مخطط وظائف الدائرة الأساسية لدارات التحكم في المفاتيح الكهربائية
وصف مخطط وظائف دارة التحكم في المفاتيح الكهربائية
اللمسات الرئيسية للمفتاح الكهربائي: هذه ليست جزءًا من دارة التحكم. فهي تخدم كعناصر التوصيل الأساسية التي تفتح وتغلق لقطع أو إنشاء الدائرة الكهربائية الرئيسية.
آلية التشغيل الميكانيكية: هذه الآلية تطلق الطاقة اللازمة لتحريك اللمسات الرئيسية بين الموضعين المفتوح والمغلق. وهي أيضًا مستبعدة من دارة التحكم المناسبة. دورها حاسم في تشغيل اللمسات الرئيسية بشكل مادي، وهو أمر ضروري لعمل المفتاح الكهربائي في قطع أو السماح بتدفق التيار الكهربائي.
نظام الشحن بالطاقة: يقوم نظام الشحن بالطاقة بتزويد الطاقة لآلية التشغيل. في الأنظمة ذات تخزين الطاقة الهيدروليكي أو الربيعي أو النيوماتيكي، يتألف عادةً من محرك كهربائي، مضخة تعمل بالمحرك، أو ضاغط. هذا النظام يضمن أن تكون لدى آلية التشغيل الطاقة اللازمة لأداء مهامها، مثل فتح وإغلاق اللمسات الرئيسية، مما يسمح للمفتاح الكهربائي بالعمل بكفاءة.
جهاز رصد الكثافة ولمسات جهاز رصد الكثافة: تلعب هذه الأجهزة دورًا حيويًا في مراقبة الوسائط العازلة أو مطفئة القوس الكهربائي، والتي تكون عادةً غاز SF6 أو غاز مختلط في المفاتيح الكهربائية الحديثة. غالبًا ما يتم استخدام مفاتيح الضغط المعوضة حراريًا. تقوم هذه المفاتيح واللمسات بأداء وظيفتين مهمتين:
وظيفة التنبيه/الإنذار: توفر تنبيهًا أو إنذارًا عندما تنخفض كثافة غاز SF6 داخل الغلاف ولكنها تظل أعلى من مستوى الإغلاق. هذا التنبيه المبكر يوفر للمشغل الوقت الكافي للتعامل مع المشكلة قبل أن يغلق المفتاح الكهربائي ويفقد قدراته التشغيلية.
وظيفة التحويل/المنع: عندما تصل كثافة غاز SF6 إلى "مستوى الإغلاق"، حيث لا يمكن التشغيل بأمان، تقوم هذه المكونات بتحويل أو منع تشغيل المفتاح الكهربائي. عادةً ما يكون للمشغل الخيار في تكوين المفتاح الكهربائي ليقوم بإيقاف التشغيل والإغلاق تلقائيًا عند الوصول إلى هذا المستوى (خيار "إيقاف التشغيل القسري"، والذي يحمل بعض المخاطر) أو الإغلاق في وضعه الحالي.
ملف الإغلاق: ملف الإغلاق هو جهاز سولينويد. عندما يتلقى المفتاح الكهربائي إشارة إغلاق صالحة، يتم تنشيط ملف الإغلاق. هذا التنشيط يطلق الآلية، مما يؤدي إلى إغلاق اللمسات الرئيسية للمفتاح الكهربائي. بمجرد أن يصل المفتاح الكهربائي إلى الموضع المغلق، تفتح اللمسات المساعدة في دائرة الإغلاق، مما يؤدي إلى إلغاء تنشيط ملفات الإغلاق. عادةً ما يوجد ملف إغلاق واحد فقط في دارة التحكم لضمان عملية إغلاق متناسقة ومتكاملة.
