مفاتيح كهربائية عالية الجهد

تُعدّ مفاتيح التبديل عالية الجهد أي مفاتيح تُستخدم لتوصيل أو فصل جزء من نظام طاقة عالي الجهد . وتُعتبر هذه المعدات ضرورية لحماية نظام الطاقة عالي الجهد وضمان تشغيله الآمن دون انقطاع، وتكتسب أهمية بالغة لارتباطها المباشر بجودة إمدادات الكهرباء.

يشمل مصطلح "الجهد العالي" الجهد المتوسط (MV) والجهد العالي (HV) السابقين، لذا فهو يشير إلى المعدات ذات الجهد المقنن الذي يزيد عن 1000 فولت في حالة التيار المتردد ، ويزيد عن 1500 فولت في حالة التيار المستمر . تقتصر التطبيقات الصناعية لقواطع الدائرة ذات الجهد العالي حاليًا على التيار المتردد نظرًا لكونها أكثر اقتصادية، ومع ذلك، توجد فواصل جهد عالي لتوصيلات التيار المستمر.

تم اختراع مفاتيح الجهد العالي في نهاية القرن التاسع عشر لتشغيل المحركات والآلات الكهربائية الأخرى. ^{[ 1 ]} وقد تم تحسين هذه التقنية بمرور الوقت، ويمكن استخدامها مع جهود تصل إلى 1100 كيلوفولت. ^{[ 2 ]}

تصنيف

التصنيف الوظيفي

مفاتيح الفصل والتأريض

مفاتيح الفصل والتأريض هي أجهزة أمان تُستخدم لفتح أو إغلاق الدائرة الكهربائية عند انقطاع التيار . وتُستخدم لعزل جزء من الدائرة، أو آلة، أو جزء من خط هوائي ، أو كابل أرضي، لضمان إجراء الصيانة بأمان.

يُعد فتح عازل الخط أو عازل قسم قضيب التوزيع ضروريًا للسلامة، ولكنه غير كافٍ. يجب إجراء التأريض في كلٍ من قسمي الجهاز الخاضع للصيانة، سواءً في الجزء العلوي أو السفلي. ويتم ذلك باستخدام مفاتيح التأريض.

من حيث المبدأ، لا يُشترط أن تقطع مفاتيح الفصل التيارات، لأنها مصممة للاستخدام في الدوائر غير المُفعّلة. عمليًا، بعضها قادر على قطع التيارات (حتى 1600 أمبير عند جهد 300 فولت، ولكن فقط إذا تم سحب التيار عبر نظام تجاوز نصف قاطع الدائرة في نفس الدائرة)، ويجب على بعض مفاتيح التأريض قطع التيارات المُستحثة التي تتولد في خط غير ناقل للتيار نتيجة الاقتران الحثي والسعوي مع الخطوط المجاورة (حتى 160 أمبير عند جهد 20 كيلو فولت) . ^{[ 3 ]}

آلية تبديل التيار العالي

تُستخدم آليات التبديل عالية التيار في الدوائر الكهربائية التي تحمل حملاً عادياً. يمكن استخدام بعضها كمفتاح فصل. ولكن إذا أمكنها توليد تيار قصر، فلن تتمكن من قطعه. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

موصل

تتشابه الموصلات في وظيفتها مع آليات التبديل عالية التيار، ولكن يمكن استخدامها بمعدلات أعلى. وتتميز بقدرة تحمل كهربائية وميكانيكية عالية. ^{[ 6 ]}

الفيوز

يمكن للفيوز أن يقطع الدائرة الكهربائية تلقائيًا عند مرور تيار زائد فيها لفترة زمنية محددة. ويتم ذلك عن طريق انصهار موصل كهربائي متدرج.

تُستخدم الصمامات بشكل أساسي للحماية من قصر الدائرة . وهي تحد من القيمة القصوى لتيار العطل.

في أنظمة الطاقة الكهربائية ثلاثية الأطوار ، تعمل هذه الأنظمة على إزالة التيار فقط في الأطوار التي يمر بها تيار العطل، مما قد يشكل خطراً على كل من الأجهزة المعطلة والأفراد. وللتخفيف من هذه المشكلة، يمكن استخدام الصمامات الكهربائية بالتزامن مع مفاتيح أو موصلات التيار العالي.

