עומסים חריגים על מערכות חשמל – זיהוי, מניעה והגנה מקצועית
עומס חשמלי חריג הוא מצב בו המערכת נדרשת לספק אנרגיה העולה על קיבולת המערכת. בטרמו-טק אנו מתמחים בזיהוי מוקדם של עומסים כאלה, בתכנון מערכות מגנות ובהגנה על ציוד קריטי.
מהו עומס חשמלי חריג?
עומס חריג (או עומס יתר) מתרחש כאשר דרישת ההספק במעגל עולה על היכולת התכנונית שלו. במקרה כזה נוצרת התחממות חריגה של מוליכים, בלאי של בידוד ואף קצרים או שריפה. עומס חריג יכול להיות ממושך (צריכת יתר עקב צרכן כבד) או רגעי (קפיצת מתח או זרם פתאומי). דוגמאות נפוצות:
- קפיצות מתח (spikes) כתוצאה מברקים או הפעלת עומס כבד פתאומי
- התפרצות זרם (surge) בעת חיבור פתאומי של עומס חשמלי גבוה
- קצר חשמלי פתאומי היוצר זרם עצום
- הרמוניות או הפרעות ברשת (במיוחד בתדר החשמל) הנגרמות על ידי עומסים אלקטרוניים
- וולטים נמוכים או גבוהים באופן בלתי צפוי, הגורמים לאי-יציבות במערכת
עומס חשמלי חריג יכול להיגרם גם במצבים של זרמים בלתי מבוקרים ואספקת חשמל משתנה.
כיצד נוצר עומס חשמלי חריג?
עומס חריג עלול להיווצר עקב מגוון גורמים פנימיים וחיצוניים במערכת החשמל. דוגמה נפוצה היא הפעלת כמה מכשירים רבי-עוצמה במקביל (כדוגמת דוד חשמל, תנור ומיקרוגל) על אותו מעגל. סיבות נוספות כוללות:
- הפעלה של מכשירים בעלי עוצמת התנעה גבוהה (מנועי חשמל, מדחסי אוויר, דוד שמש) הגורמת לזרמי פיק פתאומיים
- ליקויים בחיווט או בידוד לקוי היוצרים קצר או זרימת זרם נזילה חריגה
- אירועי מתח חיצוניים (ברקים, נפילות או עליות מתח ברשת) שיוצרים גל משמעותי של זרם ומתח
- פעילות תחזוקה לקויה או שינויים בלתי מבוקרים בתצורת המערכת, שיכולים להעמיס פתאום על רשת החשמל
- תנאי סביבה קשים (טמפרטורה גבוהה, לחות) המכבידים על יכולת המוליכים להתמודד עם הזרם
מה הם הסיכונים של עומס חריג על מערכת החשמל?
עומס חשמלי חריג עלול לגרום להשלכות חמורות. צריכת חשמל העולה על יכולת המערכת יוצרת התחממות חריגה של המוליכים וכתוצאה מכך בלאי מהיר של הבידוד, ואף גורמת לקצרים ושריפות. בנוסף, עומס חורג עלול לגרום לתקלות תפעוליות ופיננסיות נוספות, כגון:
- נזק לציוד חשמלי ואלקטרוני חשוב (שנאים, מנועים, לוחות בקרה) עקב זרמי עומס גבוהים
- הפסקות חשמל בלתי מתוכננות (מפסקי מערכת מתנתקים) הפוגעות ברציפות אספקת החשמל
- קיצור חיי הרכיבים והצטברות בלאי עקב התחממות יתר ממושכת
- סכנת בטיחות (חימום חוטים, ניצוצות וקצרים שעלולים לסכן חיי אדם ולגרום לשריפות)
- הפסדים כספיים גדולים: עלויות תיקון, הפסדי ייצור או שירות, וקנסות (בעסקים קריטיים למשל)
אילו רכיבים קיימים במערכות חשמליות להגנה מפני עומסים חריגים?
מספר רכיבים נפוצים מגן על מערכת החשמל במצבי עומס חריג:
- נתיכים ומפסקים מנתקים את הזרם באופן אוטומטי כשנמדד עומס יתר או קצר חשמלי במעגל.
