شرح البيانات الوراده فى الـ Nameplate لمحولات التوزيع

شرح البيانات الوراده فى الـ Nameplate لمحولات التوزيع
يجب أن يحتوى كل محول على لوحة بيانات بحيث يسهل التعامل مع المحول.
والبيانات الموجودة على لوحة البيانات كالتالى :
اسم الشركة المنتجة .
سنة الصنع ............................Manfact. Date  التردد.....................................Frequency
القدرة.................................... Power Rated
مجموعة التوصيل الاتجاهية.......Group connection Vector
جهد المعاوقة ......................... Impedance voltage
زمن القصر.............................. Short circuit time .
الوزن الكلى............................ Total weight
وزن الزيت............................... Oil weight
طريقة التبريد......................... Type of cooling
التيار المقنن.......................... Rated current
الجهد المقنن (عند كل نقطة من نقاط مغير الجهد ) Rated voltag
هذه صوره للوحة بيانات محول توزيع

والشكل التالى هوشكل تخطيطى يوضح لوحة بيانات محول توزيع

==============================
1- القدرة Power Rated :
S = 1.732 *VL *IL KV.A
بالنسبة لمحولات التوزيع تتراوح القدرة بين (2500kva to 25 )
ويتم تصميم المحول على أساس القدرة الظاهرية ( S )
===============================
2- زمن القصر ( Short circuit time )
وهو أقصى فترة زمنية يمكن أن يتحملها المحول فى حالة وجود قصر (ثلاثة أوجه مع الأرضى) على المحول.
وهذا الجدول يبين زمن القصر لمحولات ذات قدرت مختلفه
Transformer KV.A …. Short Circuit withstand Duration
Up to 630 KV.A …………………. 2 sec
Above 630 up to 2000 KV.A .............…….. 3 sec
Above 2000 KV.A ………….…….. 4 sec
===============================
3- جهد المعاوقة %Impedance Voltage) V ):
ويسمى أيضا الـ Percentage Impedance
تعريف جهد المعاوقة Impedance voltage أو الـ Percentage Impedance
هو قيمة الجهد الذى يسلط على الملف الأبتدائى و يمرر قيمة التيار المقنن )تيار الحمل الكامل) للمحول فى حالة وجود قصر على الملف الثانوى مقسوما على قيمة الجهد المقنن للملف الأبتدائى مضروبا فى 100

Z % = (Vpsc / Vr) X 100
Z % = Impedance voltage

Vpsc = جهد الملف الأبتدائى فى حالة القصر على الثانوى
Vr = الجهد المقنن للملف الأبتدائى

ويتم تحديد قيمة الـ Impedance voltage بإجراء إختبار
Short circuit Test للمحول حيث يتم عمل قصر short circuit على الملف الثانوى للمحول (3 فازات ) ثم يتم تسليط جهد على الملف الإبتدائى كنسبه من الـ Rated Voltage حيث يتم زيادة هذا الجهد تدريجيا من الصفر إلى أن يمر التيار المقنن Rated current (تيار الحمل الكامل) فى الملف الثانوى عندها نقيس الجهد المسلط على الملف الإبتدائى فى هذه اللحظه فيكون الـ Impedance voltage هو الجهد المقاس مقسوما على الجهد الإبتدائى المقنن

