النظام بشكل رئيسي خلال عملية فتح قاطع الدائرة الهوائي. يؤدي هذا إلى جهد زائد في النظام. أثناء فشل العازل، يتم توصيل الموصل الحي بالأرض فجأة. هذا قد يؤدي أيضًا إلى حدوث جهد زائد مفاجئ في النظام.

إذا تم تشوه الموجة الكهربائية المنتجة بواسطة المولد، فقد يحدث مشكلة الرنين بسبب التوافقيات الخامسة أو أعلى. في الواقع، بالنسبة للتrequencies الخامسة أو الأعلى، تظهر حالة حرجة في النظام بحيث يصبح التفاعل الاستقرائي للنظام مساويًا تمامًا للتفاعل السعوي للنظام. حيث أن هذين التفاعلين يلغيان بعضهما البعض، يصبح النظام مقاومًا فقط. ويسمى هذا الظاهرة بالرنين وفي حالة الرنين قد يزداد جهد النظام بشكل كبير.
ولكن جميع الأسباب المذكورة أعلاه تخلق جهودًا زائدة في النظام ليست عالية القيمة جدًا.
لكن الارتفاعات الجهدية التي تظهر في النظام بسبب نبضات البرق تكون عالية القيمة وتدميرية للغاية. لذا يجب تجنب تأثير نبضات البرق لحماية الجهد الزائد لنظام الطاقة.

طرق الحماية من البرق

هناك ثلاثة طرق رئيسية عادة ما تستخدم لحماية النظام من البرق. وهي:

1. شبكة التأريض.

2. أسلاك التأريض الجوية.

3. مثبطات البرق أو موزعات الصدمات.

شبكة التأريض

تستخدم شبكة التأريض عادة فوق محطة الطاقة الكهربائية. في هذا الترتيب، يتم تركيب شبكة من الأسلاك الحديدية المجلفنة فوق المحطة الفرعية. يتم تأريض أسلاك الحديد المجلفن المستخدمة لشبكة التأريض بشكل صحيح عبر مختلف هيكل المحطة الفرعية. توفر هذه الشبكة من الأسلاك الحديدية المجلفنة المتأرجحة فوق محطة الطاقة الكهربائية مسارًا ذا مقاومة منخفضة جدًا للأرض لضربات البرق.

هذا طريقة حماية الجهد العالي بسيطة واقتصادية للغاية ولكن العيب الرئيسي هو أنه لا يمكنه حماية النظام من الموجة المسافرة والتي قد تصل إلى المحطة الفرعية عبر المغذيات المختلفة.

أسلاك التأريض الجوية

هذا الطريقة لحماية الجهد الزائد مماثلة لشبكة التأريض. الفرق الوحيد هو أن شبكة التأريض توضع فوق محطة الطاقة الكهربائية، بينما يتم وضع أسلاك التأريض الجوية فوق شبكة نقل الطاقة الكهربائية. يتم وضع سلك أو سلكين من الأسلاك الحديدية المجلفنة ذات القسم العرضي المناسب فوق موصلات النقل. يتم تأريض هذه الأسلاك الحديدية المجلفنة بشكل صحيح في كل برج نقل. تقوم هذه الأسلاك الأرضية الجوية بتوجيه جميع ضربات البرق إلى الأرض بدلاً من السماح لها بالضرب مباشرة على موصلات النقل.

مثبط البرق

الطريقتان السابقتان، أي شبكة التأريض وأسلاك التأريض الجوية مناسبتان جدًا لحماية نظام الطاقة الكهربائي من ضربات البرق المباشرة ولكن هذه الطرق لا يمكنها توفير أي حماية ضد الموجة المرتفعة الجهد المسافرة والتي قد تنتشر عبر الخط إلى معدات المحطة الفرعية.
مثبط البرق هو جهاز يوفر مسارًا ذا مقاومة منخفضة جدًا للأرض للموجات المرتفعة الجهد المسافرة.
مفهوم مثبط البرق بسيط جدًا. يعمل هذا الجهاز كمقاومة كهربائية غير خطية. تنخفض المقاومة مع زيادة الجهد والعكس بالعكس بعد مستوى معين من الجهد.

يمكن تقسيم وظائف مثبط البرق أو موزعات الصدمات كما يلي:

1. تحت مستويات الجهد الطبيعية، يمكن لهذه الأجهزة تحمل جهد النظام بسهولة كعازل كهربائي ولا تقدم مسارًا موصلًا للتيار النظام.

2. عند حدوث ارتفاع جهد في النظام، توفر هذه الأجهزة مسارًا ذا مقاومة منخفضة جدًا للشحنات الزائدة للصدمات إلى الأرض.

3. بعد توصيل شحنات الصدمة بالأرض، يعود الجهد إلى مستواه الطبيعي. ثم يعيد مثبط البرق استعادة خصائص العزل بشكل صحيح ويمنع التوصيل الإضافي للتيار إلى الأرض.

هناك أنواع مختلفة من مثبطات البرق المستخدمة في نظام الطاقة، مثل مثبط الفجوة القصيرة، ومثبط الفجوة ذات القرنين، ومثبط الفجوات المتعددة، ومثبط نوع الانبعاث، ومثبط نوع الصمام.
بالإضافة إلى هذه، فإن مثبط البرق الأكثر شيوعًا لـ حماية الجهد الزائد هذه الأيام هو مثبط البرق بدون فجوة ZnO.

بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للتشارك، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل للحذف.