شرح التأريض ونظام الأرضى وأنواعه ومكوناته وطرق قياس مقاومة الأرضي وتقليل قيمتها

محتوي القاطع بالموزع Circuit Breaker Compartment

يستخدم القاطع لتوصيل وفصل الأحمال, سعة قواطع الدخول مساوية لسعة قواطع الخروج ومساوية لقاطع موصل القضبان (1250) أمبير, بينما في الموزعات القديمة كانت سعة القواطع (630) أمبير.

* عدد القواطع بالموزع = عدد الخلايا الكلي – 1
أي أن الموزع المكون من 14 خلية يحتوي علي 13 مفتاح
والموزع المكون من 16 خلية يحتوي علي 15 قاطع.

* هذا الجزء يحتوى على المهمات الكهربائية الخاصة بالقاطع مثل القاطع وأجزاء الاتصال مع القضبان ومع رأس الكابل والفاصل مع محتوى القضبان الذي تتم من خلاله أعمال الصيانة للقضبان )

مكونات قاطع الجهد المتوسط

يتكون القاطع من الأجزاء الآتية :-

* الشاسيه أو حامل الأجزاء (عربية المفتاح) :-

  ويكون من الصاج المحمل المجلفن المدهون.

* أطراف توصيل الجهد المتوسط العلوية :-

  وفي الموزعات القديمة تكون الأطراف العلوية متدرجة للتوصيل بالبارات ونتيجة لهذا التدرج يحدث التواء لأطراف المفتاح ولذلك في الموزعات الحديثة الأطراف العلوية للمفتاح مستوية وعلي استقامة واحدة.

* أطراف توصيل الجهد المتوسط السفلية :-

  وتكون علي استقامة واحدة ومتصلة بأطراف الكابلات.

* غرفة إطفاء الشرارة :-

  وتحتوي علي الوسط العازل والخاص بإطفاء الشرارة وتتكون من نقطتين تلامس أحدهما العلوية الثابتة والأخرىالسفلية المتحركة.

  النقطة الثابتة تكون متصلة بالأطراف العلوية للقاطع والبارات.

  النقطة المتحركة تكون متصلة بالأطراف السفلية للقاطع وأطراف الكابلات.

* العوازل :-

  وتستخدم للعزل بين موصلات الجهد المتوسط والميكانيزم لحماية الأفراد.

* ميكانيزم القاطع :-

  ويستخدم لتوصيل وفصل النقط المتحركة والثابتة داخل غرفة إطفاء الشرارة.

مكونات ميكانيزم القاطع

نظرية عمل الميكانيزم تعتمد علي تخزين طاقة ميكانيكية في سوستة وذلك لاستخدامها عند توصيل

 وفصل المفتاح ويتكون الميكانيزم من الأجزاء الآتية :-

* سوستة التوصيل :-

  ويتم شحنها كل مرة توصيل ولابد من إتمام شحنها كاملا لإتمام عملية التوصيل.

* سوستة الفصل :-

   وتستخدم لإتمام عملية الفصل للمفتاح.

* موتور شحن سوستة التوصيل (110 فولت جهد مستمر).

* صندوق تروس.

* عمود إدارة المفتاح.

* ملف توصيل (110 فولت جهد مستمر)

* ملف فصل (110 فولت جهد مستمر)

* ضاغط توصيل يدوي

* ضاغط فصل يدوي.

* مجموعة من النقاط المساعدة مرتبطة ميكانيكيا بعمود إدارة المفتاح.

* مجموعة من النقاط المساعدة مرتبطة ميكانيكيا بسوستة التوصيل.

* مبين حالة المفتاح من حيث التوصيل والفصل.

  مبين حالة السوستة إذا كانت مشحونة أو مفرغة.*

* عداد لمعرفة عدد مرات تشغيل المفتاح.

ملحوظة هامة:-

دائما ما تسمى لوحات الجهد المتوسط بنوع الوسط العازل لإطفاء القوس الكهربي بالقاطع المستخدم بلوحة الجهد المتوسط فعلى سبيل المثال يقال موزع زيتي أو غازي أو مفرغ وذلك مجازا إلى نوعية الوسط العازل بالقاطع.

