保险ة متوسطة الجهد | حماية سريعة لمحولات الكهرباء في 10 مللي ثانية

تُستخدم المفاتيح القاطعة ذات التيار المتوسط بشكل أساسي لحماية الأحمال مثل المحولات والمحركات. المفتاح القاطع هو جهاز يقاطع الدائرة التي يتم تثبيته فيها عندما يتجاوز التيار قيمة معينة لمدة كافية، عن طريق ذوبان أحد المكونات أو أكثر المصممة خصيصًا وذات الأبعاد المناسبة. قد يواجه المفاتيح القاطعة ذات التقييد الحالي صعوبة في التعامل مع القيم المتوسطة للتيار (الزيادات بين 6 إلى 10 أضعاف التيار المقنن)، لذا يتم استخدامها عادةً بالاشتراك مع أجهزة التبديل.

تعمل المفاتيح القاطعة ذات التيار المتوسط من خلال إدخال موصل معدني (عنصر المفتاح القاطع) على التوالي مع الدائرة. عندما يمر تيار زيادة أو قصر دارة عبر العنصر، يتسبب التسخين الذاتي في ذوبانه بمجرد أن يتجاوز التيار قيمته المقننة، مما يؤدي إلى فتح الدائرة. وبالتالي، تكون للمفاتيح القاطعة مقاومة نسبية عالية، مما يؤدي إلى توليد حرارة كبيرة تحت التيار المقنن. على سبيل المثال، تولد مفتاح قاطع بقوة 125 أمبير حوالي 93 واط من الحرارة، بينما تولد مفتاح قاطع بقوة 160 أمبير حوالي 217 واط، ومفتاح قاطع بقوة 200 أمبير ينتج حوالي 333 واط. في السوق، يمكن الحصول على مفاتيح قاطعة بقوة 12 كيلوفولت بقيم تيار تصل إلى 355 أمبير، مما يؤدي إلى تشتت طاقة أكبر.

في التطبيقات العملية للقواطع الكهربائية، يجب أن يكون التيار المقنن للمفتاح القاطع حوالي 1.25 ضعف التيار التشغيلي طويل الأمد للأحمال. عند تركيب المفاتيح القاطعة داخل خزانة ثلاثية الأطوار محكمة الإغلاق أو بشكل منفصل في أنابيب مغلفة بالراتنج المعزولة، لا يمكن للفراغ المحدود داخل حجرة المفتاح القاطع أن يتشتت الحرارة بشكل فعال. قد يؤدي توليد حرارة يتجاوز 100 واط إلى زيادة درجة الحرارة بما يتجاوز الحدود المقبولة، مما يتطلب تخفيض سعة المفتاح القاطع.

بالإضافة إلى ذلك، بسبب القيود الحجمية في الوحدات الرئيسية الحلقة (RMUs)، فإن قطر حجرة المفتاح القاطع في RMUs الغازية المعزولة بشكل مدمج通常是中文，但这里需要翻译成阿拉伯语。以下是翻译后的内容：

بالإضافة إلى ذلك، بسبب القيود الحجمية في الوحدات الرئيسية الحلقة (RMUs)، فإن قطر حجرة المفتاح القاطع في RMUs الغازية المعزولة بشكل مدمج عادة ما يكون حوالي 90 ملم، مما يسمح بتثبيت مفاتيح قاطعة تصل إلى 160 أمبير (تستخدم بشكل شائع حتى 125 أمبير). هذا يحد من الحماية لمحولات تصل إلى حوالي 1250 كيلوفولت أمبير. تحتاج المحولات الأكبر من 1250 كيلوفولت أمبير إلى حماية بواسطة قواطع دوائر. وبالمثل، بالنسبة للدوائر F-C (المفتاح القاطع - الملامس) المستخدمة لحماية المحركات، تكون الحل عادة محدودًا بمحركات تصل إلى 1250 كيلوواط. تحتاج المحركات الأكبر إلى تحكم وحماية مستندة إلى قواطع الدوائر.

