عند تنشيط أي عنصر في الشبكة الكهربائية، يحدث عادةً عملية عابرة. على سبيل المثال، عند توصيل الجهد إلى محول طاقة، يظهر تيار اندفاع ذو طبيعة مغناطيسية. يمكن أن يصل تيار المغنطة للمحول إلى عدة آلاف من الأمبيرات (kA)، مما يسبب أحيانًا قلقًا كبيرًا.
اليوم، دعونا نقارن بين تيارات الاندفاع في المحول وخط الكابل. قد أزعج محبي المحولات، لكن تيار اندفاع الكابلات يمكن أن يكون أكبر، حيث يصل إلى 15-20 كيلو أمبير أو أكثر (خاصة إذا كان لدينا عدة كابلات لكل طور).
توصيل المحول:
قد يتم توصيل المحول (TR) في اللحظة التي يمر فيها جهد شبكة التيار المتردد (AC) 50 هرتز عند:
✅ الصفر: يؤدي إلى أعلى تيار اندفاع للمحول.
✅ القيمة العظمى: يؤدي إلى عدم وجود تيار اندفاع تقريبًا.
- تيار مغنطة المحول هو تيار ذو تردد 50 هرتز، ولكنه يظهر تشوهًا في الشكل.
- يمكن استخدام وسائل مختلفة للحد من هذا التيار، مثل تجهيز القاطع الكهربائي بأجهزة تبديل محكومة تقوم بالتوصيل بالقرب من القيمة العظمى لجهد الشبكة.
ماذا عن خط الكابل؟
قد يحدث تيار اندفاع عند توصيل خط الكابل أيضًا.
- هذا التيار ليس ذو تردد 50 هرتز، بل هو نبضة “مستطيلة” الشكل (أي ذات تردد عالٍ).
- يتم تحديد قيمة التيار بوساطة مقاومة الموجة (Zw) لخط الكابل.
- تعتمد مدة النبضة (T) على طول الكابل: كلما زاد الطول، زادت مدة النبضة.
- يعتمد تلاشي النبضات على المقاومات الفعالة لعناصر الدائرة.
لحظة التوصيل وتأثيرها على تيار الكابل:
✅ الصفر: يؤدي إلى عدم وجود تيار اندفاع تقريبًا.
✅ القيمة العظمى: يؤدي إلى أعلى تيار اندفاع للكابل.
مقارنة تيارات الاندفاع بين المحول والكابل:
تُظهر الأوسيلوجرامات تيارات الاندفاع في شبكة 500 كيلوفولت عند أسوأ لحظة للتوصيل:
✅ للمحول: عند مرور جهد الشبكة بالصفر.
✅ للكابل: عند مرور جهد الشبكة بالقيمة العظمى.
يمكن ملاحظة أن تيار الاندفاع لخط الكابل يكون أكبر بعدة مرات مقارنةً بالمحول. وبالتالي، في رأيي، يمكن اعتبار توصيل خطوط الكابلات عالية الجهد (HV) أو فائقة الجهد (EHV) حدثًا أكثر خطورة.
ما هي خطورة تيارات الاندفاع العالية في خطوط الكابلات؟
1️⃣ هبوط خطير في الجهد على البارات (Busbars):
- خاصة عند توصيل كابل طويل، يشبه هذا الهبوط قصرًا ثلاثي الطور، مما يؤدي إلى تأثيرات ضارة مثل:
- انخفاض الجهد على البارات.
- تلف عزل ملفات المحولات الكهربائية المتصلة.
2️⃣ فرط الجهد المرتبط بالانتقالات العارضة على البارات:
- يحدث أثناء استعادة الجهد.
3️⃣ التشغيل الخاطئ لأنظمة الحماية.
كيف يمكن التغلب على تيارات الاندفاع في خطوط الكابلات؟
- التبديل المحكم:
- التوصيل عندما يكون جهد شبكة التيار المتردد قريبًا من الصفر.
- تجنب التصميم باستخدام عدة كابلات لكل طور:
- لأن قيمة تيار الاندفاع تزداد بشكل متناسب مع عدد الكابلات لكل طور.
الخلاصة:
تيارات الاندفاع، سواء في المحولات أو خطوط الكابلات، تمثل تحديًا كبيرًا في شبكات الجهد العالي. ومع ذلك، تُظهر خطوط الكابلات تيارات اندفاع أكبر، مما يجعلها مصدر قلق أكبر ويستلزم إجراءات خاصة لضمان استقرار النظام الكهربائي وحمايته.