ملفات الفتح: ملفات الفتح هي أيضًا أجهزة سولينويد. عند استلام إشارة فتح صالحة بواسطة المفتاح الكهربائي، يتم تنشيطها. يؤدي تنشيط ملفات الفتح إلى إطلاق الآلية، مما يؤدي إلى فتح اللمسات الرئيسية للمفتاح الكهربائي. بمجرد أن يصل المفتاح الكهربائي إلى الموضع المفتوح، تفتح اللمسات المساعدة في دوائر ملفات الفتح، مما يؤدي إلى إلغاء تنشيط ملفات الفتح. عادةً ما يوجد ملفان للفتح يعملان من مصادر طاقة مستقلة. يعتبر تشغيل ملف واحد فقط كافياً لفتح المفتاح الكهربائي. توفير ملفين يساعد في تقليل خطر فشل الفتح، مما يعزز موثوقية عملية القطع.
المفتاح المساعد للوضع: يتم تشغيله عن طريق عمل المفتاح الكهربائي، وهذه اللمسات تخدم عدة أغراض. تقوم بقطع تيار ملفات الإغلاق والفتح لإلغاء تنشيطها بمجرد اكتمال العملية (الإغلاق أو الفتح). بالإضافة إلى ذلك، تستخدم لمؤشر ومراقبة موقع المفتاح الكهربائي. كما أنها تلعب دورًا في التحكم بالتداخل والعمليات الحامية على مستوى المقصورة أو المحطة، مما يمنع عمليات التحويل الخاطئة. يمكن استخدام هذه المفاتيح في أي وظيفة يكون فيها موقع المفتاح الكهربائي معلمة حاسمة.
منع التضخيم: صُمم ميزة منع التضخيم لمنع عملية إعادة الإغلاق عندما يكون الأمر بالإغلاق السابق لا يزال نشطًا بينما تم فتح المفتاح الكهربائي. هذه الآلية تمنع المفتاح الكهربائي من الإغلاق والفتح المتكرر، مما قد يؤدي إلى الأضرار والمخاطر. عادةً ما يقوم الأمر بالإغلاق بتنشيط مفتاح مساعد ضد التضخيم عبر لمسة مفتاح مساعد (لمسة عادة مفتوحة (NO)). تتواصل لمسة واحدة من مفتاح مساعد ضد التضخيم مع دائرة ملف الإغلاق، بينما تقوم لمسة ثانية بتثبيت أو "ختم" مفتاح مساعد ضد التضخيم حتى يتم إزالة الأمر بالإغلاق من الدائرة.
لمسة حد الطاقة: يتم ضبط لمسات حد الطاقة لتُفعَّل عندما تنفد الطاقة المخزنة في الآلية، سواء بسبب التشغيل أو الخسائر. عادةً ما يُشغِّل هؤلاء موتورًا بهدف استعادة طاقة الآلية إلى مستواها الطبيعي للتشغيل، مثل إعادة ضغط الربيع أو استعادة الضغط الهيدروليكي/النيوماتيكي. بالنسبة للآليات الربيعية، يحدث الشحن عادةً بعد كل عملية إغلاق، بينما قد تكون الآليات الأخرى قادرة على أداء عدة عمليات قبل الحاجة إلى الشحن. تحتوي الأنظمة النيوماتيكية والهيدروليكية على مفتاح يراقب الضغط ويُنشِّط ضاغطًا عندما ينخفض الضغط إلى أقل من المستوى الحرجة. بمجرد استعادة مستوى الطاقة، يفتح المفتاح ويوقف الموتور. عادةً ما يتم تجهيز الموتور بحماية ضد الحمل الحراري ومفتاح زمني، الذي يوقف الموتور (أو مضخة تعمل بالموتور أو الضاغط) في حالة وجود خلل. تقوم المفاتيح أو اللمسات التي تراقب الطاقة المخزنة بأداء الوظائف التالية:
إغلاق التحويل: يقومون بتحويل الإغلاق إذا كان المفتاح الكهربائي يفتقر إلى الطاقة الكافية لإغلاق وإعادة فتح بأمان.
