سوییچ جداکننده هوایی ولتاژ بالا AC بر اساس استاندارد IEC 62271-102
قطعکنندههای هوایی فشار بالا و قطعکنندههای زمینی: عملکرد، انواع و آزمونهای معمول
عملکرد قطعکنندههای هوایی فشار بالا
قطعکنندههای هوایی فشار بالا نقش مهمی در سیستمهای برق فشار بالا ایفا میکنند با ارائه ترکیب الکتریکی و دیداری بین بخشهای مختلف سیستم. این جداسازی برای هر دو نوع عملیات روزمره و نگهداری یا تعمیرات ضروری است. دو شکل اصلی جداسازی عبارتند از:
جداسازی برای عملیات معمول:در طول عملیات معمول، ممکن است برخی اجزای سیستم برق، مانند واکنشدهندههای موازی، فقط در دورههای بار کم نیاز باشند. این اجزا میتوانند با استفاده از قطعکنندهها خاموش شده و سپس با استفاده از قطعکنندههای هوایی وقتی نیاز ندارند (مثلاً در دورههای بار پیک) جداسازی شوند. این امر امکان مدیریت مؤثر منابع سیستم برق را فراهم میکند.
جداسازی برای نگهداری و تعمیر:هنگامی که خطوط انتقال، ترانسفورماتورها، قطعکنندهها یا تجهیزات ایستگاه نیاز به نگهداری یا تعمیر دارند، جداسازی این اجزا از بقیه سیستم برای اطمینان از ایمنی ضروری است. قطعکنندههای هوایی توقف مشهودی در مدار ایجاد میکنند، به این معنی که کارکنان میتوانند تأیید کنند که بخشی از سیستم که روی آن کار میکنند بدون برق و ایمن است.
انواع قطعکنندههای هوایی فشار بالا و قطعکنندههای زمینی
قطعکنندههای هوایی فشار بالا و قطعکنندههای زمینی در انواع مختلف و ترتیبات نصب وجود دارند. چهار نوع رایجتر عبارتند از:
نوع شکاف عمودی:در این نوع، تماس متحرک به صورت عمودی حرکت میکند تا قطعکننده را باز یا بسته کند. این طراحی برای کاربردهایی که فضای محدود است مناسب است، زیرا نیاز به فاصله کمتری در جهت افقی دارد.
نوع شکاف مرکزی:در این نوع، تماس متحرک در مرکز قطعکننده شکاف مییابد، در حالی که تماسهای دو طرف ثابت میمانند. این طراحی نشانگر واضحی از وضعیت باز است و غالباً در کاربردهای تجهیزات تغییر مسیر استفاده میشود.
نوع شکاف دو طرفه:این نوع دارای تماسهای متحرک است که در دو طرف قطعکننده شکاف مییابند. این طراحی جداسازی قویتری ارائه میدهد و معمولاً در زیرстанسیونهای فشار بالا که جداسازی قابل اعتماد ضروری است استفاده میشود.
نوع پانتوگراف:این نوع از یک مکانیسم شبیه دستگاه کششی برای حرکت تماسها استفاده میکند. این طراحی به ویژه برای کاربردهای فشار بالا که فاصله بزرگ بین تماسها برای اطمینان از جداسازی صحیح لازم است مفید است.
آزمونهای معمول قطعکنندههای فشار بالا و قطعکنندههای زمینی
آزمونهای معمول برای اطمینان از اینکه قطعکنندههای فشار بالا و قطعکنندههای زمینی به استانداردها و مشخصات مورد نیاز مطابقت دارند انجام میشود. این آزمونها طراحی شدهاند تا هرگونه خرابی در مواد یا ساختار را بدون آسیبرساندن به ویژگیها یا قابلیت اعتماد تجهیزات آشکار کنند. بر اساس استانداردهای IEC 62271-1 و IEC 62271-102، موارد آزمون معمولی عبارتند از:
آزمون دیالکتریک روی مدار اصلی:یک آزمون کوتاهمدت با ولتاژ توانی با فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز به مدار اصلی اعمال میشود. ولتاژ آزمون در استانداردهای IEC مربوطه مشخص شده و باید بر اساس عامل ارتفاع تنظیم شود.
