هیچ محصولی در سبدخرید نیست.
آماج ایران ، مجموعه تخصصی کیفیت توان
تاثیر ارتفاع بر بانک خازن MV
ضرورت بررسی تأثیر ارتفاع بر بانک حازن MV از این واقعیت ناشی می‌شود که تجهیزات در صنعت برق در محل‌های مختلف با شرایط محیطی متفاوت نصب می‌شوند. محل نصب تجهیزات و تابلوهای برق غالباً بر اساس نیاز مصرف‌کننده تعیین می‌گردد.
به‌عنوان نمونه، استخراج مواد معدنی در مناطق دورافتاده و ارتفاعات بالا مستلزم احداث معادن و نصب تجهیزات برقی در همان ارتفاعات است.
از سوی دیگر، تجهیزات برقی به‌صورت مرسوم برای عملکرد در شرایط عادی و ارتفاع سطح دریا طراحی و ساخته می‌شوند.
بنابراین، ارتفاع محل نصب یکی از پارامترهای حیاتی است که باید توسط مهندسان برق در مرحله طراحی مدنظر قرار گیرد.
در این میان، تابلوهای برق فشار متوسط و به‌ویژه بانک‌های خازنی MV از این قاعده مستثنی نبوده و نیازمند اعمال ضوابط و تصحیحات ویژه برای عملکرد ایمن و مطمئن در ارتفاعات بالاتر هستند.
ارتفاع چگونه بر تجهیزات تاثیر می گذارد؟
اگرچه ارتفاع به‌صورت مستقیم بر عملکرد تجهیزات الکتریکی تأثیرگذار نیست، اما دما و فشار هوا دو عامل محیطی هستند که با افزایش ارتفاع تغییر می‌کنند.
با افزایش ارتفاع از سطح دریا:
چگالی لایه‌های هوا کاهش می‌یابد
فشار هوا و دمای محیط کاهش می‌یابد
کاهش چگالی هوا و نازک شدن لایه‌های جو سبب افت مقاومت عایقی تجهیزات می‌شود و به همین دلیل در طراحی بانک‌های خازنی فشار متوسط باید ضریب تصحیح ارتفاع (Ka) و سایر تمهیدات مربوط به عایق‌بندی لحاظ گردد تا عملکرد و ایمنی سیستم در ارتفاعات بالا تضمین شود.
محدوده ایده آل ارتفاع در طراحی بانک خازن MV چیست؟
ارتفاع تا حدود ۱۰۰۰ متر بالاتر از سطح دریا به‌عنوان محدوده عادی و نرمال طراحی و عملکرد تجهیزات برقی در نظر گرفته می‌شود.
برای ارتفاعات بالاتر، استانداردهای بین‌المللی IEEE و IEC ضرایب تصحیحی خاصی را معرفی کرده‌اند. این ضرایب باید در مقادیر BIL (Basic Insulation Level) تجهیزات اعمال شوند تا عملکرد ایمن و قابل اعتماد سیستم عایقی در شرایط ارتفاع بالا تضمین گردد.
چرا ارتفاع محل نصب در طراحی بانک خازن اهمیت دارد؟
تأثیر ارتفاع بر عملکرد بانک خازنی فشار متوسط (MV)
تأثیر ارتفاع محل نصب بر عملکرد و طراحی بانک خازنی فشار متوسط از دو جنبه اصلی قابل بررسی است:
1. واحد خازن (Capacitor Unit)
خازن‌های فشار متوسط معمولاً از نوع روغنی بوده و به‌صورت استاندارد برای نصب در ارتفاع حداکثر ۱۰۰۰ متر بالاتر از سطح دریا طراحی و ساخته می‌شوند.
در صورتی‌که محل نصب در ارتفاعات بالاتر قرار داشته باشد، لازم است پیش از ساخت، موضوع به سازنده اعلام گردد تا تمهیدات لازم در فرآیند طراحی و تولید لحاظ شود.
