مجموعة القضبان والمفاتيح SWITCHGEAR :
تصنف مجموعة القضبان والمفاتيح في شبكة كهرباء الوسطى كالتالي:
1- مجموعة قضبان ومفاتيح الضغط المنخفض (Low Voltage Switchgear ) أقل من 13.8 كيلو فولت.
2- مجموعة قضبان ومفاتيح الضغط المتوسط (Medium Voltage Switchgear ) 13.8 & 33 كيلو فولت .
3- مجموعة قضبان ومفاتيح الضغط العالي (High Voltage Switchgear )
132 - 230 & 380 كيلو فولت .
وفي هذه المادة سوف نقوم بشرح مكونات كل مجموعة من هذه المجموعات بالتفصيل وكذلك الاختبارات الخاصة بها سواء كانت جديدة أم قديمة.
أولا: مجموعة قضبان ومفاتيح الضغط المنخفض (Low Voltage Switchgear ) أقل من 13.8 كيلوفولت:
تتكون مجموعة قضبان ومفاتيح الضغط المنخفض من الآتي :
1- القضبان النحاسية الحاملة للتيار BUSBAR :
وهذه القضبان تثبت في جسم الخلايا بواسطة عوازل حامله للبارات.
2- المفاتيح CIRCUIT BREAKER :
يوجد نوعان من المفاتيح المستخدمة في هذه المجموعة وهما :
أ- المفاتيح المستخدمة في الأحمال الصغيرة وهي MCB’S .
ب- المفاتيح المستخدمة في الأحمال الكبيرة وهي MCCB’s .
3-أجهزة القياس (Meters) :
يوجد نوعان من أجهزة القياس المستخدمة في هذه المجموعة وهما:
أ- جهاز قياس التيار (الأميتر) (Ammeter).
ب- جهاز قياس الجهد (الفولتميتر) (Voltmeter).
4- بارة أو موصل التأريض (Earthing Busbar) .
5- الخلايا الحديدية (Panels) التي تثبت بها جميع المكونات السابقة .
اختبار قضبان ومفاتيح الضغط المنخفض (Low Voltage Switchgear ) أقل من 13.8 كيلو فولت:
1- تختبر المفاتيح MCB’S & MCCB’S عن طريق حقن ضعف التيار وتسجيل زمن الفصل ومقارنته بمنحنى الخواص لكل قاطع ، وكذلك الفحص الظاهري للتأكد من عدم وجود أي كسور ، وكذلك عمل فصل وتوصيل يدوي عدة مرات للتأكد من عدم وجود عيوب ميكانيكية ، واختبار نقط الإنذار عند اختبار زمن الفصل .
2- يتم اختبار أجهزة القياس كالتالي :
أ- يتم اختبار جهاز قياس الجهد (الفولتميتر) عن طريق حقن جهد عند قيم مختلفة للجهد (25% - 50% - 75 % - 100%) ويتم تسجيل النتائج وحساب نسبة الخطأ ويجب الا تزيد عن 1.5 % .
ب- يتم اختبار جهاز قياس التيار (الاميتر) عن طريق حقن تيار عند قيم مختلفة للتيار (25% - 50% - 75 % - 100%) ويتم تسجيل القراءة وحساب نسبة الخطأ ويجب ألا تزيد عن 1.5 % .
ويتم حساب نسبة الخطأ من المعادلة التالية :
ERROR%=
حيث :
ACTUAL READING تعني القراءة الفعلية للعداد .
EXPECTED READING تعني القراءة المتوقعة (المحسوبة) للجهاز .
FULL SCAL تعني أقصى تدريج لجهاز القياس .
3- يتم التأكد من توحيد الأوجه (Phasing) .
4- اختبار العازلية (Insulation Resistance) :
1- بالنسبة لمجموعة القضبان والمفاتيح الجديدة :
أ- يتم اختبار عازلية باستخدام ميجر (1 كيلو فولت .) وتكون العازلية أكبر من
( 1000 ميجا أوم) .
