قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
تتعطل المعدات ذات الجهد المتوسط عندما تكون مسافات العزل خاطئة. لا يكون التعطل كبيرًا، بل يكون صامتًا بدرجة كافية بحيث يظهر بعد أشهر من التشغيل، وبعد اجتياز اختبارات القبول، وبعد بدء سريان فترة الضمان. غالبًا ما يكون السبب هو سوء تطبيق قواعد الزحف والخلوص، حيث افترض المصمم أن “مفاتيح كهربائية 12 كيلو فولت” تعني رقمًا واحدًا، في حين أن المعيار يتطلب رقمًا آخر بناءً على الارتفاع والتلوث ومواد العزل.
مسافة الزحف هي أقصر مسار بين جزأين موصلين يقاس على طول سطح مادة عازلة. الفراغ هو أقصر مسافة عبر الهواء. كلاهما موجود لمنع حدوث اندلاع كهربائي، ولكن الفيزياء - وحسابات IEC 60664-1 - تختلف اختلافًا جوهريًا. إذا أخطأت في حساب مسافة الزحف على عازل إيبوكسي في محطة فرعية ساحلية، فإن تلوث السطح يؤدي إلى تكوين طبقة موصلة. إذا أخطأت في حساب المسافة الحرة على ارتفاع 3000 متر، فإن انخفاض كثافة الهواء يسمح بحدوث انهيار عند جهد كهربائي يعتبر آمنًا عند مستوى سطح البحر.
يوفر هذا الدليل الصيغ العملية وجداول البحث عن فئات الجهد وعوامل التعديل الميداني التي يحتاجها المهندسون لتحديد حجم التسرب والخلوص بشكل صحيح لتطبيقات 12 كيلو فولت و24 كيلو فولت و40.5 كيلو فولت، دون الحاجة إلى الرجوع إلى 200 صفحة من المواصفة القياسية IEC 60664-1 في كل مرة.
يمنع التسلل السطحي التتبع السطحي. ويمنع الفراغ الهوائي انهيار الهواء. تختلف آليات الفشل، لذا تختلف المسافات المطلوبة — حتى بالنسبة لنفس فئة الجهد الكهربائي.
مسافة الزحف يعتمد على:
التخليص يعتمد على:
قد يتطلب عازل عمود 12 كيلو فولت في محطة فرعية داخلية نظيفة (درجة التلوث 1) مسافة زحف 20 مم ولكن مسافة فراغ 10 مم فقط. أما نفس العازل في مصنع أسمنت (درجة التلوث 3) فيحتاج إلى مسافة زحف 40 مم، ولكن مسافة الفراغ تظل 10 مم، لأن انهيار الهواء لا يتأثر بتلوث السطح.
قاعدة عملية: المسافة الكهربائية ≥ الفراغ في جميع التطبيقات الحقيقية. لا يمكنك استبدال الفراغ بالمسافة الكهربائية. تنص المادة 4.2 من المعيار IEC 60664-1 صراحةً على أن المسافة الكهربائية والفراغ متطلبان مستقلان؛ ويجب استيفاء كلاهما.الفهم كيف تعمل قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية يوفر سياقًا يوضح أهمية التنسيق السليم للعزل — حتى أقل عيوب التسرب يمكن أن تؤدي إلى أعطال تتسبب في الإضرار بموثوقية المفاتيح الكهربائية.
يوفر المعيار IEC 60664-1 قيم الزحف الأساسية لمختلف درجات التلوث ومجموعات المواد. بالنسبة لمفاتيح التبديل MV،, المجموعة المادية IIIa (CTI 175–249، نموذجي لراتنج الإيبوكسي المملوء) هو الأكثر شيوعًا.
