تؤدي المحولات دورًا محوريًا في أنظمة توزيع الطاقة الكهربائية، حيث تعمل على رفع أو خفض الجهد لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة. ولضمان التشغيل الآمن والموثوق للمحولات، يحدد قانون الكهرباء الوطني (NEC) متطلبات محددة لحمايتها، وفصلها، وتأريضها، وتهويتها، ووضع العلامات عليها. ستقدم هذه المقالة نظرة شاملة على أحكام قانون الكهرباء الوطني المتعلقة بحماية المحولات، بما في ذلك الحماية من التيار الزائد، ووسائل الفصل، والتأريض، والتهوية، وعلامات لوحة البيانات.

الحماية من التيار الزائد للمحولات (NEC 450.3)

الحماية الأساسية من التيار الزائد

يُشترط وجود حماية من التيار الزائد في الدائرة الكهربائية للمحولات ذات الجهد الابتدائي 1,000 فولت أو أقل، ما لم يستوفِ المحول أحد الاستثناءات المذكورة في المادة 450.3(أ) من قانون الكهرباء الوطني (NEC). يجب ألا تتجاوز قدرة جهاز الحماية من التيار الزائد في الدائرة الكهربائية 125% من التيار الابتدائي المقنن للمحول. بالنسبة للمحولات ذات الملفات الابتدائية المتعددة، يجب أن يكون لكل ملف جهاز حماية من التيار الزائد خاص به.

حماية ثانوية من التيار الزائد

يُشترط وجود حماية ثانوية ضد التيار الزائد للمحولات ذات الجهد الثانوي 1,000 فولت أو أقل، ما لم يستوفِ المحول أحد الاستثناءات المذكورة في المادة 450.3 (ب) من قانون الكهرباء الوطني (NEC). يجب ألا تتجاوز قدرة الحماية الثانوية ضد التيار الزائد 125% من التيار الثانوي المقنن للمحول. في حال كان التيار الثانوي المقنن أقل من 9 أمبير، يمكن ألا تتجاوز قدرة الحماية الثانوية ضد التيار الزائد 167% من التيار الثانوي المقنن للمحول.

الاستثناءات والحالات الخاصة

يُقدّم معيار NEC 450.3 استثناءات عديدة لمتطلبات الحماية من التيار الزائد في الدائرة الأولية والثانوية. تنطبق هذه الاستثناءات على بعض أنواع المحولات، مثل المحولات الذاتية، وعلى المحولات ذات الخصائص المحددة، مثل تلك ذات المعاوقة العالية أو تلك المستخدمة في دوائر التحكم في المحركات. من الضروري مراجعة البندين (أ) و(ب) من معيار NEC 450.3 بدقة لتحديد ما إذا كان المحول يستوفي أيًا من هذه الاستثناءات.

وسائل فصل المحولات (NEC 450.14)

موقع وسائل الفصل

يجب أن تكون وسيلة فصل المحول إما في مرمى بصر المحول أو في مكان بعيد. وفي حال وجودها في مكان بعيد، يجب أن تكون وسيلة الفصل قابلة للقفل وفقًا للمادة 110.25 من قانون الكهرباء الوطني.

متطلبات الوصول

يجب أن تكون وسائل فصل المحول سهلة الوصول ويجب ألا تكون موجودة على ارتفاع يزيد عن 6.5 قدم (2.0 متر) فوق الأرضية أو منصة العمل، ما لم تستوف أحد الاستثناءات المدرجة في NEC 450.14 (A).

علامات دائمة

يجب أن تكون وسائل فصل المحولات مُعلَّمة بشكل دائم لتحديد المحول الذي تتحكم به. يجب أن تكون العلامات واضحة للعيان وأن تتضمن المعلومات التالية:

• تحديد المحول (على سبيل المثال، "المحول T1")
• تصنيفات الجهد والتيار للمحول
• موقع المحول (إذا لم يكن في مجال رؤية وسيلة الفصل)

تأريض المحولات (NEC 450.10)

تأريض حاويات المحولات

يجب تأريض صناديق المحولات وفقًا للمادة 250.4 من قانون الكهرباء الوطني (NEC)، التي تحدد المتطلبات العامة للتأريض والربط. يجب تحديد حجم موصل التأريض وفقًا للمادة 250.66 من قانون الكهرباء الوطني (NEC)، ويجب توصيله بصندوق المحول باستخدام طرف تأريض أو قضيب توصيل معتمد.

تأريض الدوائر الثانوية للمحول

يجب تأريض الدوائر الثانوية للمحولات وفقًا للمادتين 250.20 و250.30 من قانون الكهرباء الوطني (NEC). وتعتمد طريقة التأريض على جهد الدائرة الثانوية للمحول ونوع النظام الكهربائي (مثل النظام ذي التفرع المنفصل أو النظام ذي التفرع غير المنفصل). وبشكل عام، يجب تحديد حجم موصل التأريض وفقًا للمادة 250.66 من قانون الكهرباء الوطني (NEC)، ويجب توصيله بالدائرة الثانوية باستخدام طرف تأريض أو قضيب توصيل معتمد.

تهوية وتبريد المحولات (NEC 450.9)

متطلبات التهوية لغرف المحولات

يجب تزويد غرف المحولات بفتحات تهوية لتصريف الحرارة المتولدة من المحولات. يجب أن تكون فتحات التهوية مصممة وفقًا للمعيار NEC 450.45، وأن تُوضع في مواقع تضمن التهوية المتقاطعة داخل الغرفة. في بعض الحالات، قد يلزم استخدام التهوية الميكانيكية للحفاظ على درجات حرارة مقبولة داخل الغرفة.

متطلبات التبريد للمحولات المملوءة بالسوائل

يجب تزويد المحولات المملوءة بالسوائل بنظام تبريد كافٍ لمنع ارتفاع درجة حرارتها وضمان التشغيل السليم. وتعتمد طريقة التبريد على حجم المحول ونوع السائل المستخدم للعزل والتبريد (مثل الزيت المعدني، أو سائل السيليكون، أو سائل أقل قابلية للاشتعال). ويمكن تبريد هذه المحولات عن طريق الحمل الحراري الطبيعي، أو التبريد بالهواء القسري، أو المبادلات الحرارية السائلة. ويجب تصميم نظام التبريد وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة للمحول، وأن يكون قادرًا على الحفاظ على درجة حرارة السائل ضمن الحدود المقبولة.

علامات لوحة اسم المحول (NEC 450.11)

معلومات لوحة الاسم المطلوبة

يجب أن تتضمن لوحات تعريف المحولات المعلومات التالية:

• اسم الشركة المصنعة للمحول
• محول تصنيف كيلو فولت أمبير (كيلو فولت أمبير)
• تردد
• الجهد الابتدائي والثانوي
• المعاوقة (إذا كانت 25 كيلو فولت أمبير أو أكبر)
• المساحات المطلوبة للتهوية
• كمية ونوع سائل العزل (للمحولات المملوءة بالسوائل)
• تصنيف BIL للملفات عالية الجهد (للمحولات ذات الملفات عالية الجهد التي تزيد عن 1,000 فولت)

متانة لوحات الأسماء

يجب أن تُصنع لوحات بيانات المحولات من مواد متينة تتحمل الظروف البيئية التي يُركّب فيها المحول. ويجب تثبيت لوحة البيانات بإحكام على المحول، وأن تكون قابلة للقراءة طوال فترة تشغيله.