ومثل الموصلات، لا تُستخدم الصمامات عالية الجهد إلا في نطاق 30 كيلو فولت إلى 100 كيلو فولت.

قاطع الدائرة

إن قاطع الدائرة الكهربائية ذو الجهد العالي قادر على توصيل ونقل وفصل التيارات تحت الجهد المقنن (الجهد الأقصى لنظام الطاقة الذي يحميه).

في ظل ظروف التشغيل العادية، يمكن استخدام قواطع الدائرة لفصل أو توصيل خط كهربائي. كما يمكن استخدامها لقطع التيار عند اكتشاف أي خلل، مثل حدوث ماس كهربائي.

تُعدّ قواطع الدائرة عناصر أساسية في أنظمة الطاقة ذات الجهد العالي، لأنها الوسيلة الوحيدة لقطع تيار قصر الدائرة بأمان . ويحدد المعيار الدولي IEC 62271-100 المتطلبات المرتبطة بخصائص قاطع الدائرة ذي الجهد العالي. ^{[ 7 ]}

يمكن تزويد قاطع الدائرة بأجهزة إلكترونية لمعرفة حالته في أي لحظة، مثل التآكل أو ضغط الغاز، وللكشف عن الأعطال من خلال خصائصها. كما يتيح ذلك إجراء عمليات الصيانة المخططة وتجنب الأعطال. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

ولتشغيلها على خطوط طويلة، تم تجهيز قواطع الدائرة بمقاومة إغلاق للحد من الفولتية الزائدة . ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

يمكن تزويدها بأجهزة لمزامنة الإغلاق و/أو الفتح، للحد من الفولتية الزائدة وتيارات البدء من الخطوط، والمحولات غير المحملة ، ومفاعلات التوازي، وبنوك المكثفات . ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

تم تصميم بعض الأجهزة لتكون لها خصائص قاطع الدائرة الكهربائية وجهاز الفصل، ^{[ 14 ]} ولكن استخدامها ليس واسع الانتشار.

مراجع

↑ النموذج البريطاني GB 20069: تحسينات في أجهزة التحكم في تطبيق أو استخدام التيارات الكهربائية ذات الجهد العالي والكمية الكبيرة في عام 1893. مؤرشف بتاريخ 9 يناير 2007 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) على موقع espacenet.com.
↑ لين جيمينغ وآخرون، الخصائص العابرة لقواطع الدائرة 1100 كيلو فولت ، الندوة الدولية حول المعايير الدولية للجهد العالي للغاية ، بكين، يوليو 2007.
↑ " المعيار الدولي IEC 62271-102 لفواصل التيار المتردد ومفاتيح التأريض " (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 30 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2008 .
^ " Norme CEI 60265-1 قواطع التوتر المخصصة للجهد العلوي 1 كيلو فولت والجهد الأدنى 52 كيلو فولت " (PDF) . مؤرشفة من الأصلي (PDF) بتاريخ 30-09-2007 . تم الاسترجاع 2008-04-21 .
^ “ Norme CEI 60265-2 قواطع التوتر المخصصة للجهد العالي 52 كيلو فولت “ (PDF) . مؤرشفة من الأصلي (PDF) بتاريخ 30-09-2007 . تم الاسترجاع 2008-04-21 .
↑ "Norme CEI 60470 Contacteurs pour courant Alternatif hauteتوتر وdémarreurs de Motors à Contacteurs " (PDF) . مؤرشفة من الأصلي (PDF) بتاريخ 30-09-2007 . تم الاسترجاع 2008-04-21 .
↑ " المعيار CEI 62271-100 فواصل ذات توتر عالٍ " (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 27-09-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-04-2008 .
↑ E.Thuries، G.Ebersohl، JPDupraz، O.Chetay، JPMontcorgé، مقدمة للإلكترونية الرقمية في أجهزة المساعدة وتحسين القدرة على التحمل ، 1994، جلسة CIGRE 1994، تقرير 23/13-09
^ دينيس دوفورنيه، Disjoncteurs SF ₆ – تطور 1959 إلى 1994، 1994 ، Revue générale de l'électricité n° 5
↑ دي إي هيلدمان، آي بي جونسون، سي إتش تيتوس، دي دي ويلسون، تبديل دوائر الجهد العالي جدًا، دوائر الحماية من الصواعق، خفض الجهد العالي جدًا ×÷← باستخدام مقاومات قاطع الدائرة ، 1964، معاملات IEEE لأجهزة وأنظمة الطاقة ، المجلد 83 (1964-12)
↑ يوجين موري، ظهور مشاكل في التوترات الإضافية أثناء مناورة مفككات ، 1964، جلسة CIGRE 1964
↑ يوجين موري، مزامنة أجهزة الفصل 525 كيلو فولت و765 كيلو فولت، moyen de réduire les surtensions de manœuvre sur lignes à vide ، 1966، جلسة CIGRE 1966.
↑ مجموعة عمل CIGRE 13.07، التحكم في تبديل قواطع دوائر التيار المتردد عالي الجهد ، 1999، إلكترا رقم 183
^ نورم CEI 62271-108 Disjoncteur-sectionneurs