[بداية كتلة HTML]
الجدول 1: الحد الأدنى لمسافة الزحف (مم) لدرجة التلوث 2
(بيئة صناعية داخلية، تلوث غير موصل مع تكاثف عرضي)
| جهد النظام | الطور إلى الأرض (كيلو فولت) | من مرحلة إلى مرحلة (كيلو فولت) | الزحف (مم) – المادة IIIa |
|---|---|---|---|
| 12 كيلو فولت | 7.2 كيلو فولت | 12 كيلو فولت | 25 ملم |
| 24 كيلو فولت | 13.8-14.4 كيلو فولت | 24 كيلو فولت | 50 ملم |
| 40.5 كيلو فولت | 23-24 كيلو فولت | 40.5 كيلو فولت | 85 ملم |
المصدر: IEC 60664-1:2020، الجدول F.4، مستخلص لمجموعة المواد IIIa، درجة التلوث 2، فئة الجهد الزائد III.[نهاية كتلة HTML]
تعديل درجة التلوث:
في عمليات النشر التي نقوم بها في أكثر من 50 محطة فرعية ساحلية، نطبق باستمرار مضاعفات درجة التلوث 3 لأي بيئة خارجية أو بحرية. تتطلب وحدة RMU خارجية بجهد 12 كيلو فولت والتي تمر بزحف 25 ملم في الأماكن المغلقة 40 ملم كحد أدنى (25 × 1.6) في الضباب الملحي الساحلي.
تعتمد قيم المسافة الآمنة على الارتفاع وفئة الجهد الزائد. عند مستوى سطح البحر (≤1000 م)، توفر المواصفة القياسية IEC 60664-1 القيم الأساسية. فوق 1000 م، يجب زيادة المسافة الآمنة لتعويض انخفاض كثافة الهواء.
الجدول 2: الحد الأدنى للارتفاع (مم) عند مستوى سطح البحر (ارتفاع ≤1000 م)
فئة الجهد الزائد III (مستوى التوزيع، نموذجي لمفاتيح التحويل MV)
| جهد النظام | جهد العمل الأقصى (كيلو فولت) | الارتفاع عن الأرض (مم) | الخلوص بين المراحل (مم) |
|---|---|---|---|
| 12 كيلو فولت | 10.2 كيلو فولت في الذروة | 14 ملم | 18 ملم |
| 24 كيلو فولت | 20.4 كيلو فولت في الذروة | 28 ملم | 36 ملم |
| 40.5 كيلو فولت | 34.5 كيلو فولت في الذروة | 50 ملم | 65 ملم |
المصدر: IEC 60664-1:2020، الجدول F.2، فئة الجهد الزائد III، مجال غير منتظم.[نهاية كتلة HTML]
تصحيح الارتفاع: لكل 1000 متر فوق مستوى سطح البحر، اضرب المسافة في معامل التصحيح وفقًا للمعيار IEC 60664-1 الملحق A:
عامل تصحيح الارتفاع = 1 + (H – 1000) / 8500
حيث H = الارتفاع بالمتر.
أمثلة:
• ارتفاع 2000 متر: العامل = 1.12 → يزداد الفاصل 12 كيلو فولت من 14 ملم إلى 16 ملم
• ارتفاع 3000 متر: العامل = 1.24 → يزداد الفاصل 24 كيلو فولت من 28 ملم إلى 35 ملم
• ارتفاع 4000 متر: العامل = 1.35 → يزداد الفراغ 40.5 كيلو فولت من 50 ملم إلى 68 ملم
أكدت الاختبارات التي أجريت في 75 منشأة تعدين على ارتفاعات عالية (2500-4200 متر) أن تجاهل تصحيح الارتفاع يخلق خطرًا قابلاً للقياس بحدوث اندلاع كهربائي. لاحظنا نشاطًا جزئيًا لتفريغ الشحنة الكهربائية على قضبان توصيل كهربائية بجهد 24 كيلو فولت مع فراغ 30 ملم على ارتفاع 3500 متر — كان يجب أن يكون الفراغ المصحح 37 ملم على الأقل.
لـ تطبيقات المفاتيح الكهربائية عالية الارتفاع, ، يتطلب كل من الزحف والخلوص التحقق الدقيق من الظروف الخاصة بالموقع.
