التنزيلات:
مقدمة
الغرض من هذه المقالة هو توفير فهم أفضل لمعاوقة حلقة العطل، والتي يشار إليها أيضًا باسم معاوقة حلقة العطل الأرضي بحيث يتم استيفاء متطلبات قواعد الأسلاك AS/NZS 3000 الخاصة بالسلامة والتصميم والتركيب واختبار التركيبات الكهربائية.
يمكنك حساب معاوقة حلقة العطل يدوياً أو باستخدام برنامج. Cable Pro Web حساب معاوقة حلقة الخطأ بدقة.
توفر هذه الوثيقة:
- الخلفية النظرية وراء معاوقة حلقة العطل التي ستؤدي إلى فهم أفضل للمطلوب منهم لإجراء التصميمات والحسابات.
- دليل عملي لتنفيذ العمليات والإجراءات اللازمة لتلبية متطلبات المواصفة القياسية الأسترالية والنيوزيلندية AS/NZS 3000:2018.
- معلومات حول كيفية استخدام برنامج Cable Pro Web لمعاوقة حلقة العطل لحساب حجم الكابل الأرضي.
الخلفية النظرية وراء معاوقة حلقة الخطأ
تتألف حلقة العطل الأرضي في نظام MEN من المكونات التالية:
- موصل التأريض الواقي (PE) بما في ذلك طرف/وصلة التأريض الرئيسية أو القضيب أو الوصلة MEN.
- مسار الإرجاع المحايد الذي يتكون من الموصل المحايد (N) بين الطرف المحايد الرئيسي ونقطة المحول المحايدة.
- المسار عبر ملف المحول.
- الموصل النشط (A) بقدر نقطة العطل.
تعتبر حلقة العطل الأرضي عادةً مكونة من الجزأين التاليين:
- الموصلات في المنبع أو "الخارجية" للنقطة المرجعية.
- الموصلات في اتجاه المصب أو "الداخلية" للدائرة من النقطة المرجعية.
يوضّح الشكل 2 حلقة العطل الأرضي لدائرة أرضية نشطة ذات قصر أرضي. في لحظة حدوث العطل يتدفق التيار عبر حلقة العطل الأرضي مع تحديد مقدار التيار بمعاوقة المسار الكلي (Zs) التي يتم الحصول عليها من مجموع معاوقات العناصر المنفردة.
متطلبات المعايير الأسترالية
تطبق قواعد الأسلاك AS/NZS 3000 في جميع أنحاء أستراليا ونيوزيلندا، وهي مراجع كليًا أو جزئيًا في التشريعات في جميع ولايات أستراليا ونيوزيلندا. لذلك، يجب أن يستوفي تصميم وتركيب جميع الدوائر الكهربائية في هذه المناطق الحد الأدنى من متطلبات هذه المواصفة القياسية.
أحد متطلبات السلامة الأساسية المنصوص عليها في AS/NZS 3000 هو حماية الأشخاص من "التلامس غير المباشر" مع الأجزاء الحية. الفصل التلقائي لمصدر الطاقة هو الطريقة الأكثر شيوعًا لتلبية هذا الشرط. ومع ذلك، هناك ما هو أكثر من ذلك.
للامتثال لقواعد الأسلاك يجب تصميم كل دائرة في التركيبات الكهربائية بحيث يحدث الفصل التلقائي لمصدر الطاقة خلال وقت محدد عند حدوث دائرة قصيرة ذات مقاومة ضئيلة بين الموصل الأرضي النشط والوقائي أو أي جزء موصل مكشوف آخر في أي مكان في التركيبات الكهربائية.
للوفاء بهذا المطلب من AS/NZS 3000 عند حدوث عطل نشط إلى الأرض، وهذا هو الجزء المهم، يجب أن تكون المعاوقة الكلية لمسار حلقة العطل (التي تتكون من جميع الموصلات والتوصيلات والتلامسات بالإضافة إلى لفات المحول) منخفضة بما يكفي للسماح بتدفق تيار كافٍ لضمان تشغيل جهاز الحماية خلال الوقت المحدد.
