اختبار التيار الزائد

يهدف اختبار التيار الزائد لمولدات السفن إلى ضمان قدرة المولد على قطع التيار في الوقت المناسب عند حدوث عطل ناتج عن التيار الزائد، وذلك لمنع تلف المعدات وقوع الحوادث. تتضمن عملية الاختبار هذه فحص أجهزة الحماية من التيار الزائد، للتأكد من أن زمن استجابتها، وتيار التشغيل، ووظيفة الاستعادة تتوافق مع متطلبات التصميم. ولا يقتصر دور اختبار التيار الزائد على ضمان التشغيل الآمن للمولد فحسب، بل يضمن أيضًا استقرار نظام الطاقة الكهربائية في السفن.

أولاً: نظرة عامة على اختبار التيار الزائد

الغرض من اختبار التيار الزائد هو محاكاة حالات التيار الزائد التي قد تحدث أثناء التشغيل الفعلي، والتحقق من قدرة المولد وأجهزة الحماية على الاستجابة عند حدوث عطل. ويشمل اختبار التيار الزائد الجوانب التالية بشكل أساسي:

• (1) التحقق من قيم التشغيل ووقت التشغيل لجهاز الحماية من التيار الزائد.
• (2) فحص وظيفة إعادة التشغيل لجهاز الحماية من التيار الزائد، والتأكد من قدرته على العودة إلى حالته الطبيعية بعد حدوث تيار زائد.
• (3) ضمان عدم حدوث أي خطأ في تشغيل أجهزة الحماية من التيار الزائد، وتجنب التقييم الخاطئ لتقلبات التيار في ظروف التشغيل العادية.

ثانياً: مبدأ اختبار التيار الزائد

لإجراء اختبار التيار الزائد، يلزم وجود مجموعة من أجهزة الاختبار لمحاكاة حالات التيار الزائد وفحص أداء أجهزة الحماية. وتشمل أجهزة الاختبار الرئيسية ما يلي:

• (1) مولد التيار الكهربائي:يُستخدم لمحاكاة حالات التيار الزائد المختلفة.
• (2) جهاز اختبار المفاتيح الكهربائية:يُستخدم لفحص استجابة أجهزة الحماية من التيار الزائد، مع التركيز على تسجيل الوقت المستغرق من لحظة تشغيل جهاز الحماية حتى بدء عمله.
• (3) أجهزة قياس التيار:يُستخدم لقياس شدة التيار، ومراقبته في الوقت الفعلي، وتسجيل البيانات.
• (4) جهاز الحماية من التيار الزائد:تُستخدم لحماية المولدات من أضرار التيار الزائد، مثل المرحلات أو قواطع الدائرة.

الشكل 6-1: رسم تخطيطي لمبدأ عمل جهاز اختبار التيار الزائد

في الممارسة العملية، عند إجراء اختبار أجهزة الحماية من التيار الزائد، يجب فصل جهاز الحماية عن مصدر الطاقة والحمل. وكمثال على ذلك، فإن قاطع الدائرة الهوائي ذي الإطار المستخدم في السفن له ثلاثة أوضاع تشغيل رئيسية: وضع التوصيل (وضع التشغيل)، ووضع الاختبار، ووضع الفصل.

(1) موقع التوصيل (موقع العمل)

يشير موضع التوصيل إلى الموضع الذي يكون فيه القاطع الكهربائي في حالة التشغيل العادي. في هذا الموضع، تكون اللمسات الرئيسية للقاطع مغلقة تمامًا، ويمكن للتيار أن يمر عبر القاطع إلى دائرة الحمل، مما يضمن التشغيل السليم للمعدات الكهربائية.

