ولتاژهای گذرا در تابلو برق فشار متوسط

ولتاژ گذرا در تابلو برق چیست؟

تابلوبرق و ترانسفورماتورهای فشار متوسط نقش مهمی در شبکه های پیچیده توزیع برق، ارائه دهندگان خدمات بزرگ مقیاس یا مراکز داده ارائه می کنند. تابلو برق MV نقطه اتصال ابزار و تجهیزات مختلف برق در شبکه الکتریکی هستند. بنابراین نوع طراحی و تجهیزات به کار رفته در ساخت آن می تواند تأثیر عمده ای بر بودجه خریدار و قابلیت اطمینان دستگاه داشته باشد. یکی از جنبه‌های طراحی سیستم که گاهی نادیده گرفته می‌شود، کاهش تأثیر بالقوه سوئیچینگ مدارشکن خلاء، روی ترانسفورماتورهای MV است. در این مقاله به جزئیاتی در مورد چگونگی تولید ولتاژ گذرا هنگام باز شدن مدار شکن های خلاء از طریق پدیده ای به نام “برش جریان” و “احتراق مجدد” می پردازیم. همچنین توضیح می‌دهیم که ولتاژ گذرا می‌تواند از اقدامی به نام «پیش ضربه» نیز رخ دهد، که می‌تواند با بسته شدن این شکن‌ها اتفاق بیفتد.

ولتاژ گذرا چطور به وجود می آید؟

در شرایط بروز خطا – یا به انگلیسی “Fault” ، باز و بسته شدن VCB ها می تواند ولتاژهای گذرا ایجاد کند که ممکن است به ترانسفورماتورهای MV آسیب برساند. یک تیم جهانی از کارشناسان توزیع برق در شرکت معتبر اشنایدر الکتریک، اخیراً مقاله‌ای در این زمینه منتشر کرده‌اند. این مقاله که توسط تونی پارسونز، دکترا، مهندس ارشد سیستم قدرت و مشاور فنی در اشنایدر الکتریک نوشته شده است، پیشینه ای در مورد ماهیت مشکلات گذرا ارائه می دهد و عواملی را که ممکن است ترانسفورماتورهای شما را در معرض خطر قرار دهند، توصیف می کند.

راه کارهای کنترل ولتاژهای گذرا

چندین راه حل رایج به همراه برخی از جوانب مثبت و منفی هر نوع راه حل مورد بحث قرار گرفته است. این مقاله تلاشی برای ساده کردن یک موضوع پیچیده به شیوه ای مختصر انجام می دهد. عوامل کلیدی که باعث ایجاد خطر خسارت می شوند در ادامه مورد اشاره قرار گرفته اند. پیش‌بینی خرابی‌های مبتنی بر رزونانس ترانسفورماتور برای یک نصب معین یا برای یک رویداد سوئیچینگ خاص دشوار است. با این حال، بر اساس تجربه، چندین عامل وجود دارد که ممکن است خطر بیشتری ایجاد کند، از جمله:

• عملکرد کلید برق خلاء
• طول کابل نسبتاً کوتاه (<100 متر) بین VCB و ترانسفورماتور اولیه
• سوئیچینگ جریان های کم (سطوح جریان مغناطیسی )
• ضریب توان بار

چگونه از مدار در برابر ولتاژ گذرا محافظت کنیم؟

گذراهای ولتاژی که اغلب به آن ها “سرج های برق” یا “اسپایک” گفته می شود، اختلالات کوتاه و فرعی سیستم قدرت هستند که با سطوح ولتاژ بسیار بالاتر از حد معمول مشخص می شوند. این ها می توانند از بیرون (به عنوان مثال برخورد صاعقه) یا از داخل ساختمان (به عنوان مثال راه اندازی بارهای بزرگ موتور، سوئیچینگ   VCB ایجاد شوند. حفاظت در برابر تغییرات ولتاژ معمولاً با اطمینان از اینکه تجهیزات دارای درجه بندی عایق کافی هستند و از طریق استفاده از دستگاه‌های محافظ در برابر نوسانات خارجی SPD ها، ارائه می‌شود.

دستگاه SPD چیست؟

SPD ها به اتلاف انرژی گذرا قبل از رسیدن به تجهیزات توزیع یا بارگیری کمک می کنند. برقگیرهای MV امروزی، دستگاه‌های مبتنی بر وریستور اکسید فلزی هستند که زمانی که ولتاژ اعمال‌شده از حد معینی فراتر رفت، انرژی موج را به زمین هدایت می‌کنند. آن ها ممکن است در تابلو برق ورودی سرویس، در بارهای حساس و یا در سایر نقاط کلیدی در سیستم توزیع برق اعمال شوند.

چرا حفاظت اضافی ممکن است مورد نیاز باشد؟

در حالی که سطوح BIL و برقگیرها در بسیاری از موارد حفاظت موثری را ارائه می دهند، برخی سناریوهای سوئیچینگ وجود دارد که ممکن است به حفاظت اضافی نیاز داشته باشد، که منجر به افزایش استفاده از اسنابرهای R-C برای محافظت از ترانسفورماتورهای قدرت در تاسیسات مرکز داده می شود. یک اسنابر R-C، اساساً یک مقاومت و خازن سری که از هر فاز به زمین متصل است، به فیلتر کردن محتوای فرکانس بالا از سوئیچینگ‌های گذرا کمک می‌کند. این می تواند به افزایش حفاظت ترانسفورماتورها در برابر تغییرات گذرا کمک کند.

