تقييم قاطع الدائرة | تيار الفصل والوصل القصير للدائرة
يتضمن تقييم مفتاح الدائرة:
التيار القصير المحدد لقطع الدائرة.
التيار القصير المحدد لصنع الدائرة.
سلسلة التشغيل المحددة لمفتاح الدائرة.
التيار القصير المحدد للوقت.
التيار القصير لقطع الدائرة في مفتاح الدائرة
هذا هو التيار القصير الأقصى الذي يمكن لمفتاح الدائرة (CB) تحمله قبل أن يتم قطعه عن طريق فتح نقاط الاتصال الخاصة به.
عندما يتدفق تيار قصير عبر مفتاح الدائرة، سيكون هناك ضغوط حرارية وميكانيكية في أجزاء التوصيل الحاملة للتيار. إذا كانت منطقة الاتصال وقطر المقطع العرضي لأجزاء التوصيل في مفتاح الدائرة غير كافية، قد يكون هناك احتمال للتلف الدائم في العزل وكذلك أجزاء التوصيل في مفتاح الدائرة.
وفقاً لقانون جول للتسخين، فإن الارتفاع في درجة الحرارة يتناسب طردياً مع مربع التيار القصير، مقاومة الاتصال ومدة التيار القصير. يستمر تدفق التيار القصير عبر مفتاح الدائرة حتى يتم قطعه عن طريق عملية فتح مفتاح الدائرة.
نظراً لأن الضغط الحراري في مفتاح الدائرة يتناسب مع فترة التيار القصير، فإن قدرة قطع مفتاح الدائرة الكهربائي تعتمد على وقت التشغيل. عند 160°س يصبح الألمنيوم ناعماً ويفقد قوته الميكانيكية، ويمكن اعتبار هذه الحرارة كحد لارتفاع درجة حرارة نقاط الاتصال أثناء التيار القصير.
وبالتالي، فإن قدرة قطع التيار القصير أو التيار القصير لقطع الدائرة في مفتاح الدائرة يتم تعريفها بأنه أقصى تيار يمكن أن يتدفق عبر المفتاح من وقت حدوث التيار القصير إلى وقت قطع التيار القصير دون أي تلف دائم في مفتاح الدائرة.
يتم التعبير عن قيمة التيار القصير لقطع الدائرة بالقيمة الفعالة.
خلال التيار القصير، لا يخضع مفتاح الدائرة فقط للضغوط الحرارية، بل يتعرض أيضاً للضغوط الميكانيكية بشكل خطير. لذلك، عند تحديد قدرة التيار القصير، يتم النظر في القوة الميكانيكية لمفتاح الدائرة أيضًا.
لذا، لاختيار مفتاح دائر مناسب، فمن الواضح أنه يجب تحديد مستوى العطل في النقطة التي سيتم فيها تركيب مفتاح الدائرة. بمجرد تحديد مستوى العطل لأي جزء من نظام النقل الكهربائي، يكون من السهل اختيار مفتاح الدائرة المناسب لهذا الجزء من الشبكة.
قدرة صنع التيار القصير المحددة
تعبر قدرة صنع التيار القصير لمفتاح الدائرة بالقيمة القصوى وليس بالقيمة الفعالة مثل قدرة القطع. نظرياً، في اللحظة التي يحدث فيها عطل في النظام، يمكن أن يرتفع التيار العاطفي إلى ضعف مستواه العاطفي المتناظر.
في اللحظة التي يتم فيها تشغيل مفتاح الدائرة في حالة عطل في النظام، يتم توصيل الجزء القصير من النظام بالمصدر. الدورة الأولى من التيار خلال إغلاق مفتاح الدائرة لها أعلى سعة. وهذا يعادل حوالي ضعف سعة موجة التيار العاطفي المتناظر.
يجب على نقاط الاتصال في المفتاح تحمل هذا القيمة العليا للتيار خلال الدورة الأولى من الموجة عندما يتم إغلاق المفتاح تحت حالة العطل. بناءً على هذا الظاهرة المذكورة أعلاه، يجب تصنيف المفتاح المختار بقدرة صنع التيار القصير.
نظرًا لأن التيار القصير المحدد لصنع الدائرة في مفتاح الدائرة يتم التعبير عنه بالقيمة القصوى، فإنه دائماً أكبر من التيار القصير المحدد لقطع الدائرة في مفتاح الدائرة. القيمة الطبيعية للتيار القصير لصنع الدائرة هي 2.5 مرة أكثر من التيار القصير لقطع الدائرة. هذا صحيح لكلاً من مفاتيح الدائرة القياسية والتحكم عن بعد.
سلسلة التشغيل المحددة أو دورة العمل لمفتاح الدائرة
هذه هي متطلبات الجهد الميكانيكي لميكانيزم تشغيل مفتاح الدائرة. تم تحديد سلسلة التشغيل المحددة لمفتاح الدائرة كالتالي:
حيث، O يشير إلى عملية فتح CB.
CO يمثل وقت تشغيل الإغلاق والذي يليه مباشرة عملية فتح بدون أي تأخير متعمد.
t’ هو الوقت بين العمليتين اللازم لإعادة الشروط الأولية ومنع التسخين الزائد لأجزاء التوصيل في مفتاح الدائرة. t = 0.3 ثانية لمفتاح الدائرة
المعد للإعادة الأولى التلقائية، ما لم يُحدد خلاف ذلك.
