كيف يضمن مفتاح التأريض عالي الجهد حماية النظام

عندما يصل نظام الطاقة إلى جهد عالٍ يزيد عن 35 كيلو فولت، يصبح مفتاح التأريض عالي الجهد جزءًا مهمًا جدًا من معدات التشغيل. فهو يحمي نظام الطاقة وكذلك مشغل النظام. وهو مكون أساسي في مجموعة معدات التشغيل، ويعمل مع المفاتيح الكهربائية، والمفاصيل، ومرحلات الحماية. ويساعد في تقليل الجهد المتبقي، والتيارات القصيرة، والأضرار التي تلحق بمعدات النظام. وتُعد GPSwitchgear شركة مصنعة متخصصة في معدات التشغيل تقوم بدمج مفاتيح التأريض عالية الجهد في حلول معدات التشغيل الخاصة بها بتصاميم متقدمة. مما يوفر حماية كاملة لشبكات الطاقة، والمنشآت الصناعية، والبنية التحتية الكبيرة. في هذه المقالة، سنناقش الطرق المختلفة التي يوفر بها مفتاح التأريض عالي الجهد حماية للنظام.

مفتاح التأريض عالي الجهد يُفرغ الفولطية المتبقية لحماية المعدات والأشخاص

ومع ذلك، قد يستغرق التفريغ بعض الوقت بعد فصل قاطع الدائرة الرئيسي لمجموعة المفاتيح الكهربائية بشكل كامل. يمكن أن تصبح معدات مثل المحولات غير النشطة، والكابلات، والمكثفات، ومعدات الجهد العالي، وحتى مكونات مجموعة المفاتيح الكهربائية نشطة وقد تشكل خطرًا على موظفي الصيانة. ويقوم مفتاح التأريض عالي الجهد بوظيفته كجهاز تفريغ من خلال توفير مسارات سريعة ومنخفضة المقاومة نحو الأرض، وذلك لتأريض المكونات عالية الجهد عبر مفتاح التأريض عالي الجهد.

تُفرغ مفاتيح التأريض ذات الجهد العالي الشحنة إلى مستوى آمن وتحافظ على المستويات أقل من 50 فولت. يستغرق هذا الجهاز بضع ثوانٍ فقط لتفريغ الشحنة من مفاتيح الجهد العالي بعد تنشيط مفتاح التأريض العالي الجهد. على سبيل المثال، بعد إيقاف تشغيل مجموعة مفاتيح كهربائية ومحول 110 كيلو فولت، يتم تنشيط مفتاح التأريض عالي الجهد لتفريغ لفائف المحول، مما يمنع حدوث تفريغ خطير أو حتى صديق للصيانة. لا يمكن فتح الأقواس العالية والانهيار العازل إلا بعد ذلك.

يُفرغ مفتاح التأريض عالي الجهد الخاص بشركة GPSwitchgear الشحنة بسرعة وأمان من اللفائف المشحونة في المحول من خلال مكونات مفاتيح كهربائية من سبائك النحاس منخفضة المقاومة وعالية مقاومة التلامس للحفاظ على تفريغ منخفض المقاومة.

يمكن تنشيط مستويات عالية وخطيرة من الشحنة لفرز مفاتيح التفريغ ومفاتيح القطع، ومفاتيح التفريغ العالية ومفاتيح التفريغ القوية لملاعب الغولف ومكونات من سبائك النحاس المنخفضة

مفتاح الأرضية عالي الجهد يعزل الأقسام المعطوبة لمنع انتشار العطل

يؤدي حدوث عطل في نظام الجهد العالي، مثل دائرة قصيرة أو فشل في العزل، إلى تنشيط مفتاح التأريض. ويتم عزل القسم المعطوب بينما تحتوي مكونات أخرى من المعدات الكهربائية المشكلة ومنع انتشار العطل إلى الشبكة بأكملها. وبعدما ينفصل قاطع الدائرة في المعدات الكهربائية لقطع تيار العطل، يتم تفعيل مفتاح التأريض ليؤرض خط العطل أو الجهاز. وبذلك يتم إنشاء حد واضح للقسم المعيب بينما يستمر باقي النظام في العمل. مما يتيح لفريق الصيانة العمل على إصلاح العطل دون التأثير على الشبكة العاملة. على سبيل المثال، في شبكة كهرباء بجهد 220 كيلو فولت، إذا حدث عطل في كابل أحد خطوط التغذية في المعدات الكهربائية، فمن الممكن تفعيل مفتاح العزل والتأريض الخاص بهذا الخط لتضمين الكابل المعطوب، بينما تواصل جميع خطوط التغذية الأخرى تزويد النظام بالطاقة. كما يدعم مفتاح التأريض عالي الجهد في المعدات الكهربائية الربط التسلسلي مع قاطع الدائرة الخاص بالمعدات من GPSwitchgear. وهذا يعزز السلامة الإضافية في عزل الأعطال من خلال منع تأريض المعدات المشغّلة. وبعد انقطاع قاطع الدائرة، يتم بعد ذلك تنشيط قاطع الدائرة الخاص بالمعدات الكهربائية.