سازوکار عملیاتی ایجاد ولتاژ گذرا

اگر پیک ولتاژ از رتبه BIL ترانسفورماتور بیشتر شود، به خصوص در چند دور اول (یعنی “پیچ های انتهایی”) سیم پیچ ترانسفورماتور، گذرا با بزرگی بالا می تواند باعث آسیب شود. نکته جالب این است که نگرانی فقط به بزرگی گذرا نیست، بلکه فرکانس آن نیز هست. هر دو باید در هنگام توسعه استراتژی حفاظت در نظر گرفته شوند. فرکانس گذرا نیز مهم است زیرا ویژگی های الکتریکی خود ترانسفورماتور برای فرکانس های بالا بسیار متفاوت از فرکانس های توان پایین تر 50 یا 60 هرتز است.

یکی از جنبه‌های دشوار محافظت از ترانسفورماتورها در برابر تغییرات گذرا این است که ممکن است مواردی وجود داشته باشد که ولتاژ گذرا در پایانه‌های ترانسفورماتور در حد BIL ترانسفورماتور باقی بماند. بنابراین، پایین‌تر از نقطه‌ای است که یک برقگیر معمولی حفاظت قابل توجهی را ارائه می‌کند، در حالی که ولتاژ داخلی سیم‌پیچ می‌تواند به سطوحی افزایش یابد که باعث خرابی عایق شود. بنابراین، حفاظت برای ترانسفورماتورهای قدرت باید فرکانس گذرا و همچنین بزرگی گذرا را مورد توجه قرار دهد.

4 روش برای جلوگیری از آسیب دیدن ترانسفورماتورهای سوئیچینگ

متداول ترین راه حل مشخص شده امروزه R-C Snubber است. اسنابرها که بین VCB و پایانه های اولیه ترانسفورماتور قرار می گیرند، فیلتر مورد نیاز را فراهم می کنند. فقط یک اسنابر برای هر فیدر MV مورد نیاز است، حتی اگر فیدر به بیش از یک ترانسفورماتور خدمت کند. از آنجایی که ولتاژ مشاهده شده در ترمینال های VCB در هنگام سوئیچینگ بیشتر در سمت بار شکن ظاهر می شود، اسنابرهای نصب شده در سمت اولیه بریکر یا در سمت ثانویه ترانسفورماتور موثر نیستند. توجه داشته باشید که snubber ها مقداری هزینه اضافه می کنند، جای بیشتری را اشغال می کنند و مقداری گرما را اضافه می کنند که باید در نظر گرفته شود.

سیستم های مقاوم در برابر ولتاژ گذرا

1-ترانسفورماتورهای با طراحی ویژه نیز در بازار ظاهر شدند که در برابر سوئیچینگ گذرا مقاوم هستند. تولیدکنندگان ادعا می‌کنند که دیگر نیازی به اسناببر نیست، با این حال، مستندات کمی هنوز این ادعاها را ثابت می‌کند. با این وجود، با پیشرفت و تکامل فناوری ها، ارزش بررسی دارد.

2-راه حل ممکن دیگر ایجاد تغییرات عملیاتی و اجتناب یا کاهش زمان تعویض در بارهای کم است. میزانی که می توانید این کار را انجام دهید به انتخاب تجهیزات و چیدمان بستگی دارد.

3-در نهایت، رتبه‌بندی‌های BIL و SPDهای بالاتر می‌توانند برای به حداقل رساندن یا کاهش خطر چنین خرابی‌هایی استفاده شوند. استفاده از ترانسفورماتور با درجه BIL بالاتر همراه با برقگیرهای معمولی ممکن است یک راه حل ساده و کم هزینه باشد که در آن شیوه های عملیاتی سایت یا عدم وجود سایر عوامل خطر به این معنی است که قرار گرفتن در معرض عوامل گذرا بالقوه آسیب رسان کاهش می یابد.

خلاصه مقاله

در این مطلب به بیان مفهوم ولتاژ گذرا در مدار الکتریکی و بررسی تاثیرات آن بر ترانسفورماتورهای فشار متوسط پرداختیم. همچنین علل به وجود آمدن آن را مورد بررسی قرار دادیم و روش هایی را برای به حداقل رساندن این اثر در مدار مطرح نمودیم.

ساخت تابلو فشار متوسط ایمن و مدرن

شرکت آداک بهین نیرو، مفتخر است که در طی سال ها تجربه درزمینه طراحی و ساخت انواع تابلو برق فشار ضعیف و فشار متوسط، مورد تایید و انتخاب بزرگ ترین شرکت ها و مجتمع های صنعتی ایران است. اگر شما نیز به دنبال سفارش تابلو برق صنعتی ایمن و استاندارد هستید، هم اکنون می توانید ضمن تماس با کارشناسان آداک، از خدمات مشاوره ای ما بهره مند شوید.

دفتر تهران: 02144491255

آدرس: بزرگراه اشرفی اصفهانی، خ مخبری، پلاک 10 واحد 6

دفتر کرج: 02634156000

آدرس: عظیمیه، بلوار کاج، پلاک 199 واحد 1 و 3

ایمیل: sale@adakbn-co.com