الهيكل العام لقاطع الدائرة المفرغ الخارجي من النوع-المغطى بالخزف-هو كما يلي:تعمل جلبة البورسلين العلوية بمثابة جلبة حجرة الإطفاء-القوسية، وتحتوي على قاطع تفريغ، وتعمل جلبة البورسلين السفلية بمثابة جلبة داعمة. يتم ملء كل من جلبة غرفة الإطفاء القوسية- والجلبة الداعمة بشحم عازل مفرغ ذي خصائص عزل ممتازة. أثناء نشاط البرق، في حالة تلف مانع الصواعق لخط 35 كيلو فولت أو أن خصائص الحماية من الصواعق ضعيفة، يمكن أن يتداخل الجهد الزائد مع معدات المحطات الفرعية على طول الخط، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي عند نقاط الضعف في عزل قاطع الدائرة، مما يؤدي إلى تلف المعدات بسبب ضربات البرق. ويمكن اتخاذ التدابير الوقائية التالية لمعالجة ذلك.
1. الطرق الرئيسية التي يؤثر بها نشاط البرق على قواطع الدائرة الكهربائية الخارجية
إن تأثير البرق على قواطع الدائرة الفراغية الخارجية لا يكون من خلال "ضربة" مباشرة على المعدات نفسها، ولكن بشكل أساسي من خلال الطريقتين التاليتين، اللتين تولدان جهدًا زائدًا مدمرًا:
الجهد الزائد لضربة البرق المباشرة
الضربة المباشرة: يضرب البرق بشكل مباشر جسم قاطع الدائرة الكهربائية أو قضبان التوصيل المتصلة أو الهياكل المجاورة. يؤدي هذا إلى توليد تيارات وفولتية عالية للغاية، تتجاوز بكثير مستوى تحمل العزل للمعدات.
العواقب: يمكن أن يؤدي ذلك إلى وميض العازل، والانفجار، وانهيار العزل الخارجي لقاطع التفريغ، وحتى التسبب في حدوث دائرة قصر ثلاثية -مرحلة، مما يؤدي إلى تلف دائم للمعدات وانقطاع التيار الكهربائي.
الجهد الزائد الناتج عن البرق (أكثر شيوعًا)
المبدأ: عندما يضرب البرق خطًا أو عمودًا أو الأرض بالقرب من قاطع الدائرة، فإنه يولد مجالًا كهرومغناطيسيًا قويًا عابرًا حوله. يؤدي هذا المجال المغناطيسي المتغير إلى زيادة الجهد الزائد للغاية في الدائرة التي يتكون منها قاطع الدائرة والموصلات والهياكل.
الخصائص: على الرغم من أن قوتها عادة ما تكون أقل من قوة ضربة البرق المباشرة، إلا أنها تحدث بشكل متكرر وتنتشر على طول الخط، مما يشكل تهديدًا كبيرًا لنقاط العزل الضعيفة لقاطع الدائرة الكهربائية.
البرق عرام الجهد الزائد
المبدأ: حتى لو ضرب البرق خطًا بعيدًا، فإن موجة البرق سوف تنتشر على طول خط النقل في شكل موجة متنقلة، تصل إلى قاطع الدائرة الكهربائية في المحطة الفرعية. إذا كانت مقاومة الموجة غير متطابقة، سيحدث الانكسار والانعكاس، مما يؤدي إلى زيادة الجهد.
المكونات المتأثرة: تهدد بشكل رئيسي العزل بين نقاط اتصال قاطع الدائرة والعزل الأرضي. خاصة عندما يكون قاطع الدائرة في الوضع المفتوح، فإن جهات الاتصال الخاصة به (بين جهات الاتصال المتحركة والثابتة) تحتاج إلى تحمل جهد طور النظام بالكامل. يمكن أن يؤدي تراكب موجة البرق بسهولة إلى انهيار نقاط الاتصال، مما يتسبب في حدوث خطأ "انهيار ضربة البرق".
الارتفاع المحتمل للأرض
المبدأ: عندما يتم تفريغ تيار البرق في الأرض من خلال جهاز التأريض، فإنه يولد إمكانات لحظية عالية للغاية حول جسم التأريض. إذا كانت التوصيلات الأرضية للمعدات المختلفة داخل المحطة الفرعية (مثل قواعد قواطع الدائرة وخزائن التحكم) ضعيفة أو كان هناك فرق محتمل، فقد يؤدي ذلك إلى -جهد زائد للفلاش الخلفي.
التأثير: يمكن أن "ترتد" الإمكانات العالية من سلك التأريض إلى غلاف المعدات، ثم تتدخل في نظام التحكم الثانوي الضعيف (مثل محرك آلية التشغيل، وملفات الفتح والإغلاق، وأجهزة حماية المعالجات الدقيقة)، مما يتسبب في فشل التحكم أو احتراق المكونات.
