-->

الاثنين، 25 مايو 2020

توزيع جهد التشغيل على سلسلة العازل

الدرس السابق:ظاهرة الكورونا CORONA التفريغ الهالي أسبابها وحلولها



توزيع جهد التشغيل على سلسلة العازل

      في حالة استخدام أكثر من قرص Disc في السلسلة String ، كما هو الحال فى شبكات الجهد المرتفع فعندها نظريا سيتم توزيع فرق الجهد على العوازل الموجودة بالسلسلة بالتساوي بمعنى لو كان جهد الشبكة يساوي 500 كيلو فولت فهذا يعني أن الجهد على سلسلة العزل المكونة من 20 قرص مثال سوف يساوى disc/kV 25 و هذا طبقا لقانون توزيع الجهد كما في الجزئيين يسار الشكل التالي .حيث يمثل كل قرص وكأنه مكثف وبالتالى يكون لدينا مجموعة من الـــ Series Capacitors  وهو تمثيل حقيقى فالمكثف ليس سوى لوحين معدنيين بينهما عازل وعليهما فرق للجهد ، وهو الحاصل هنا بين النقاط المعدنية . 
    لكن هذا غير متحقق في الواقع و السبب هو وجود تلك الوصلات الحديدية التي تربط كل قرص Disc بما قبله و بما بعده في السلسلة ، فهذه الوصلات الحديدية ينشأ بينها و بين حديد البرج مكثفات أخرى تسمى Shunt Capacitors C1   كما فى الشكل الأيمن.



      فيتغير توزيع التيار ليصبح كما فى أقصى يمين الشكل السابق. و من ثم يصبح التيار المتسرب Currents Leakage  خلال السلسلة فى حالة افتراض وجود النوعية الثانية من المكثفات ليس متساويا على كل الأقراص كما في الحالة المثالية الأولى ، بل يصبح التيار الأكبر هو التيار المار في الـــ Disc الأقرب إلى الموصل ثم يقل التيار بعد ذلك و من ثم فلم يعد التيار متساويا على كل مسافة و هذا يعني أن بعض أقراص السلسلة ستتعرض لإجهاد كهربائي أكثر من غيرها و ربما يحدث لها انهيار أو على الأقل يحدث خلالها Flashover بسهولة .

1-رفع كفاءة توزيع الجهد:

      ونظرا لأن الجهود غير متساوية على عوازل السلسلة الواحدة فقد استخدم مصطلح كفاءة السلسلة أو ما يعرف بــ String Efficiency  لتحديد حجم الفرق بين أعلى جهد يظهر على القرص الأول من أجزاء السلسلة من ناحية الموصل و هو القرص المعرض ألعلى جهد ، و بين الجهد الكلي الواقع على الـــ String مع ملاحظة أن الجهد يتناقص على الأقراص التالية. 
 حيث أن: كفاءة السلسلة التى بها عدد n من الأطباق يساوى:


    واضح أن كفاءة السلسلة تقل بزيادة عدد الأطباق نتيجة للتوزيع غير المتماثل للجهد ، فعلى سبيل المثال لو كان الــ  Flashover Voltage على عزل ما يساوى 78 ك ف وكان لدينا ثلاث سلاسل مختلفة بها 5 و 10 و 15 طبق بالسلسلة على التوالي ، فعندئذ سيكون جهد الــ Voltage Flashover على السلاسل الثلاثة يساوى 685 و 490 و 280 ك ف على الترتيب (واضح أنه كلما زاد الطول قلت الكفاءة) ، فلو كانت الجهود متساوية لأمكن فى هذه الحالة استخدام 4 و 7 و 9 عوازل .

    وبالتالى إذا استطعنا أن نجعل الجهد متساويا على كل أطباق السلسلة فعندئذ يمكن استخدام سلسلة أقصر وأقل تكلفة.

    والجدول التالى يعطى بعض النتائج العملية الاختبارات تمت على سلسلة عزل تتزايد عدد الأطباق فيها تدريجيا حتى تصل إلى عشرة أطباق وفى كل مرة نحسب الكفاءة فى حالتين : العازل جاف والعازل رطب والنتائج كما يلى:
[S.O.V. = Spark-over Voltage] 


2-علاج انخفاض كفاءة سلسلة العزل

      و لعلاج مشكلة المكثفات الناشئة التى تسببت فى عدم تساوى الجهد يمكن نظريا إلغاء هذه المكثفات بزيادة طول ذراع البرج ومن ثم تصبح قيمة هذه الــ Shunt  Capacitors  مهملة لكن بالطبع هذا حل مكلف بسبب ارتفاع تكلفة تصنيع البرج.
      والحل الأمثل الواقعى المستخدم هو أن تضاف الحلقات المعدنية التي نراها في الشكل التالي والمعروفة باسم Guard Rings  و هذه الحلقات تنشئ مكثفات معاكسة من الجهة الأخرى كما في الشكل جانبه:
    و من ثم فإنها تلغي بدرجة كبيرة تأثيرShunt Capacitors  السابقة و تقرب الصورة مرة أخرى إلى الحالة المثالية . 


3- أسلوب ألـ Insulation Coordination :

       وهناك حل ثالث لهذه المشكلة بجعل الــ Capacitance لأطباق العوازل غير متساوية بل متغيرة بنسب التيارات المارة بها وهذا يعنى أن الطبق المجاور للموصل ستكون له Self-Capacitance أكبر من غيره فى السلسلة ومن ثم تتساوى الجهود على أطباق العوازل لأن الجهد سيتناسب عكسيا مع الــ Self-Capacitance للطبق ، وبالتالى يقل الجهد على الطبق المجاور للخط ويزيد على الطبق فى نهاية السلسلة من ناحية البرج ، وهذا يعنى أننا عالجنا الخلل السابق فى توزيع الجهد
    وتعرف هذه الطريقة بتنسيق العوازل  Insulation Coordination .


ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق