مقادیر ولتاژی و عایق‌بندی در تابلوهای فشارمتوسط

عایق‌بندی در تابلوها و تجهیزات فشارمتوسط (Basic Insulation Level)

عایق‌بندی تابلوها و تجهیزات فشار‌متوسط از اولین موارد پایه‌ای این بخش به شمار می‌روند که مشخص‌کننده خواص عایق‌بندی تابلوها و تجهیزات الکتریکی می‌باشند و با توجه به مواردی مانند اضافه‌ ولتاژ‌های دائمی یا گذرا ، بسیار حائز اهمیت می‌باشند.

عایق بندی تابلو‌های فشارمتوسط با سه ولتاژ سنجیده می‌گردند که در کنار همدیگر هماهنگی عایق‌بندی تابلوهای فشارمتوسط را مشخص می‌کنند.

ولتاژ نامی (Ur) :
ولتاژ نامی حداکثر ولتاژی می‌باشد که تجهیز برای آن طراحی شده است که مشخص‌کننده حداکثر ولتاژ شبکه‌ای است که تابلو و تجهیزات قرار است در آن بکار روند (بر اساس بخش ۹ استاندارد IEC-60038)
جدول زیر مقادیر استاندارد IEC به عنوان ولتاژ نامی برای شبکه‌های فشارمتوسط را مشخص می‌کند:

ولتاژ‌های فشار‌متوسط که برای برخی کشور‌ها مانند آمریکای‌شمالی بکار می‌رود و در استاندارد IEC-62271-1 تنها به آن اشاره‌ شده است در جدول زیر تحت عنوان ولتاژ‌های فشارمتوسط سری ۲ مشخص شده است:

پس از آشنایی با پارامتر ولتاژ نامی تابلوها و تجهیزات فشارمتوسط ، لازم است با دو پارامتر دیگر نیز آشنا شویم که تکمیل‌کننده مقدار ولتاژ نامی‌ می‌باشند:

ولتاژ تحمّل نامی فرکانس‌قدرت (Ud) :
مقدار ولتاژی است که به منظور تست عایق‌بندی به مدّت یک دقیقه به بخش‌های مختلف عایق‌بندی تابلو اعمال می‌گردد تا از آن اطمینان حاصل گردد.

ولتاژ تحمّل نامی ضربه (Up) :
مقدار ولتاژی است که به منظور تست فواصل مستقیم عایقی به بخش‌های مختلف عایق‌بندی اعمال ‌می‌کنند تا از این بابت اطمینان حاصل نمایند.

مقادیر Ud و Up بر اساس استاندارد IEC-62271-1 بر اساس ولتاژ نامی Ur با توجه به جدول زیر انتخاب می‌گردد.

همانطوری که در جدول فوق مشاهده می‌گردد ، مقدار ولتاژ فرکانس-قدرت به شکل سینوسی و ولتاژ ضربه نیز مطابق شکل ، به صورت ضربه می‌باشد.

هماهنگی عایق‌بندی در تابلوهای فشارمتوسط:
به شکل بسیار ساده لازم است مقادیر Ur ، Ud و Up کلیه تجهیزات مدارات اصلی تابلوهای فشارمتوسط با عایق‌بندی مورد انتظار از تابلو هماهنگ باشند.
به عنوان مثال در صورتی که ولتاژ نامی یک تابلوی فشارمتوسط ۲۴ کیلوولت باشد ، لازم است عایق‌بندی تابلو و هادی‌های آن و همچنین کلیه تجهیزات بکار رفته در مدار اصلی آن مانند ، سکسیونر‌های ساده ، سکسیونر‌های زمین ،‌ کلید قدرت ،ِ ترانسفورمرهای اندازه‌گیری دارای BIL معادل 24/50/125 کیلوولت باشند.

مقدار فواصل عایقی مستقیم (Clearance) مجاز :
با توجه به مقادیر ولتاژ عایقی Up مقدار فواصل عایقی بین فاز به زمین و فاز‌ها با یکدیگر ،‌ از جدول زیر قابل استخراج می‌باشد (توضیح این که این فواصل مربوط به داخل تابلو می‌باشند) :

به عنوان یک مثال ، برای یک تابلوی با ولتاژ نامی Ur=17.5kV ، که ولتاژ عایقی ضربه آن Up=95kV می‌باشد لازم است فاصله فاز‌ها با همدیگر و با بدنه تابلو حداقل ۱۶۰ میلی‌متر باشد.

اثر ارتفاع از سطح دریا بر عایق‌بندی تابلوها و تجهیزات الکتریکی:
مقادیر عایق‌بندی تابلوهای فشارمتوسط و به عبارت دیگر فواصل عایق‌بندی آنها در ارتفاع حداکثر ۱۰۰۰ متر از سطح دریا معتبر می‌باشند. به عنوان مثال یک تابلو که دارای ولتاژ‌ نامی 12kV می‌باشد ،‌ عایق‌بندی و فواصل عایقی آن برای مقدار ولتاژ‌های BIL در ارتفاع فراتر از ۱۰۰۰ متر معتبر نخواهد بود.

با توجه به وجود عایق هوا بین بخش‌های برق‌دار تابلو ، با افزایش ارتفاع از سطح دریا فشار هوا کاهش پیدا‌ کرده و خاصیت عایقی هوا نیز کاهش می‌یابد و به همین دلیل لازم است ، عایق‌بندی تابلوهای فشارمتوسط در ارتفاع بیشتر از ۱۰۰۰ متر بازنگری گردد.

حال برای محاسبه اثر ارتفاع از سطح دریا با مقادیری بیشتر از ۱۰۰۰ متر از سطح دریا ، مطابق استاندارد IEC-62271-1 از ضرب یک ضریب با نام Ka در مقادیر ولتاژ عایقی استفاده می‌کنیم
برای استخراج ضریب Ka ،‌ از منحنی زیر استفاده می‌کنیم:

در شکل فوق برای محاسبه ضریب Ka از مشخصه m=1 استفاده می‌گردد که برای اعمال به ولتاژهای فرکانس قدرت و ضربه استفاده می‌گردد و برای فهم بهتر یک مثال می‌زنیم:

یک تابلوی فشارمتوسط با ولتاژ نامی Ur=12kV را می‌خواهیم در ارتفاع ۲۰۰۰ متر از سطح دریا نصب و مورد بهره‌برداری قرار دهیم و لازم است مقادیر عایقی آنرا مورد بررسی قرار دهیم
بر اساس مشخصه فوق با انتخاب ارتفاع ۲۰۰۰ متر در محور افقی و استفاده از مشخصه m=1 ، مقدار Ka برابر با 13.1 خواهد شد که حال لازم است این ضریب را به شکل جداگانه در مقادیر Ud و Up ضرب نماییم:

با توجه به این مقادیر جدید ، مشاهده می‌گردد که تابلوی با ولتاژ عایقی Ur=17.5kV با مقادیر Ud=38kV و Up=95kV ، برای مقادیر جدید فوق‌الذکر ، مناسب می‌باشند بنابراین در ارتفاع ۲۰۰۰ متر لازم است بجای تابلوی با ولتاژ نامی Ur=12kV ، از تابلوی با ولتاژ نامی Ur=17.5kV استفاده کرد.

این مقاله برای استفاده افراد علاقه‌مند به تابلوهای برق و فراگیری فنون مربوط به آن تهیه شده است و متعلق به سایت طراحی کاربردی تابلوهای برق بوده و استفاده از آنها در سایت‌های دیگر مجاز نمی‌باشد.