ثانيا. مظاهر الضرر المحددة
أضرار العزل:
العزل الخارجي: تترك وميض السطح على العوازل المركبة من البورسلين أو مطاط السيليكون علامات حروق، مما يقلل من أداء العزل في المستقبل.
العزل الداخلي: على الرغم من أن قاطع الفراغ مغلق تمامًا، إلا أن مسافة الزحف الخارجية قد تتعرض لميض كهربائي بسبب التلوث وضربات البرق المتراكبة. والأهم من ذلك، قد يتم ثقب فجوة الاتصال تحت الجهد الزائد البرق.
عطل الآلية أو فشل التشغيل:
يمكن أن يتطفل الجهد الزائد المستحث على وحدة التحكم الخاصة بآلية التشغيل (مثل آلية الزنبرك وآلية المغناطيس الدائم) من خلال خطوط الكهرباء أو كابلات التحكم، مما قد يتسبب في تعطل قاطع الدائرة دون داع (عطل) أو فشل في العمل أثناء حدوث خطأ (فشل في التشغيل)، وبالتالي توسيع نطاق الحادث.
تلف النظام الثانوي:
يمكن للنبضات الكهرومغناطيسية (LEMP) الناتجة عن البرق أن تقترن بخطوط الإشارة وخطوط الكهرباء، مما يؤدي إلى إتلاف أجهزة الحماية والتحكم القائمة على المعالجات الدقيقة-، والمحطات الطرفية الذكية (DTU/FTU)، وما إلى ذلك، مما يؤدي إلى فشل المراقبة.
تسارع شيخوخة المواد:
يؤدي ارتفاع الجهد الزائد المتكرر إلى تسريع شيخوخة المواد العازلة، مما يقلل من عمر خدمة المعدات.
ثالثا. تدابير الحماية الشاملة ("خطوط الدفاع الثلاثة")
بالنسبة للحماية من الصواعق لقواطع الدائرة الفراغية الخارجية 35 كيلو فولت، يجب اعتماد استراتيجية "الإدارة الشاملة والحماية الطبقية".
خط الدفاع الأول: الاعتراض والتفريغ (منع الضربات المباشرة وتقليل حجم الطفرات القادمة)
تركيب مانعات الصواعق/أسلاك الصواعق:
قم بتركيب مانعات الصواعق المستقلة أو مانعات الصواعق الهيكلية في المحطة الفرعية (أو منطقة توزيع الطاقة الخارجية حيث يتم تركيب قاطع الدائرة الكهربائية) لتشكيل منطقة حماية فعالة، مما يضمن وجود المعدات المهمة مثل قواطع الدائرة الكهربائية ضمن مظلة الحماية ضد ضربات الصواعق المباشرة.
التنسيب المعقول لصواعق الصاعقة:
إجراء حاسم! يجب تركيب مانع أكسيد المعدن بدون فجوات (MOA) عند المدخل الجانبي لإمداد الطاقة لقاطع الدائرة (يتم تثبيته عادةً مع مفتاح قطع الاتصال).
موقع التثبيت: يجب تثبيته بالقرب من قاطع الدائرة قدر الإمكان لتقليل الجهد الزائد الناتج عن أسلاك التوصيل بينهما. من الناحية المثالية، يجب ألا تتجاوز المسافة الكهربائية بين مانع التيار وقاطع الدائرة القيمة المحددة (مثل متطلبات "المسافة الكهربائية" في اللوائح).
الوظيفة: عندما يصل الجهد الزائد للصواعق إلى جهد التشغيل لمانع الصواعق، يعمل مانع الصواعق بسرعة، مما يحد من الجهد الزائد إلى مستوى آمن يمكن أن يتحمله عزل قاطع الدائرة، ويفرغ تيار البرق على الأرض.
خط الدفاع الثاني: الربط والتأريض متساوي الجهد (توفير مسار تفريغ موثوق وإمكانات التعادل)
نظام التأريض المحسن:
يجب أن تتوافق شبكة التأريض للمحطات الفرعية وأجسام قواطع الدائرة مع اللوائح، مما يضمن مقاومة تأريض منخفضة بدرجة كافية (عادة ما تكون أقل من أو تساوي 0.5 أوم). يمكن أن يؤدي التأريض ذو المقاومة المنخفضة - إلى تفريغ تيار البرق بسرعة وتقليل حجم الارتفاع المحتمل للأرض.
يجب أن تحتوي قاعدة قاطع الدائرة وصندوق آلية التشغيل والإطار المعدني على نقطتي تأريض موثوقتين على الأقل.
الترابط متساوي الجهد:
يجب أن تكون المكونات المعدنية القريبة من قاطع الدائرة (مثل الدعامات وقنوات الكابلات وحوامل الكابلات) ومحتويات صندوق التحكم متصلة بشكل جيد-بشبكة التأريض الرئيسية لمنع حدوث فلاش عكسي ناتج عن الاختلافات المحتملة.
