محول تيار تسلسلي صفري من إيبوكسي-سيليكون LJ-ZW-10(12)

نظرة عامة على المنتج

التعريف الوظيفي

محولات التيار ذات التتابع الصفري من طراز LJ-ZW-10(12) هي أجهزة كهرومغناطيسية دقيقة مصممة لكشف الأعطال الأرضية، وقياس التيار المتبقي، وتطبيقات الحماية ذات التتابع الصفري في أنظمة توزيع الطاقة الكهربائية التيار المتردد ذات الجهد المتوسط. تعتمد هذه المحولات المُصنَّفة للاستخدام الخارجي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي مع تقنية استشعار متخصصة للتيار ذي التتابع الصفري، لتوفير إشارات تيار ثانوية معزولة جلفانياً (galvanically isolated) تتناسب مع المجموع الاتجاهي (vector sum) لتيارات الطور الثلاثة الأساسية، مما يمكّن من توفير حماية حساسة ضد الأعطال الأرضية.

المواصفات الرئيسية

عرض المنتج

مبدأ العمل

يعمل المحول وفقاً لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي مع تكوين استشعار خاص للتيار ذي التتابع الصفري، ويتميز بنواة مغناطيسية حلقيّة (toroidal) تمر عبرها جميع الموصلات الثلاثة للأطوار في آنٍ واحد. في الظروف المتوازنة للطور الثلاثة، يكون المجموع الاتجاهي لتيارات الأطوار صفراً، ولا ينتج أي تدفق مغناطيسي صافٍ. أما أثناء حدوث أعطال أرضية أو ظروف عدم اتزان، فإن التيار المتبقي (I₀ = Ia + Ib + Ic) يولّد تدفقاً مغناطيسياً يتناسب معه في النواة، مما يُحدث فولتية في لفّة الثانوي، ويُخرِج تياراً قياسياً عبر المرحلات (relays) المتصلة للحماية.

موقع التطبيق في النظام

• توزيع الجهد المتوسط: معدات التوزيع الخارجية بجهد 10–12 كيلوفولت وشبكات التوزيع
• حماية الأعطال الأرضية: كشف التسرب الأرضي وأنظمة حماية التيار المتبقي
• حماية التتابع الصفري: حماية التيار الزائد الأرضي الاتجاهي وحماية الأعطال الأرضية الحساسة
• مراقبة دعامات الكابلات: مراقبة الأعطال الأرضية في أنظمة الكابلات
• تكامل SCADA: المراقبة عن بُعد لتيار العطل الأرضي

نظرة عامة على البنية

يتميز الهيكل ببناء نواة مصبوبة من راتنج الإيبوكسي مع غلاف خارجي من مطاط السيليكون المقاوم للعوامل الجوية، مما يضمن أداءً عالياً في العزل، ومقاومة الرطوبة، والاستقرار أمام الأشعة فوق البنفسجية، والمتانة الميكانيكية تحت الظروف البيئية القاسية. ويسمح التصميم الحلقي (toroidal aperture) بمرور تجميعات الكابلات أو القضبان المشتركة (busbars) الثلاثية الطور مع الحفاظ على مسافات كافية للعزل الهوائي (electrical clearance) والمسافة الزاحفة (creepage distances). ويتوافق الغلاف الخارجي المغلق تماماً مع متطلبات الحماية المصنفة بدرجة IP للعمل في البيئات الملوثة وذات الرطوبة العالية.

تعيين الموديل

شرح رمز الموديل

• L — محول التيار (CT)
• J — تكوين قياس التتابع الصفري (تيار البقايا)
• Z — لب معزول بالراتنج المصبوب (الإيبوكسي)
• W — مصنّف للتركيب في الهواء الطلق (مقاوم للعوامل الجوية)
• 10(12) — فئة الجهد: 10 كيلوفولت أو 12 كيلوفولت

تكوين التتابع الصفري

تستخدم سلسلة LJ-ZW لبًّا حلقيًّا واحدًا يمر من خلاله جميع الموصلات الثلاثية الأطوار في آنٍ واحد. يقيس هذا التكوين المجموع الاتجاهي لتيارات الأطوار الثلاثة (تيار البقايا I₀)، مما يجعله مناسبًا خصيصًا لكشف الأعطال الأرضية، حيث يجب عزل تيارات العطل بين الطور والأرض عن التيارات العادية للحمل. ولا يتطلب محول التيار ذو التتابع الصفري قياس تيار كل طور على حدة، بل هو مُحسَّن لتطبيقات الحماية الحساسة من الأعطال الأرضية.