هدف این آزمون بررسی قدرت عایق قطعکننده و اطمینان از اینکه قادر به تحمل ولتاژ اسمی بدون خرابی است. مقادیر ولتاژ آزمون در جداول استاندارد ذکر شده و باید عامل ارتفاع را در نظر گرفت تا کاهش قدرت دیالکتریک هوا در ارتفاعات بالاتر را در نظر بگیرد.
آزمون عملکرد مکانیکی:این آزمون اطمینان میدهد که قطعکننده تحت شرایط عملیاتی معمولی صحیح کار میکند. این آزمون صحت حرکتهای باز و بسته شدن و همخط بودن تماسها را بررسی میکند. آزمون همچنین اطمینان میدهد که قطعکننده قادر به انجام تعداد مشخصی از عملیات بدون خرابی است.
آزمون افزایش دما:این آزمون افزایش دما را در قطعکننده تحت شرایط جریان اسمی اندازهگیری میکند. هدف اطمینان از این است که افزایش دما حد مجاز را تجاوز نکند، که میتواند منجر به گرم شدن مفرط و خسارت پذیری تجهیزات شود.
آزمون تحمل کوتاهمدار:این آزمون قابلیت قطعکننده برای تحمل اثرات حرارتی و الکترودینامیکی یک خطا کوتاهمدار را بررسی میکند. اگرچه قطعکنندهها برای قطع کوتاهمدار طراحی نشدهاند، باید قادر به حفظ تمامیت و جداسازی ایمن بخش خراب شده سیستم باشند.
آزمون عملکرد قطعکننده زمینی:برای قطعکنندههای زمینی، یک آزمون جداگانه برای اطمینان از اتصال صحیح سیستم به زمین انجام میشود. این آزمون قابلیت اطمینان عملکرد زمینی را بررسی میکند که برای ایمنی در طول نگهداری و تعمیرات ضروری است.
آزمون مقاومت عایق:این آزمون مقاومت عایق بین قطعات زنده و زمین را اندازهگیری میکند تا اطمینان حاصل شود که جریان تسربی وجود ندارد. مقاومت عایق بالا نشاندهنده این است که عایق قطعکننده در حالت خوب است.
بازرسی بصری:یک بازرسی بصری جامع برای بررسی هرگونه خسارت فیزیکی، زنگزدگی یا اصطکاک در قطعکننده و اجزای آن انجام میشود. این بازرسی کمک میکند تا هرگونه مشکلی که میتواند عملکرد یا ایمنی تجهیزات را تحت تأثیر قرار دهد شناسایی شود.
اهمیت آزمونهای معمول
آزمونهای معمول برای اطمینان از اینکه قطعکنندههای فشار بالا و قطعکنندههای زمینی صحیح کار میکنند و قادر به اجرای وظایف جداسازی خود به صورت ایمن هستند ضروری است. این آزمونها معمولاً در محل تولید انجام میشوند، اما با توافق میتوانند در محل نیز انجام شوند. آزمونها کمک میکنند تا هرگونه نقص یا ضعف در تجهیزات قبل از نصب یا بهرهبرداری شناسایی شود، اطمینان میدهند که سیستم برق به صورت قابل اعتماد و ایمن عمل میکند.
با رعایت استانداردهای IEC 62271-1 و IEC 62271-102، تولیدکنندگان و عملیاتکنندگان میتوانند تمامیت و عملکرد قطعکنندههای فشار بالا و قطعکنندههای زمینی را حفظ کنند، بنابراین ایمنی و کارایی کلی سیستم برق را افزایش میدهند.