ب- يتم تسليط (2 كيلو فولت) عند 60 هيرتز لمدة دقيقة على كل وجه على حده مع تأريض الوجهين الآخرين.
2- بالنسبة لمجموعة القضبان والمفاتيح القديمة :
نكتفي بعمل ميجر (1 كيلو فولت ) وتكون العازلية أكبر من( 1000 ميجا أوم ) .
ثانيا : مجموعة قضبان ومفاتيح الجهد المتوسط Medium Voltage) (Switchgear 13.8 &33 كيلو فولت:
تتكون مجموعة قضبان ومفاتيح الجهد المتوسط 13.8&33 كيلو فولت من الأجزاء التالية :
1- قضبان التوصيل (BUSBAR ).
2- المفاتيح (CIRCUIT BREAKER) .
3- محولات التيار (CURRENT TRANSFORMER) .
4- محولات الجهد(VOLTAGE TRANSFORMER).
5- أجهزة الحماية . Relays))
6- أجهزة القياس . (Meters)
7- MCB’S .
وفيما يلي سوف نقوم بشرح مبسط لكل جزء من هذه الأجزاء قبل التعرض لشرح الاختبار المفصل لكل جزء على حده .
1- قضبان التوصيل (BUSBAR) :
وهي عبارة عن قضبان نحاسية تأخذ أشكال مختلفة وكذلك مساحة مقطع مختلفة حسب الحمل التصميمي وكذلك حسب الشركة المصنعة.
2- المفاتيح (القواطع) CIRCUIT BREAKER :
يزداد نمو الشبكات الكهربائية باستمرار وتزداد أيضا قدرة المحطات وذلك يؤدي إلى زيادة الحاجة إلى أجهزة حماية وقطع جيدة ومعتمدة .
وأصبحت حماية الشبكات تشكل المركز الرئيسي من الأهمية فعند حدوث دائرة قصر في الشبكة تغذي كمية هائلة من التيار إلى مكان العطل مما يؤدي إلى ضرر بليغ وانقطاع في التغذية .
لذلك يجب على أجهزة الحماية أن تحقق موثوقية تامة بحيث يمكن الاعتماد عليها اعتمادا كليا ، وأن تتميز تميزا مطلقا بحيث يقوم بعزل الأقسام المتعطلة من الشبكة فقط ، وان تعمل بسرعة للحد من تأثير العطل على تجهيزات الشبكة .
وبما أن مجال الدراسة هو الحمايات التي تعطي أوامر الفصل للقواطع الآلية لذلك لابد من إعطاء فكرة سريعة من القاطع الآلي والية تشغيله والتحكم فيه ومبدأ إطفاء القوس الكهربائي .
وتستخدم المفاتيح (القواطع) أما لعزل الدوائر الكهربائية عند حدوث الأعطال بواسطة أجهزة الحماية ، وأن تعزل الدائرة بواسطة فتح القاطع لإجراء أعمال الصيانة الدورية أو الطارئة على المعدات .
وتصنف القواطع المستخدمة عادة إلى نوعين رئيسين هما :
النوع الأول :
القواطع الآلية AUTOMATIC CIRCUIT BREAKER :
وهذه القواطع بامكانها فصل الدائرة تحت الجهد والحمل وإغلاق الدائرة تحت الجهد .
النوع الثاني :
القواطع العازلة ISOLATORS CIRCUIT BREAKER :
وهذه القواطع بامكانها إغلاق الدائرة تحت الجهد ولكن غير مسموح بفتح الدائرة تحت الحمل .
وبشكل عام فانه يمكن تصنيف قواطع الدائرة والأدوات التابعة لها بشكل مبدئي إلى أربعة أصناف كالتالي :
1- قواطع الجهد المنخفض ( Breaker Low Voltage Circuit ):
وتستخدم في دوائر الإنارة والتيار ضمن الأبنية والمنشآت الصناعية وفي السكك الحديدية والكهربائية وفي الأجهزة المساعدة لمحطات الطاقة ذات التيارات المنخفضة وجمعيها تقريبا قواطع هوائية.