روابط خارجية

لجنة مفاتيح التبديل التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) ، على الموقع الإلكتروني ewh.ieee.org

[1] النموذج البريطاني GB 20069: تحسينات في أجهزة التحكم في تطبيق أو استخدام التيارات الكهربائية ذات الجهد العالي والكمية الكبيرة في عام 1893. مؤرشف بتاريخ 9 يناير 2007 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) على موقع espacenet.com.

[1100kV-2] لين جيمينغ وآخرون، الخصائص العابرة لقواطع الدائرة 1100 كيلو فولت ، الندوة الدولية حول المعايير الدولية للجهد العالي للغاية ، بكين، يوليو 2007.

[3] " المعيار الدولي IEC 62271-102 لفواصل التيار المتردد ومفاتيح التأريض " (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 30 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2008 .

[4] " Norme CEI 60265-1 قواطع التوتر المخصصة للجهد العلوي 1 كيلو فولت والجهد الأدنى 52 كيلو فولت " (PDF) . مؤرشفة من الأصلي (PDF) بتاريخ 30-09-2007 . تم الاسترجاع 2008-04-21 .

[5] “ Norme CEI 60265-2 قواطع التوتر المخصصة للجهد العالي 52 كيلو فولت “ (PDF) . مؤرشفة من الأصلي (PDF) بتاريخ 30-09-2007 . تم الاسترجاع 2008-04-21 .

[6] "Norme CEI 60470 Contacteurs pour courant Alternatif hauteتوتر وdémarreurs de Motors à Contacteurs " (PDF) . مؤرشفة من الأصلي (PDF) بتاريخ 30-09-2007 . تم الاسترجاع 2008-04-21 .

[7] " المعيار CEI 62271-100 فواصل ذات توتر عالٍ " (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 27-09-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-04-2008 .

[8] E.Thuries، G.Ebersohl، JPDupraz، O.Chetay، JPMontcorgé، مقدمة للإلكترونية الرقمية في أجهزة المساعدة وتحسين القدرة على التحمل ، 1994، جلسة CIGRE 1994، تقرير 23/13-09

[Disjoncteur_SF6-9] دينيس دوفورنيه، Disjoncteurs SF ₆ – تطور 1959 إلى 1994، 1994 ، Revue générale de l'électricité n° 5

[10] دي إي هيلدمان، آي بي جونسون، سي إتش تيتوس، دي دي ويلسون، تبديل دوائر الجهد العالي جدًا، دوائر الحماية من الصواعق، خفض الجهد العالي جدًا ×÷← باستخدام مقاومات قاطع الدائرة ، 1964، معاملات IEEE لأجهزة وأنظمة الطاقة ، المجلد 83 (1964-12)

[11] يوجين موري، ظهور مشاكل في التوترات الإضافية أثناء مناورة مفككات ، 1964، جلسة CIGRE 1964

[12] يوجين موري، مزامنة أجهزة الفصل 525 كيلو فولت و765 كيلو فولت، moyen de réduire les surtensions de manœuvre sur lignes à vide ، 1966، جلسة CIGRE 1966.

[13] مجموعة عمل CIGRE 13.07، التحكم في تبديل قواطع دوائر التيار المتردد عالي الجهد ، 1999، إلكترا رقم 183

[14] نورم CEI 62271-108 Disjoncteur-sectionneurs

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