ولذلك، يجب الحصول على المعاوقة الكلية الفعلية لحلقة العطل الأرضي (Zs) والحد الأقصى المسموح به لمقاومة حلقة العطل Zmax.
حساب معاوقة حلقة العطل الفعلية (Zs)
إن معاوقة حلقة العطل الأرضي الكلية (Zs) تساوي تقريبًا مجموع معاوقات جميع مكونات الدائرة في مسار تيار معاوقة حلقة العطل الموضحة في الشكل 2.
أي أن معاوقة حلقة العطل الكلية تساوي:
يتم حساب المعاوقة الداخلية (Zint) على النحو التالي:
الطريقة الدقيقة التي يستخدمها Cable Pro لتحديد معاوقة الموصلات في مسار حلقة العطل الأرضي هي استخدام بيانات المقاومة والمفاعلة الواردة في AS/NZS 3008.1 - التركيبات الكهربائية - اختيار الكابلات.
لحساب المعاوقة الخارجية (Zext)، يتم استخدام القاعدة من AS/NZS 3000 التي تنص على أن 80 % على الأقل من جهد الطور الاسمي سيكون متاحًا عند موضع جهاز الحماية.
حساب الحد الأقصى لمقاومة حلقة العطل المسموح بها (Zmax)
يجب أن تكون معاوقة حلقة العطل الفعلية (Zs) أقل من الحد الأقصى المسموح به لضمان تعطل جهاز حماية الدائرة أثناء حدوث عطل.
يتم حساب الحد الأقصى المسموح به لمعاوقة حلقة العطل (Zmax) بناءً على تصنيف جهاز الحماية على النحو التالي:
المكان
Uo = جهد الطور الاسمي.
Ia = التيار الذي يضمن التشغيل التلقائي لجهاز الحماية.
Zmax = أقصى مقاومة لحلقة العطل الأرضي.
Ia لقاطع الدائرة الكهربائية هو متوسط تيار التعثر على النحو التالي:
- النوع B = 4 (نموذجي) × 4 (نموذجي) × التيار المقدر
- النوع C = 7.5 (نموذجي) × التيار المقنن
- النوع D = 12.5 (نموذجي) × التيار المقنن
- Ia للصمامات هي قيم متوسطة مناسبة من AS 60269.1.
لاحظ أن قيمة مضاعف الرحلة الفعلي قد تختلف، وفي برنامج Cable Pro يتم تغيير هذه القيمة في برنامج Cable Pro لتتناسب مع إعداد جهاز الحماية الفعلي.
يمكن استخدام قيمة الحد الأقصى لمقاومة حلقة العطل الأرضي القصوى (Zmax) بالنسبة للمقاومة الكلية الفعلية (Zs) لتحديد حجم الكابل الأرضي المناسب (الموضح أدناه).
كيفية حساب حجم الكابل الأرضي
يجب أن يكون حجم الكابل الأرضي كافياً لضمان:
- معاوقة حلقة العطل الأرضي المناسبة (Zs).
- سعة حمل تيار كافية لتيارات الأعطال الأرضية المحتملة لفترة زمنية مساوية على الأقل لوقت تعثر حماية الدائرة المرتبطة (المعادلة الثابتة).
- قوة ميكانيكية كافية.
يتم تحديد اختيار حجم الكابل الأرضي من أي منهما:
(أ) الجدول 5.1 في AS/NZS 3000:2018 الذي يوفر أحجامًا متحفظة للكابلات الأرضية فيما يتعلق بأكبر حجم كابل نشط (أو الجمع في حالة وجود دوائر متوازية).
(ب) عن طريق الحساب - وهذا يتطلب معرفة تفاصيل جهاز الحماية. وعند حساب حجم الكابل الأرضييجب التأكد من وجود مقاومة مناسبةلحلقة العطل الأرضي.