ظروف التشغيل

تم تصميم محولات التيار ذات التتابع الصفري من سلسلة LJ-ZW-10(12) للتشغيل الخارجي في ظروف الخدمة التالية ضمن أنظمة توزيع الطاقة متوسطة الجهد:

• بيئة التركيب: تركيب خارجي مع حاوية ذات درجة حماية IP
• الارتفاع: لا يتجاوز 2000 متر فوق مستوى سطح البحر (تتوفر تكوينات لارتفاعات أعلى عند الطلب)
• درجة الحرارة المحيطة: من −25 °C إلى +40 °C
• الرطوبة النسبية: متوسط يومي ≤ 95%، ومتوسط شهري ≤ 90% (دورات رطوبة خارجية)
• درجة التلوث: الفئة II وفقًا للمعيار IEC 60815 (مناسبة للبيئات الصناعية الخفيفة والزراعية)
• الظروف البيئية: مقاومة للإشعاع فوق البنفسجي، والمطر، والجليد، والتلوث الصناعي المعتدل؛ وخالية من الأجواء المتفجرة أو القابلة للاشتعال

البناء

تصميم البناء

• الهيكل: قلب حلقي (من النوع الدائري) مع فتحة لكابل/قضيب توصيل لموصلات ثلاثية الأطوار
• عزل القلب: بناء مصبوب من راتنج الإيبوكسي لمقاومة الرطوبة والقوة الميكانيكية
• الغلاف الخارجي: غلاف من مطاط السيليكون لمقاومة الأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية في الاستخدام الخارجي
• مادة القلب: مادة مغناطيسية عالية النفاذية مُحسَّنة للحساسية تجاه التيار المتسلسل الصفري
• الإحكام: تصميم مغلق بالكامل بتصنيف حماية IP لحماية الجهاز من العوامل البيئية الخارجية

يجمع نظام العزل ذي الطبقة المزدوجة بين قلب مصبوب من راتنج الإيبوكسي للعزل الكهربائي وغلاف خارجي من مطاط السيليكون للحماية من العوامل البيئية، مما يوفر عمر خدمة طويل في البيئات الخارجية مع متطلبات صيانة قليلة. ويضمن الشكل الحلقي توزيعًا متجانسًا للمجال المغناطيسي وحساسية عالية لكشف التيار المتسرّب.

اللفات وترميز المحطات

• الموصلات الأولية: كابلات أو قضبان توصيل ثلاثية الأطوار تمر عبر الفتحة الحلقيّة (بدون محطات ثابتة)
• محطات الثانوي: S1 / S2 (خرج التيار المتسلسل الصفري)

يتبع ترميز المحطات اتفاقيات القطبية القياسية لأجهزة التيار المتسلسل الصفري (CT). في حالات حدوث عطل أرضي مع تدفق تيار متسلسل موجب عبر الفتحة، يتدفق التيار الثانوي من المحطة S1 إلى المحطة S2 باتجاه الحمل المتصل. ومن الضروري للغاية الالتزام الصحيح بقطبية الجهاز عند استخدامه في أنظمة الحماية الأرضية الاتجاهية.

البيانات الفنية

يوفر هذا القسم بيانات فنية موجّهة للاختيار لمُحوِّل التيار ذو التسلسل الصفري الخارجي من سلسلة LJ-ZW-10(12)، المستخدم في أنظمة توزيع التيار المتردد بجهد 10 كيلوفولت / 12 كيلوفولت (50 هرتز). البيانات الموضّحة أدناه تهدف إلى الاختيار الأولي لتصنيف التيار الأولي، ودرجة الدقة، ومقاومة الخرج.

التعريفات: يشير تصنيف التيار الأولي إلى مدى قياس التيار الصفري الاسمي. وتشير القدرة الاسمية (Ω) إلى مواصفة مقاومة لفّ الثانوي. وتدل درجة الدقة 10P10 على دقة من فئة الحماية مع خطأ مركّب بنسبة 10% عند تيار أولي مقداره 10 أضعاف التيار الأولي الاسمي.

الملاحظات: تقوم محولات التيار ذات التسلسل الصفري بقياس التيار المتبقي (I₀ = Ia + Ib + Ic)؛ وفي ظروف التوازن ثلاثي الأطوار، يكون الخرج الثانوي صفرًا. يجب أن يستند الاختيار إلى مقدار تيار العطل الأرضي المتوقّع ومتطلبات حساسية مرحل الحماية.

مرجع البيانات

المعايير والمراجع التنظيمية

الامتثال لاختبارات المصنع

• الاختبارات الروتينية وفقًا للمتطلبات المعمول بها من IEC/GB (بما في ذلك التحقق من القطبية/الترقيم، والتحقق من النسبة عند التيار الاسمي، والتحقق من الدقة وفقًا لفئة 10P10)
• اختبارات العزل الكهربائي وفقًا لمتطلبات تنسيق العزل (اختبارات تحمل الجهد بالتردد الصناعي واختبارات الجهد الصاعق)
• التحقق من حساسية التسلسل الصفري لتأكيد قدرة الكشف عند مستويات تيار العطل الأرضي المحددة
• الاختبارات البيئية عند تحديدها (دورات درجات الحرارة، مقاومة الرطوبة، الشيخوخة بالأشعة فوق البنفسجية)
• الفحص البصري والأبعادي بما في ذلك قياس قطر الفتحة، ومطابقة العلامات، وسلامة الهيكل الخارجي
• الاختبارات النوعية والخاصة حسب ما تتطلبه مواصفات المشروع