وقتی عایقبندی قطعکننده و قطعکننده زمینی فقط توسط عایقهای هستهای محکم و هوا در فشار محیطی ارائه میشود، آزمون تحمل ولتاژ توانی ممکن است حذف شود اگر بعدهای بین قطعات هدایتی – بین فازها، در مدارهای قطعکننده باز و بین قطعات هدایتی و قاب – با اندازهگیریهای بعدی بررسی شود.
آزمون دیالکتریک قطعکنندههای زمینی و مدارهای کمکی/کنترل در قطعکنندههای فشار بالا
آزمون دیالکتریک قطعکنندههای زمینی
در هنگام انجام آزمون دیالکتریک قطعکنندههای زمینی، ولتاژ آزمون با قطعکننده زمینی در وضعیت باز اعمال میشود. آزمون در دو شرایط خاص انجام میشود تا اطمینان حاصل شود که عایقبندی صحیح بین بخشهای مختلف قطعکننده وجود دارد:
بین ترمینالهای عایقبندی مجاور (با پایههای زمینی):ولتاژ آزمون بین ترمینالهای عایقبندی مجاور اعمال میشود در حالی که پایههای قطعکننده زمینی هستند. این اطمینان میدهد که عایقبندی کافی بین ترمینالها برای جلوگیری از کوتاهمدارهای غیرمنتظره یا خرابی الکتریکی وجود دارد.
بین تمام ترمینالهای عایقبندی متصل شده (با پایههای زمینی):در این شرایط، تمام ترمینالهای عایقبندی به هم متصل میشوند و ولتاژ آزمون بین این گروه ترمینالها و پایههای زمینی اعمال میشود. این آزمون عایقبندی کلی قطعکننده را بررسی میکند و اطمینان میدهد که جریان تسربی بین ترمینالها و زمین وجود ندارد.
۲. آزمون دیالکتریک مدارهای کمکی و کنترل در مکانیزم عملیاتی
بازرسی و تأیید مطابقت
کیفیت مواد و مونتاژ:نوع مواد استفاده شده در مدارهای کمکی و کنترل، کیفیت مونتاژ، پایانهها و هرگونه پوششهای محافظ علیه زنگزدگی بررسی میشود. این اطمینان میدهد که اجزا برای استفاده مورد نظر مناسب هستند و با گذر زمان تخریب نمییابند.
عایقبندی حرارتی:یک بازرسی بصری برای تأیید نصب صحیح عایقبندی حرارتی انجام میشود. عایقبندی حرارتی صحیح برای جلوگیری از گرم شدن مفرط و اطمینان از طول عمر تجهیزات ضروری است.
مسیرهای هادی و کابل:مسیرهای هادی، کابلها و گرمکنها بررسی میشود تا اطمینان حاصل شود که صحیح نصب شدهاند و هیچ خطر خرابی یا تداخلی ندارند. همچنین آزمونهای مقاومتی روی گرمکنها انجام میشود تا اطمینان حاصل شود که صحیح کار میکنند.
آزمونهای عملکردی
عملکرد مدارهای فشار کم:یک آزمون عملکردی از تمام مدارهای فشار کم، از جمله رلهها، کنتاکتورها و مغناطیسهای متقابل، انجام میشود تا تأیید شود که مدارهای کمکی و کنترل به صورت صحیح با بخشهای دیگر قطعکننده هماهنگ کار میکنند. مکانیزم متقابل نیز باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که به صورت مورد نظر کار میکند.
حفاظت از شوک الکتریکی:بازرسیهای بصری انجام میشود تا اطمینان حاصل شود که حفاظت کافی علیه تماس مستقیم با مدار اصلی وجود دارد و بخشهای مدارهای کمکی و کنترل که ممکن است در طول عملیات معمولی لمس شوند به صورت ایمن قابل دسترسی هستند. این اطمینان میدهد که عملگران از شوک الکتریکی محافظت میشوند.
