במהלך הפעלת מעגלים חשמליים במתח גבוה, לעיתים קרובות מדובר בתופעה המוגדרת על ידי מסמכי רגולציה כמעגל בין-שלבי. סטייה זו מהפעלתם הרגילה של מערכות אספקת חשמל קשורה לתקלות בקווי האספקה, אשר השלכותיהם אינן ניתנות לחיזוי. אופיו המסוכן במיוחד של הנזק האפשרי גורם לנדרש להתמודד עם מספר שאלות הנוגעות לתופעה זו, לאילו בעיות היא מובילה ואיך להימנע מהן.
הרעיון והגורמים לסגירות
מעגל החשמל בין-שלבי במעגלים רב-שלביים הוא חיבור בלתי מכוון של מוליכים מבודדים עם ציפוי מגן פגום.
במקרים מסוימים זה בא לידי ביטוי כתקלת אדמה חד פאזית או במקרה של ציוד חשמלי עובד.
מצב זה של רשת החשמל מהווה הפרה של מצב הפעולה הרגיל של המערכת ומתייחסים אליו כאל חירום. במקרה זה, בנקודות הסגירה של שני המוליכים או בנקודות המגע שלהם עם הקרקע, הזרם עולה משמעותית. ערכו המקסימלי מגיע לפעמים לכמה אלפי אמפר. זרימות חשמל לא מבוקרות עלולות לגרום לתוצאות הרסניות.
הגורמים למקרי חירום ברשתות החשמל במתח גבוה הם:
- נזק לבידוד המגן של כל אחד ממוליכי הבמה עקב הפרות של כללי הפעלת קווי הכבלים.
- שבירה מקרית של אחד המוליכים של כבל אוויר והמעגל הקצר שלו לחוט או לקרקע אחרים.
- קיצור החוט עם בידוד פגום לדיור במתקן החשמלי הקיים.
כל אחד מהמקרים של קצר חשמלי הוא תוצאה של הפרה גסה של הכללים להפעלת ציוד חשמלי ובהתאם לדרישות מסמכי הרגולציה, יש לחקור לעומק.
סוגי תקלות
לפי סוג אספקת החשמל, כל המעגלים הקצרים מחולקים לנזקים שהתרחשו במעגלים חד-פאזיים או במעגלים תלת-פאזיים, ועל פי מספרם - לתקלות חד-כפול. המקרה הפשוט ביותר הוא קווים חד פאזיים שבהם אפשרי רק סגירת שלב יחיד לנייטרל או לאדמה. לקצר תלת פאזי יש מספר רב של אפשרויות, מכיוון שמספר החוטים בכבל גדל ל -3. אפשרויות הנזק שלהלן אפשריות:
- קצר חשמלי של שני חוטי מתח גבוה זה בזה.
- קצר חשמלי של חוט אחד לניטראלי או לקרקע (מעגלים קצרים חד פאזיים).
- מגע של שני מוליכים עם פני הקרקע בבת אחת.
בכל אחד מהמקרים הללו, כולל קצר חשמלי דו-פאזי לקרקע, התקלה הנחשבת באה לידי ביטוי בדרך מיוחדת, המאופיינת בהפצת זרמים והפצת פוטנציאלי חירום. בנוסף לגורמים אלה, התהליך הנוכחי מתואר על ידי אינדיקטור כמו מתח מגע. הפרמטר שצוין מייצג את המתח המופעל על גוף האדם בין שתי נקודות מגע עם החוט החשוף.
אותו סוג של השפעות מסוכנות כולל את ההבדל הפוטנציאלי המופיע בין חלקי הגוף במגע עם החוט החשוף, סגור לקרקע. במעגלים קצרים חד-פאזיים, עניין מיוחד הוא השאלה לאיזו גודל מתח מגיע המגע עם סגירת הפאזה. על פי הוראות ה- PUE, אינדיקטור זה תלוי במרחק בין אזורי המגע וגדל עם עלייתו.
במקרים מסוימים, כאשר ההתנגדות לזרם המתפשט לקרקע גבוהה מדי, מתח המגע מגיע לערך מסוכן לאדם.
השלכות KZ
הביטויים המסוכנים של סגירת בין-שלבים של מעגל תלת פאזי (כמו גם שלב אחד) כוללים את ההשלכות הכרוכות בזרימת הערכים הגדולים ביותר בקו הנוכחי. הם באופן טבעי הופכים לגורם למקרי החירום הבאים:
- התרחשות שריפה כתוצאה מהיתוך וחימום חזק של בידוד מוליכי פאזה.
- כשל בציוד חשמל המחובר לקו פגום.
- הלם חשמלי לאדם שנתפס בטעות במעגל חירום.