أساسيات إطفاء القوس الكهربي (الشرارة)

وبما أن مجال الدراسة هو لوحات الجهد المتوسط فيجب دراسة القواطع الكهربية لذلك لابد من إعطاء فكرة عن إطفاء القوس الكهربي بواسطة القاطع الكهربي والية تشغيله والتحكم فيه. وتعزل الدوائر الكهربية بشبكة الجهد المتوسط بفتح القاطع لأعمال الصيانة الدورية أو الطارئة علي لوحات الجهد المتوسط.
ويوجد نوعان من القواطع المستخدمة بلوحات الجهد المتوسط الشائع استخدامهم حاليا وهما نوعان أساسيان دون إهمال للأنواع الأخرى والنوعان هما :-

 قواطع مفرغة Vacuum Circuit Breaker

    ويكون القاطع مفرغ من الهواء أى لايوجد به هواء مما يساعد على إطفاء الشرارة لعدم وجود الوسط (الهواء) المكمل لعملية زيادة القوس الكهربي.  

قواطع غازية SF6 Circuit Breaker     

وفيها يستخدم غاز سادس فلوريد الكبريت كوسط عازل لإطفاء الشرارة وذلك لتميزه بعدد من الخصائص الهامة التي تساعده على إطفاء القوس الكهربي المتولد.
* ومن الأوساط العازلة الأخرى مثل :-

قواطع الهواء المضغوط (Air Blast circuit breaker ) :-
والتي تعتمد على الهواء المضغوط في إطفاء الشرارة الكهربية.
القواطع الزيتية (Minimum oil circuit breaker)

والتي تعتمد على استخدام الزيت العازل لتبريد وإطفاء الشرارة الكهربية,

أسباب إلغاء استخدام القواطع الزيتية بالموزعات

1) حجم الغرفة كبير.
2) يجب تغيير الزيت كل ثلاث مرات فصل علي قصر.
3) في حالة عدم تغيير الزيت كل ثلاث مرات فصل علي قصر يتحلل الزيت وتنتج مواد موصلة (الكربون) وبالتالي يزيد قوة الشرارة الكهربية. 

مبدأ إطفاء القوس الكهربي بالقواطع

1- في اللحظة التي تبدأ فيها الملامسات المتحركة Moving Contacts للقاطع بالتباعد عن الملامسات الثابتة Fixed Contacts يتولد القوس الكهربي ناتجا عن مرور تيار كبير جدا ولا يؤدى التباعد الصغير بين الملامسات إلى انقطاع التيار فورا في القاطع لصغر المقاومة الموجودة بين الملامسات المتحركة والثابتة.
2. عندما يزداد التباعد بين الملامسات عن بعضها تزداد المقاومة وينتج أيضا تأين للوسط الموجود به الملامسات (الوسط العازل حسب نوعه) أو الفقد الحراري في هذه المقاومة حسب العلاقة (I2R) ويستمر جريان التيار ناتجا عن الوسط المتأين ويحدث تحلل للوسط العازل لمكوناته وتحدث عملية التبخر داخل غرفة إطفاء الشرارة.
3. تأتى اللحظة التي يستطيع الوسط العازل من التغلب على القوس الكهربي المتولد وإطفاءه حيث تجتمع في هذه اللحظة العوامل الثلاثة الآتية على إطفاء الشرارة المتولدة وهى:-
i. المقاومة بين الملامسات المتحركة والثابتة تكون (كبيره) أكبر مايكون في هذه اللحظة.
ii. فرق الجهد بين الملامسات المتحركة والثابتة (كبير) أكبر مايكون في هذه اللحظة.
iii. الوسط العازل المستخدم وقدرته على إعادة الاندماج والعودة لخصائصه وقدرته على إطفاء الشرارة المتولدة في هذه اللحظة.
وفيما يلي توضيح للنوعين الأكثر استخداما بلوحات الجهد المتوسط وهما القواطع الغازية والقواطع الفاكيوم مع توضيح خصائص والمزايا والعيوب لكل منهم

القواطع الغازية SF6 

خصائص غاز سادس فلوريد الكبريت SF6

يعتبر غاز سادس فلوريد الكبريت ( sf6 ) مناسب جدا لاستخدامه في معدات الجهد العالي لخواصه الممتازة في العزل الكهربي وإطفاء الشرارة حيث أنه من الغازات الخاملة (ليس له أى نشاط كيميائي في الظروف العادية) لذلك فإنه يستخدم في قواطع الدائرة ومفاتيح الفصل المحيطة بالقضيب ومحولات التيار والمعدات الأخرى. وتصمم هذه الأجهزة بحيث يستفاد من خواص غاز سادس فلوريد الكبريت استفادة كاملة وهى أقل حجما من المعدات المعزولة بالهواء أو الزيت (حوالي 1 : 10 من النظام التقليدي) أيضا زيادة سعة القطع للمعدات المستخدمة. 