رعایت این نکته از بروز افزایش فشار داخلی، تورم بدنه خازن و کاهش عمر مفید تجهیز در محل نصب جلوگیری می‌نماید.
2. بحث عایقی (Insulation Coordination)
بر اساس استانداردهای بین‌المللی، مقاومت عایقی تجهیزات در ارتفاعات بالا به دلیل کاهش چگالی هوا کاهش می‌یابد.
به همین منظور، استانداردها ضریب تصحیحی با نماد Ka معرفی کرده‌اند که بسته به استاندارد مورد استفاده (مانند IEC یا IEEE)، رابطه‌ی محاسباتی متفاوتی دارد.
اعمال این ضریب در طراحی و آزمون‌های عایقی ضروری است تا از ایمنی الکتریکی و عملکرد مطمئن سیستم در ارتفاع‌های بالاتر از سطح دریا اطمینان حاصل شود.
مثال کاربردی در خصوص تأثیر ارتفاع بر سطح عایقی بانک خازنی MV
به عنوان نمونه، شبکه‌ی رایج فشار متوسط در کشور ایران دارای سطح ولتاژ ۲۰ کیلوولت است.
در ارتفاع‌های کمتر از ۱۰۰۰ متر از سطح دریا، مقادیر نامی مشخصه‌های عایقی مطابق با استاندارد IEC 60071 به شرح زیر است:
ولتاژ ضربه‌ای (Impulse Withstand Voltage): برابر با ۱۲۵ کیلوولت
ولتاژ عایقی قابل تحمل در فرکانس قدرت (Power Frequency Withstand Voltage): برابر با ۵۰ کیلوولت
حال اگر همین تجهیز در ارتفاع ۱۵۰۰ متر بالاتر از سطح دریا نصب گردد، با در نظر گرفتن ضریب تصحیح ارتفاع (Ka) مقادیر فوق باید متناسب با کاهش چگالی هوا افزایش یابد. در نتیجه:
ولتاژ ضربه‌ای تصحیح‌شده برابر با ۱۳۲.۵ کیلوولت
ولتاژ عایقی فرکانس قدرت تصحیح‌شده برابر با ۵۳ کیلوولت خواهد بود.
بنابراین، میتوان نتیجه گرفت که با اعمال این ضرایب، شرایط عایقی سیستم در ارتفاع ۱۵۰۰ متری معادل شرایط استاندارد در ارتفاع زیر ۱۰۰۰ متر حفظ می‌شود.
لازم به ذکر است که فواصل عایقی، مقره‌ها، بوشینگ‌ها و سایر اجزای مرتبط نیز باید بر اساس مقادیر جدید و مطابق با سطح عایقی تصحیح‌شده انتخاب و طراحی گردند.
به طور خلاصه میتوان گفت به ازای هر 100 متر افزایش ارتفاع محل نصب تجهیزات نسبت به 1000 متر، میزان قدرت عایقی یک تجهیز تقریباً 1 درصد کاهش خواهد یافت.
ملاحظات تکمیلی
ناگفته نماند که علاوه بر ارتفاع محل نصب، میزان آلودگی محیط نیز از عوامل مؤثر بر عملکرد عایقی تجهیزات فشار متوسط محسوب می‌شود. شرایط آلودگی محیطی (مانند گردوغبار صنعتی، رطوبت، یا ذرات نمکی) می‌تواند باعث کاهش استقامت عایقی و بروز تخلیه‌های سطحی در تجهیزات شود.
این موضوع نیز در حال بررسی و تدوین بوده و در مقالات آتی مجموعه آماج ایران به تفصیل مورد تحلیل قرار خواهد گرفت.
اطمینان داشته باشید که کارشناسان مجرب آماج ایران تمامی پارامترهای مؤثر از جمله ارتفاع، آلودگی محیطی، شرایط اقلیمی و الزامات استانداردهای بین‌المللی را در فرآیند طراحی لحاظ می‌نمایند.
با انتخاب آماج ایران، از کیفیت، ایمنی و کارایی نهایی بانک‌های خازنی فشار متوسط خود آسوده خاطر باشید.