كيف تتحكم مفاتيح الأرضية عالية الجهد في القوس الكهربائي وتمنعه  

تُعد القوس الكهربائي من أكثر مكونات المعدات الكهربائية خطورة عند الفولتية العالية. ويمكن أن تصل درجات حرارته إلى مستويات مرتفعة جدًا (أكثر من 10000 درجة فهرنهايت). فهو يذيب المعادن، ويُتلف العوازل، ويؤدي إلى الانفجارات، ويمكن أن يتسبب في عطل المعدات. ويساعد مفتاح التأريض العالي الجهد في تقليل مخاطر القوس بشكل كبير. ويحدث ذلك بإزالة فروق الجهد بين المكونات. وعندما تكون المعدات في وضع الصيانة، فإن مفتاح التأريض العالي الجهد يضمن أن تكون جميع المكونات عند نفس الجهد (جهد الأرض)، مما يوقف وجود فروقات في الجهد ويمنع تكوّن الأقواس الكهربائية. كما أنه في حال تم إعادة تغذية المعدات بالطاقة عن طريق الخطأ (بسبب خطأ بشري أو عطل)، فإن مفتاح التأريض العالي الجهد يوفر مسارًا منخفض المقاومة للتيار القصير، ما يؤدي إلى تنشيط ريلاي حماية المعدات، وبالتالي تقليل مدة استمرار القوس. على سبيل المثال، في خزانات المعدات ذات الجهد 330 كيلو فولت، يحافظ مفتاح التأريض العالي الجهد على جهد الأرض في الحافلة والمفصل لتجنب حدوث أقواس كهربائية أثناء الصيانة. وهذا أمر مفيد لأنه يمنع حدوث أقواس نتيجة التلامس العرضي بين المكونات المشحونة والمكونات المؤرضة. ويُصنع مفتاح التأريض العالي الجهد من شركة GPSwitchgear بخصائص إخماد القوس الكهربائي، مثل حجرات إخماد القوس، لتقليل الأقواس الصغيرة أثناء تشغيل المفتاح.

مفتاح التأريض عالي الجهد يزيد من حماية العزل ضد زيادة الجهد في معدات التبديل

يلزم تركيب نظام عزل على معدات المحولات عالية الجهد لضمان سلامة النظام، وإلا فقد يؤدي ذلك إلى حدوث دائرة قصيرة في المعدات، وتلفها، وانقطاع التيار الكهربائي. ويحمي مفتاح التأريض عالي الجهد عزل المعدات من إجهادات الفولتية الزائدة. ويمكن أن تحدث فولتيات زائدة مؤقتة (مثل الفولتيات الزائدة الناتجة عن الصواعق أو عمليات التشغيل) أثناء تشغيل النظام، وتجاوز جهد تحمل العزل الخاص بالمعدات. ويتم تخفيف إجهاد الفولتية الزائدة على العزل عند استخدام مفتاح التأريض عالي الجهد مع مقاومات الصواعق الخاصة بعزل المعدات. على سبيل المثال، عندما يضرب البرق بالقرب من معدات المحولات، فإن مجموعة مفتاح التأريض ومقاوم الصواعق تقوم بشكل آمن بتحويل تيار الصواعق إلى الأرض، وتحمي المعدات من انقطاع العزل بسبب الفولتية العالية. ويُوفر مفتاح التأريض عالي الجهد من GPSwitchgear تأريضًا جافًا لتجنب التأريض غير الكافي، ويوفر الحماية من فشل العزل الناتج عن الفولتية المتبقية. وهو صديق للبيئة، قوي، ومصمم ليكون مقاومًا للتآكل في البيئات القاسية مثل الرطوبة العالية، ورش الملح، والتآكل.

مفتاح التأريض عالي الجهد يوفر إشارة واضحة لحالة السلامة في معدات التبديل

يتطلب السلامة تحديدًا دقيقًا للحالة عند تشغيل وصيانة معدات التبديل، لأن الحالة غير الواضحة قد تؤدي إلى أخطاء في التشغيل ووقوع حوادث محتملة. تأتي مقاطعات التأريض عالية الجهد مع وحدات مراقبة موثوقة تحدد ما إذا كانت الوحدة في وضع "مأرضة" أم في وضع "مفتوحة"، حيث يتم دمج حالة مقاطع التأريض مع الحالة الشاملة لمعدات التبديل. يمكن أن تكون المؤشرات ميكانيكية، مثل مؤشرات الموضع، أو إلكترونية، مثل أضواء LED، مما يضمن للمشغلين القدرة على تحديد حالة المفتاح من بُعد. وفي غرف معدات التبديل الكبيرة التي تحتوي على عدة مقاطع تأريض عالية الجهد، يمكن للمشغلين معرفة حالة المقاطع باستخدام أضواء LED كمؤشرات. وهذا يسهل العملية ويُبسّط مهمة تحديد حالة المفتاح، ويساعد المشغلين على تفادي تنشيط المفتاح الخطأ. كما تقوم مقاطع التأريض عالية الجهد من GPSwitchgear بإرسال إشارات الحالة إلى نظام التحكم المركزي لمعدات التبديل لمراقبة عن بعد وتسجيل عمليات التشغيل. ويضمن هذا التحديد الدقيق للحالة أن تكون معدات التبديل في حالة آمنة قبل بدء العمل، مما يقلل من الأخطاء في الصيانة ويعزز حماية النظام.