2- قواطع الجهد المتوسط – المنخفض ( ( Low-medium Voltage Circuit Breaker:
وتستخدم هذه القواطع للجهود (2.5- 15 كيلو فولت) وقدرة قطع بين 25 إلى 500 ميجا فولت أمبير ، وتستخدم في محطات الطاقة الصغيرة وفي الأجهزة المساعدة لمحطات الطاقة الكبيرة ومعظم القواطع القديمة زيتية إلا أن الاتجاه الحديث هو نحو القواطع الهوائية وبصورة خاصة من النوع ذو الإطفاء المغناطيسي .
3- قواطع الجهد المتوسط – العالي(medium -High Voltage Circuit Breaker) :
وتستخدم هذه القواطع للجهود (15-34.5 كيلو فولت) وقدرة قطع بين 500 إلى 2500 ميجا فولت أمبير وتستخدم في المحطات الثانوية الهامة وفي دوائر المولدات في محطات الطاقة الكهربائية وذات قدرة قطع متعددة ، وقد استخدمت القواطع الزيتية بكثرة في هذا المجال إلا أن القاطع ذو الهواء القسري AIR BLAST أصبحت شائعة الاستعمال .
4- قواطع الجهد العالي (High Voltage Circuit Breaker) :
ويكون جهدها أكبر من 46 كيلو فولت وتستخدم في خطوط النقل الهامة حيث تكون عادة زيتية ، ومن النوع الخارجي المركب على قواعد ، وقد جرت عليها تحسينات كثيرة فيما يتعلق بالسرعة وقدرة القطع وصغر الحجم .
وبذلك يمكن تصنيف القواطع (المفاتيح) المستخدمة في شبكة كهرباء الوسطى حسب الوسط المستخدم في إطفاء الشرارة أثناء فصل القواطع على النحو التالي :
1- قواطع زيتية OIL CIRCUIT BRAEKER :
وفيها يستخدم زيت المحولات كوسط عازل لإطفاء الشرارة .
2- قواطع مفرغة الهواء VACCUM CIRCUIT BRAEKER :
وفيها يكون القاطع مفرغ من الهواء أي لا يوجد به هواء مما يساعد على إطفاء الشرارة .
3- قواطع ذات الغاز العازل :
وفيها يستخدم غاز سادس فلوريد الكبريت SF6 كوسط عازل لإطفاء الشرارة التي تحدث عند عملية فصل القاطع .
مبدأ إطفاء القوس الكهربي في القواطع :
في اللحظة التي تبدأ فيها الملامسات المتحركة MOVING CONTACTS للقاطع بالتباعد فإن التيار يكون كبيرا جدا ، ولا يؤدي التباعد الصغير بين الملامسات المتحركة MOVING CONTACTS والملامسات الثابتة FIXED CONTACTS في القاطع إلى انقطاع التيار فورا .
فعندما يزداد تباعد الملامسات عن بعضها تزداد المقاومة بينهما وبالتالي يزداد الفقد الحراري في هذه المقاومة حسب العلاقة (I²R ) وينتج أيضا تأين الهواء أو تبخر وتأين الزيت ويصبح هذا الهواء أو بخار الزيت المتأين ناقلا ويستمر جريان أو مرور التيار ضمنه مكونا قوسا كهربائيا .
ويكون الجهد بين ملامسات قطب القاطع صغيرا بحيث يكفي للمحافظة على القوس الكهربائي .
محولات القياس (التيار والجهد) Current &Voltage Transformers :
تستخدم محولات الجهد والتيار لتحويل التيارات (محولات التيار ) أو الجهود (محولات الجهد) العالية جدا إلى قيم منخفضة وذلك عن طريق الملفات الثانوية لها .
