عطل القوس الكهربائي

مقدمة

تمثل الأنظمة الكهربائية عنصراً حيوياً في حياتنا اليومية فهي ترتبط بجميع التطبيقات اليومية، لكن خلال إنتاج ونقل واستهلاك الطاقة الكهربائية قد تتعرض أنظمتها لأعطال بسيطة أو كبيرة ينتج عنها خلال في النظام الكامل أو قد يؤدي لتلف جزء معين منه.

يعد عطل أو ظاهرة «القوس الكهربائي – Arc fault» من أكثر الأعطال شيوعاً وخطراً في الأنظمة الكهربائية، لكن ما هو وما هي أسبابه وما مخاطره وكيف يمكن الوقاية منه؟ سنستعرض إجابة هذه الأسئلة في المقال.

ما هي ظاهرة القوس الكهربائي؟

القوس الكهربائي هو تفريغ كهربائي يحدث بين نقطتين موصولتين بدارة كهربائية، نتيجة لانخفاض مقاومة الوسط بينهما أو بمعنى آخر بسبب انهيار العازلية بينهما. ويمكن تتميز القوس الكهربائي بانبعاث ضوء شديد وحرارة عالية عند حدوثه، وقد تصل درجة حرارته إلى عشرات الآلاف المئوية. 

يمكن أن يحدث القوس الكهربائي بشكل مقصود وذلك لاستخدامه في لحام المعادن أو إضاءة المصابيح، أو يمكن أن يحدث بشكل عرضي بسبب حدوث خلل في الدارة أو انهيار في العزل فيها، أو قد يحدث عن عملية فتح وإغلاق قواطع الدارة الكهربائية في الأنظمة عالية الجهد مثل خطوط النقل كما هو موضح في الصورة التالية:

مخاطر القوس الكهربائي

يؤثر عطل القوس الكهربائي على البشر من جهة وعلى المعدات من جهة أخرى فقد يتسبب أولاً بتلف المعدات نهائياً أو جزء منها ويمكن أن تتطاير شظايا هذه المواد على مسافات بعيدة بحيث تصيب أو تؤثر على الأشخاص أو الأجسام من حولها كما يمكن أن يتتسبب الحرارة الناتجة عنه حروقاً بشرية شديدة يمكن أن تكون قاتلة ومن الممكن أن يتسبب بحدوث انفجار ينتج عنه إصابات ووفايات أو يمكن أيضاً أن يتسبب الانفجار في تلف السمع أو الدماغ.

ما هي أسباب حدوثه؟

هناك عدة أسباب أخرى بجانب انهيار عازلية الأجزاء يمكن أن تتسبب بحدوث القوس، وهي:

• الاتصال غير المقصود بالأدوات أو الأجزاء حاملة التيار الكهربائي.
• وقوع أداة على الأرض ينطلق منها شرارة تفتعل القوس.
• عطل في الأجهزة بسبب إساءة الصيانة أو التوصيل غير الصحيح.
• استخدام أدوات تشعل الشرر.
• تآكل أسطح بعض الأجزاء الحاملة للتيار مما قد يؤدي إلى اتصالها.
• الرطوبة أو تراكم الغبار على المواد العازلة بحيث يوفر الغبار أو الرطوبة مسار للتيار الكهربائي.
• التوصيل غير صحيح للموصلات، أو الترتيب الخاطئ للأطوار. 
• التركيب غير الصحيح للأجهزة المقاومة للقوس أو تلفها.

كيفية الوقاية من أعطال القوس الكهربائي

يجب اتباع عدة تدابير واحتياطات لتجنب حدوث هذا النوع من الأعطال أو حتى عند حدوثه لتجنب أكبر قدر من الخسائر، وتتلخص هذه التدابير في:

• التأكد من أن أجزاء النظام الكهربائي تعمل بأمان.
• حماية الكوابل والوصلات والأجزاء الكهربائية النشطة بشكل دائم.
• وضع حدود للاقتراب من النظام في حال وقوع القوس.
• استخدام أدوات غير موصلة أو غير قابلة للاشتعال بالقرب من الأنظمة الكهربائية قدر الإمكان.
• وضع اللافتات التحذيرية قرب الأنظمة الكهربائية.
• ارتداء المعدات الشضخية للحماية من الصدمات الكهربائية والقوس الكهربائي.

