توصيات فنية متعددة لضمان سلامة ممرات الحافلات
مع التطور السريع لاقتصاد بلادنا وتحديثها، يزداد وعي الناس بأهمية سلامة الكهرباء، وأصبح استخدام قضبان التوزيع الكهربائية (Busway) بدلاً من الأسلاك والكابلات أكثر شيوعاً في الدول المتقدمة. كما يُستخدم هذا النوع من القضبان بشكل شائع في خطوط نقل التيار العالي من المحولات إلى لوحات التوزيع ومنافذها في بلادنا، وذلك لما يوفره من مزايا في السلامة وحماية البيئة وطول العمر الافتراضي والفعالية مقارنةً بالكابلات. لذا، فقد صُممت قضبان التوزيع الكهربائية لتكون جزءاً أساسياً من معدات نقل الطاقة. مع ذلك، فإن إهمال الجوانب الفنية والسلامة لقضبان التوزيع الكهربائية أثناء تصميمها واختيارها قد يؤدي إلى حوادث مثل حدوث ماس كهربائي. لقد عملتُ في مجال تركيب قضبان التوزيع الكهربائية لسنوات عديدة، وسأتحدث الآن بإيجاز عن بعض تقنيات السلامة الخاصة بها لتكون مرجعاً لكم.
1. جدول مستوى حماية مسارات الحافلات وبيئة الاستخدام:
يشير مستوى الحماية لغلاف مسار التوصيل بشكل أساسي إلى دقة معالجة قضيب التوصيل، وتعتبر إجراءات منع التسرب مؤشرًا مهمًا لمنع الأشخاص أو الحيوانات من لمس المعدات الحية مباشرة، ولمنع دخول الأجسام الغريبة والماء إلى مسار التوصيل والتأثير على سلامة المعدات.
بشكل عام، تُعزى معظم الحوادث الكهربائية الناجمة عن قضبان التوزيع الكهربائية إلى تركيب الموصلات ومستوى الحماية غير الكافي. لا يقتصر مستوى الحماية على هيكل قضيب التوزيع فحسب، بل يشمل أيضًا مستوى حماية موصل التركيب. حاليًا، تحمل العديد من قضبان التوزيع المتوفرة في السوق مستويات حماية IP54 وIP65 وIP66، ويلبي مستوى حماية هيكل قضيب التوزيع هذه المتطلبات، بينما لا يتجاوز مستوى حماية الموصل IP30 أو IP40. لذا، يُعد تصميم الموصل ومعالجته عاملًا بالغ الأهمية؛ فإذا لم يكن الموصل محكم الإغلاق، فلن يضمن التشغيل الآمن لقضيب التوزيع، مهما بلغ مستوى حماية هيكل قضيب التوزيع. ويعود سبب هذا الإهمال إلى أن معيار اختبار مستوى الحماية لقضبان التوزيع الكهربائية IEC60439.2 والمعيار الوطني GB7251.2 يشترطان فقط فحص الهيكل دون الحاجة إلى فحص الموصل، ما يضمن التشغيل الآمن والمستقر لقضيب التوزيع.
عند اختيار نظام توزيع كهربائي، يجب إلزام الشركة المصنعة بإرسال عينات، على أن تكون العينة عبارة عن نظام توزيع كهربائي مزود بوحدة توصيل قابلة للتوصيل، ومتصلة بوحدتين أو أكثر. من خلال فحص أداء الحماية لوحدة التوزيع، ووحدة التوصيل، والموصل، يمكن تحديد ما إذا كان مستوى حماية نظام التوزيع الكهربائي يفي بمتطلبات التصميم. لا يمكن لعينة واحدة من وحدة التوزيع، أو عينة من وحدة التوزيع مع موصل، تحديد ما إذا كان أداء الموصل في مقاومة الماء والغبار يفي بمتطلبات مستوى الحماية، لذا فإن مستوى حماية الموصل جدير بالاهتمام عند اختيار نظام التوزيع الكهربائي.
لا تُحدد العديد من المشاريع مستوى حماية غلاف مسار التوصيل الكهربائي أثناء التصميم الهندسي، ولا يضع المالك متطلبات محددة، مما يؤدي إلى اختيار العديد من المشاريع لمسارات توصيل كهربائي بمستوى حماية IP30 أو IP40 نظرًا للتركيز المفرط على تكلفة المشروع. وخلال الاستخدام، وبسبب تراكم الغبار، بالإضافة إلى التكثف الناتج على السطح بفعل تغيرات المناخ الرطب واختلاف درجات الحرارة بين الليل والنهار، أو حدوث ماس كهربائي نتيجة تسرب المياه إلى المعدات، تكثر هذه الحوادث، خاصةً في شنغهاي. لذا، عند اختيار مسارات التوصيل الكهربائي، يجب اتباع الإجراءات اللازمة لضمان سلامتها، مع الحرص على اختيار مستوى الحماية المناسب وفقًا لمتطلبات بيئة الاستخدام.