في وضع التوصيل، يكون القاطع الكهربائي متصلاً تمامًا بالدائرة الرئيسية لنظام الطاقة، مما يسمح بتدفق التيار وتزويد الأجهزة الكهربائية بالطاقة. يقوم القاطع الكهربائي في وضع التوصيل بمراقبة حالة تشغيل الدائرة باستمرار، وبمجرد حدوث أعطال مثل الحمل الزائد أو القصر الدائرة، يقوم القاطع الكهربائي بفصل الدائرة تلقائيًا، مما يمنع تلف الأجهزة الكهربائية. هذه هي حالة التشغيل العادية في نظام الطاقة الكهربائية، حيث يمكن لجميع الأجهزة المحملة العمل بشكل مستمر في هذه الحالة، مما يضمن التشغيل المستقر للنظام.

(2) موقع التجربة

يشير مصطلح «موضع الاختبار» إلى الموضع الذي يكون فيه القاطع الكهربائي أثناء إجراء اختبارات الأداء أو محاكاة الأعطال. في هذا الموضع، تكون نقاط التلامس في الدائرة الرئيسية للقاطع مفصولة، لكن الدائرة التحكمية تظل موصولة. وفي هذه الحالة، لا يمكن للقاطع تزويد أجهزة الحمل بالتيار الكهربائي، لكنه يمكنه إجراء مختلف أنواع الفحوصات واختبارات الأداء.

في موقع الاختبار، يمكن اختبار القاطع الكهربائي باستخدام أجهزة اختبار خارجية (مثل جهاز فحص القاطع الرئيسي، والمحاكي، وما إلى ذلك)، للتحقق من قدرته على العمل وفقًا للمعلمات المحددة مسبقًا. كما يمكن محاكاة أعطال النظام الكهربائي، مثل الحمل الزائد أو القصر الكهربائي، للتأكد من قدرة القاطع على قطع التيار في الوقت المناسب في هذه الحالات، ومنع انتشار العطل. ويمكن من خلال الاختبارات التي تُجرى في موقع الاختبار التحقق من استجابة خصائص الحماية الخاصة بالقاطع بشكل صحيح، بما في ذلك الحماية المؤجلة، والحماية الفورية، والحماية من الحمل الزائد، وغيرها.

(ثالثًا) موضع الفصل

يُقصد بموضع الانفصال الموضع الذي يتم فيه عزل الدائرة الكهربائية عن مصدر الطاقة عند الانفصال التام لنقاط التلامس في الدائرة الرئيسية للقاطع الكهربائي. في هذا الموضع، لا يمكن للتيار المرور عبر القاطع الكهربائي إلى الأجهزة الكهربائية، وتكون الدائرة الكهربائية بأكملها مقطوعة تمامًا.

يُستخدم وضع «القطع» لقطع التيار الكهربائي تمامًا، وعزل المعدات الكهربائية عن مصدر الطاقة بشكل كامل، لضمان عدم وجود تيار كهربائي في المعدات أثناء عمليات الإصلاح أو الصيانة أو معالجة الأعطال، وبالتالي ضمان سلامة العاملين. في حالة حدوث عطل خطير أو أي حالة طارئة أخرى، يمكن وضع القاطع الكهربائي بسرعة في وضع «القطع» لقطع التيار الكهربائي ومنع تفاقم العطل. عندما تحتاج المعدات الكهربائية إلى الصيانة أو الاستبدال، يجب تحويل القاطع الكهربائي إلى وضع «القطع» لضمان الفصل التام للمعدات عن مصدر الطاقة، وتجنب خطر الصعق الكهربائي.

ثالثًا: خطوات اختبار التيار الزائد

(1) مرحلة الإعداد

1. تأكد من توصيل أجهزة الاختبار وأجهزة القياس بشكل صحيح، وتحقق من أن جميع الأجهزة تعمل بشكل سليم.
2. معايرة مولد التيار، وضبط نطاق اختبار التيار الزائد.

(2) ضبط معلمات جهاز الحماية

1. يتم تحديد قيمة تيار التشغيل لجهاز الحماية بناءً على التيار المقنن للمولد والمتطلبات الفنية لجهاز الحماية من التيار الزائد.
2. ضبط تأخير تشغيل جهاز الحماية من التيار الزائد لضمان استجابة الجهاز للحماية خلال عملية الاختبار وفقًا للوقت المحدد.

