عرام البرق: شرح موجز
ارتفاع البرق، ببساطة، يشير إلى التأثير اللحظي على المعدات الكهربائية الناجم عن الجهد الشديد والتيار المتولد أثناء تفريغ البرق. السمة الأساسية لها هي "الانفجار الفوري للطاقة" - وهو ما يشبه التمزق المفاجئ لأنبوب ماء عالي الضغط-، حيث تؤدي قوة الاصطدام إلى إتلاف شبكة الأنابيب. وبالمثل، يهدد ارتفاع الصواعق سلامة-المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي، حيث يعد واحدًا من أكثر الأخطار الطبيعية شيوعًا في المجال الكهربائي ذو الجهد العالي-.
يمثل البرق بشكل أساسي تحييد الشحنات الكهربائية بين السحب أو بين السحب والأرض. يؤدي الاحتكاك داخل طبقات السحابة إلى تراكم شحنات موجبة وسالبة كبيرة. عندما يصل فرق الشحن إلى عتبة حرجة، فإنه يخترق الهواء ليشكل قناة تفريغ، ويطلق على الفور طاقة هائلة ويولد موجة البرق. خصائصه الأساسية ذات شقين: أولاً، الجهد العالي للغاية (يصل إلى ملايين أو حتى عشرات الملايين من الفولتات)؛ ثانيًا، مدة قصيرة للغاية (تستمر عملية الاندفاع من بضعة ميكروثانية إلى عشرات الميكروثانية، أي ما يعادل جزءًا من عشرة-ألف من الثانية). تعد هذه الزيادة "قصيرة المدة وعالية الطاقة" العامل الرئيسي الذي يتسبب في تلف المعدات. الصاعقة=جهد عالي لحظي + تيار عالي لحظي. فهو يغزو المعدات الكهربائية من خلال مسارات مثل الموصلات وأغلفة المعدات، مما يعرض الهياكل العازلة للخطر ويحتمل أن يجعل المعدات غير صالحة للاستخدام أو يتسبب في وقوع حوادث.
ثانيا. سيناريوهات التطبيق الأساسي
يتركز تأثير الصواعق في المقام الأول في البيئات الكهربائية الخارجية وذات الجهد العالي-. بالنظر إلى الاتصال المحتمل بمعدات مثل نظم المعلومات الجغرافية والمحولات، يتم تصنيف هذه السيناريوهات إلى أربعة أنواع متميزة:
1. خطوط نقل الجهد العالي-الخارجية: هذا هو السيناريو الأكثر شيوعًا لضربات البرق. عندما يضرب البرق أحد الخطوط، ينتشر الجهد الكهربي بسرعة على طول الموصل، مما يؤدي إلى غزو المحطات الفرعية مباشرة ويهدد المعدات الأساسية مثل نظم المعلومات الجغرافية والمحولات وقواطع الدائرة. قد تتسبب الحوادث البسيطة في تعثر المعدات، في حين أن الحالات الشديدة يمكن أن تؤدي إلى انهيار العزل.
2. مناطق المحطات الفرعية الخارجية: قضبان التوصيل ومانعات الصواعق وغيرها من المعدات المثبتة في الهواء الطلق داخل المحطات الفرعية، إذا لم تكن محمية بشكل كافٍ، قد تتعرض لضربات صاعقة مباشرة أو ارتفاع الفولتية المستحثة. قد يؤدي ذلك إلى إتلاف المكونات الداخلية، مما يؤدي إلى تعطيل تشغيل المحطة الفرعية بأكملها ومن المحتمل أن يتسبب في انقطاع التيار الكهربائي على المستوى الإقليمي.
3. غرف التوزيع ودوائر الجهد المنخفض-: يمكن أن تتسلل الصواعق إلى دوائر الجهد المنخفض- عبر "الحث". على سبيل المثال، عندما يتم ضرب الخطوط الخارجية، قد يتم تحفيز ارتفاع الفولتية من خلال الكابلات إلى غرف التوزيع، مما يؤدي إلى إتلاف المفاتيح الكهربائية وقواطع الدائرة الكهربائية، وحتى التأثير على المعدات الكهربائية الداخلية. غالبًا ما يتم التغاضي عن هذا السيناريو ولكنه يحمل مخاطر كبيرة.