اختيار مستوى حماية مسار التوزيع (انظر الجدول 1): اقتراح: في غرفة التوزيع، تكون إجراءات الحماية أفضل، ويمكن أن يكون مستوى حماية مسار التوزيع من الضاغط إلى خزانة التوزيع IP30 أو IP40؛ أما مسار التوزيع الخارج من خزانة التوزيع فيجب أن يكون IP54؛ في الطابق السفلي أو مسار التوزيع المثبت أفقيًا، نظرًا لرش الحريق ودخول وخروج المركبات، تكون البيئة رطبة، وتوجد بها جزيئات غبار أكثر، بالإضافة إلى مياه الحريق أو اختبارات الحريق الدورية، مما يزيد من فرص تعرض مسار التوزيع للرطوبة أو الماء، الأمر الذي يؤثر بشكل خطير على التشغيل الآمن وعمر خدمة مسار التوزيع، لذلك يجب استخدام مسار توزيع بمستوى حماية ≥IP65 للتركيب الأفقي والتركيب الخارجي؛ ويجب استخدام IP68 للتركيب المدفون أو التركيب في خنادق الكابلات؛ مسار التوزيع المثبت في بئر المصعد الرأسي مغلق ويتمتع بأداء حماية جيد، ويمكن لمسار التوزيع بمستوى حماية ≥IP40 أن يفي بالمتطلبات.
2. وسط العزل ومقاومة العزل:
يُعدّ أداء العزل مؤشرًا هامًا آخر لضمان التشغيل الآمن لشبكة التوزيع الكهربائية. وتشمل العوامل المؤثرة على أداء العزل: مادة العزل التي تُغلّف الموصل، وأجزاء العزل المستخدمة في التركيب، ومادة عزل أجزاء التوصيل، ومادة عزل صندوق مفتاح التوصيل، حيث تضمن مادة العزل أداءً عاليًا لعزل شبكة التوزيع الكهربائية.
تتوفر في السوق مجموعة متنوعة من مواد عزل قضبان التوزيع الكهربائية، إذ يشترط معيار قضبان التوزيع فقط مقاومة عزل تزيد عن 20 ميجا أوم، دون تحديد واضح لنوع أو درجة مادة العزل. حتى مع وجود بعض قضبان التوزيع ذات أداء عزل جيد، فإن مواد عزل الموصلات والمقابس تكون رديئة، ما يؤدي إلى انخفاض مقاومة العزل عن المعيار الوطني بعد التركيب، وبالتالي زيادة احتمالية حدوث حوادث قصر الدائرة بعد فترة من التشغيل. لذا، يُوصى بأن تكون مادة عزل قضبان التوزيع مقاومة للهب، مع مقاومة حرارية تزيد عن 130 درجة مئوية ومقاومة عزل لا تقل عن 20 ميجا أوم بعد التركيب. وتُعد الحرائق الكهربائية الناجمة عن ضعف توصيلات قضبان التوزيع أو حدوث شرارة كهربائية بسبب الحمل الزائد أو قصر الدائرة، والتي بدورها تُشعل مواد العزل، من الحوادث الشائعة في محيطنا.
3. تقنية التحويل من النحاس إلى الألومنيوم في قضبان التوصيل المصنوعة من الألومنيوم:
ارتفع سعر المواد النحاسية عدة مرات منذ عام 2005، وسعر قضبان التوصيل المصنوعة من الألومنيوم أقل من نصف سعر قضبان التوصيل المصنوعة من النحاس، وتكلفتها أقل من النصف مقارنة بكابلات النحاس.
في الدول المتقدمة، يُستخدم الألمنيوم بدلاً من النحاس كموصلات في قضبان التوزيع الكهربائية بنسبة كبيرة. وفي بلدنا، بدأ استخدام الألمنيوم على نطاق واسع بدلاً من النحاس. ورغم أن الألمنيوم يتميز بثباته، إلا أن خيارات المواد المتاحة في هذا المجال أوسع من خيارات النحاس. مع ذلك، يجب إيلاء اهتمام خاص لتقنيات السلامة. فمدخل قضيب التوزيع عبارة عن كابل نحاسي، بينما يتم توصيل خط المخرج وصندوق التوصيل وصندوق المفاتيح بأطراف نحاسية. لذا، يجب معالجة تقنية الانتقال بين النحاس والألمنيوم في هذين الموضعين بدقة، وإلا فقد يحدث تأكسد خلال 3-5 سنوات. لذلك، عند اختيار قضبان التوزيع المصنوعة من الألمنيوم، من الضروري التحقق من تقنية معالجة الانتقال بين النحاس والألمنيوم التي يستخدمها المصنّع، لضمان سلامة وموثوقية قضبان التوزيع المصنوعة من الألمنيوم في المستقبل.