التثبيت والأبعاد

• يجب تركيب المحول على معدات التبديل الخارجية (outdoor switchgear) أو هياكل إنهاء الكابلات باستخدام ترتيب التثبيت المخصص.
• يجب أن تمر جميع الموصلات ثلاثية الأطوار (الكابلات أو قضبان التوصيل) عبر الفتحة المركزية في نفس الاتجاه لضمان قياس صحيح لتيار التتابع الصفري (zero-sequence current).
• يجب أن يكون قطر الفتحة الحلقيّة (toroidal aperture) كافيًا لاستيعاب حزمة الكابل أو قضبان التوصيل مع وجود ت clearance مناسب (يُوصى بحد أدنى 10 مم ت clearance شعاعي).
• يجب الحفاظ على مسافات الزحف (creepage) والتفريغ (clearance) الكافية وفقًا للمعيار IEC 60815 للدرجة المحددة من التلوث (pollution class).
• يجب إجراء توصيلات الدائرة الثانوية عبر حجرة الطرفيات (terminal compartment) مع استخدام غlands محكمة الإغلاق للحفاظ على درجة الحماية (IP rating).

المخططات الخارجية (Outlines)

ملاحظات السلامة

• لا يجب أبدًا ترك الدائرة الثانوية مفتوحة أثناء تغذية الموصلات الأولية بالجهد، إذ قد يظهر جهد عالي خطير عبر طرفي الدائرة الثانوية.
• أثناء الفحص أو الصيانة، يجب تقصير الدائرة الثانوية قبل فصل أي مرحلات حماية (protection relays).
• يجب ربط نقطة واحدة من الدائرة الثانوية بالأرض بشكل موثوق وفقًا للمعايير المعمول بها.
• يجب أن تمر جميع الموصلات ثلاثية الأطوار عبر الفتحة بالاتجاه الصحيح لضمان استقطاب (polarity) سليم لتيار التتابع الصفري.
• يجب أن تتوافق جميع أعمال التركيب والصيانة مع لوائح السلامة الكهربائية المحلية ومعايير المرافق (utility standards).

معلومات الطلب

عند تقديم الطلب، يجب تحديد التكوين المطلوب وفقًا لـمتطلبات الشبكة المحلية والمعايير المعمول بها والمواصفات الفنية للمشروع. يجب الإشارة بوضوح إلى المعايير التالية للتأكيد الفني وإصدار أمر الإنتاج:

• تيار الابتدائي المقنن (تصنيف تيار التتابع الصفري 20 A أو 50 A)
• تيار الثانوي المقنن (1 A قياسي)
• فئة الدقة (فئة حماية قياسية 10P10)
• مقاومة الخرج المقننة (0.1 Ω أو 0.2 Ω)
• فئة جهد العزل (10 kV أو 12 kV)
• قطر فتحة الكابل/القضيب النحاسي المطلوب
• فئة التلوث (في حال طُلب الفئة III أو IV)
• متطلبات درجة الحماية IP (إذا كانت أعلى من الدرجة القياسية)

كيفية الاختيار

1: حدد قيمة تيار العطل الأرضي الأقصى المتوقع بناءً على طريقة تأريض النظام (تأريض صلب، مقاومة، مفاعلة، أو نقطة متعادلة معزولة) وسعة كابل التغذية.

2: اختر التيار الابتدائي المقنن (20 A أو 50 A) لتوفير مدى قياس مناسب مع الحفاظ على الحساسية اللازمة لاكتشاف أعطال أرضية ذات تيار منخفض (عادةً 10-20% من القيمة المقننة).

3: تأكد من اختيار مقاومة الخرج المقننة (0.1 Ω أو 0.2 Ω) بناءً على مقاومة دخل مرحل الحماية المتصل ومقاومة الأسلاك.

4: تحقق من أن قطر الفتحة يكفي لاستيعاب حزمة الكابلات أو مجموعة القضبان النحاسية مع توفير الت clearance المطلوب (حدد تكوين الموصل وأبعاده).

5: حدّد فئة التلوث وفقًا للمعيار IEC 60815 إذا كانت ظروف موقع التركيب تتجاوز شروط الفئة II (قد تتطلب البيئات الساحلية أو الصناعية الثقيلة أو الصحراوية الفئة III أو IV).

إذا كانت هناك متطلبات خاصة من المرفق المحلي أو المشروع (مثل درجة حماية IP محسّنة، ترتيب المحطات، لغة الوثائق، أو الشهادات المطلوبة)، فيجب تحديدها عند مرحلة الطلب. ويجب تأكيد التكوينات الخاصة بموجب اتفاقية فنية وورقة البيانات النهائية قبل بدء الإنتاج.

الأسئلة الشائعة