وتغذي الملفات الثانوية لهذه المحولات أجهزة الحماية والقياس والتحكم والمراقبة ، ويجب على المحولات نقل الإشارة بدقة عالية ، وإذا فشلت المحولات في ذلك فإن نظام الحماية ممكن الا يكون يعمل بشكل صحيح ويصبح نظام القدرة معرضا للخطر .
لذلك يجب أن يكون تصميم محولات القياس بموثوقية عالية .
إن استخدام محولات القياس أمر لابد منه في دوائر الجهد العالي حتى ولو كانت التيارات صغيرة جدا ، لان هذة المحولات تؤمن الحماية اللازمة للعاملين وذلك عن طريق عزل دوائر الأجهزة المستخدمة عن تجهيزات الدوائر الأساسية كما أنها تحمي الأجهزة من الحوادث العابرة (ارتفاع الجهد أو دوائر القصر) التي تحدث على الدائرة الأولية لنظام القدرة .
* مميزات استخدام محولات القياس :
1- تستخدم لخفض التيارات والجهود لنظام القدرة إلى قيم صغيرة مناسبة لسلامة أجهزة القياس والتحكم والحماية والمراقبة .
2- تستخدم لعزل دوائر الأجهزة المستخدمة عن الدائرة الابتدائية (الأولية) لنظام القدرة .
3- توحيد قيم التيار أو الجهد للدوائر الثانوية إلى قيم قياسية كما يلي :
أ- يكون التيار الثانوي لمحولات التيار هو (1 أمبير)أو(5 أمبير) .
ب- يكون الجهد الثانوي لمحولات الجهد هو (100- 110- 115- 120 فولت) .
4- أجهزة الحماية Relays :
وهي عبارة عن مجموعة المرحلات Relays المستخدمة في الشبكة الكهربائية وذلك للحماية من الأعطال المختلفة لنظام القدرة .
وجميع هذه الأجهزة تخص قسم الحماية .
5- أجهزة القياس (Meters):
تختلف أجهزة القياس المركبة من خلية(Panel ) إلى أخرى حسب الحاجة إلى ذلك وتوصل جميع أجهزة القياس إما على الدوائر الثانوية لمحولات التيار مثل الاميتر أقصى حمل ، أو على الدوائر الثانوية لمحولات الجهد مثل الفولتميتر أو توصل على الدوائر الثانوية لمحولات التيار ومحولات الجهد معا مثل الميجاوات والميجافار وجهاز قياس معامل القدرة وأجهزة قياس الطاقة .
ويتم أختبار أجهزة القياس عند قيم مختلفة (25% - 50% - 75% & 100% From Full Scale ).من التيار أو الجهد وكذلك عند قيم مختلفة من معامل القدرة .
6- MCB :
تستخدم المفاتيح الصغيرة MCB على الدوائر الثانوية لمحولات الجهد كحماية ثانية بعد الفيوز المركب على الدوائر الابتدائية وتستخدم أيضا في عزل الجهد الثانوي لمحولات الجهد عن باقي الدوائر الأخرى عند العمل عليها وكذلك تستخدم على دوائر DC والدوائر الأخرى.
الاختبارات التي تتم على مجموعة القضبان والمفاتيح :
مقدمة :
جميع الاختبارات التي تتم على مجموعة القضبان والمفاتيح 13.8 كيلوفولت هي نفسها التي تجري على مجموعة قضبان ومفاتيح 33كيلوفولت فيما عدا اختبار الضغط العالي لمحولات الجهد وكذلك مجموعة القضبان والمفاتيح ويتم ذلك الاختبار عند قيم مختلفة حسب الجهد المقنن لاختبار الضغط العالي بالمصنع فيتم اختبار الجهد العالي في الموقع عند 80% من جهد الاختبار بالمصنع وذلك لمجموعة القضبان والمفاتيح.
أما محولات الجهد فيتم اختبارها ضغط عالي في الموقع عند 1.5 من الجهد المقنن وسنشرح ذلك بالتفصيل عند اختبار محولات الجهد.
الرئيسية
البوابة
التسجيل
دخول