وحينما يستعمل الغاز بهذه الطريقة فإن المعدات تملئ بغاز سـادس فلوريد الكبريت (sf6) ويحكم سد الفتحات فيها لمنع الهواء والرطوبة والملوثات الأخرى من الدخول إلى الغاز ويحتوى نظام العزل بغاز سادس فلوريد الكبريت (sf6 ) على الغاز نفسه ونظام حجـز الغاز ( الصندوق ) ENCLOSUER والخزان TANK والأنابيب والموانع SEATS والـورد والشنابر ( O- RINGS ) وأجهزة الرقـابة وهــى تشـكل جزء كبيرا في قاطـع الدائرة والمفتاح (SWITCHGEAR) ولهذا السبب يحتاج هذا النظام إلى صيانة روتينية فقط.

انتاج غاز SF6

 هو منتج صناعي يتكون من ذرة كبريت + 6 ذرات من الفلور ويمكن الحصول عليه من الكبريت السائل والفلور بالتركيب المباشر ثم يطهر وينقى. بعد ذلك يوضع تحت ضغط عالي حتى يتحول إلى سائل وذلك للتخلص من المواد الغير قابله للتكثيف مثل النيتروجين والأكسجين ورابع فلوريد الكربون.

تخزين غاز SF6 

يخزن غاز SF6 في تنكات من الصلب أو أسطوانات مختبره حتى ضغط 70 بار وتحفظ هذه الأسطوانات في أماكن جيدة التهوية وبعيدة عن الشمس.

خواص غاز SF6

هو غاز مستقر كيميائيا حتى 500 درجه مئوية خامل عديم اللون والرائحة أثقل من الهواء خمس مرات خانق كثافته 96 كثافة الهواء يعتبر من الغازات الكهروسالبة التي لها القدرة على امتصاص الالكترونات الحرة بالمدار الخارجي وتتحول إلى غازات خاملة لها القدرة على تجديد نفسها عند درجات الحرارة العالية. لذلك فهو وسط عازل ممتاز له القدرة على إطفاء الشرارة(القوس الكهربي) وتزيد متانة عزله بزيادة الضغط.

تنقسم خواص غاز SF6 إلى خواص كيميائيه وخواص فيزيائية :-

الخواص الكيميائية لغاز SF6

هو غاز مستقر كيميائيا حتى حرارة 500 درجه مئوية – خامل – لايتفاعل مع المعدات المعدنية حتى حرارة 500 درجة مئوية – يعتبر من الغازات الكهروسالبة التي لها قابلية امتصاص الإلكترون بالمدار الخارجي وتتحول إلى غازات خاملة لها ألقدره على تجديد نفسها عند درجات الحرارة العالية مثل الناتجة عن القوس الكهربي.

الخواص الفيزيائية لغاز SF6 

هو غاز مستقر وخامل وعديم اللون والرائحة وهو أثقــــــل من الهواء 5 مرات تقريبا وخانق وقوة عزله تعادل 5 مرات قوة عزل الهواء وكثافته 96 كثافة الهواء وهو يظل في حالته الغازية في درجة حرارة الغرفة تحت الضغط الجوى وسوف يتحول إلى سائل إذا أنخفض درجة الحرارة أو زاد الضغط.

الاختبارات التي تتم على غاز SF6

• اختبار الكشف على تسرب الغاز.
• اختبار قياس النسب الحجمية SF6% Percentage.
• اختبار نواتج التحلل.

اختبار نقطة الندى ( Dew Point ).
هي درجة الحرارة التي يبدأ عندها بخار الماء في التكثف وتختلف قيمة نقطة الندى بتغير ضغط الغاز وهى تمثل كمية الرطوبة ( بخار الماء ) في الهواء ( HUMIDITY ). 

أي أنها تستخدم لوصف بخار الماء أو الرطوبة الموجودة في الهواء الجوى

 ملحوظــة :ـ 

تعيين نقطة الندى لايعطى بيان واضح عن كمية بخار الماء حيث أن الشوائب الأخرى يحتمل أن تشارك في زيادة نقطة الندى ولهذا فهي مناسبة فقط لتعيين أقصى كمية من بخار الماء يمكن أن تتواجد.