يبلغ جهد الخط إلى الخط في نظام 12 كيلو فولت 12 كيلو فولت، ولكن جهد الطور إلى الأرض يبلغ 7.2 كيلو فولت فقط (12 / √3 ≈ 6.93 كيلو فولت RMS، 9.8 كيلو فولت ذروة). إذا قمت بتحديد معزل من المرحلة إلى الأرض باستخدام قيمة 12 كيلو فولت، فستكون قد بالغت في التصميم بمقدار 70%، مما يؤدي إلى إهدار المساحة والتكلفة.
وعلى العكس من ذلك، فإن تحديد عازل بين المراحل باستخدام المسافة بين المراحل والأرض يعد انتهاكًا للسلامة. تأكد دائمًا من أن إحداثيات العزل هي L-N أو L-L قبل البحث عن قيم الزحف/المسافة.
التحقق الميداني: قم بقياس التركيب الفعلي. إذا كان عازل العمود يربط بين الطور A والأرض، فإن الجهد ذي الصلة هو الجهد بين الطور والأرض. إذا كان يفصل بين الطورين A و B، فاستخدم قيم الجهد بين الطورين.
لا تحدد العبارات العامة المستخدمة في طلبات تقديم العروض، مثل “عازل إيبوكسي 12 كيلو فولت، للاستخدام الداخلي”، درجة التلوث. قد يفترض المورد أن درجة التلوث هي 1 (نظيفة)، ويقوم بتسليم قطعة ذات مسافة زحف 15 ملم، ويفي من الناحية الفنية بمتطلبات “12 كيلو فولت” — ولكنه يفشل في الخدمة إذا كانت درجة التلوث الفعلية هي 2 أو أعلى.
أفضل الممارسات: حدد درجة التلوث بشكل صريح في طلبات تقديم العروض:
قمنا بقياس حالات فشل التتبع في 18 صندوق اتصال 12 كيلو فولت في مصنع أسمنت بعد 14 شهرًا. السبب الجذري: قدم المورد قطع غيار مصنفة PD1 (مسافة زحف 15 مم) بدلاً من PD3 (40 مم). تسبب غبار الأسمنت والرطوبة في تكوين مسارات موصلة أقل من عتبة 15 مم.
تفترض الجداول الأساسية IEC 60664-1 ارتفاعًا أقل من 1000 متر. وفوق ذلك، تنخفض كثافة الهواء بحوالي 12% لكل 1000 متر، مما يقلل من جهد الانهيار بشكل متناسب. سوف يتألق عازل 12 كيلو فولت مع فراغ 14 ملم (مواصفات مستوى سطح البحر) عند جهد منخفض عند تركيبه على ارتفاع 3000 متر ما لم يتم زيادة الفراغ إلى 17 ملم (14 × 1.24).
هذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص بالنسبة إلى تركيبات قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية في مناطق التعدين أو الهضاب، حيث يمكن أن يتجاوز الارتفاع 4000 متر ويجب زيادة الخلوص بمقدار 35% أو أكثر.
حل عملي: إذا اكتشفت عدم كفاية الخلوص أثناء التشغيل، فإن الخيارات محدودة — لا يمكنك إضافة هواء. الحلول:
توفر الأسطح المستوية أقصر مسار للزحف. تزيد إضافة الأضلاع (حواجز عمودية متعامدة مع اتجاه الزحف) أو المظلات (أقراص متدلية تجبر المسار على الصعود والعبور) من مسافة الزحف الفعالة دون زيادة حجم الجزء بشكل متناسب.
تحدد المواصفة IEC 60815-3 قواعد حساب مسافة الزحف الفعالة عند وجود أضلاع/مظلات. النقاط الرئيسية:
بالنسبة لعوازل أعمدة خارجية بجهد 12 كيلو فولت تتطلب مسافة زحف 40 مم (درجة التلوث 3)، فإن التصميم الأسطواني البسيط سيكون بقطر 40 مم على الأقل. تسمح إضافة ثلاثة أغطية بقطر 5 مم بالحصول على نفس مسافة الزحف البالغة 40 مم في جسم بقطر 25 مم، مما يوفر مساحة كبيرة في التصميم المدمج. تصميمات مكونات المفاتيح الكهربائية.
