التأريض المحايد لأنظمة الطاقة الكهربائية
التأريض أم عدم التأريض – هذا هو السؤال. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها قبل اختيار أفضل طريقة للتأريض المحايد لنظامك الكهربائي. تناقش هذه المقالة متطلبات وتقنيات أربع طرق مختلفة لتأريض النظام لمساعدتك في اختيار الطريقة الأفضل لاحتياجاتك.

محطة المحولات
خلفية
في بداية القرن العشرين، كانت طرق تأريض النظام محدودة بخيارين أساسيين فقط: الأنظمة المؤرضة بشكل متين أو الأنظمة غير المؤرضة. وكان لكل من الخيارين مزاياه وعيوبه على النحو التالي:
يتميز التأريض المتين بمستويات عالية من تيار الخطأ لتشغيل الأجهزة الوقائية بسهولة. ومع ذلك، أدت هذه التيارات العالية للخطأ إلى حدوث قوس كهربائي عالي الطاقة غير مرغوب فيه في المناطق الخطرة وقد يؤدي إلى تطوير مخاوف تتعلق باستمرارية الخدمة لأحمال الخدمة الحرجة. دفعت كل من عيوب النظام المؤرض مهندسي أنظمة الطاقة الأوائل إلى التفكير في الأنظمة غير المؤرضة.
كان لدى الأنظمة غير المؤرضة تصور بأنها ستوفر استمرارية خدمة أفضل من خلال الخطأ الأرضي الأول وهناك بعض البيانات لدعم هذا الاستنتاج. لسوء الحظ، يمكن أن ينتج عن إعادة الضربات على الأرض في هذا التكوين زيادة الجهد المؤقت للنظام. وبسبب الجوانب السلبية، لا يمكن لأي من الطريقتين توفير الحماية المثالية واستمرارية الخدمة لجميع الظروف المحتملة.
تم استبدال هذا الجدل حول “التأريض أو عدم التأريض” على مر السنين بطرق بديلة أخرى متاحة لمصمم النظام والتي يمكن أن توفر حماية أفضل بشكل عام واستمرارية الخدمة. سيتم تناول هذه الأساليب الأخرى في هذه المناقشة.
الأساليب الحالية لتأريض النظام
من المهم أن نبدأ بتعريف التأريض الصلب.
يعمل التوصيل الأرضي الصلب كمسار توصيلي دائم ومستمر إلى “الأرض” بسعة أمبير كافية لحمل أي تيار عطل، وبمقاومة منخفضة بما يكفي للحد من ارتفاع الجهد فوق الأرض وتسهيل تشغيل الأجهزة الوقائية في الدائرة. تعمل هذه الوظائف على تقليل مخاطر الصدمات الكهربائية على الأفراد والحد من تلف المعدات.
تعتبر الأنظمة المؤرضة بشكل متين هي الأكثر شيوعًا في أنظمة الطاقة الصناعية والتجارية اليوم. في كثير من الحالات، يتم فرضها بموجب المادة 250 من NEC، وفي حالات أخرى، يتم اختيارها بناءً على الاقتصاد البحت. هذا صحيح بشكل خاص حيث يتم تطبيق الأحمال أحادية الطور ذات الجهد المنخفض (<600 فولت) على النظام ثلاثي الطور كما هو الحال في المباني التجارية. في حالات التحميل أحادية الطور هذه، يلزم وجود محايد مؤرض بشكل متين حتى يعمل النظام بشكل صحيح.
1. الأنظمة غير المستقرة
تم استخدام تكوين النظام هذا عندما يكون استمرار الخدمة هو الاهتمام الرئيسي. في هذا التصميم، يمكن أن يظل خطأ الخط الأرضي على النظام دون التسبب في انقطاع الخدمة أثناء تحديد الخطأ وإزالته. كلما طال بقاء الخطأ الأول على النظام، زادت فرصة حدوث خطأ ثانٍ بسبب الجهد الأعلى بنسبة 73% المطبق على بقية عزل النظام. يمكن أن تؤدي زيادة الجهد العابر من الضربات المتكررة أيضًا إلى حدوث مشكلات من تكوين النظام هذا. اليوم، يمكن تحقيق حماية أفضل بشكل عام في بعض الحالات باستخدام تأريض عالي المقاومة مصمم بشكل صحيح (مناقشته أدناه). إنها قضية أمان مهمة يجب وضعها في الاعتبار أن النظام غير المؤرض لا يزال مقترنًا بشكل فعال بالأرض من خلال شبكة السعة للنظام، ولكن مخاطر الصدمات الشخصية لا تزال موجودة.
2. أنظمة التأريض ذات المقاومة المنخفضة
في هذه الطريقة، يتم إدخال مقاوم بين نقطة الحياد للنظام والأرض للحد من تيار الخطأ إلى قيم عالية بما يكفي لتشغيل أجهزة الحماية ولكن ليست عالية بما يكفي لإتلاف المعدات والتسبب في تأثير اقتصادي كبير. نظرًا لأن معاوقة التأريض مقاومة، فإن الفولتية الزائدة العابرة ليست مشكلة. لا يمكن استخدام هذه الطريقة للأنظمة الصناعية والتجارية ذات الجهد المنخفض حيث لا يمكن اكتشاف الأعطال بشكل موثوق.
3. أنظمة أرضية ذات مقاومة عالية
إن أنظمة المقاومة العالية المؤرضة تشبه إلى حد كبير أنظمة المقاومة المنخفضة المؤرضة باستثناء حجم المقاومة. في هذه الحالة، يتم اختيار المقاومة للحد من تيار الخطأ النموذجي إلى 10 أمبير أو أقل. مع هذا الحجم المنخفض للخطأ، لا يحدث أي ضرر ملحوظ للمعدات ويمكن أن تظل الدائرة في الخدمة حتى يتم إصلاحها. إذا تم تصميمها بشكل صحيح، فيمكنها أيضًا التحكم في مشاكل الجهد التي يمكن رؤيتها في النظام غير المؤرض بالكامل.
4. أنظمة التأريض للمفاعل
الطريقة الأخيرة الحالية هي التأريض بالحث باستخدام مفاعل تأريض محايد. يتم إدخال هذه المفاعلات بين نقطة الحياد للنظام والأرض بنفس طريقة تأريض المقاومة. يتم تطبيقها بشكل أفضل على الأعطال الصلبة غير القوسية. وقد ثبت أنها تسبب زيادة الجهد الرنانة لأعطال القوس التي تعد نموذجية جدًا في العديد من أنظمة التوزيع، لذلك يجب أخذ ذلك في الاعتبار عند تطبيقها.