خط الدفاع الثالث: التدريع والعزل (حماية النظام الثانوي)
التدريع والأسلاك:
يجب تسليح جميع كابلات التحكم وكابلات الإشارة المؤدية إلى آلية تشغيل قاطع الدائرة وصندوق التحكم أو توجيهها عبر قنوات معدنية، كما يجب تأريض طرفي الدرع المعدني أو القناة المعدنية بشكل موثوق.
يجب استخدام الكابلات المحمية بشكل تفضيلي، كما يجب أيضًا تأريض طبقة الحماية عند كلا الطرفين.
تركيب أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs):
يجب تركيب وحدات SPD ذات مستوى الجهد المناسب (على سبيل المثال، SPD مصدر الطاقة DC220V/AC220V، وSPD للإشارة) عند مدخلات طاقة تشغيل قاطع الدائرة ومدخل دائرة إشارة التحكم.
يمكن لأجهزة SPD أن تمنع بشكل فعال طفرات الصواعق التي تدخل من الخطوط، مما يحمي المعدات الإلكترونية الثانوية. يجب إنشاء نظام حماية SPD متعدد -منسق ومتعدد المراحل.
تدابير العزل:
بالنسبة لدوائر الإشارة المهمة، يمكن استخدام المحولات الضوئية أو محولات عزل الإشارة للعزل الكهربائي لقطع مسار التوصيل للجهد الزائد للبرق.
رابعا. اقتراحات التشغيل والصيانة
الاختبارات الوقائية المنتظمة:
قم بإجراء اختبارات الجهد المرجعي للتيار المستمر (U1mA) وتيار التسرب على مانعات الصواعق وفقًا للوائح لضمان عملها بشكل سليم.
قم بإجراء اختبارات مقاومة العزل واختبارات جهد التيار المتردد على قواطع الدائرة، خاصة التحقق من تردد الطاقة ومستويات جهد تحمل النبضات الخاصة بملامساتها.
فحص شبكة التأريض:
قم باختبار مقاومة التأريض بانتظام وتحقق من عدم وجود تآكل أو كسر في موصلات التأريض.
مراقبة الحالة:
قبل موسم العواصف الرعدية وبعده، قم بتعزيز عمليات التفتيش للتحقق من وجود آثار وميض كهربائي على الأسطح العازلة، والتأكد من إغلاق صندوق الآلية بشكل صحيح، والتحقق من أن مؤشر حالة SPD يعمل بشكل صحيح.
مراقبة حالة التشغيل:
بالنسبة لقواطع الدائرة الكهربائية الموجودة على الخطوط في حالة الفتح/الاستعداد، يجب أن تظل وسائل الحماية من الصواعق الخاصة بها (أساسًا مانعات الصواعق الجانبية لقضيب التوصيل) قيد التشغيل بشكل مستمر.
ملخص
تشكل ضربات البرق تهديدًا نظاميًا لقواطع الدائرة الكهربائية الخارجية بقدرة 35 كيلو فولت، مما يؤثر على كل من العزل الأولي ونظام التحكم الثانوي. الإجراء الوقائي الأكثر أهمية وفعالية هو "تركيب- مانعات أكسيد الفلز عالية الأداء (MOAs) على مقربة من قاطع الدائرة الكهربية،" بالإضافة إلى التأريض الموثوق، والحماية الشاملة من زيادة التيار للنظام الثانوي، والتشغيل والصيانة الموحدة. فقط من خلال بناء نظام حماية متعدد-من الهواء إلى الأرض ومن الأنظمة الأولية إلى الأنظمة الثانوية، يمكن تحقيق أقصى قدر من التشغيل الآمن والمستقر لقواطع الدائرة الكهربائية تحت ظروف البرق.
تحدد قواطع الدائرة الكهربائية الخارجية Shaanxi Huadian 35kV، بتقنيتها المبتكرة، معيارًا جديدًا للمفاتيح الخارجية. وتتميز بهيكل عازل مركب -عالي القوة ومقاوم للطقس-، مما يزيد من مسافة الزحف بشكل ملحوظ. ومع تصميم المجال الكهربائي المُحسّن، فإنها تمنع وميض السطح بشكل فعال حتى في ظل الظروف القاسية من الجهد الزائد للبرق والتلوث، مما يضمن أداء عزل ممتازًا وطويل الأمد-. وهي مجهزة بنابض معياري مغلق بالكامل أو آلية تشغيل مغناطيسية دائمة، وتتميز بعمر ميكانيكي يزيد عن 10000 عملية. يضمن جهاز -مقاومة التكثيف-المدمج بقاء صندوق الآلية جافًا. للاستفسار يرجى الاتصال بنا:pannie@hdswitchgear.com.
