قواطع دارة المولدات (GCB) مقابل قواطع الدائرة عالية الجهد التقليدية: الاختلافات الرئيسية

1. قطع تيارات القصر "عبور الصفر المتأخر"

• قواطع الدوائر التقليدية: تخمد القوس عند الصفر الطبيعي للتيار. في شبكة التوزيع النموذجية، يتلاشى المكون المستمر لتيار القصر بسرعة، لذا يصل صفر التيار فوراً تقريباً ويكون القطع مباشراً.
• قواطع دائرة المولد: تواجه وضعاً مختلفاً تماماً. مع نسبة X/R العالية للغاية لدائرة المولد، يتلاشى المكون المستمر ببطء شديد، مما قد يدفع عبور الصفر بعيداً في المستقبل - وهي حالة تُعرف بـ "عبور الصفر المتأخر". وفقاً لـ IEC/IEEE 62271-37-013، يجب أن يكون قاطع دائرة المولد قادراً على قطع التيارات التي تحمل نسبة عالية جداً من المكون المستمر. يقوم بذلك من خلال بناء جهد قوس عالٍ عند انفصال الملامسات، مما يجبر التيار على الوصول إلى الصفر بحيث يمكن إزالة العطل بأمان.

2. معدل ارتفاع جهد الاستعادة العابر (TRV)

• قواطع الدوائر التقليدية: تشهد ارتفاعاً لطيفاً نسبياً في جهد الاستعادة العابر لأعطال الأطراف عند انفصال الملامسات، لذا فإن أداء استعادة العزل المطلوب يكون متواضعاً.
• قواطع دائرة المولد: تشهد ارتفاعاً سريعاً للغاية في جهد الاستعادة العابر مع تأخير زمني قليل جداً في أعطال مصدر المولد. للنجاة من ذلك، يحتاج قاطع دائرة المولد إلى سرعة استعادة عزل تتجاوز بكثير ما يقدمه قاطع التوزيع من نفس الفئة.

3. مستوى العزل وقدرة التحمل

• قواطع الدوائر التقليدية: معزولة بشكل رئيسي ضد تغيرات جهد الشبكة الطبيعية.
• قواطع دائرة المولد: يجب أن تتعامل مع التغيرات السريعة في الجهد عند فصل المولد، مما يمكن أن يفرض جهوداً زائدة عابرة عالية جداً على القاطع. لذلك، تُبنى قواطع دائرة المولد بمستويات عزل أعلى بكثير وقدرة تحمل لصواعق البرق مقارنة بقواطع التوزيع ذات التصنيفات المماثلة.

4. القطع والإغلاق خارج الطور

• قواطع الدوائر التقليدية: عادة لا يوجد لديها متطلب إلزامي للقطع خارج الطور، أو فقط متطلب خفيف.

• قواطع دائرة المولد: يجب أن توفر قطعاً قوياً خارج الطور. إذا كان المولد والشبكة خارج التزامن - غير متطابقين في الجهد والتردد - فإن فجوة المفتاح تتعرض لإجهاد بجهد عالٍ للغاية. لذلك، تُحدد قواطع دائرة المولد لتيارات قطع خارج الطور أعلى بكثير من القواطع التقليدية، مع نسبة مسموح بها أعلى من المكون المستمر في التيار غير المتماثل أيضاً.

5. التيار المقنن وسعة القطع

• قواطع الدوائر التقليدية: تُبنى لتصنيفات تيار متواضعة.
• قواطع دائرة المولد: مصممة للتيار الثقيل. إن تيارها المستمر المقنن وتيار قطع القصر يطغيان على تلك الخاصة بقواطع دوائر التوزيع، لأنها يجب أن تتعامل مع العبء الشديد لوحدات التوليد الكبيرة.

6. البناء وآلية التشغيل

• قواطع الدوائر التقليدية: خاصة عند الجهود الأعلى، حيث تكون مسافات الأطوار كبيرة - تُبنى غالباً كأجهزة تشغيل بقطب واحد، مما ينطوي على خطر التشغيل غير المتزامن للأطوار.
• تُجهز قواطع دائرة المولد عادة بآلية تشغيل متشابكة ميكانيكياً ثلاثية الأطوار لضمان التشغيل المتزامن. وهذا يمنع تيار التسلسل السلبي الذي سينتجه التشغيل غير المتزامن في ملف عضدة المولد، والذي قد يتسبب خلاف ذلك في تلف العضو الدوار. تميل قواطع دائرة المولد الحديثة أيضاً إلى دمج قاطع الدائرة، وجهاز الفصل، ومفتاح التأريض، ومحولات القياس في مجموعة واحدة مدمجة.

ملخص

لا يُعد قاطع دائرة المولد مجرد قاطع دائرة تقليدي عالي الجهد يُوضع في دائرة المولد؛ بل هو حماية مصممة خصيصاً لتلبية المتطلبات الفريدة لأنظمة المولدات. يعمل القاطع التقليدي في شبكة توزيع حيث يتلاشى المكون المستمر بسرعة وتظل ممانعة النظام مستقرة نسبياً، في حين يجب أن يتعامل قاطع دائرة المولد مع تيارات تأخر عبور الصفر الناتجة عن نسب المفاعلة إلى المقاومة العالية، وجهد استعادة عابر شديد الانحدار، ومهام خارج الطور المتطلبة، وتيارات مقدرة عالية جداً.

أضف إلى ذلك آلية التعشيق ثلاثية الطور، وستحصل على تصميم يلغي خطر تلف الدوار الناتج عن التشغيل غير المتزامن. إن قواطع التوزيع ببساطة ليست قادرة على تحمل الإجهاد الكهربائي عند مخرج المولد — فقط قاطع دائرة المولد يمكنه إزالة هذه الأعطال في أجزاء من الثانية وتقديم الحماية التي تعتمد عليها وحدات التوليد الكبيرة ومحولات رفع الجهد الخاصة بها.

تم التحرير من: Garca