افترض أن دورة العمل المحددة لمفتاح الدائرة هي:
هذا يعني أن عملية فتح مفتاح الدائرة تتبعها عملية إغلاق بعد فترة زمنية 0.3 ثانية، ثم يفتح مفتاح الدائرة مرة أخرى دون أي تأخير متعمد. بعد هذه العملية الفتح، يتم إغلاق CB مرة أخرى بعد 3 دقائق ثم يعمل فوراً دون أي تأخير متعمد.
التيار القصير المحدد للوقت
هذا هو حد التيار الذي يمكن لمفتاح الدائرة حمله بأمان لفترة زمنية معينة دون أي تلف فيه. لا يقوم مفاتيح الدائرة بقطع التيار القصير فور حدوث عطل في النظام. هناك دائماً بعض التأخيرات المتعمدة وغير المتعمدة بين لحظة حدوث العطل ولحظة قطع العطل بواسطة مفتاح الدائرة.
هذا التأخير ناتج عن وقت تشغيل أجهزة الحماية، وقت تشغيل مفتاح الدائرة وقد يكون هناك بعض التأخير المتعمد في جهاز الحماية لتنسيق حماية النظام الكهربائي بشكل صحيح. حتى لو فشل مفتاح الدائرة في العمل، سيتم قطع العطل بواسطة مفتاح الدائرة التالي الأعلى.
في هذه الحالة تكون فترة قطع العطل أطول. لذا، بعد حدوث العطل، يجب على مفتاح الدائرة حمل التيار القصير لفترة معينة. يجب ألا يكون مجموع جميع التأخيرات أكثر من 3 ثوانٍ؛ لذا يجب أن يكون مفتاح الدائرة قادرًا على حمل التيار العاطفي الأقصى لمدة قصيرة على الأقل.
قد يكون للتيار القصير تأثيران رئيسيان داخل مفتاح الدائرة.
بسبب التيار الكهربائي العالي، قد يكون هناك ضغوط حرارية عالية في العزل وأجزاء التوصيل في مفتاح الدائرة.
التيار القصير العالي ينتج ضغوطًا ميكانيكية كبيرة في أجزاء التوصيل المختلفة في مفتاح الدائرة.
تم تصميم مفتاح الدائرة ليتحمل هذه الضغوط. ولكن لا ينبغي لمفتاح الدائرة حمل تيار قصير لأكثر من التيار المحدد لفترة قصيرة. التيار القصير المحدد للوقت لمفتاح الدائرة يساوي على الأقل التيار القصير المحدد لقطع الدائرة في مفتاح الدائرة.
الفولتية المحددة لمفتاح الدائرة
تعتمد الفولتية المحددة لمفتاح الدائرة على نظام العزل الخاص به. لنظم أقل من 400 كيلوفولت، يتم تصميم مفتاح الدائرة ليتحمل 10٪ فوق الفولتية العادية للنظام. لنظام 400 كيلوفولت أو أكثر، يجب أن يكون عزل مفتاح الدائرة قادرًا على تحمل 5٪ فوق الفولتية العادية للنظام.
هذا يعني أن الفولتية المحددة لمفتاح الدائرة تتوافق مع أعلى فولتية للنظام. هذا لأنه أثناء عدم الحمل أو الحمل الصغير، يسمح برفع مستوى الفولتية لنظام الطاقة إلى أعلى تصنيف فولتية للنظام.
يعاني مفتاح الدائرة أيضًا من شرائط فولتية عالية أخرى.
فصل حمل هائل لأي سبب آخر، قد يكون الجهد المطبق على مفتاح الدائرة وبين نقاط الاتصال عندما يكون مفتاح الدائرة مفتوحًا، أعلى بكثير من الجهد الأعلى للنظام. قد يكون هذا الجهد من تردد الطاقة ولكنه لا يبقى لفترة طويلة جداً حيث يجب أن يتم التعامل مع هذه الحالة العالية بواسطة أجهزة التحكم الواقية.
ولكن يجب على مفتاح الدائرة تحمل هذا الجهد العالى لتكرار تردد الطاقة خلال فترة حياته الطبيعية.
يجب أن يكون مفتاح الدائرة مصنفاً لمقاومة الجهد بتكرار تردد الطاقة لفترة محددة فقط. عادةً ما تكون الفترة 60 ثانية. زيادة قدرة تحمل الجهد بتكرار تردد الطاقة لأكثر من 60 ثانية ليست اقتصادية ولا مطلوبة عملياً لأن جميع الحالات غير الطبيعية لنظام الطاقة الكهربائي يتم التعامل معها في فترة أقصر بكثير من 60 ثانية.مثل الأجهزة الأخرى المتصلة بنظام الطاقة، قد يواجه مفتاح الدائرة أيضًا نبضات الرعد والتبديل خلال فترة حياته.
يجب على نظام العزل لمفتاح الدائرة وفجوة نقاط الاتصال المفتوحة للمفتاح تحمل هذه الأمواج النبضية ذات السعة العالية للغاية ولكنها مؤقتة للغاية. لذا يتم تصميم مفتاح الدائرة ليتحمل هذا الجهد النبضي ذروته لفترة ميكروثانية فقط.
