كيف يساعد محول التأريض في الحماية من الصواعق؟

هذا أحد الأسئلة التي غالبًا ما تكون الإجابة الشائعة فيها مبالغة في التبسيط، وأحيانًا تكون خاطئة تمامًا. لقد افترضت العملاء أن محول التأريض يشبه مانع الصواعق، وهو شيء يجذب الضربات ويرسلها بأمان إلى الأرض. هذه ليست الطريقة التي يعمل بها. دعونا نوضح ما يفعله محول التأريض فعليًا عندما يضرب البرق، وما لا يفعله.

أولاً، ما يفعله البرق فعليًا بالنظام

عندما يضرب البرق خط كهرباء أو بالقرب من محطة فرعية، فإنه يضخ نبض تيار هائل في النظام الكهربائي. يرتفع هذا التيار بالميكروثانية ويمكن أن يصل إلى عشرات الآلاف من الأمبيرات. يحاول الجهد عند نقطة التأثير الارتفاع إلى أي مستوى مطلوب لدفع هذا التيار إلى مكان ما.

الضرر يأتي من هذا الجهد. ينهار العزل. تحدث الأقواس عبر الخلوصات التي كان ينبغي أن تكون آمنة. تواجه المعدات المتصلة ضغوطًا لم يتم تصميمها للتعامل معها على الإطلاق.

الحل لا يكمن في إيقاف البرق، فلا يمكنك ذلك. إنه التحكم في أين تذهب الطاقة والحد من الجهد الناتج.

ما هو محول التأريض في الواقع

محول التأريض- يُطلق عليه أحيانًا محول التأريض - وهو ليس جهازًا للحماية من الصواعق مثل مانع الصواعق. وتتمثل مهمتها في إنشاء نقطة محايدة في نظام لا يحتوي على نقطة محايدة بشكل طبيعي، وعادةً ما يكون نظامًا متصلاً بالدلتا أو نقطة غير مؤرضة.

ويتم توصيل هذه النقطة المحايدة بالأرض، إما بشكل مباشر أو من خلال ممانعة. ما يفعله هذا هو توفير مسار محدد للتيارات ذات التسلسل الصفري، وهو النوع الذي يتدفق عندما يكون لديك خطأ أرضي.

بدون محول تأريض، فإن خطأ الطور إلى الأرض في نظام دلتا ليس له مسار عودة منخفض المعاوقة. تيار الخلل محدود بواسطة سعة النظام، مما يعني أنه صغير، لكن الجهد على المراحل غير المعطوبة يرتفع إلى مستويات خط إلى خط أو أعلى. وهذا أمر سيء بالنسبة للعزل ويجعل اكتشاف الأخطاء أمرًا صعبًا.

مع محول التأريض، يصبح الخطأ الأرضي حدثًا منخفض المعاوقة مع تيار كبير. ترى المرحلات الواقية ذلك، وتفتح القواطع، ويزيل الخطأ قبل أن ينتشر الضرر.

حيث يدخل البرق الصورة

الآن هنا يأتي دور الارتباط بـ Lightning، وحيث يبدأ سوء الفهم عادةً.

عندما يضرب البرق موصل الطور، فإنه يخلق موجة تيار هائلة. هذا التيار يحتاج إلى الذهاب إلى مكان ما. إذا كان للنظام مسار تأريض فعال - من خلال محول تأريض - فيمكن أن يتدفق التدفق إلى الأرض بطريقة يمكن التحكم فيها. يوفر المحول مسارًا منخفض المقاومة لمكون التسلسل الصفري لتيار البرق.

ولكن - وهذا أمر بالغ الأهمية - فإن محول التأريض لا يقوم بذلك بمفرده. إنه يعمل بالتنسيق مع مانعات الصواعق.

تقوم مانعات التسرب بتثبيت الجهد عند مستوى آمن عن طريق التوصيل عندما يتجاوز الجهد العتبة. يتدفق التيار بعد ذلك عبر مانعات التسرب، إلى النظام المؤرض، ومن خلال محول التأريض إلى الشبكة الأرضية للمحطة. تحدد معاوقة المحول، بالإضافة إلى مقاومة الشبكة الأرضية، مقدار الجهد المتبقي أثناء الاندفاع.

ما الذي يساهم به محول التأريض فعليًا

مسار محدد.بدون مرجع محايد، يجب على تيار البرق أن يجد طريقه الخاص إلى الأرض من خلال العزل، من خلال أغلفة الكابلات، من خلال أي مسار يوفر أقل مقاومة. هذه المسارات ليست مصممة لذلك. نتائج الضرر. يوفر محول التأريض مسارًا هندسيًا.

استقرار الجهد.بعد مرور الارتفاع الأولي، يحاول جهد النظام التعافي. يساعد اتصال محول التأريض بالأرض على إعادة إنشاء مرجع محايد مستقر، مما يقلل من مخاطر حدوث أخطاء أو ضربات لاحقة.

تنسيق الحماية.تحتاج المرحلات الواقية إلى تيار عطل لكي تعمل. سيتم إزالة الوميض الناجم عن البرق والذي يصبح خطأ متابعة الطاقة بشكل أسرع إذا كان محول التأريض يضمن الحجم المناسب لتيار الخطأ. التنظيف الأسرع يعني كمية أقل من الطاقة المنبعثة في المعدات.