- מפסק פחת (RCD) מגלה זרמי נזילה לאדמה ומנתק בזמן אמת, מה שמקטין סיכוני התחשמלות ופגיעות עומס פתאומי.
- מגן נחשול (SPD) התקן הנצמד ללוח, מפחית תנודות פתאומיות במתח (למשל ברקים או הפרעות ברשת) כדי להגן על הציוד.
- הגנות עומס על מנועים מעגלים מורכבים ורליי תרמיים במנועים חשמליים אשר מנתקים את המנוע אם זרם העבודה גבוה מדי לאורך זמן.
- ממסרים להגנה על מתח נמוך/גבוה (Undervoltage/overvoltage relays) מנתקים אספקת זרם בעת זיהוי מתח חריג חורג מגבול הבטיחות.
- מערכות ניטור ושליטה חיישנים ומערכות PLC/SCADA המנטרים זרם ומתח בכל חלקי המערכת ומתריעים על ערכים חריגים בזמן אמת.
בדיקות חשמל שנועדו לזהות עומסים חריגים
בכדי לאתר עומסים חריגים לפני שגורמים נזק, מבצעים בדיקות מבוקרות ומתקדמות במערכות החשמל:
- סריקה תרמית - בדיקה תרמוגרפית באמצעות מצלמות תרמיות המזהות אזורים חמים בכבלים ובחיבורים בלוח החשמל, המצביעים על עומס יתר או חיבור רופף.
- מדידת זרם - שימוש באמפר-קליפס על מנשא הזרם או על פיוז למדידת הזרם בפועל בכל מעגל ולבדיקת חריגות.
- ניתוח איכות החשמל - מודד נחשולי מתח, סטיות תדר וזרמים הרמוניים שעשויים להעיד על עומסים חריגים.
- ביצוע עומסים - החלת עומס מוגבר על המערכת בצורה מבוקרת, לצורך בדיקת תגובת הפיוז או המפסק במצב עומס קיצוני.
- ניטור רציף של מערכות בקרה אוטומטיות וממוחשבות.
הגנות במערכות חשמל כנגד עומסים חריגים והנזקים שלהם
כדי למנוע נזקים מעומס חשמלי חריג, נוקטים במספר אמצעי מניעה והגנה:
- תכנון מערכת נכון- בחירת לוחות חשמל וכבלים עם קיבולת גבוהה והתאמתם לתקן החשמל העדכני, כולל איזון עומסי הפאזות.
- מפסקי יתר והגנה תרמית- התקנת מפסקים תרמיים ונתיכים בעוצמה מתאימה (עם שולי ביטחון) לשם ניתוק אוטומטי במעגל העומס.
- מפסק פחת- רכיב המזהה זרמי נזילה לאדמה ומנתק את הזרם, ובכך מונע סכנה כתוצאה מעומס פתאומי או קצר.
- התקני נחשול- התקנה בכניסת החשמל ולוחות פנימיים להגנת ציוד אלקטרוני מפני עליות מתח פתאומיות ונחשולי ברק.
- בקרה וניטור מתמידים- שימוש במערכות PLC/SCADA למעקב תמידי אחר זרם ומתח, עם התרעות על חריגות ותחזוקה מונעת במידת הצורך.
- מנגנוני גיבוי- מערכות UPS, סוללות וגנרטורים המספקים אספקת חשמל רציפה לעומסים קריטיים בעת כשל, וכן פרוצדורות לכיבוי מבוקר של עומסים משניים.
- תחזוקה ובדיקות תקופתיות- בדיקות שגרתיות על פי דרישות רגולטוריות לבחינת תקינות רכיבים וזיהוי מוקדם של ליקויים.
סיכום
עומס חשמלי חריג מהווה סיכון לכל מערכת, אך עם זיהוי מוקדם ושיטות הגנה יעילות ניתן למנוע נזקים. בטרמו-טק אנו מתמחים בהליכי בדיקות וזיהוי מוקדם, וכן בתכנון מערכתי ושמירה על ציוד קריטי. צרו קשר לייעוץ ולמניעת תקלות.
