كيفية منع زيادة الجهد في آلية تشغيل قاطع الدائرة Sf6
1. هناك العديد من الأسباب التي تؤدي إلى زيادة الجهد الداخلي للنظام الكهربائي:
1. هناك زيادة في جهد تردد الطاقة بسبب مطابقة معلمات الخط وزيادة في جهد التشغيل بسبب إعادة اشتعال القوس أثناء تشغيل المفتاح؛
٢. بالإضافة إلى ذلك، هناك ارتفاع في الجهد ناتج عن انقطاع الحمل الحثّي، وارتفاع في الجهد الرنيني ناتج عن توصيل المحثّ بالمكثف على التوالي. تحدث حوادث ناتجة عن ارتفاع الجهد الداخلي، وخاصةً ارتفاع جهد التشغيل، من وقت لآخر؛
3. وفقًا للإحصائيات، لن يتجاوز الجهد الزائد لتردد الطاقة العام 2 أضعاف جهد الطور، ولن يتجاوز الجهد الزائد للتشغيل الناتج عن قطع الخط غير المحمل والجهد الزائد الناتج عن الأقواس المتقطعة 3.5 أضعاف جهد الطور، ولن يتجاوز الجهد الزائد للرنين المغناطيسي الحديدي 3 أضعاف جهد الطور.
4. ومع ذلك، فقد أظهرت تجربة التشغيل الفعلية أن الحوادث غالباً ما تقع عندما تتراكب عدة فولتيات زائدة على بعضها البعض، ويكون مضاعف الجهد الزائد في بعض الأحيان مرتفعاً بما يصل إلى 7 إلى 8 أضعاف جهد الطور المقدر.
2. زيادة جهد التشغيل:
في نظام غير مؤرض بشكل مباشر بنقطة محايدة 6-35 كيلو فولت، عندما يتم بدء الحمل أو إيقافه أو يحدث حادث، يشتعل القوس بين جهات اتصال آلية تشغيل قاطع الدائرة sf6 ، وتتغير حالة التشغيل فجأة، مما يتسبب في تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية بين المكثف والمحث إلى بعضهما البعض، مما يؤدي إلى زيادة الجهد المتذبذب، أي زيادة الجهد التشغيلي.
(1) الجهد الزائد عند بدء تشغيل المحرك وإغلاقه:
نظريًا، عند إغلاق المحرك وتشغيله، يكون الجهد الزائد المتولد عند طرفه كما يلي: حيث: هي القيمة اللحظية لجهد الإغلاق؛ z: هي معاوقة موجة الصدمة للمحرك؛ Z: هي معاوقة موجة الصدمة للكابل. بشكل عام، Z = 100-5000 Q، z = 20-50 Q، لذلك عند إغلاق المحرك وتشغيله، يمكن أن يصل الجهد الزائد المتولد عند طرفه إلى ضعف جهد الطور.
في آلية زنبرك قاطع الدائرة sf6 ، غالبًا ما يحدث عطلٌ مُسبق قبل إغلاق نقاط التلامس، وقد يحترق القوس الكهربائي وينطفئ عشرات المرات. يتميز هذا الجهد الزائد المُسبق بالاحتراق بسعة كبيرة وواجهة موجة حادة، مما قد يُشكل خطرًا كبيرًا على عزل المحرك. يمكن تزويد المحرك بواقي جهد زائد من نوع المحركات عند توليد جهد زائد.
(2) ارتفاع جهد المحرك في حالة البدء:
تُظهر تجربة التشغيل أنه عند فصل الحمل الحثي، يُجبر التيار الحثي على الانقطاع عندما لا يكون عند الصفر، وهو ما يُسمى بـ "انقطاع التيار"، مما يُسبب عدم استقرار شديد في احتراق القوس الكهربائي بين نقاط تلامس المفتاح، ويُنتج شكل الموجة تذبذبًا عالي التردد. يُؤدي التيار المفاجئ المتولد في الدائرة الحثي إلى توليد جهد عالٍ جدًا.
١) الجهد الزائد عند قطع التيار: نظرًا لكفاءة قاطع الدائرة الفراغية في إخماد القوس الكهربائي، فإنه عند فصل تيار صغير، سينطفئ القوس الفراغي قبل أن يصل إلى الصفر. وبما أن التيار ينقطع فجأة، فإن الطاقة المخزنة في الملف الحثي للمحرك ستشحن السعة الشاردة للملف حتمًا وتتحول إلى طاقة مجال كهربائي. بالنسبة للمحركات والمحولات، وخاصةً في حالة عدم وجود حمل أو سعة صغيرة، فإن هذا يعادل محثًا كبيرًا، وتكون سعة الدائرة صغيرة، مما يؤدي إلى توليد جهد زائد كبير. يمكن أن يُولد جهدًا زائدًا عاليًا جدًا، ولكن نظرًا لفقدان وتعطل نقاط التلامس والدوائر الكهربائية بسبب مقاومة معينة، فإن له تأثيرًا مثبطًا كبيرًا على قيمة الجهد الزائد. ومع ذلك، فإن هذا التأثير المثبط محدود ولا يمكنه القضاء على الجهد الزائد. لذلك، وخاصةً في الأحمال الحثية، عند استخدام قواطع الدائرة الفراغية كعناصر تشغيل، يجب تركيب واقيات الجهد الزائد. هناك أنواع عديدة من واقيات الجهد الزائد، ويمكن للمستخدمين اختيارها وفقًا لأدوات الحماية الخاصة بهم.