محطة المحولات
خاتمة
في الختام، هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار أفضل طريقة أو طريقة مطلوبة لتأريض الأسلاك المحايدة بهدف توفير أقصى قدر من استمرارية الدائرة. وتعتبر اللوائح (NEC وIEEE وما إلى ذلك) واعتبارات السلامة هي الأولوية. وتشمل العناصر المهمة الأخرى التي يجب مراعاتها حيث لا تخضع للوائح بشكل مباشر العناصر التالية:
- الاعتبارات البيئية
- أنواع أخطاء النظام النموذجية
- الحد الأقصى لتيار خطأ النظام
- تكلفة المعدات
- احتياجات أخرى خاصة بالموقع
- ميزانية المشروع
إن مراعاة جميع العوامل والأساليب المذكورة أعلاه تمنح مصممي الأنظمة الحديثة خيارات تأريض أفضل ويمكن أن تؤدي إلى حلول أفضل بشكل عام لقضايا استمرارية الدائرة وموثوقيتها. قبل اتخاذ قرار بشأن الحل، راجع المعايير والأوراق الفنية العديدة التي تناقش هذه التطبيقات واستخداماتها بمزيد من التفصيل.

مصنع تصنيع المحولات لشركة CTC في فيتنام
تتخصص شركة CTC في توفير منتجات مثل المحولات الزيتية والمحولات غير المتبلورة والمحولات الجافة وملف المفاعل وغيرها من المعدات الكهربائية . مع 15 عامًا من الخبرة في مجال تصنيع الكهرباء والمحولات، نحن على ثقة من قدرتنا على تزويدك بالحل الأمثل