القوس الكهربائي في الأنظمة الشمسية

حال الأنظمة الشمسية كحال أي نظام كهربائي آخر، معرض للأعطال وأهم هذه الأعطال ظاهرة القوس الكهربائي، بالتالي ولتجنب هذه المشكلة فيها أو تخفيف آثارها فإن أغلب الأنظمة الشمسية تتضمن «حماية اكتشاف القوس الكهربائي –  AFDDs» مهمة هذه الحماية مراقبة النظام وفي حال التعرف على خلل أو ملاحظة مقدمات القوس  تقوم بإيقاف النظام بالكامل.

كما تضم الأنظمة الشمسية «قاطع دائرة القوس الكهربائي – AFCI»، ويقوم بفصل الدارة الكهربائية في النظام عند استشعار خلل أو عطل، وغالباً ما توجد أجزاء الحماية هذه في العاكس، والذي بإمكانه تحسس أي عطل بالشبكة بشكل سريع وفصل النظام بشكل كامل.

هناك أسباب أخرى تتسبب بعطل القوس الكهربائي في الأنظمة الشمسية بالإضافة إلى التي تم ذكرها سابقاً مثل تكسر الألواح الشمسية أو تلفها.

كيفية التعامل مع عطل القوس الكهربائي

يمكن اتخاذ بعض الخطوات للتعامل مع عطل القوس الكهربائي في أنظمة الطاقة الشمسية أو الأنظمة الكهربائية بشكل عام:

1. إيقاف تشغيل النظام: أول خطوة للتعامل مع عطل القوس الكهربائي هي إيقاف تشغيل النظام الشمسي أو الكهربائي لمنع حدوث مزيد من الأضرار البشرية أو المادية، وذلك من خلال إغلاق قاطع الدارة أو من خلال فصل مصدر الطاقة عن باقي النظام.
2. تحديد موقع العطل: باستخدم الكاميرا الحرارية يمكن معرفة وملاحظة الضرر الناتج عن القوس الكهربائي أما العواكس وأجهزة المراقبة الاخرى فهي قادرة على تحديد مكان العطل بالتحديد.
3. فحص الكابلات: بمجرد تحديد موقع العطل، يتم فحص الكابلات والمكونات بصرياً للبحث عن أي ضرر أو علامة على وجودة حرارة أو حتى وجود كابلات متقطعة أو وصلات منقطعة أو أي خلل بصري آخر.
4. إصلاح أو استبدال الأجزاء التالفة: إذا كان الجزء قد تعطل بالكامل فيجب استبداله، وإن أمكن إصلاحه بحيث لا يؤثر على النظام مرة أخرى واستخدامه.
5. اختبار النظام: بعد إجراء الصيانة أو الاستبدالات الضرورية، يجب اختبار النظام للتأكد من أن العطل الكهربائي تم التخلص منه بشكل كامل قم بتشغيل النظام مرة أخرى وراقبه للبحث عن أي علامات قد تدل على مشاكل أخرى.
6. اطلب المساعدة من محترف: بعد قيامك بفصل النظام، إذا كانت لديك القدرة للقيام بالخطوات السابقة فقم بها، وإذا لم تكن فاطلب المساعدة من مختص أو محترف وهذا ما يفضل القيام به.

خلاصة

الأنظمة الكهربائية حساسة جداً قد يتسبب العطل اللحظي إلى أضرار جسيمة تؤثر على النظام بأكمله أو على حياة البشر، لذا من الضروري التأكد دوماً من القيام بالصيانة الدورية لهذه الأنظمة بالإضافة إلى الحرص على استخدام أفضل المعدات والأجزاء في هذه الأنظمة بحيث تحتوي على أجهزة حماية تمنع أو تقلل من أثر الأعطال والصدمات الكهربائية والحرائق.

تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…

نتمنى لكم يوماً مشمساً!

المصادر: Canadian Centre for Occupational Health and Safety, Wattscore