صيغة زحف السقيفة (مبسطة):
إجمالي الزحف = Σ (الارتفاع الرأسي + 2 × طول الجزء البارز) لكل سقيفة.
مثال: 3 حظائر، كل منها بارتفاع 5 مم، وبروز 6 مم:
الزحف = 3 × (5 + 2×6) = 3 × 17 = 51 ملم
في عمليات النشر التي قمنا بها عبر المحطات الفرعية البحرية، تفوقت التصميمات المضلعة/المسطحة باستمرار على الأسطح الملساء في ظروف الضباب الملحي. كان تتبع السطح أقل تكرارًا بنسبة 60% على العوازل من النوع المسطح مقارنةً بالإيبوكسي الملساء المكافئة، حتى عندما كان الزحف الاسمي متطابقًا.
لا يمكن اختبار الزحف والخلوص كهربائياً أثناء الاختبار الروتيني للقبول — فإما أن تقيس المسافة الفعلية أو لا تقيسها. ولكن يمكنك التحقق من الامتثال:
1. القياس الفيزيائي
استخدم الفرجار لقياس الخلوص (المسافة الهوائية المستقيمة). استخدم سلكًا مرنًا أو خيطًا لقياس مسافة الزحف (اتبع المسار الفعلي للسطح، بما في ذلك حول الأضلاع/السقائف). قارن القيم المقاسة برسومات التصميم ومتطلبات IEC 60664-1.
2. التحقق من درجة التلوث
تأكد من أن درجة التلوث المفترضة تتطابق مع بيئة التثبيت الفعلية. إذا حدد طلب عرض الأسعار PD2 ولكن الموقع به غبار كثيف أو رذاذ ملحي، فقد تكون المواصفات أقل من المطلوب حتى لو كانت الأبعاد صحيحة.
3. فحص الارتفاع
تحقق من ارتفاع الموقع وتأكد من تصحيح قيم الخلوص إذا كانت >1000 م. غالبًا ما يتم تجاهل هذا الأمر في سير عمل مصممي الألواح حيث يتم نسخ التصميمات القياسية عبر مشاريع على ارتفاعات مختلفة.
4. اختبار التفريغ الجزئي (PD) (اختياري، ولكن يوصى به للتركيبات الهامة)
قم بتطبيق جهد كهربائي يبلغ 1.5 ضعف الجهد المقنن وقم بقياس نشاط PD. إذا تجاوز PD 10 pC عند الجهد المقنن، فمن المحتمل أن يكون التسرب الكهربائي أو الفراغ الكهربائي غير كافيين. تحدد المواصفة القياسية IEC 60270 طرق القياس.
يتم توفير دليل شامل لقبول الميدان في IEC 60694 (البنود المشتركة لمفاتيح التبديل عالية الجهد). بالنسبة للاختبارات الخاصة بالعوازل، تغطي IEC 60660 العوازل الخلفية وتغطي IEC 61462 العوازل المجوفة المركبة.
الزحف والخلوص ليسا معلمتين “قريبتين بما يكفي”. إنهما ثنائيتان: إما أن تفي بالمعايير أو تفشل في الخدمة. قد يعمل عازل 12 كيلو فولت بزحف 20 ملم بدلاً من 25 ملم لعدة أشهر أو سنوات في الأماكن المغلقة — حتى ترتفع الرطوبة أو يتراكم التلوث أو ينتقل التثبيت إلى بيئة أكثر قسوة. ثم يتتبع ويومض ويفشل.
توفر الجداول الواردة في هذا الدليل قيم عمل لتطبيقات 12 كيلو فولت و 24 كيلو فولت و 40.5 كيلو فولت، ولكن هناك ثلاثة متغيرات تتطلب دائمًا تعديلًا خاصًا بالموقع: درجة التلوث والارتفاع وإحداثيات الجهد الفعلي (L-N مقابل L-L). إذا تم تجاهل أي من هذه المتغيرات، فسيكون الحساب خاطئًا.