כאשר עוברים באזור זה, חשוב לקחת בחשבון את מה שמכונה "מתח המדרגות", אשר נוצר עקב התפשטות זרם הדליפה לאדמה בין רגליו של אדם. מחוון זה נספר בין רגליו כשעוברים סביב כבל שנפל ארצה. זה יכול להגיע גם לערכים מסוכנים, במיוחד בעת תאונות בקווי תקורה עם מתח גבוה של 6.3-10 קילוואט. לפיכך, PUEs מונחים לנוע באזורים אלה בצעד אופייני של רגל אווז: כף הרגל צמודה לכף הרגל.
התנאי העיקרי להגנה אמינה מפני תקלות חד-פאזיות ושני פאזות בקווי חשמל 220/380 וולט הוא בידוד איכותי שיכול לעמוד במתחי בדיקה של עד 1000 וולט. ערך ההתנגדות שלה, על פי PUE, אמור להיות לפחות 0.5 מגה"ם לכל אחד מהשלבים. למניעת התקלות בשריפות וציוד, מותקנים במעגלי הכוח אמצעי הגנה מיוחדים המספקים כיבוי מיידי של הקו כאשר מתרחש קצר חשמלי. מכשירים אלה כוללים:
- נתיכים אוטומטיים לינאריים.
- שוברי זרם וממסרי מתח גבוה.
- מפסקים אוטומטיים ואחרים.
בעזרתם ניתן למנוע את ההשלכות ההרסניות של סגירת שלבים, המתרחשות לעיתים מסיבות שאינן תלויות באדם.
הודות לאימוץ בזמן של אמצעים מתאימים ניתן לשמור על שלמות משאבי החומר, כמו גם להגן על כוח האדם מפני ציוד מפני התחשמלות.
מעגל ממשק של קו מתח גבוה: שיטות מיגון
במעגלי האספקה עם מתח הפעלה של יותר מ- 1000 וולט, אסור להשתמש במנתקים אוטומטיים, מכיוון שכאשר נפתחים אנשי הקשר שלהם, נוצרת קשת בעלת עוצמה גבוהה. במקרה זה, מתגי שמן, ואקום או גז משמשים להחלפת הקווים.
מעגלי ממסר משמשים גם להגנה על רשתות מתח גבוה. הם נבדלים זה מזה בביצוע פשוט וממירים מכשירים הפועלים על פי חוק אינדוקציה של פאראדיי - הנחיית השדה החשמלי. ציוד הממסר, המספק הגנה על קווי מתח גבוה מפני מתח, מבוסס על שנאי זרם. בעזרתו ניתן לשלוט בכמות הזרם בקו החירום, וכאשר הוא מגיע לערך הגבול, לייצר אות שנכנס לסלילה של אלקטרומגנט חזק. מכשיר מגן זה, לאחר פעולתו, מנתק את כל מעגל האספקה ממקור אספקת החשמל.
ללא קשר לזמינות של ציוד מיתוג, הדרך העיקרית להגנה מפני תקלות בין-שלביות ותלת-פאזיות היא להשתמש במוצרי כבלים עם בידוד איכותי. בכפוף לתנאי זה, כל קו מתח גבוה מסוגל לעמוד בזרמים בקצר קצר שגדול פי כמה מהנורמה המותרת.
אמצעי מניעה
הדרך היעילה והאמינה ביותר למניעת מעגלים קצרים היא גישה מקצועית לפיתרון הבעיות הטכניות והארגוניות הבאות:
- בחירת כבל חשמל מתאים שיכול לעמוד בפני זרמי גלים גדולים.
- שמירה קפדנית על כללי ההתקנה וההפעלה של רשתות חשמל, כמו גם מכונות והתקנים המחוברים אליהם.
- נוכחות תעודות קבלה של מערכת אספקת החשמל בעת הפעלתה.
- שימוש בסוגים מודרניים של ציוד מגן שמבטיח כיבוי מיידי של הקו במקרה חירום.
תשומת לב מיוחדת מוקדשת לאמצעי מניעה המתבצעים בקפדנות עם דרישות התקנים הנוכחיים. על פי ההוראות הנוגעות לתחזוקת רשתות חשמל, מניעה מתבצעת על פי תוכנית שנערכה מראש ואושרה על ידי ראש יחידה ספציפית. במהלך יישומו, יש צורך להבחין בסוגים הבאים של תחזוקה מונעת:
- בדיקות חזותיות.
- תחזוקה שוטפת ומונעת.
- בדיקת ציוד חשמלי במהלך קבלתו ובמהלך פעולתו.
קיצור חוטי חשמל לאדמה הוא תופעה מסוכנת מאוד שעלולה להוביל לשריפה ולאחריה. בנוסף, זה רצוף אפשרות להביס אנשים המשרתים את המתקן במתח גבוה. כל זה בסופו של דבר מכריח את אחד לנקוט אמצעי הגנה מיוחדים המבטיחים את פעולתם התקינה של רשתות בהיעדר מצבים קריטיים.