(ثالثًا) محاكاة عطل التيار الزائد

1. قم بتشغيل مولد التيار، وزد التيار الناتج تدريجيًّا حتى الوصول إلى عتبة التيار الزائد المحددة.
2. تحقق مما إذا كان جهاز الحماية من التيار الزائد يعمل وفقًا للإعدادات المحددة.
3. تسجيل زمن استجابة جهاز الحماية من التيار الزائد وقيم التيار، لضمان قدرة جهاز الحماية من التيار الزائد على قطع الدائرة في غضون الوقت المحدد.

(4) تسجيل نتائج الاختبار

تسجيل زمن استجابة جهاز الحماية عند حدوث تيار زائد، وقيم التيار، ووظيفة الاستعادة.

رابعاً: التدريب العملي على اختبار التيار الزائد

(1) مقدمة عن جهاز معايرة المفتاح الرئيسي للسفن

وفيما يلي المبدأ المحدد لذلك:

1. محاكاة إشارات الأعطال الكهربائية

• (1) تيار القصر: محاكاة عطل القصر، للتحقق من قدرة القاطع على قطع التيار في غضون وقت قصير جدًا.
• (2) تيار الحمل الزائد: محاكاة الحمل الزائد، والتحقق من قيام قاطع الدائرة بقطع التيار في الوقت المناسب لمنع حدوث تلف.
• (3) فقدان طور أو تسلسل طور غير صحيح: فقدان طور أو خطأ في تسلسل الطور في مصدر الطاقة المحاكي، وتأكد من أن القاطع الكهربائي ينقطع بشكل صحيح.
• (4) الجهد الزائد: ارتفاع غير طبيعي في الجهد المحاكي، فحص استجابة قاطع الدائرة.

2. اختبار زمن الحركات الآلية

يمكن لجهاز معايرة المفتاح الرئيسي البحري قياس زمن استجابة قاطع الدائرة بدقة. وإذا تجاوز زمن الاستجابة النطاق المحدد، فهذا يعني أن الجهاز يحتاج إلى تعديل أو صيانة.

3. التحقق من وظائف الحماية

• (1) الحماية من الحمل الزائد: محاكاة حالة الحمل الزائد الناتجة عن التشغيل لفترات طويلة.
• (2) الحماية من قصر الدائرة: محاكاة حدوث قصر في الدائرة، لمنع حدوث مزيد من الأضرار.
• (3) الحماية من انخفاض الجهد: التحقق من أن الجهاز ينقطع بشكل صحيح في حالة انقطاع التيار أو حدوث خلل فيه.

4. تسجيل البيانات وتحليل النتائج

تسجيل المعلمات الكهربائية في الوقت الفعلي وإعداد تقارير الاختبار، وإجراء تحليل مقارن للتأكد من استيفاء متطلبات وظائف الحماية.

(2) التدريب العملي على جهاز المحاكاة

1. تخزين الطاقة في المفتاح الرئيسي، ثم إغلاق المفتاح الرئيسي. فحص مؤشر حالة المفتاح الرئيسي.
2. قم بضبط معلمات النظام في لوحة إعدادات المعلمات (كما هو موضح في الشكل 6-2).
3. اضبط معلمات التأخير القصير في حالة القصر الكهربائي: قيمة تيار التشغيل، ثم اضغط على زر الاختبار، وراقب النتائج وسجلها، ثم قم بإعادة الضبط.
4. أغلق المفتاح الرئيسي، واضبط معلمات النظام، ثم قم بإجراء اختبارات التأخير الطويل للحمل الزائد والانفصال الفوري بالترتيب.

(أ)

الشكل 6-2: واجهة إعداد معلمات جهاز حماية المفتاح الرئيسي لمولدات السفن

مواد مرجعية للتدريب العملي لفنيي الإلكترونيات والكهرباء على السفن (ETO) | طبعة 2026