n.moshe@walla.co.il

058-7291129

מתח יתר של מיתוג ואמצעי הגנה מפניו

מתחי יתר של מיתוג נוצרים כאשר קיים מיתוג ברשת החשמל. המיתוג יכול להיות יזום וגם כתוצאה מהפרעה. במעגלי חשמל יש תמיד רכיבים בעלי תכונות של קיבוליות, השראות ושל התנגדות (C, R, L). במהלך חיבור מעגלי החשמל או ניתוק מהם (בתנאי שהתנגדות R היא יחסית נמוכה) נוצרות תנודות חשמליות. בזמן תנודות אלו המתח במעגל החשמלי מגיע לערכים גבוהים יותר מאשר המתח בסוף תהליך המעבר, במצב יציב. תדר התנודות f0 הוא תדר עצמי של המעגל והוא תלוי בקיבוליות ובהשראות של המעגל החשמלי.

 

קיימת נוסחה לחישוב תדר התנודות:

 f0

 

כאשר:

L – השראות במעגל החשמלי

C – קיבול במעגל החשמלי.

בדרך כלל, בזמן המיתוג מגיע תדר עצמי f0 של מעגלי חשמל AC לערכים של מאות Hz.

 

הרמות הגבוהות נוצרות כאשר :

מחברים / מנתקים קו  ריק (ללא עומס) או מנתקים שנאי הספק במצב ריקם.

ערכים אלה יכולים להגיע עד   ( U - מתח יתר של מיתוג ).

לסיכום, יש לציין שבדרך כלל הערך של מתחי יתר של המיתוג נמוך מהערך של מתחי יתר של ברק, אך האנרגיה של מתחי יתר של מיתוג גבוהה בהרבה מזו של מתחי יתר של ברק.

 

אמצעי ההגנה החשוב והיעיל ביותר להגבלת מתחי יתר של מיתוג עד לרמה מסוימת כמו בהגבלת מתחי יתר של ברק הוא השימוש במגני ברק המסוגלים להגביל את מתח יתר של מיתוג עד לערך הדרוש בהתאם לרמת הבידוד של הציוד הראשי המשתתף בפעולת מיתוג.

בחירת מגן ברק

 

עיקרון פעולה של מגן ברק :

במגן ברק קיים נגד בלתי ליניארי בעל התנגדות של אלפי מגה-אומים בתנאים רגילים תחת מתח תפעולי. כשמופיע מתח יתר המגדיל את מתח הרשת פי 2-3 התנגדות מגן ברק יורדת בצורה חדה פי  וכך מגן ברק שתפקד כבידוד בעל התנגדות גבוהה, הופך למוליך בעל מוליכות גבוהה . דרך מוליך זה - מגן הברק - זורם לאדמה זרם אימפולס שעוצמתו מגיעה לעתים לערכים של קילו-אמפרים בתלות במתח היתר. מפל המתח על מגן הברק בזרם זה המתח השיורי - אינו עולה מעל המתח המוגדר, המתאים לבידוד של הציוד המוגן. תהליך זה נמשך עד להפסקה של מתח היתר.

כאשר מתח האימפולס יורד, התנגדות מגן הברק חוזרת למצב ההתחלתי - לערך גבוה מאוד. בשל הזמן הקצר של הופעת מתחי יתר מיקרו-שניות או מילי-שניות ההגנה בפני זרמי יתר ברשת החשמל אינה פועלת ואינה מנתקת את רשת החשמל, למרות שזרמו לאדמה זרמים בגודל של קילו-אמפרים; זהו יתרונם הגדול של  מגני הברק. לעתים קרובות למגן הברק מחובר בטור מונה ברקים, אשר רושם את מספר הפעולות של מגן הברק.

 

קיימים מספר סוגים של מגני ברק (IEC 60099)

1.הדור הראשון – הגבלת מתחי יתר של ברק עד .

2.הדור השני – הגבלת מתחי יתר של ברק ל -  ומיתוג   ל- .