فيما يستخدم الـ Impedance voltage أو Percentage Impedance :
• يستخدم فى تحديد الـ Short Circuit Capacity) S.C.C) للقاطع (Circuit Breaker ) المستخدم لحماية المحول من تيار القصر ويتم تحديد (S.C.C) للقاطع كالأتى :
Short Circuit current in secondary = Rated secondary current/ %Z
لنفرض أنه لدينا محول قدرته 2500 KVA وله 5%= Z % فيكون
Rated secondary current Is =2500*1000/1.732*380=3800 A
S.C Current in secondary = 3800/0.05= 76000A=76 KA
ويتم تحديد S.C.C للقاطع C.B بناءا على هذه القيمه
ونلا حظ أنه فى حالة حدوث قصر على الملف الثانوى للمحول :
1- لوتم تسليط 100% من الجهد الإبتدائى المقنن سيمر فى الملف الثانوى التيار المقنن( تيار الحمل الكامل) (3800A)
بينما لو تم تسليط 5% من الجهد الإبتدائى المقنن سيمر فى الملف الثانوى 20 ضعف التيار المقنن (76KA )
===============================
- طريقة التبريد Type of cooling:
أغلب محولات التوزيع تكون طريقة تبريدها من نوع ONAN
O) : Oil) .......………..... مادة التبريد الداخلى هى الزيت .
N ) : Natural) ............ حركة الزيت داخل المحول طبيعية .
A): Air) ..................... مادة التبريد الخارجى للمحول الهواء .
N) : Natural).............. حركة هواء تبريد المحول طبيعية .
===============================
5- التيار المقنن Rated Current) Ir ):
S = 1.732 * VL * IL
IL = S / 1.732 * VL
فى جانب الجهد المنخفض (380V)
IL = S (VA) / 1.732 * 380
IL = S (KVA) / 1.732 * 0.38 = 1.52 * S(KVA
فى جانب الجهد المتوسط (11KV)
IL = S (KVA) / 1.732 * 11 = 0.052 * S(KVA
===============================
6- مجموعة التوصيل الإتجاهية: (Connection Vector Group )
محولات التوزيع يكون توصيلها Dyn11 ومعناها :
D :- ملفات الجهد المتوسط ( الملف الإبتدائى ) موصله على شكل دلتا .
y :- ملفات الجهد المنخفض ( الملف الثانوى ) موصله على شكل ستار.
n :- نقطة التعادل .
11 :- جهد الخط في جانب الجهد المنخفض يسبق جهد الخط فى جانب الجهد المتوسط بزاوية طور (Phases shift) مقدارها 11 × 30 = 330° وهو ما يسمى برقم المجموعة الإتجاهية .
==================================
مغير الجهد Tap Changer :
هو من النوع off Load Tap Changer ويستخدم فى محولات التوزيع التى يمكن فصلها عن الحمل لحين تعديل موضع نقط التوصيل ويتم فصل التغذيه على جانب الجهد المنخفض من خلية الخروج ثم فصل سكينة الجهد المتوسط الداخل للمحول لعزل المحول تماما عن أى مصدر للجهد لحين الإنتهاء من تغيير موضع نقاط التوصيل حتى لا تحدث شراره داخل المحول لأنه غير مزود بوسيله لإطفاء الشراره التى تؤدى إلى إنفجار المحول وإشتعال الزيت
ويوجد مغير الجهد على ملفات الجهد المتوسط فى محولات التوزيع ويقوم بتغيير عدد ملفات الجهد االمتوسط وبالتالى تغيير نسبة التحويل للمحول turns ratio وذلك للحفاظ على ثبات الجهد المنخفض عند القيمه المقننه (380V) عند تغير جهد التغذيه (الجهد المتوسط) فى حدود ±5% المسموح بها ويمكن أن يكون عدد الخطوات خمس أو سبع خطوات حسب الطلب ونسبة التغيير لكل خطوه تكون ±2.5% من مقنن الجهد المتوسط (11KV)
أقصى قيمه يمكن رفع الجهد إليها بواسطة مغير الجهد هى (11KV+5%*11Kv) أى 11550V
أدنى قيمه يمكن خفض الجهد إليها بواسطة مغير الجهد هى (11KV- 5%*11Kv) أى 10450V

فلو إنخفض الجهد المتوسط من 11KV إلى 10.5KV اى إنخفض بنسبة 4.5% فإن الجهد المنخفض سينخفض بنفس النسبه من 380V إلى 363V وذلك كالتالى
11000/380 = 10500/Vs
Vs = 380 *(10500/11000) = 363V
ولكى نرفع هذه القيمه (363V ) إلى القيمه المقننه (380V ) فإننا نحتاج لنرفع نسبة التحويل لتصبح 104.5%بدلا من 100% وهذا يعنى أن جهد الخرج سيرتفع بنفس النسبه ليصبح مساويا
380V كما فى المعادله :
Vs = 363 * (104.5/100) = 380 V

Earthing

Introduction

1.1 Evolution of needs

Today the 3 earthing systems such as defined in

IEC 60364 and French standard NF C 15-100,

are:          

·         exposed-conductive parts connected to

neutral -TN-;

·         earthed neutral -TT-;

·         unearthed (or impedance-earthed) neutral -IT-.

The purpose of these three systems is identical as regards protection of persons and property:

mastery of insulation fault effects. They are considered to be equivalent with respect to safety of persons against indirect contacts.

However, the same is not necessarily true for dependability of the LV electrical installation with respect to:

• electrical power availability;
• installation maintenance

1.2 Causes of insulation faults

In order to ensure protection of persons and continuity of service, conductors and live parts of electrical installations are «insulated» from the frames connected to the earth.