في تطبيقات التحكم في المحركات، يستخدم التركيب F-C مفتاح قاطع ذو تيار عالي للتقييد كجهاز حماية احتياطي. في دائرة F-C، عندما يكون تيار العطل مساويًا أو أقل من قدرة القطع للملامس الفراغي، يجب أن يعمل مفتاح الحماية المتكامل ويقوم الملامس بقطع التيار. يعمل المفتاح القاطع فقط عندما يتجاوز تيار العطل الضبط الخاص بالمفتاح أو إذا فشل الملامس الفراغي في العمل.

توفر الحماية ضد القصر المفتاح القاطع. يتم اختيار المفتاح القاطع عادة بتيار مقنن أعلى من تيار الحمل الكامل للمحرك ليتحمل تيارات التشغيل الأولية، ولكنه لا يستطيع توفير الحماية ضد زيادة الحمل في نفس الوقت. لذلك، تتطلب الحماية ضد زيادة الحمل مفاتيح زمنية عكسية أو زمنية ثابتة. قد تتعرض المكونات مثل الملامسات، المحولات الكهربائية، الكابلات، المحرك نفسه، والمعدات الأخرى في الدائرة للتلف بسبب زيادة الحمل المستمرة أو بسبب الطاقة التي تمر عبرها تتجاوز قدرتها على التحمل.

توفر الحماية ضد زيادة التيار الناتجة عن زيادة الحمل، أو فقدان الطور، أو قفل الروتور، أو بدء تشغيل متكرر بواسطة مفاتيح زمنية عكسية أو زمنية ثابتة، والتي تعمل على الملامس. توفر الحماية ضد أعطال الطور-الى-طور أو الطور-الى-الأرض بتيارات أقل من قدرة القطع للملامس بواسطة المفتاح الزمني. توفر الحماية ضد تيارات العطل التي تتجاوز قدرة القطع للملامس حتى المستوى الأقصى للتحمل بواسطة المفتاح القاطع.

يُستخدم المعدات المركبة من المفتاح القاطع بشكل أساسي لحماية المحولات. تشمل التطبيقات النموذجية دوائر التغذية للمحولات في الوحدات الرئيسية الحلقة (RMUs)، حيث يتم الجمع بين مفتاح تحميل SF6 والمفاتيح القاطعة لتحقيق تصميم مدمج وخالي من الصيانة. تكوين آخر هو حل العربة القابلة للسحب، حيث يتم دمج وحدة المفتاح القاطع - الملامس في لوحة توزيع ذات توتر متوسط (مثل اللوحة المعدنية)، مما يسمح بسحبها بسهولة للصيانة واستبدال المفاتيح القاطعة.

عند استخدام الأجهزة المركبة لحماية المحولات، يتم إنشاء نظام حماية ثنائي المراحل من خلال دمج حماية المفتاح. في حالة زيادة الحمل أو تيار زيادة معتدل، يقوم المفتاح بإرسال أمر القطع إلى مفتاح التحميل لإزالة العطل. في حالة أعطال القصر الشديدة، يعمل المفتاح القاطع ويقوم بتشغيل المفتاح لقطع الدائرة.

عند حدوث عطل داخلي مثل قصر دارة في المحول، يؤدي القوس الناتج إلى تحلل الزيت العازل إلى غاز. مع استمرار العطل، يزداد الضغط الداخلي بسرعة، مما قد يؤدي إلى تمزق الخزان أو الانفجار. لمنع فشل الخزان، يجب إزالة العطل خلال 20 مللي ثانية (ms). ومع ذلك، فإن وقت القطع الكلي لمفتاح الدائرة - الذي يتكون من وقت عمل المفتاح الزمني، وقت القطع المتأصل، ووقت القوس - عادة ما يكون لا يقل عن 60 مللي ثانية، وهو غير كافٍ لحماية المحول بكفاءة. بالمقارنة، توفر المفاتيح القاطعة ذات التقييد الحالي انقطاعًا سريعًا جدًا للأعطال، قادرًا على إزالة الأعطال خلال 10 مللي ثانية، مما يوفر حماية فعالة للغاية للمحول.