ما الذي يجب الانتباه إليه في تصميم مفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض المثبتة على الأعمدة؟
مفاتيح الدائرة المنخفضة الجهد المثبتة على الأعمدة هي أجهزة حماية وتحكم أساسية في أنظمة الطاقة، والتي تؤثر تصميمها وتشغيلها مباشرة على سلامة النظام وموثوقيته. يجب أن يتناول تصميمها بشكل شامل ملاءمة البيئة، والتنسيق بين المعلمات الكهربائية، واختيار المحركات لضمان التشغيل المستقر تحت ظروف مختلفة. أثناء التشغيل، من الضروري الالتزام الصارم ببروتوكولات السلامة، والصيانة المنتظمة، ومعالجة الحالات الاستثنائية بشكل صحيح للحيلولة دون الحوادث الناجمة عن التشغيل الخاطئ. يقدم هذا المقال توضيحًا منهجيًا للمبادئ التصميمية الرئيسية والمعايير التشغيلية لمفاتيح الدائرة المنخفضة الجهد المثبتة على الأعمدة، مما يوفر توجيهًا احترافيًا للمهندسين.
1. اعتبارات التصميم لمفاتيح الدائرة المنخفضة الجهد المثبتة على الأعمدة
يجب أن يتم تصميم مفاتيح الدائرة المنخفضة الجهد المثبتة على الأعمدة بحيث تتحمل البيئات الخارجية القاسية بينما تفي بمتطلبات الحماية والتحكم.
1.1 ملاءمة البيئة
كما أنها معدات مثبتة في الهواء الطلق، يجب أن تتحمل هذه المفاتيح التقلبات الحرارية، والرطوبة، وتآكل الضباب المالح، والاهتزاز الميكانيكي. وفقًا لـ GB/T 2423.17، يجب أن تجتاز اختبار الرذاذ الملح الحيادي لمدة 72 ساعة (درجة 5)، وهو مناسب للمناطق الساحلية أو الصناعية، مع درجة التلوث 3 لمقاومة التلوث الموصل أو التكاثف. بالنسبة للأماكن ذات الارتفاع العالي (>2000م)، يجب تعديل معلمات العزل والتزايد الحراري وفقًا لـ GB/T 20645-2021 (حد التزايد الحراري ينخفض بنسبة 1% لكل زيادة بمقدار 100م؛ يتطلب تخفيض تصنيف التيار فوق 4000م).
بالنسبة للدرجات الحرارية المنخفضة، يجب ضمان التشغيل عند -40°C والتخزين عند -55°C، مع أداء محرك موثوق. تتطلب مقاومة الأشعة فوق البنفسجية طلاءات سطحية مثل الطلاء البولياميد (زاوية الاتصال >90°) أو PVDF (مقاومة الشيخوخة بسبب الأشعة فوق البنفسجية ≥ درجة 8). يجب أن تتوافق ختم الغلاف مع معايير IP54/55 لمنع تدهور العزل.
1.2 التنسيق بين المعلمات الكهربائية
تعتبر حساب التيار القصير بدقة واختيار المعلمات المناسبة أمرًا حاسمًا. يجب حساب التيار القصير باستخدام الطريقة المطلقة، مع مراعاة التيار القصير ثلاثي الأطوار، ثنائي الأطوار، وأحادي الأطوار. يتم حساب التيار القصير الثلاثي الأطوار الأولي كالتالي:
حيث Un هو الجهد الأسمى للخط، وRk, Xk هما المقاومة الكلية والرداءة الكلية للحلقة القصيرة. يجب ألا يكون قدرة الفصل القصوى للتيار القصير (Ics) للمفتاح أقل من أكبر تيار قصير ثلاثي الأطوار. يتطلب التحقق من الحساسية أن يكون التيار القصير الأدنى في نهاية الخط على الأقل 1.3 مرة من قيمة الإعداد الفوري أو القصير للتيار الزائد: Imin≥1.3Iset3.
بالنسبة لحماية الحمل الزائد، يجب أن يرضي إعداد الفصل الطويل Iset1 الشرط Iz≥Iset1≥Ic، حيث Iz هو قدرة التوصيل المستمرة للأسلاك وIc هو التيار المحسوب للحمل. بالنسبة لحماية التيار القصير، يجب أن يكون إعداد الفصل الفوري Iset3 ≥1.2 مرة من التيار الكامل للبدء لأكبر محرك (مثل 20-35 مرة التيار الأسمى للمحركات ذات القفص السQUI