Insulation is achieved by:

• use of insulating materials;
• distancing, which calls for clearances in gases

(e.g. in air) and creepage distances (concerning

switchgear, e.g. an insulator flash over path).

Insulation is characterised by specified voltages

which, in accordance with standards, are applied

to new products and equipment:

• insulating voltage (highest network voltage);
• lightning impulse withstand voltage (1.2; 50 ms

wave);

• power frequency withstand voltage

(2 U + 1,000 V/1mn).

Example for a LV PRISMA type switchboard:

• insulating voltage: 1,000 V;
• impulse voltage: 12 kV

1.3 Hazards linked to insulation faults

An insulation fault, irrespective of its cause,

presents hazards for:

• human life;
• preservation of property;
• availability of electrical power;

the above all depending on dependability.

Electric Shock of persons

A person (or animal) subjected to an electrical voltage is electrified. According to the gravity of the Electric Shock, this person may experience:

• discomfort;
• a muscular contraction;
• a burn;
• cardiac arrest (this is Electrocution

2 Earthing systems and protection of persons

This section defines the Electric Shock and

Electrocution hazards for the various earthing

systems, such as specified by the International

Electrotechnical Committee in standard

IEC 60364.

The LV earthing system characterises the

earthing mode of the secondary of the MV/LV

transformer and the means of earthing the

installation frames.

Identification of the system types is thus defined

by means of 2 letters:

·         the first one for transformer neutral connection

(2 possibilities):

·         T for "connected" to the earth,

·         I for "isolated" from the earth;

·         the second one for the type of application

frame connection (2 possibilities):

·         T for "directly connected" to the earth,

·         N for "connected to the neutral" at the origin of

the installation, which is connected to the earth  Combination of these two letters gives three possible configurations:

TT: transformer neutral earthed, and frame earthed,

 TN: transformer neutral earthed, frame

connected to neutral,

  IT: unearthed transformer neutral, earthed

frame.

Note 1:

The TN system, as in IEC 60364 includes

several sub-systems:

  TN-C; if the N and PE neutral conductors are

one and the same (PEN);

 TN-S: if the N and PE neutral conductors are

separate;

  TN-C-S: use of a TN-S downstream from a

TN-C (the opposite is forbidden).

Note that the TN-S is compulsory for networks

with conductors of a

2.1 TN system

2.2 TT system

2. 3 IT system

3 Earthing systems confronted with fire and electrical power unavailability hazards

3.1 Fire

It has been proved, then accepted by standard makers, that contact between a conductor and a metal part can cause fire to break out, in particularly vulnerable premises, when the fault current exceeds 500 mA.

3. 2 Electrical power unavailability

This hazard is a major one for operators, since it results in non-production and repair costs which can be high. It varies according to the earthing system

Chosen. We remind you that availability (D) is a statistical

quantity   equal to the ratio between

two periods of time:

4 Influences of MV on LV, according to the earthing systems

LV networks, unless a replacement uninterruptible power supply (with galvanic insulation) or a LV/LV transformer is used, are influenced by MV.

This influence takes the form of:

·         capacitive coupling: transmission of

overvoltage from MV windings to LV windings;

·         galvanic coupling, should disruptive

breakdown occur between the MV and LV

windings;

·         common impedance, if the various earth

connections are connected and a MV current

flows off to earth.

This results in LV disturbances, often

overvoltages, whose generating phenomena

are MV incidents:

·         lightning;

·         operating overvoltages;

·         MV-frame disruptive breakdown inside the

transformer;

·         MV-LV disruptive breakdown inside the

transformer.

Their most common consequence is

destruction of LV insulators with the resulting

risks of Electric Shock of persons and

destruction of equipment

5 Switchgear linked to the choice of earthing system

Choice of earthing system affects not only dependability (in the largest sense) but also installation, in particular with respect to the switchgear to be implemented.

5.1 TN system

In this system the SCPDs (circuit-breaker or fuses) generally provide protection against insulation faults, with automatic tripping according to a specified maximum breaking time (depending on phase-to-neutral voltage Uo:

5.2 TT system

With this system, the small value of the fault currents (see previous section) does not allow the SCPDs to protect persons against indirect

contacts. RCDs   need to be used, associated with circuit-breakers or

switches (see IEC 60364 - paragraph 413.1.4.2).

