عوازل تبديل الجهد العالي والجهد المتوسط في نظام القدرة

أهمية عوازل تبديل الجهد العالي والجهد المتوسط في نظام القدرة:

تتطلب تركيبات الجهد العالي (HV) و”الجهد المتوسط” (MV) معدات خاصة للتبديل وعزل الدوائر الكهربائية المتعلقة بها أو أجزاء من الدوائر، ولهذا الغرض؛ فإنه يتم استخدام مفاتيح التبديل والعوازل، كما يجب أن تتوافق هذه المعدات مع معايير (IEC) التالية:

• (60038): الفولتية القياسية (IEC).

• (61936-1): تمديدات كهربائية تزيد عن 1 كيلو فولت في القواعد المشتركة.

• (62271): معايير المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي ومعدات التحكم.

تبديل القواطع المتعلقة بأنظمة الجهد العالي:

يمكن إجراء عمليات التبديل من خلال “أجهزة فصل المفاتيح”، وهي المعدات التي يمكن تشغيلها عند التحميل ويمكن أن تصمد وتطفئ القوس الكهربائي الذي يتم إنتاجه عند انقطاع التيار المقنن للتركيب، بحيث تُستخدم قواطع التبديل في الوقت الحاضر فقط في تركيبات الجهد المتوسط والأكثر شيوعاً في المفاتيح الكهربائية.

كذلك ذات الجهد المتوسط وفي الخطوط العلوية ذات الجهد المتوسط، وكما هو موضح في الشكل التالي وعادةً ما تحتوي على حجرة قوسية (الهواء أو SF6 معزولة) لإطفاء القوس، ولكنها تؤدي أيضاً هذا الانقراض في الهواء (مفتاح فاصل الهواء – ABS).

خصائص قواطع التبديل الخاصة بأنظمة الجهد العالي:

الخصائص الرئيسية والمطلوبة لقواطع التبديل هي:

الفولتية المقدرة: (2) كيلو فولت، (12) كيلو فولت، (17.5) كيلو فولت، (24) كيلو فولت، (36) كيلو فولت.

التيار الكهربائي المقدر: (400) أمبير، (630) أمبير، (1250) أمبير.

تيار تحمل الوقت القصير المقدر (3 ثوانٍ): 5 كيلو أمبير، 16 كيلو أمبير، 20 كيلو أمبير، 25 كيلو أمبير، كذلك قد تكون مفاتيح فصل الموصلات ميكانيكية (رافعة أو كرنك) أو تعمل بمحرك (محلي أو بعيد) ومزودة بمفاتيح تأريض ومتشابكة ميكانيكياً وتتكون من ملفات تحرير، وذلك استخدمتها بعض المرافق المرتبطة بالصمامات لحماية محولات توزيع الطاقة المنخفضة والمتوسطة، (عادةً بقدرة مقدرة تصل إلى 630 كيلو فولت أمبير).

في هذه الحالات، يجب أن تكون الصمامات مجهزة بمضاربين فاعلين لفتح مفتاح “مناورة القاطع ميكانيكياً”، وذلك لتجنب عمل التركيب بمرحلتين فقط، كما يجب أن يكون لمفتاح مناورة القاطع ملف تعثر للسماح بتفعيل حماية المحولات الكهربائية.

العوازل الكهربائية الخاصة بأنظمة الجهد العالي:

تُستخدم العوازل، والمعروفة أيضاً باسم أجهزة الفصل في التركيبات ذات “الجهد العالي” والمتوسط لعزل دائرة أو أجزاء من الدائرة ولضمان، وذلك لأسباب تتعلق بالسلامة العامة للمشغلين وفرق الصيانة انقطاعاً واضحاً للدائرة.

وعلى غرار قواطع مفاتيح الفصل (MV)؛ فإنه يتم تثبيت عوازل الجهد المتوسط في المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط وفي الخطوط العلوية ذات “الجهد المتوسط”، كما يتم تثبيت عوازل الجهد العالي بشكل عام في الخارج، وخاصةً في محطات (AIS) الفرعية (محطة فرعية معزولة بالهواء) أو جالسة في هياكل معدنية أو في الداخل، كذلك في محطات فرعية (GIS) (محطة فرعية معزولة بالغاز).

لذلك فقد تعتبر العوازل غير قادرة على الصمود وإطفاء “القوس الكهربائي” ولا يمكن تشغيلها إلا عند التحميل، خاصةً إذا تم تشغيل عازل عند التحميل؛ فإنه يمكن أن يحدث انفجار في القوس والتسبب في أضرار للأشخاص والمعدات.

خصائص العوازل الخاصة بأنظمة الجهد العالي:

الخصائص الرئيسية والمطلوبة للعوازل هي:

الفولتية المقدرة.

• قيم خطوط الجهد المتوسط: (2) كيلو فولت، (12) كيلو فولت، (17.5) كيلو فولت، (24) كيلو فولت، (36) كيلو فولت.

• قيم خطوط الجهد العالي: (5) كيلو فولت، (123) كيلو فولت، (170) كيلو فولت، (245) كيلو فولت، (300) كيلو فولت، (420) كيلو فولت، (550) كيلو فولت، (800) كيلو فولت.

التيار الكهربائي المقدر:

• قيم خطوط الجهد المتوسط: (400) أمبير، (630) أمبير، 1250 أمبير.

• قيم خطوط الجهد العالي: (2000) أمبير، (2500) أمبير، (3150) أمبير، (4000) أمبير، (5000) أمبير.

تيار تحمل الوقت القصير المقدر (3 ثوان):

• قيم خطوط الجهد المتوسط: (5) كيلو أمبير، (16) كيلو أمبير، (20) كيلو أمبير، (25) كيلو أمبير.

• قيم خطوط الجهد العالي: (50) كيلو أمبير، (63) كيلو أمبير، (80) كيلو أمبير.

كذلك قد تكون العوازل ميكانيكية أو تعمل بمحرك (محلي أو بعيد) ويمكن تزويدها بملامسات تأريض، وذلك بسبب أنها متشابكة ميكانيكياً مع جهات الاتصال الرئيسية، وعادة ما تكون ملامسات التأريض تعمل ميكانيكياً فقط، كذلك قد تكون العوازل ذات الجهد العالي قطباً واحداً أو ثلاثة أعمدة تعمل.

كما يتم التحكم في المحرك بواسطة ملف إغلاق واحد وملف فتح واحد، ويكون متشابك كهربائياً، كذلك تستخدم مفاتيح الحد لإيقاف المحرك عندما يصل المعزل إلى موضعه النهائي، سواءً كان مفتوحاً أو مغلقاً، كذلك عادةً ما يكون التشغيل الميكانيكي المحلي للعوازل عبارة عن مناورة استئنافية، وذلك باستخدام كرنك، والذي يجب أن يقمع التحكم الكهربائي.

وعملياً؛ فإنه يجب توفير تشابك ميكانيكي أو كهربائي لتجنب عمليات التحميل، وكما هو موضح في الشكل التالي:

أنواع عوازل الجهد العالي:

تتكون عوازل الجهد العالي بشكل أساسي من ثلاثة أنواع:

• مركز ذو عمودين أو دوران مزدوج (أفقي أو رأسي).

• المنساخ (عمود واحد).

• عوازل التأريض.