تحليل مبدأ عمل وخصائص الصمامات من النوع المتساقط
مصهر الجهد العالي هو جهاز حماية من التيار الزائد يُستخدم على نطاق واسع في شبكات توزيع الطاقة. وظيفته الأساسية هي فصل الدائرة عن طريق إذابة المصهر، مما يؤدي إلى عزل منطقة العطل وضمان سلامة معدات الطاقة. ستُحلل هذه المقالة مبدأ هيكل المصهر، وآلية عمله، وخصائصه التقنية، وحالات استخدامه النموذجية.
يتكون مصهر الجهد العالي من أنبوب ذوبان، ومصهر، وجهاز إطفاء قوس كهربائي، ونقاط تلامس علوية وسفلية، وحامل تثبيت. عادةً ما يُصنع أنبوب الصهر من مادة راتنج إيبوكسي ذات خصائص توليد غاز، مع مصهر ثابت بداخله ومملوء برمل الكوارتز كوسيط لإطفاء القوس. عندما يتجاوز تيار النظام الحد الأقصى المُحدد، يُسخن المصهر ويُذاب، وتتحلل المادة المُولدة للغاز في أنبوب المصهر تحت درجة حرارة القوس العالية مُنتجةً غازًا عالي الضغط، مُشكلةً تأثير نفخ قوس كهربائي طولي، مما يُجبر القوس على التبريد بسرعة وإخماده في فجوة رمل الكوارتز.
في ظروف العمل العادية، يحافظ أنبوب المصهر على اتصال وثيق مع التماس الساكن العلوي من خلال شد الزنبرك، مُشكِّلاً مساراً موصلاً. بعد ذوبان المصهر، يفقد أنبوب المصهر دعم الشد الميكانيكي وينقلب للأسفل بفعل الجاذبية، مُشكِّلاً نقطة فصل واضحة. لا تُوفر ميزة السقوط الميكانيكي هذه مؤشراً بديهياً للعطل فحسب، بل تضمن أيضاً قدرة المُشغِّل على تحديد موقع العطل بسرعة.
2. خصائص العمل وآلية إطفاء القوس
خصائص التشغيل لـ يعتمد اختيار المصهر على خصائص المادة وبنيته الهندسية. يُصنع المصهر عادةً من سبيكة الفضة والنحاس، ذات المقاومة المنخفضة ونقطة الانصهار المستقرة. يمكن تعديل خصائص التيار الزمني من خلال التصميم الدقيق لمساحة المقطع العرضي وطول المصهر. عند حدوث قصر كهربائي في النظام، يُبخّر تيار القصر المصهر في غضون 1-10 ملي ثانية. في هذه الأثناء، تتحلل المادة المُولّدة للغاز بسرعة مُنتجةً غازات عازلة مثل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. بفضل تأثير امتصاص رمل الكوارتز، يُمكن إكمال عملية إطفاء القوس الكهربائي في غضون نصف دورة تردد الطاقة.
في حالة تيار الحمل الزائد، يُؤخّر المصهر ذوبانه من خلال تأثير تراكم الحرارة. لا تقتصر ميزة الحماية الهرمية هذه على تجنب التشغيل الخاطئ الناتج عن تقلبات الحمل اللحظية فحسب، بل تمنع أيضًا تلف المعدات بشكل فعال بسبب الحمل الزائد طويل الأمد. يمكن أن تصل قدرة الفصل المقدرة للصمام إلى 12.5 كيلو أمبير - 20 كيلو أمبير، مما يلبي متطلبات الحماية لأنظمة التوزيع بجهد 10 كيلو فولت وما دون. 3. المعلومات الفنية الرئيسية المميزات
... الصيانة: بالمقارنة مع قواطع الدائرة، لا تتطلب الصمامات الكهربائية المتسربة طاقة تشغيل، وتنخفض تكاليف صيانتها بأكثر من 60%. يمكن إتمام عملية استبدال الصمامة على الأرض باستخدام قضيب سحب عازل، مما يُحسّن بشكل كبير من كفاءة التشغيل والصيانة.
التكيف البيئي: يتحمل الصمام المقاوم للمطر المصمم خصيصًا درجات الحرارة المحيطة من -40 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية، كما يحافظ وسيط إطفاء القوس الكهربائي على أداء مستقر في المناطق التي تقل عن 2000 متر فوق مستوى سطح البحر.
... حماية خطوط التوزيع: يتم تركيبها في عقدة فرع خط الهواء العلوي 10 كيلو فولت كجهاز حماية لقطاع الخط. عند حدوث قصر في الدائرة بين الطورين نتيجةً لصواعق أو حواجز أشجار، إلخ، يُمكن للصمام قطع تيار العطل في غضون 0.1 ثانية.
حماية محولات التوزيع: باعتبارها الحماية الجانبية الأساسية من التيار الزائد للمحولات التي تقل عن 35 كيلو فولت، يُختار تيارها المُصنّف ليكون 1.5-2 ضعف التيار المُصنّف للمحول، مما يُمكّن من منع الأعطال الداخلية بفعالية، مثل قصر الدائرة بين لفات اللفات.
حماية مجموعة المكثفات المتوازية: نظرًا لتأثير التضخيم التوافقي لمجموعة المكثفات، يُستخدم صمام ذو خصائص عكسية للزمن لمنع انهيار عزل المكثف بسبب الجهد الزائد.
...
5. النقاط الرئيسية للتركيب والتشغيل والصيانة
... السادس. ملخص
باعتباره عنصر حماية هامًا في نظام توزيع الطاقة، استُخدم فتيل التسرب NBM على نطاق واسع في شبكة الكهرباء نظرًا لخصائصه الموثوقة ومزاياه الاقتصادية. ومع تطبيق مواد إطفاء القوس الكهربائي النانوية المركبة الجديدة، تتحسن قدرته على الكسر وعمره الافتراضي باستمرار، مما يوفر ضمانًا أساسيًا لبناء شبكات توزيع ذكية. في المستقبل، يجب دراسة خصائص الاستعادة الذاتية لمواد الفتيل بشكل أعمق للتكيف مع ظروف العمل المعقدة الناجمة عن توفر الطاقة الجديدة.