3.הדור השלישי– הגבלת מתחי יתר של ברק ל -  ומיתוג ל –

.

 

 

מגני ברק בוחרים על פי תקן בינלאומי IEC 66009-1 (מגני ברק עם מרווחי פריצה), ועל פי

IEC 60099-4 (מגני ברק מסוג ZnO) בהתאם לנקודת אפס של הארקה.

כאשר:

[kV] - מתח תפעולי מרבי של מגן ברק  

 [kV]- מתח נקוב של מגן ברק

 [kA]-  זרם אימפולס נקוב.  

                     עפ"י  IEC – 60099-4ועפ"י תקן בינלאומי IEC – 60099-1 עבור Un>52 kV אזי

                     In=10 kA-20kA ובמתחים של  Un<52 kV אזי  In<10 kA.

 [kV]  -  מתח פריצה של מגן ברק.

[kV] - מתח שיורי בזרם אימפולס של ברק, קובע רמת הגנה של מגני ברק באימפולסים של ברק

[mA] - זרם  זליגה, נותן מידע על רמת הזדקנות הנגדים ומצב איטום של מגן ברק.

ברגע  שזרם  זליגה עולה, ז"א יש בעיה במגן ברק.

[kA] -  זרם שחרור מרבי של הלחץ הגבוה בתוך מעטה המגן ברק, ותלוי בזרם אימפולס

נקוב של מגן ברק.

 

 

 

 

 

על פי נתונים אלה ניתן לבחור מגני ברק מתאימים

דוגמת חישוב למתח פריצה של מגן ברק מסוג  ZnO   כאשר מתח הרשת :

 

בזרם אימפולס של ברק-

בזרם אימפולס של מיתוג-

 

מגני ברק נבחרים:

 

עבור מתח עליון 161KV  

נבחר במגן ברק בסוג ZnO    כדוגמת דגם  PELIX Q  תוצרת חברת ABB

המגן ברק מתאים למתח תפעולי    

 

עבור מתח גבוה 22KV  

נבחר במגן ברק בסוג ZnO    כדוגמת דגם  GXD24  תוצרת חברת ABB

המגן ברק מתאים למתח תפעולי    

                                      

        איור 4 :מגן ברק דגם  GXD24                                        איור 5: מגן ברק דגם PELIX Q

 

 

בחירת מונה ברקים

 

מגן הברק מחובר בדרך כלל להארקה דרך מונה ברקים.

מונה ברקים הוא מכשיר המיועד לעקוב אחרי פעילות  מגני ברק.

מונה הברקים סופר את פעולות מגן ברק וגם מודד את זרם הזליגה (הערך הכללי) העובר דרך מגן ברק בשל המתח התפעולי. מונה ברקים מצוידים במד-זרם A שמודד בקביעות את זרם הזליגה.

מוני ברקים  סופרים רק אימפולסים של ברק ושל מיתוג, שבהם זרם אימפולס עובר על ערך מסוים של זרם Imin.

נבחר במונה ברקים של חברת ABB  כדוגמת דגם EXCOUNT 2-  

 

איור 6:מונה ברקים  2EXCOUNT

 

בנוסף בבחירת הציוד בהמשך נצטרך להתחשב ברמות הבידוד של הציוד.

 

 

כידוע, בידוד הוא רכיב יקר של הציוד למתח גבוה. כמו כן, עובי הבידוד קובע את המידות והמשקל של מתקני מתח גבוה. לכן, רצוי מאוד להוריד ככל האפשר את רמת הבידוד במתקנים למתח גבוה. בהתאם לחישובים, ירידת רמת הבידוד ב- 10% מביאה להוזלת הציוד ב- 20%. את רמת הבידוד של ציוד מתח גבוה ניתן להוריד על ידי שימוש במגני ברק עם נתוני הגנה טובים יותר בעלי מתח שיורי מופחת.

 

האתר נבנה במערכת 2all | בניית אתרים