2) ارتفاع الجهد الناتج عن الفصل المتزامن ثلاثي الطور:
يحدث ارتفاع جهد الفصل المتزامن ثلاثي الأطوار نتيجةً لفصل قاطع الدائرة الكهربائية فجوة قوس الطور لإعادة الاشتعال، حيث يؤدي التيار عالي التردد المار عبر فجوة قوس الطور إلى تجاوز تيار تردد الطاقة في فجوتي قوس الطور المتبقيتين للصفر بسرعة، مما يؤدي إلى قطع الطور غير المنقطع، وتحدث ظاهرة اعتراض مماثلة واسعة النطاق في فجوتي قوس الطور المتبقيتين، مما يؤدي إلى زيادة جهد التشغيل. يُضاف الجهد الزائد المتولد إلى العزل بين الأطوار. يُعد ارتفاع جهد الفصل ثلاثي الأطوار أكثر شيوعًا عند فصل المحركات الصغيرة والمتوسطة السعة أو الأحمال الخفيفة، لذا يجب تركيب واقي جهد زائد مُركب ثلاثي الأطوار.
3. الجهد الزائد للرنين:
بالنسبة للأنظمة الكهربائية المعقدة، تتكون من سلسلة من دوائر التذبذب ذات ترددات تذبذب ذاتي مختلفة. شرط التذبذب هو أن تكون المفاعلة الحثية والمفاعلة السعوية متساوية، أي 1، أو ∞L=، وبالتالي فإن تردد الرنين (تردد التذبذب الذاتي الطبيعي) fo =. عند إجراء عمليات التبديل أو حدوث تأريض أحادي الطور للنظام، سيتسبب شكل موجة الطاقة في بعض التغييرات بسبب العملية العابرة، ويحتوي شكل موجة الطاقة غير الجيبية على سلسلة من التوافقيات. عندما يكون أحد ترددات التذبذب الذاتي في الدائرة مساويًا تمامًا لأحد ترددات التوافقيات لمصدر الطاقة، سيحدث جهد زائد رنيني لهذا التردد. الرنين ظاهرة مستقرة، وقد تكون مدة الجهد الزائد الرنيني طويلة جدًا. بمجرد حدوثه، فإنه غالبًا ما يسبب عواقب وخيمة.
زيادة جهد الرنين المغناطيسي الحديدي
في الظروف العادية، تكون المحاثة في الدائرة أكبر من السعة، ولكن لسبب ما، يزداد جهد المحث، ويصبح المحث مشبعًا مغناطيسيًا، وينخفض المفاعلة الحثية، وتساوي المفاعلة الحثية المفاعلة السعوية، أو حتى تكون المفاعلة الحثية أقل من المفاعلة السعوية لتشكيل عكس الطور، مما يتسبب في الرنين المغناطيسي الحديدي، وإثارة الجهد الزائد المستمر للرنين المغناطيسي الحديدي عالي السعة، ولن يتجاوز الجهد الزائد للرنين المغناطيسي الحديدي 3 أضعاف جهد الطور.
تُظهر الممارسة أن معظمها يتراوح بين 1.5 و 2 مرة. يمكن أن يكون الرنين المغناطيسي الحديدي رنينًا أساسيًا ورنينًا توافقيًا عالي الدرجة ورنينًا توافقيًا فرعيًا. على الرغم من أن سعة الجهد الزائد الناتجة عن هذا الرنين ليست عالية، نظرًا لأن تردد الجهد الزائد غالبًا ما يكون أقل بكثير من التردد المقدر، فإن القلب في حالة تشبع عالية. قد يكون مظهره زيادة في الجهد النسبي أو تيار إثارة مفرط أو تأرجح منخفض التردد، مما يتسبب في وميض عازل وانفجار مانع التسرب وتوليد مكون جهد تسلسل صفري عالي القيمة وظاهرة تأريض افتراضي ومؤشر تأريض غير صحيح. في الحالات الشديدة، قد يؤدي أيضًا إلى حدوث عطل في الحماية أو تيار زائد في محول الجهد مما يتسبب في احتراق التلفزيون. على الرغم من أن 10 كيلو فولت مزود بجهاز ضبط أولي، إلا أن جهاز ضبط أولي لن يعمل حتى يحدث الرنين. يمكن أن يستمر الرنين المغناطيسي الحديدي لفترة طويلة، ولكن بسبب عمل جهاز ضبط الضبط الأساسي، تكون مدة الرنين قصيرة جدًا، لكنه لا يستطيع إزالة الرنين من المصدر.
سواء كان التشغيل عبارة عن جهد زائد أو رنين خطي أو رنين مغناطيسي حديدي، فيجب تركيب واقيات الجهد الزائد وأجهزة ضبط الضبط الأساسية على جانب ناقل 10 كيلو فولت.
