أخر الاخبار

تأريض كابلات الجهد العالى Grounding of high voltage cables

تأريض كابلات الجهد العالى Grounding of high voltage cables

في منشور سابق ذكرت أن كابلات الجهد العالى يمكن النظر إليها كأنها مزود بمجموعة من المكثفات الشاردة stray capacitance موزعة بانتظام على مدى طول الكابل ، وهذه المكثفات تسحب ما يسمى بتيارات الـ Capacitive currents وتكمل الدائرة من خلال غلاف الكابل المعدنى وتعود مرة أخرى للمصدر ،
 
وهذه التيارات تؤثر كما ذكرنا على آداء الوقاية التفاضلية ، حيث سيكون هناك فارق بين تيار الدخول والخروج يتوقف على نسبة ونوع الحمل ، فلو كان الحمل خفيفا أو مفصولا فيمكن أن يصل الفرق إلى 130 امبير كما في المثال الذى ذكرته، أما مع توصيل الحمل فسيقل هذا الفرق ، لأن الحمل يعمل كنوع من أنواع compensation .

واليوم نذكر مشكلة أخرى ، لكن هذه المرة نحتاج حتى نفهم هذه المشكلة أن ننظر إلى كابل الجهد العالى بعين مختلفة!!

فكابل الجهد العالى يشبه المحول transformer ، حيث الكابل النحاسى الأساسي core conductor يمثل الملف الابتدائى ، بينما ال metallic sheath يمثل الملف الثانوى ، ومع مرور تيار الحمل في الموصل الرئيسي سيتولد فيض مغناطيسى يقطع الغلاف المعدنى (الملف الثانوى) ويولد فيه جهد بالحث induced voltage ، يتزايد هذا الجهد مع طول الكابل (كما يتزايد جهد المحول مع زيادة عدد اللفات) ،.

ومعلوم أن كابلات الجهد العالى تكون دائما من النوع الــ Single core (لو كانت multi core لاختفى هذا الجهد لأن الفيض في الثلاث فازات يلاشى بعضه بعضا) ، لكن في حالة الــ Single core فإن الفيض المغناطيسي للتيار سيقطع الأجزاء المعدنية المحيطة بكل فاز على حدة، ويولد فيها جهد متراكم على سطح الكابل ، ومشكلة هذا الــ induced voltage أنه يمكن أن تصل قيمته لقيم خطيرة حتى في الظروف الطبيعية ، لدرجة أنه قد يسبب صعقة كهربية لأى شخص ، وقد يسبب انهيار للعزل وحرائق في الكابل مالم يكن لدينا نظام تأريض جيد!!
 
وعملية تأريض غلاف الكابل من أهم أهدافها التحكم في قيمة sheath touch voltage لضمان أن يبقى هذا الجهد ضمن الحدود المسموح بها (50 فولت كحد أقصى) ضمانا لسلامة الأشخاص وسلامة الكابل نفسه ، وكنت من يومين أتحدث مع مهندس كبير فذكر لى أنهم أثناء عمل اختبار ( high voltage test) لأحد الكابلات حيث يوضع على الكابل جهد أعلى بعدة مرات من الجهد المقنن لمدة زمنية محددة حسب مواصفات المصنع ، وأثناء عمل الاختبار احترق الكابل تماما ، وكادت تحدث كارثة في الــ switchgear ، وكان السبب الذى وصلت إليه لجنة التحقيق هو أن مهندس الاختبار نسي أن يقوم بعمل تأريض للغلاف المعدنى الخاص بأحد الفازات الثلاثة 

فإذا كان لدينا high induced voltage على الغلاف المعدنى في الظروف الطبيعية فلك أن تتخيل حجم الجهد المتولد مع ارتفاع جهد الابتدائى أصلا أثناء الاختبار ومن هنا حدث الحريق!

وهناك عدة طرق تستخدم في عملية bonding and grounding الخاصة بالغلاف المعدنى للكابل ، ويتم الاختيار بينهم في الغالب حسب طول الكابل، فالكابلات القصيرة مثلا يكفى عمل تأريض لها من جهة واحدة كما في الشكل الأول ، مع ملاحظة أن الجهد سيتراكم ويكون في أقصى قيمة له عند نهاية الطرف الثانى للكابل. ولضمان عدم ارتفاع الجهد عن القيم المحددة فإنه يتم تركيب ما يسمى sheath voltage limiter (SVL) عند الطرف الآخر للكابل .

تأريض كابلات الجهد العالى Grounding of high voltage cables

كما يمكن تأريض الكابل من الجهتين كما فى الصورة الثانية ، علما بأن الـتاريض من الجهتين بالذات يحتاج لمراجعة دقيقة ، ففي إحدى حوادث كابلات الجهد العالى ، كان الكابل مفصولا ومؤرضا من الجهتين ، ومع ذلك وجد أن هناك تيار يتجاوز ال 100 أمبير يمر بالغلاف المعدنى!! ، وقد تبين وقتها أن هناك كابلات مجاورة كانت محملة full load وتسببت في توليد induced voltage على غلاف الكابل الموجود تحت الاختبار ، وبسبب أنه مؤرض من الجهتين فقد وجد مسار مغلق لمرور هذا التيار الغريب circulating Current الذى كان من الممكن أن يتسبب في حرق الكابل!

تأريض كابلات الجهد العالى Grounding of high voltage cables

أما في الكابلات الطويلة فيستخدم نظام الــ Cross bonding كما في الشكل الثالث. العجيب هنا أن الــ sheath current ليس شرا مطلقا ، فقد اصبح تحليل ومراقبة الــ Fundamental component لهذا التيار فعالًا جدًا في التنبؤ بأعطال الكابلات في مراحلها المبكرة وكذلك تصنيف وتشخيص الاعطال.، فالتيار المار بغلاف الكابل هو بمثابة مرآة عاكسة للتيار المار بالكابل الأصلى (فكرة الــ CT ) ، لكن مع الأسف فإن هذه الميزة تضيع إذا تم تأريض الكابل بطريقة خاطئة!

د|جيلاني

مقالات ذات صلة