آزمونهای دیالکتریک مدارهای کمکی و کنترل
آزمونهای فرکانس توانی:فقط آزمونهای فرکانس توانی روی مدارهای کمکی و کنترل انجام میشود. ولتاژ آزمون یا ۱ کیلوولت یا ۲ کیلوولت با مدت یک ثانیه در فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز است. این آزمون اطمینان میدهد که عایقبندی مدارهای فشار کم قادر به تحمل ولتاژ اسمی بدون خرابی است.
۳. اندازهگیری مقاومت مدار اصلی
برای آزمون معمول، کاهش ولتاژ DC یا مقاومت هر قطب مدار اصلی در شرایط مشابه با شرایط استفاده شده در آزمون نوع اندازهگیری میشود. به طور خاص:دمای هوا و نقاط اندازهگیری باید به اندازه امکانپذیر به شرایط استفاده شده در آزمون نوع نزدیک باشند.
مقاومت اندازهگیری شده نباید بیش از ۱.۲ × Ru باشد، که Ru مقاومت اندازهگیری شده قبل از آزمون افزایش دما است. این اطمینان میدهد که مقاومت مدار اصلی در حد مجاز باقی میماند، نشاندهنده این است که تماسها در حالت خوب هستند و مدار قادر به حمل جریان اسمی بدون گرم شدن مفرط است.
۴. طراحی و بازرسیهای بصری
قطعکنندهها و قطعکنندههای زمینی باید تحت بازرسیهای طراحی و بصری دقیق قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که با مشخصات خرید مطابقت دارند. این شامل موارد زیر است:
تأیید مطابقت:اطمینان از اینکه همه اجزا، مواد و ساختار با الزامات مشخص شده در سفارش خرید یا قرارداد مطابقت دارند.
بازرسی اجزا:بررسی هرگونه نقص ظاهری، مانند شکاف، زنگزدگی یا مونتاژ نادرست، که میتواند عملکرد یا ایمنی تجهیزات را تحت تأثیر قرار دهد.
برچسبها و نشانگذاری:تأیید اینکه همه برچسبها، نشانگذاریها و برچسبهای شناسایی موجود و قابل خواندن هستند، از جمله رتبههای ولتاژ، دستورالعملهای عملیاتی و هشدارهای ایمنی.
۵. آزمونهای عملیاتی مکانیکی
آزمونهای عملیاتی مکانیکی برای اطمینان از اینکه قطعکنندهها یا قطعکنندههای زمینی به صورت صحیح در محدوده ولتاژ و فشار تغذیه مشخص شده مکانیزمهای عملیاتی خود کار میکنند، انجام میشود. این آزمونها بدون ولتاژ یا جریان در مدار اصلی انجام میشوند. جنبههای زیر تأیید میشوند:
عملکرد مکانیزم عملیاتی
زاویه خروجی میل مکانیزم عملیاتی:زاویه چرخش میل خروجی مکانیزم عملیاتی اندازهگیری میشود تا اطمینان حاصل شود که با مشخصات طراحی مطابقت دارد. این اطمینان میدهد که تماسها به موقعیتهای صحیح در حین باز و بسته شدن حرکت میکنند.
اندازهگیری گشتاور خروجی مکانیزم عملیاتی:گشتاور مورد نیاز برای عملیات مکانیزم اندازهگیری میشود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده مشخص شده قرار دارد. گشتاور مفرط میتواند مشکلات مکانیکی را نشان دهد، در حالی که گشتاور ناکافی میتواند منجر به عملیات ناقص شود.
جریان موتور مکانیزم عملیاتی:جریان مصرفی توسط موتور در حین عملیات ثبت میشود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده قابل قبول باقی میماند. سطوح جریان غیرمعمول میتواند مشکلات موتور یا تأمین الکتریکی را نشان دهد.
زمانهای عملیاتی:زمان مورد نیاز برای قطعکننده یا قطعکننده زمینی برای تکمیل یک چرخه کامل (بسته-باز) اندازهگیری میشود. این