4. اختبار المصنع للمعدات ذات الجهد العالي-: يمثل هذا أسلوبًا استباقيًا لتخفيف شدة الصواعق. تفرض معايير الصناعة أن تخضع المحولات، وGIS (المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز)، وغيرها من المعدات ذات الجهد العالي-"لاختبارات نبضات البرق" قبل مغادرة المصنع. تحاكي هذه الاختبارات ظروف الصواعق الحقيقية للتحقق مما إذا كان أداء عزل المعدات يلبي المواصفات، وبالتالي منع -المعدات غير المتوافقة من دخول الخدمة.
III. النقاط العملية الرئيسية
1. الحماية التفصيلية من اندفاع الصواعق لمعدات نظام المعلومات الجغرافية: على الرغم من أن معدات نظم المعلومات الجغرافية تتميز بهيكل مغلق مع خصائص عزل ممتازة، إلا أن اندفاع الصواعق قد لا يزال يخترق منافذ الخط الوارد أو العلبة. تتمحور الحماية الأساسية حول "الدرع المغلق جنبًا إلى جنب مع التحويل الدقيق للتيار". أولاً، يجب تركيب مانعات الصواعق من أكسيد الزنك (الأكثر ملائمة لتطبيقات الجهد العالي-) في تغذية GIS-في البطانات. يجب أن تكون موصلات التأريض الخاصة بها متصلة بشكل موثوق بكل من حاوية GIS وشبكة التأريض الرئيسية للمحطة الفرعية، مما يضمن تحويل التيارات الصاعقة بسرعة تحت الأرض لمنع انهيار عزل الجلبة. ثانيًا، تتطلب حاوية نظام المعلومات الجغرافية ترابطًا متساويًا شاملاً، ودمج جميع حاويات الخليج والدعامات في شبكة التأريض. ويمنع هذا حدوث فروق محتملة بين العبوات أثناء ضربات البرق، مما قد يؤدي إلى حدوث ضرر مضاد للمكونات الداخلية. أخيرًا، أثناء عمليات التفتيش الدورية، ركز على التحقق من الأداء التوصيلي لموانع الصواعق وضغط الغاز العازل الداخلي (SF6) داخل نظم المعلومات الجغرافية. في نفس الوقت، قم بفحص وصلات التأريض بحثًا عن الارتخاء أو التآكل لمنع فشل مسارات التفريغ. قبل الإرسال، يجب أن تتحقق اختبارات نبضات البرق المخصصة من قدرة الحماية العازلة للهيكل المغلق.
2. تفاصيل الحماية من الصواعق للمحولات: تشكل المحولات المعدات الأساسية داخل أنظمة الطاقة، وتتميز بهياكل عازلة ضعيفة. تتسبب نبضات البرق بسهولة في انهيار العزل المتعرج وتلف القلب. تؤكد الحماية على نهج "الدفاع المتدرج + التأريض المنسق". أولاً، يجب تركيب مانعات الصواعق من نوع الصمام - عند أطراف إدخال الجهد العالي-، مع خلوص كهربائي لا يزيد عن 5 أمتار من المحول لتقصير مسار انتشار موجة نبضات البرق وزيادة توهين الطاقة إلى الحد الأقصى. يجب أيضًا تركيب مانعات الصاعقة على جانب الجهد-المنخفض لمنع التسلل العكسي لموجات البرق عبر دائرة الجهد-المنخفض. ثانيًا، يجب تأريض غلاف المحول والقلب والنقطة المحايدة ذات الجهد المنخفض-بشكل موحد لتشكيل دائرة تأريض كاملة. يجب الحفاظ على مقاومة التأريض أقل من 4 أوم (القيم الأقل المطلوبة للمحطات الفرعية الكبيرة) لضمان التفريغ السريع للتيارات المفاجئة ومنع تلف المعدات من احتمالية التأريض المرتفعة. ثالثًا، أثناء عمليات التفتيش الدورية، بالإضافة إلى التحقق من حالة مانعات الصواعق، يجب اختبار مقاومة العزل وعامل فقدان العزل الكهربائي لملفات المحولات. ينبغي زيادة وتيرة التفتيش قبل موسم العواصف الرعدية. في الوقت نفسه، ينبغي استخدام تدابير الحماية من الصواعق الخارجية مثل مانعات الصواعق لمنع الضربات المباشرة على جسم المحول، وبالتالي تقوية الدفاعات الخارجية.