ما لا يفعله

محول التأريض لا يجذب البرق. لا يمتص طاقة البرق بأي طريقة مهمة. لا يحل محل مانعات الصواعق.

لقد رأيت مواصفات تدعو إلى استخدام محول تأريض "للحماية من البرق" كما لو كان حلاً مستقلاً. هذه ليست الطريقة التي يعمل بها. يقوم المعتقلون بتحديد الجهد. يوفر محول التأريض المرجع والمسار. كلاهما ضروري.

أنواع محولات التأريض ودورها في أداء الاندفاع

المحولات المتعرجةهي الأكثر شيوعًا لتطبيقات التأريض. إنها توفر مقاومة منخفضة للتيارات ذات التسلسل الصفري - بالضبط ما تريده لتيار الخلل وتصريف زيادة البرق - بينما تقدم مقاومة عالية للتيارات التسلسلية الإيجابية والسلبية.

محولات واي دلتايمكن أن تكون بمثابةمحولات التأريض. يوفر ملف الدلتا مسارًا لتيارات التسلسل الصفري للتداول، مما يؤدي إلى إنشاء مرجع محايد بشكل فعال. في أحداث البرق، يمكن أن يساعد ملف الدلتا في توزيع الطاقة المفاجئة عبر المراحل، مما يقلل الضغط على أي نقطة منفردة.

يعتمد الاختيار بينهما على جهد النظام وتيار العطل المتاح وفلسفة الحماية. للحصول على أداء سريع، يمكن لأي منهما أن يعمل إذا تم تنسيقه بشكل صحيح مع مانعات التسرب.

مسائل التثبيت - اتصال الشبكة الأرضية

إن جودة محول التأريض تكون جيدة بقدر اتصاله بالأرض. يجب أن تتصل النقطة المحايدة بشبكة تأريض منخفضة المقاومة. إذا كانت مقاومة الشبكة الأرضية عالية، فإن تيار البرق الذي يتدفق من خلالها يخلق ارتفاعًا في الجهد يتعارض مع الغرض.

هذا هو المكان الذي أرى فيه مشاكل في هذا المجال. يقوم العميل بتركيب محول تأريض، وتأريضه بقضيب واحد، ويتوقع الحماية من الصواعق. ثم يحدث الإضراب، ويرتفع الجهد الكهربي عند المحول المحايد إلى كيلو فولت، وتفشل المعدات. قام المحول بعمله. نظام التأريض لم يفعل ذلك.

يجب أن ينتقل الاتصال المحايد لمحول التأريض إلى الشبكة الأرضية للمحطة، مع قضبان متعددة، وموصلات مدفونة، ومقاومة إجمالية منخفضة. هذا غير قابل للتفاوض.

اعتبارات الصيانة

من السهل إهمال محول التأريض الذي يظل خاملاً معظم الوقت - ويحمل فقط تيارًا غير متوازن وتيار خطأ عرضيًا. لكي تعمل الحماية من الصواعق عند الحاجة، يجب أن يكون المحول في حالة جيدة.

تتحقق اختبارات مقاومة العزل من أن اللفات لم تتدهور. تؤكد اختبارات مقاومة الشبكة الأرضية أن الاتصال بالأرض لم يسوء. تلتقط عمليات فحص التوصيلات أطرافًا مفككة قبل أن تصبح نقاط مقاومة عالية.

نحن نقدم إرشادات الصيانة مع كل محول تأريض، مصمم خصيصًا للمهمة والبيئة المتوقعة. بالنسبة للمناطق المعرضة للصواعق، هناك ما يبرر إجراء فحوصات أكثر تواترا.

ما أقوله للعملاء حول الحماية من الصواعق

إذا كنت قلقًا بشأن البرق، فإليك ما تحتاجه:

أولاً، قم بضبط حجم وتنسيق مانعات الصواعق عند كل نقطة دخول للخط.

ثانيًا، شبكة وقضبان ووصلات نظام تأريض منخفض المقاومة مصممة لتيار العطل وظروف التربة المتاحة.

ثالثًا، محول تأريض إذا كان نظامك يحتاج إلى مرجع محايد لجعل المحولين الأولين يعملان بفعالية.

محول التأريضهو التمكين. إنه يتيح للمانحين القيام بعملهم ويمنح تيار البرق مسارًا لا يدمر المعدات. ولكنه جزء من نظام، وليس حلاً مستقلاً.

إذا كنت تصمم نظامًا للحماية من الصواعق وتتساءل عما إذا كان المحول الأرضي مناسبًا، فيسعدني التحدث عن التفاصيل. تعتمد الإجابة الصحيحة على تكوين النظام لديك، وظروف التربة، ومستوى المخاطر المقبول.

مراجع

• IEEE Std 80، دليل IEEE للسلامة في تأريض محطات التيار المتردد الفرعية.
• IEEE Std C62.22، دليل IEEE لتطبيق مانعات زيادة التيار بأكسيد المعدن لأنظمة التيار المتناوب.
• IEC 60076-6، محولات الطاقة - الجزء 6: المفاعلات (تشمل محولات التأريض).