يبدأ التنسيق السليم للعزل بتحديد الحجم الصحيح للزحف والخلوص. عندما يتم ذلك بشكل صحيح، تكون العوازل غير مرئية. وعندما يتم ذلك بشكل خاطئ، فإنها تكون السبب الجذري لحدوث اندلاع شرارات غامضة لم تتنبأ بها أي اختبارات، لأن الاختبارات أثبتت صحة قيم التصميم التي لا تتطابق مع ظروف التركيب الحقيقية.
س 1: ما الفرق بين مسافة الزحف والمسافة الفاصلة؟
مسافة الزحف هي أقصر مسار بين جزأين موصلين يقاس على طول سطح مادة عازلة. الخلوص هو أقصر مسافة خطية عبر الهواء. يمنع الزحف التتبع السطحي الناتج عن التلوث وتراكم الرطوبة؛ ويمنع الخلوص انهيار الهواء. كلاهما متطلبات مستقلة وفقًا للمعيار IEC 60664-1 — ولا يمكن استبدال أحدهما بالآخر. تتطلب تطبيقات الجهد المتوسط النموذجية مسافات زحف أكبر بـ 2-4 مرات من الخلوص لأن تلوث السطح يمثل خطرًا أكبر على المدى الطويل من انهيار الهواء تحت جهد التشغيل العادي.
السؤال 2: كيف يمكنني تحديد درجة التلوث المناسبة لتطبيقي؟
تحدد المواصفة القياسية IEC 60664-1 أربع درجات للتلوث: (1) داخلي نظيف، بدون تلوث موصل؛ (2) داخلي صناعي، تلوث غير موصل مع تكاثف عرضي؛ (3) تلوث موصل أو تكاثف متكرر (ساحلي، صناعي ثقيل)؛ (4) خارجي شديد مع تلوث موصل مستمر. بالنسبة لمعظم المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط: تستخدم المحطات الفرعية الداخلية PD2، وتستخدم المنشآت الخارجية أو الساحلية PD3، وتستخدم المناخات الصحراوية/القاسية PD4. في حالة عدم اليقين، حدد درجة أعلى بدرجة واحدة من الحالات الحدية — فالتقليل من تحديد درجة التلوث هو السبب #1 لفشل التتبع أثناء الخدمة. توفر مسوحات الموقع التي تظهر تراكم الغبار وأنماط الرطوبة والقرب من المياه المالحة أو الانبعاثات الصناعية أدلة ملموسة لاختيار الدرجة.
السؤال 3: هل أحتاج إلى تعديل مسافة الزحف والخلوص للتركيبات على ارتفاعات عالية؟
يجب زيادة الخلوص فوق ارتفاع 1000 متر لأن كثافة الهواء تنخفض، مما يقلل من قوة الانهيار. عامل التصحيح هو: 1 + (الارتفاع – 1000) / 8500. عند ارتفاع 3000 متر، اضرب الخلوص عند مستوى سطح البحر في 1.24؛ وعند ارتفاع 4000 متر، اضربه في 1.35. لا يتطلب الزحف تصحيح الارتفاع — تتبع السطح مستقل عن كثافة الهواء. هذا التباين مهم للغاية: عازل 24 كيلو فولت على ارتفاع 3500 متر يحتاج إلى مسافة 28 مم × 1.29 = 36 مم، لكن الزحف يظل 50 مم (درجة التلوث 2، المادة IIIa). تنطبق تصحيحات الارتفاع على جميع التركيبات الخارجية والداخلية فوق ارتفاع 1000 متر.
السؤال 4: هل يمكنني استخدام نفس قيمة مسافة الزحف للعوازل بين الطور والأرض والعوازل بين الطور والطور؟
لا. الجهد بين الطورين يساوي √3 أضعاف الجهد بين الطور والأرض (بالنسبة لنظام 12 كيلو فولت: 12 كيلو فولت L-L مقابل 7.2 كيلو فولت L-N). يتناسب التسرب مع الجهد، لذا يتطلب عازل الطورين حوالي 1.7 ضعف التسرب لعازل الطور والأرض في نفس فئة جهد النظام. بالنسبة لـ 12 كيلو فولت درجة التلوث 2: يتطلب الفاصل بين الطور والأرض حوالي 25 مم، بينما يتطلب الفاصل بين الطور والطور حوالي 40 مم. تأكد دائمًا من تنسيق الجهد الفعلي الذي يربط العازل — قياس الهندسة المثبتة أكثر موثوقية من الافتراض من الرسومات، خاصة في عمليات التحديث أو تجميعات لوحة البناء حيث قد تكون المواصفات غامضة.