مقارنة بين القواطع المفرغة والقواطع الغازية SF6

وفيما يلي مقارنة بين القواطع المفرغة والقواطع الغازية SF6

مقارنة بين القواطع المفرغة Vacuum والقواطع الغازية SF6

أسباب أعطال القواطع الكهربية

ترجع أعطال القواطع الكهربية للأسباب الآتية :-
1- التشغيل السيئ للقواطع الكهربية :
* تكرار توصيل القاطع علي قصر.
* التحميل الزائد علي القاطع.
2- أرضية الموزع غير مستوية.
3- فصل (110) فولت عن أجهزة الوقاية.
4- عدم تنفيذ برامج الصيانة الدورية.
5- كسر في عوازل القاطع.
6- خدش في غرفة إطفاء الشرارة وتسرب الغاز في القواطع الغازية.
7- عدم دخول القاطع إلي وضع التشغيل بصورة سليمة :-
* كسر في عجل عربية القاطع.
* التواء في أطراف الجهد المتوسط للقاطع.
8- عدم تغيير الزيت كل ثلاثة مرات علي قصر في القواطع الزيتية.
9- تغيير الزيت في القواطع الزيتية من نوع غير مطابق للمواصفات الفنية .
10- دخول زواحف إلي الخلية وذلك بسبب وجود فتحات.
11- أعطال في الميكانيزم.
12- وجود رطوبة في الموزع ويتم تلافيها بتشغيل السخانات.

الأعطال الشائعة فى القواطع الكهربية  أمثلة للأعطال الشائعة فى القواطع :-

 عند الضغط علي زر توصيل القاطع كهربيا لم يتم التوصيل ومن الأسباب المحتملة لحدوث ذلك ما يلي :-

• فصل (110) فولت.
• عدم دخول القاطع إلي وضع التشغيل بصورة سليمة.
• خلل بميكانيزم القاطع.
• تلف ملف التوصيل.
• سوستة التوصيل غير مشحونة
• وجود راية علي جهاز الوقاية ولم يتم رفع الراية. (حالة الفصل التلقائية)
• تسرب الغاز من غرفة إطفاء الشرارة في القواطع الغازية.( في الموزعات الحديثة)
• بلجة القاطع مفصولة أوعطل في أطراف التوصيل بها.
• مشكلة في دائرة الأنترلوك نتيجة فصل بلجة أحد قواطع الدخول أو موصل القضبان وبالتالي لا يعمل الموزع بنظام (2 من 3 ) ولكن يعمل بنظام (1 من 2).

عند الضغط علي زر فصل القاطع كهربيا لم يتم الفصل ومن الأسباب المحتملة لحدوث ذلك ما يلي :-

• فصل (110) فولت.
• تلف ملف الفصل.
• بلجة القاطع مفصولة أوعطل في أطراف التوصيل بها.
• خلل بميكانيزم القاطع.
• تسرب الغاز من غرفة إطفاء الشرارة في القواطع الغازية( في الموزعات الحديثة)

 عدم قابلية القاطع للدخول إلي وضع التشغيل في الخلية ومن الأسباب المحتملة لحدوث ذلك ما يلي :-

• توصيل سكينة الأرضي.
• عدم تركيب بلجة القاطع.
• المفتاح في وضع التوصيل.
• عدم دخول القاطع إلي وضع التشغيل بصورة سليمة سواء نتيجة لأن أرضية الموزع غير مستوية أو التواء لأطراف التوصيل للقاطع.

عدم قابلية القاطع للخروج من الخلية ومن الأسباب المحتملة لحدوث ذلك ما يلي :-

• انصهار أطراف التوصيل بين القاطع والقضبان.
• القاطع في وضع التوصيل.
• أرضية الموزع غير مستوية.
• عيب ميكانيكي.

تابع أيضاَ :

شرح شامل لقواطع الجهد المنخفض (ِ MCCB - MCB) ومكوناتها وانواعها ومواصفاتها وبياناتها وكيفية اختيارها

شرح قواطع التسريب الأرضي أو القواطع التفاضلية ( ELCB - RCCB)

قواطع الجهد المتوسط موزعات خلية قاطع الجهد المتوسط عوازل ميكانيزم القاطع سوستة التوصيل سوستة الفصل ملف توصيل ملف فصل قواطع مفرغة Vacuum Circuit Breaker قواطع غازية قاطع غازى SF6 Circuit Breaker قاطع سادس فلوريد الكبريت قواطع الهواء المضغوط القواطع الزيتية أعطال القواطع