4. نظام الحماية بعد إزاحة مسار الحافلات:
يحتوي نظام التوزيع الكهربائي على عدة صناديق توصيل فرعية لإخراج الطاقة، مما يقلل من تيار ناقل التوزيع الرئيسي لكل صندوق توصيل فرعي. لذا، يلجأ البعض إلى تعديل ناقل التوزيع لتقليل التكلفة. في حال استخدام مفتاح هوائي أوتوماتيكي بعد التعديل، قد يكون تشغيله غير مريح، كما أن بعض الأماكن ضيقة ولا تسمح بتركيبه، بالإضافة إلى ارتفاع تكلفته. في حال عدم تركيب المفتاح، لن يكون ناقل التوزيع محميًا من الحمل الزائد بعد التعديل. لذا، يُنصح بتقليل حمل فرع ناقل التوزيع لتقليل التكلفة، وتركيب واقي ناقل التوزيع MCPP-2 على الموصل بعد التعديل، والذي يرصد درجة حرارة تشغيل ناقل التوزيع. في حال تجاوز درجة الحرارة الحد المسموح به، يتم فصل التيار الكهربائي الرئيسي لضمان التشغيل الآمن لناقل التوزيع. كما يمكن تركيب منظمي حرارة مع صندوق تحكم لضمان سلامة ناقل التوزيع.
5. يجب أن يكون صندوق التوصيل مزودًا بجهاز تعشيق
يجب أن يكون صندوق مفتاح التوصيل مزودًا بجهاز تعشيق ميكانيكي، وعندما يكون المفتاح في وضع الإغلاق، لا يمكن توصيل صندوق التوصيل وفصله، وذلك لمنع حوادث السلامة الناجمة عن حدوث شرارة كهربائية عند التوصيل والفصل مع وجود حمل.
يُعدّ التوصيل المريح ميزةً رئيسيةً لأنظمة التوزيع الكهربائي، حيث يمكن توصيل وفصل صندوق المفاتيح القابل للتوصيل في حالة استمرار التيار الكهربائي للنظام، مما يُسهّل الصيانة وتعديل المسارات الفرعية وزيادة السعة. مع ذلك، إذا تم توصيل وفصل صندوق المفاتيح مع وجود حمل، فسيحدث شرر كهربائي لحظة الفصل أو التلامس، وكلما زاد التيار المقنن للمفتاح، زاد حجم الشرر وصعوبة إخماده. قد يتسبب الشرر الكهربائي القوي في نشوب حريق كهربائي أو حتى إصابات خطيرة أو الوفاة في الحالات الشديدة، لذا يُعدّ استخدام نظام تعشيق ميكانيكي لمنع التوصيل والفصل تحت الحمل إجراءً هامًا للسلامة.
صندوق التوصيل مزود بجهاز تعشيق ميكانيكي، ولا يمكن إدخال قاطع الدائرة أو إخراجه إلا عند فتحه. ولا يمكن تشغيل قاطع الدائرة إلا بإغلاق باب الصندوق بعد إدخاله في منفذ التوصيل الخاص بالقناة، مما يسمح بإغلاق قاطع الدائرة. وعندما يكون قاطع الدائرة في وضع الإغلاق، يُقفل باب صندوق التوصيل تلقائيًا ولا يمكن فتحه، وبالتالي يُجنّب حدوث حوادث كهربائية ناتجة عن الشرارة عند التوصيل والفصل تحت الحمل.
6. حساب الموصل وسعة التيار:
في الوقت الحالي، لا يزال معظم المستخدمين يعتقدون خطأً أن سعة التيار تُحسب بناءً على مساحة المقطع العرضي 2 أمبير لكل مليمتر مربع، أي أن "مساحة المقطع العرضي S (nun2) × 2 (A/nun2) = سعة التيار (A)". في الواقع، تختلف سعة التيار لنفس مساحة المقطع العرضي باختلاف تصميم المنتج، ومواصفات صفوف الموصلات، وانبعاثات الموصلات. على سبيل المثال، لنفس مساحة المقطع العرضي: 6 × 100 = 600 nur، و10 × 60 = 600 nunf، حيث تكون الأولى أكبر بنسبة 19% تقريبًا من الثانية. كما يوجد فرق بين الوضع الأفقي والرأسي، يتراوح بين 5% و10%. وتؤثر التصاميم الهيكلية المختلفة، وجودة تبديد الحرارة، بشكل مباشر على سعة التيار للموصل، حيث تزيد درجة حرارة جزء قضيب التوصيل بنسبة 4% إلى 6% لكل فرق 5 درجات مئوية. ترتبط المقاومة أيضًا بسعة التيار، لذلك من غير الموثوق به تأكيد مساحة المقطع العرضي فقط عند اختيار مسار الحافلات.
يوصى بأن تكون المادة المرجعية الحالية لموصلات قضبان التوزيع هي جدول اختيار الموصل في دليل الكهربائي أو دليل التصميم فقط، وهو مناسب فقط للأماكن التي لا تحتوي على مساحة مغلقة، وبالنسبة لممرات التوزيع بسبب غلاف العزل وإغلاق الغلاف، يجب خصم سعة التيار بنسبة 10٪ إلى 30٪، وهو ما يرتبط بالتصميم الهيكلي ومقاومة الموصل.