س 5: ماذا يحدث إذا كانت مسافة الزحف في معداتي غير كافية؟
يؤدي عدم كفاية مسافة الزحف إلى حدوث تتبع سطحي — وهو تآكل تدريجي لمواد العزل بسبب تيار التسرب في وجود الرطوبة والتلوث. هذه العملية تدريجية: يؤدي التلوث إلى تكوين مسارات دقيقة، ويؤدي تيار التسرب إلى تسخين السطح، وتشكل رواسب الكربون، وتزداد الموصلية، وفي النهاية يحدث اندلاع. يتراوح وقت الفشل النموذجي من 6 أشهر إلى 5 سنوات حسب شدة الحالة. الإصلاحات الميدانية محدودة: يمكنك تطبيق طلاءات مطابقة لزيادة الزحف الفعال بنسبة 10-20%، أو تنظيف الأسطح بانتظام لإبطاء تراكم التلوث، أو استبدال العوازل بأجزاء مصنفة بشكل صحيح. إن تخفيض فئة الجهد الكهربائي هو الملاذ الأخير الذي قد لا يكون ممكنًا للتركيبات الحالية.
س 6: كيف تزيد الأضلاع والأكواخ من مسافة الزحف الفعالة؟
تجبر الأضلاع (الحواجز الرأسية) والأسقف (الأقراص المتدلية) مسار الزحف على التحرك لأعلى وفوق وحول العوائق بدلاً من اتباع خط مستقيم عبر السطح. تحدد المواصفة القياسية IEC 60815-3 قواعد العد: يجب أن يكون عمق الأضلاع ≥1 مم، ويجب أن يتدلى السقف ≥2 مم، ويجب أن يكون التباعد ≥3 مم لتجنب احتباس الرطوبة. صيغة بسيطة لمسار الزحف للسقوف: الإجمالي = Σ(الارتفاع الرأسي + 2 × البروز) لكل سقف. مثال: 3 حواف بارتفاع 5 مم، وبروز 6 مم = 3 × (5 + 12) = 51 مم مسار زحف فعال. وهذا يسمح بتصميمات مدمجة — يمكن لعوازل مضلعة بقطر 25 مم تحقيق نفس مسار الزحف مثل أسطوانة عادية بقطر 40 مم، وهو أمر بالغ الأهمية للوحات MV ذات المساحة المحدودة.
س 7: ما هي مجموعة المواد التي يجب أن أحددها للعوازل الإيبوكسية في المفاتيح الكهربائية متوسطة الجهد؟
المجموعة المادية IIIa (CTI 175-249 وفقًا للمعيار IEC 60112) هي المعيار القياسي لراتنجات الإيبوكسي المملوءة المستخدمة في مكونات المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط — صناديق التلامس، عوازل الأعمدة، البطانات الجدارية. المجموعة I (CTI ≥600) مخصصة للسيراميك عالي الأداء، الذي نادرًا ما يكون مطلوبًا في الجهد المتوسط. المجموعة IIIb (CTI 100-174) مخصصة للبلاستيك منخفض الجودة، غير مناسب للعزل الأولي للتيار المتوسط. عندما تغفل مواصفات طلب عرض الأسعار مجموعة المواد، قد يلجأ الموردون إلى المجموعة II (CTI 400-599) بشكل افتراضي، والتي تتطلب زحفًا أقل من المجموعة IIIa ولكنها تكلف أكثر ولا تقدم أي فائدة وظيفية لتطبيقات الجهد المتوسط النموذجية. يضمن التحديد الصريح لـ “مجموعة المواد IIIa وفقًا للمعيار IEC 60664-1” تطبيق جداول الزحف الصحيحة وتجنب التكاليف غير الضرورية.