These devices must meet the following standards in particular:

5.3 IT system

Remember that in the event of a double fault,

safety of persons is provided by the SCPDs.

When the first insulation fault occurs, the

calculation proved there was no risk (contact

voltage lower than limit safety voltage).

Automatic de-energising is therefore not

compulsory: this is the main advantage of this

system.

To retain this advantage, standards recommend

(IEC 60364 - paragraph 413.1.5.4) or stipulate

(NF C 15-100) the use of an Insulation

Monitoring Device (IMD) and locating of the first

fault. In point of fact, if a second fault occurs,

automatic breaking is vital due to the Electric

Shock risk: this is then the role of the SCPDs

backed up by the RCDs if required.

Locating the first fault for repairs (curative

maintenance) is considerably simplified by the

use of a Ground Fault Location Device (GFLD).

Predictive maintenance, based on the monitoring

(recording) of variations in insulation impedance

of each circuit, is also possible.

LV networks, using the IT system, which take

their origin at a MV/LV transformer, must be

protected against risks of insulation faults

between MV and LV by a «surge limiter».

Finally, to fix the potential of the LV network with

respect to the earth (short network supplied by a

MV/LV transformer), an impedance can be

installed between the transformer neutral and

the earth. Its value in 50 Hz, of the order of

1,500 W, is very high in DC and in very low

frequency so as not to obstruct insulation

measurement and fault locating.

meaning of grounding معنى كلمة تاريض

مصطلحات	المعنى	النص الاصلى
عامة	تأْريض	grounding
تقنية	أجهزة التأريض	Grounding devices
تقنية	إجراءات الملاحة منع التصادم والارتطام بالقعر	Navigation procedures to prevent collision and grounding
تقنية	إيقاف الطيران	Grounding ( Aero .)
تقنية	ارتطام ( السفينة ) بالأرض	Grounding ( Naut .)
تقنية	التأريــض الوظيفي / التأريــض التشغيلــي	Functional earthing / Functional grounding ( US )
تقنية	التأريض الوقائي	Protective earthing / Protective grounding ( US )
تقنية	التأريض للعمل	Earthing for work / Grounding for work ( US )
تقنية	تأريض	Grounding ( Elec . Eng .)
تقنية	تأريض تشغيلي	Operational earthing / operational grounding ( USA )
تقنية	تأريض للاشغال	Earthing for work / grounding for work ( USA )
تقنية	تأريض نظام القدرة	system earthing / ( Power ) system grounding ( US ) ( Power )
تقنية	جهد موصل تأريض ( إلى الأرض )	Earthing - conductor voltage ( to earth ) / Grounding - conductor voltage ( to ground ) ( US )
تقنية	شبكة تأريض	Earthing network / grounding network ( USA )
تقنية	طرف أرضي رئيسي / قضيب توصيل عمومي / أرضي رئيسي	Main earthing terminal / Main earthing busbar / Main grounding terminal ( US ) / Main grounding busbar / ( US )
تقنية	طرف تأريض	Earthing terminal / Grounding terminal ( US )
تقنية	قطب تأريض على التوازي	Parallel - earthing conductor / Parallel - grounding conductor ( US )
تقنية	قطب تأريض على التوازي	Parallel - earthing conductor / Parallel - grounding conductor ( US )
تقنية	محول التأريض ثلاثي الأطوار	three - phase earthing transformer , grounding transformer ( usa )
تقنية	مفتاح تأريض	Earth switch / Grounding switch ( US )
تقنية	مفتاح تأريض	Grounding switch ( Elec . Eng .)
تقنية	منع التصادم و الارتطام بالقعر	Prevention of collision and grounding
تقنية	موصل ( ناقل ) أرضي / قطب أرضي	Earthing conductor / Grounding electrode conductor ( USA )
تقنية	موصل ( ناقل ) أرضي / قطب أرضي	Earthing conductor / Grounding electrode conductor ( USA )
تقنية	موصل ( ناقل ) حماية	Protective conductor ( symbol PE ) / Equipment grounding conductor ( USA )

تصنيف أنظمة التأريض فى شبكات الجهد المنخفض

 أنظمة التأريض

 تأريض النظام أو المعدات بالشبكة الكهربية يعنى التأكد من التوصيل الجيد بالأرض، ويجب أن يكون هذا التوصيل ذو مقاومة صغيرة حتي يكون قادراً علي تحمل أقصي تيار خطأ أرضي دون حدوث انهيار .ويعتبر النظام مؤرضا عندما تكون منظومة الوقاية الكهربية قادرة على فصل أى خطأ يحدث بين الجسم المعدنى لمعدة كهربية ونقطة تعادل المصدر الكهربائى.وتنقسم نظم التأريض فى الجهد المنخفض طبقا للمواصفات القياسية العالمية على النحو التالى :-