تحويل الفتح: يقومون بتحويل الفتح إذا كان المفتاح الكهربائي لا يملك طاقة كافية للفتح بأمان. هذا خاصة ذي صلة بالمفاتيح الكهربائية الهيدروليكية أو النيوماتيكية، رغم أنه قد لا ينطبق بنفس الطريقة على المفاتيح الكهربائية الربيعية، حيث يقوم الإغلاق الناجح بشحن الربيع (أو الربيعات) للفتح.
تحكم الشحن: يقومون بتحكم (بدء وإيقاف) دائرة شحن جهاز تخزين الطاقة (مثل الربيع).
مفتاح محلي/بعيد: هذا هو مفتاح اختياري يسمح للمشغل بتعطيل التحكم البعيد وتشغيل المفتاح الكهربائي محليًا فقط. فهو يعمل كميزة أمان لمنع التحكم البعيد في المفتاح الكهربائي أثناء الصيانة، مما يضمن سلامة فريق الصيانة.
فصل/عنصر المصهر: تُستخدم هذه الأجهزة لقطع تغذية الطاقة لنظام التحكم أثناء أعمال الصيانة أو في حالة وجود عطل في دائرة التحكم. يتم عادةً تحقيق الفصل من خلال مفاتيح السكين أو مصهرات/وصلات قابلة للإزالة، والتي توفر تأكيدًا بصريًا بأن دائرة التحكم مفتوحة. يمكن أيضًا قفلها في الموضع المفتوح لمنع إعادة الاتصال غير المصرح بها. في الحالات التي تتطلب حماية من التحميل الزائد، يمكن استخدام مفاتيح الدائرة المصغرة (MCB) كبديل للمصهرات البسيطة.
التحكم المحلي والمؤشر: توفر هذه الوظيفة مؤشرًا لموقع المفتاح الكهربائي وحالة وحدة التحكم المحلية/البعيدة. هذه المؤشرات أساساً لأغراض الصيانة أو العمليات الطارئة، بناءً على اللوائح المحلية للأمان، مما يتيح للموظفين تقييم حالة المفتاح الكهربائي بسرعة.
دائرة الاختلاف بين الأقطاب/اختلاف الأقطاب: بالنسبة للمفاتيح الكهربائية التي تعمل بآليات أقطاب مستقلة، حيث لكل مرحلة آليتها الخاصة، فمن الممكن أن تكون مرحلة واحدة من المفتاح الكهربائي في وضع مختلف (مفتوح أو مغلق) مقارنة بالمرحلات الأخرى. هذه الحالة، المعروفة باسم اختلاف الأقطاب أو عدم اتفاق الأقطاب، يمكن أن تؤدي إلى تيار أساسي غير متناظر. عند حدوث اختلاف بين الأقطاب، تُستخدم اللمسات المساعدة في كل مرحلة لتنشيط مفتاح زمني. إذا استمر الاختلاف بعد وقت التأخير المحدد (عادةً بين 1.5 إلى 5 ثوانٍ، اعتمادًا على ظروف الشبكة المحددة ومدة السماح بعملية الدائرة الأولية غير المتناظرة، والتي يجب أن تكون أطول من وقت إعادة الإغلاق التلقائي لمرحلة واحدة وأقصر من حماية التسلسل السلبي للطور)، سيتم محاولة قطع جميع مراحل المفتاح الكهربائي. إذا كان اختلاف الأقطاب ناتجًا عن فشل في إغلاق قطب واحد، فمن المرجح أن ينجح القطع. ومع ذلك، إذا كان الاختلاف الأولي ناتجًا عن فشل في الفتح، فقد لا يستجيب القطب المخفق لأوامر الفتح اللاحقة، وقد يكون من الضروري فتح مفاتيح كهربائية أخرى.
التسخين: غالبًا ما يتم تثبيت مسخنات الفضاء في كل من وحدات التشغيل ووحدات التحكم. الغرض منها هو تقليل التكاثف، والذي يمكن أن يسبب التآكل والأعطال في المعدات، مما يضمن التشغيل الموثوق للمكونات المفتاح الكهربائي.