أولا : نظام التأريض " أ ت " (TN )

وفى هذا النظام يكون بموصل التعادل نقطة أو أكثر متصلة اتصالاً مباشراً بالأرض ويتم ربط الأجزاء الخارجية للمعدات المعدنية بموصل الوقاية المربوط مع نقطة تأريض المصدر الكهربائى مما يوفر مساراً مباشراً لتيار التسرب ارضى من المعدات إلى نقطة تأريض المصدر كما هو موضح فى شكل رقم (1) . وينقسم هذا النظام إلى مجموعات الفرعية التالية :-

أ – نظام التأريض "أ ت –ش " (TN-C )

 وفى هذا النظام يكون موصل التعادل وموصل الوقاية مندمجان فى موصل واحد كما فى حالة ربط الغلاف الخارجى لكابل محورى متعدد الموصلات أو موصل التعادل بالموصل المعدنى لغلاف الكابل. 

ب – نظام التأريض " أ ت- ص (TN-S )

وفى هذا النظام يكون موصل التعادل وموصل الوقاية منفصلان عن بعضهما فى المبنى ويكون الموصل الذى يربط بين جسم المعدات داخل المبنى والمصدر هو الغلاف المعدنى أو شرائط وأسلاك التسليح فى كابلات القوى أو موصل منفصل تماماً عن موصل التعادل يسمى موصل PEN .

جـ - نظام التأريض " أ ت-ش-ص " (TN-C-S )  

 وفى هذا النظام يكون موصل التعادل متصلا جزئيا بموصل الوقاية فى موصل واحد فى جزء من المنشأة ويكون عادة من النظم الشائعة فى التوزيع وفيه يتم تأريض المصدر نفسه بين خط التعادل وموصل الوقاية فى نقطة واحدة.

ثانياً : نظام التأريض "أ أ" (T T)

يتم هذا النظام تأريض المصدر بربطه من نقطة واحدة أو أكثر بنظام تأريض مقاومته صغيرة . كما يتم تأريض الأجزاء المعدنية والأطراف المكشوفة من المعدات للمس بنظام تأريض موضعى مقاومته صغيرة منفصل ومستقل كهربائياً عن نظام تأريض المصدر .

ويلاحظ أن هناك بعض التحفظات على استخدام هذا النظام الذى قد ينتج جهد خطأ خطراً (dangerous fault voltage )  بين موصل التعادل وموصل التأريض الوقائى ( أعلى من 100 فولت فى حالة شبكة ذات جهد 220 فولت بين موصل الطور والأرض ) عند حدوث انهيار فى عزل التركيبات لدى المستهلك قد تؤدى الى تعرض الإنسان إلى صدمة كهربائية عندما لا تعمل نظم الوقاية من النوع الذى يعتمد على التيار المتبقى (Residual current device ).

 

ثالثاً : نظام التأريض "ع أ " (I T )

يكون المصدر الكهربائى فى هذا النظام إما منفصلا تماماً عن الأرض أو متصلا بها باستخدام تأريض ذى مقاومة عالية ، أما فى المبنى فيتم تأريض أجزاء المعدات المعدنية والأطراف المكشوفة منها بنظام تأريض موضعى مقاومته صغيرة يكون منفصلاً أو مستقلاً كهربائياً عن نظام تأريض المصدر الكهربائى وكما هو موضح فى شكل التالى.

ملحوظة : يجب مراعاة نظام توزيع الطاقة الكهربية فى مصر لايسمح بنظام IT فى الشبكات العامة .

لا يوجد فى الواقع نظام معين من بين الأنظمة السابقة سائد الاستخدام وأنما قد يكون هناك جزء داخل المبنى به مزيج من النظم السابقة الذكر فمثلاً قد يكون من المطلوب فى جزء المبنى نظام تأريض TN  حيث يكون من المطلوب الوقاية باستخدام نبيطة وقاية (Earth leakage device )  تعمل على التيار المتبقى بينما فى باقى أجزاءالمبنى يتم تأريض المعدات ( بنظام T T  ) أو تكون غالبية معظم المعدات فى المبنى مؤرضة باستخدام أجزاء من النظم المختلفة.