Basisfunctieschema van het schakelcircuits van circuitbrekers
Schakelaar Circuits Functie Diagram Beschrijving
Hoofdcontacten van de schakelaar: Deze maken geen deel uit van het controlecircuit. Ze dienen als de primaire geleidende elementen die open en dicht gaan om het hoofdelektrische circuit te onderbreken of in te schakelen.
Mechanisch bedieningsmechanisme: Dit mechanisme vrijgeeft de energie die nodig is om de hoofdcontacten tussen de open en gesloten stand te verplaatsen. Het maakt ook geen deel uit van het echte controlecircuit. Zijn rol is cruciaal voor het fysiek activeren van de hoofdcontacten, wat essentieel is voor de functie van de schakelaar om de elektrische stroomstroom te onderbreken of toe te laten.
Energieoplaadsysteem: Het energieoplaadsysteem levert energie aan het bedieningsmechanisme. In systemen met hydraulische, veer- of pneumatische energieopslag bestaat het meestal uit een elektromotor, een motorbestuurde pomp of een compressor. Dit systeem zorgt ervoor dat het bedieningsmechanisme de nodige kracht heeft om zijn taken uit te voeren, zoals het openen en sluiten van de hoofdcontacten, waardoor de schakelaar effectief kan werken.
Dichtheidswaarnemer en dichtheidswaarnemercontacten: Deze apparaten spelen een cruciale rol bij het toezicht houden op de isolatie en/of de boogdoofmedia, die meestal SF6 of een menggas in moderne schakelaars zijn. Vaak worden temperatuur-gecompenseerde drukschakelaars gebruikt. Ze bedienen hulprelais om te voorkomen dat de schakelaar wordt geactiveerd of gesloten als de dichtheid van het SF6-gas in de behuizing onder kritische niveaus daalt. Deze schakelaars en contacten vervullen twee belangrijke functies:
Waarschuwings-/alarmfunctie: Ze geven een waarschuwing of alarm af wanneer de dichtheid van het SF6-gas in de behuizing afneemt, maar boven het vergrendelniveau blijft. Deze vroege waarschuwing geeft de operator voldoende tijd om het probleem op te lossen voordat de schakelaar vergrendeld raakt en zijn operationele mogelijkheden verliest.
Vergrendeling/verbodfunctie: Wanneer de dichtheid van het SF6-gas het "vergrendelniveau" bereikt, waarbij veilig werken niet langer mogelijk is, vergrendelen deze componenten of verbieden ze de werking van de schakelaar. De operator heeft meestal de optie om de schakelaar in te stellen op automatisch uitschakelen en vergrendelen wanneer dit niveau wordt bereikt (de "gedwongen uitschakeloptie", die enkele veiligheidsrisico's met zich meebrengt) of om in de huidige stand te vergrendelen.
Sluitingsspoel: De sluitingsspoel is een solenoïde apparaat. Wanneer de schakelaar een geldig sluitingsignaal ontvangt, wordt de sluitingsspoel ingeschakeld. Deze inschakeling activeert het mechanisme, waardoor de hoofdcontacten van de schakelaar sluiten. Zodra de schakelaar de gesloten stand heeft bereikt, openen de hulpcontacten in het sluitingscircuit, waardoor de sluitingsspoelen gedektenergieert worden. Meestal is er slechts één sluitingsspoel in het controlecircuit om een enkele, gecoördineerde sluiting te garanderen.
Openspoelen: Openspoelen zijn ook solenoïde apparaten. Bij ontvangst van een geldig openingsignaal door de schakelaar worden ze ingeschakeld. De inschakeling van de openspoelen activeert het mechanisme, waardoor de hoofdcontacten van de schakelaar openen. Zodra de schakelaar de open stand heeft bereikt, openen de hulpcontacten in de tripspoelcircuits, waardoor de tripspoelen gedektenergieert worden. Meestal zijn er twee tripspoelen die werken vanaf onafhankelijke energiebronnen. Het functioneren van slechts één tripspoel is voldoende om de schakelaar te openen. De voorziening van twee spoelen helpt om het risico op een uitval te minimaliseren, waarmee de betrouwbaarheid van het circuitonderbrekingsproces wordt verhoogd.
Positiehulpcontact: Gedreven door de werking van de schakelaar, dienen deze contacten meerdere doeleinden. Ze onderbreken de stroom van de sluitings- en tripspoelen om ze te gedektenergieert zodra de operatie (sluiten of openen) is voltooid. Bovendien worden ze gebruikt voor het aangeven en monitoren van de positie van de schakelaar. Ze spelen ook een rol in het interlocken van bedienings- en beschermingsoperaties op het baan- of stationniveau, waardoor onjuiste schakeloperaties worden voorkomen. Deze schakelaars kunnen worden gebruikt in elke functie waarbij de positie van de schakelaar een cruciale parameter is.
Anti-pompen: De anti-pompeigenschap is ontworpen om een her-sluitingsoperatie te voorkomen wanneer een eerdere sluitingsopdracht nog actief is terwijl de schakelaar is geopend. Dit mechanisme voorkomt dat de schakelaar zich herhaaldelijk sluit en opent, wat kan leiden tot schade en veiligheidsrisico's. Meestal schakelt de sluitingsopdracht een anti-pomprelay in via een hulpcontact (een normaal open (NO) contact). Een contact van het anti-pomprelay onderbreekt het circuit naar de sluitingsspoel, terwijl een tweede contact het anti-pomprelay vastzet of "insluit" totdat de sluitingsopdracht uit het circuit is verwijderd.
Energiebegrenzingscontact: De energiebegrenzingscontacten worden ingesteld om te activeren wanneer de opgeslagen energie in het mechanisme is uitgeput, ofwel door werking of verliezen. Meestal activeren ze een motor om de energie van het mechanisme terug te brengen naar het normale werkingsniveau, zoals het opnieuw comprimeren van een veer of het aanvullen van hydraulische/pneumatische druk. Voor veermechanismen vindt opladen meestal plaats na elke sluiting, terwijl andere mechanismentypen meerdere operaties kunnen uitvoeren voordat opladen nodig is. Pneumatische en hydraulische systemen hebben een schakelaar die de druk monitort en een compressor inschakelt wanneer de druk onder een kritisch niveau valt. Zodra het energieniveau is hersteld, gaat een schakelaar open, waardoor de motor stopt. De motor is meestal uitgerust met bescherming tegen thermische overbelasting en een tijdsbeperkte relay, die de motor (of een motorbestuurde pomp of compressor) stoppen in geval van storing. De schakelaars of contacten die de opgeslagen energie bewaken, vervullen de volgende functies:
Sluitingsvergrendeling: Ze vergrendelen de sluitingsoperatie als de schakelaar niet genoeg energie heeft om veilig te sluiten en opnieuw te openen.
Openingsvergrendeling: Ze vergrendelen de openingsoperatie als de schakelaar niet genoeg energie heeft om veilig te openen. Dit is bijzonder relevant voor hydraulische of pneumatische schakelaars, hoewel het niet op dezelfde manier van toepassing is op veerbediende schakelaars, waarbij een succesvolle sluiting de openingsveer(s) oplaadt.
Oplaadregeling: Ze regelen (starten en stoppen) het oplaadcircuit van de energieopslagapparatuur (bijvoorbeeld een veer).
Lokaal/afstandsbedieningsschakelaar: Dit is een selectieschakelaar waarmee de operator de afstandsbediening kan uitschakelen en de schakelaar alleen lokaal kan bedienen. Het fungeert als een veiligheidskenmerk om afstandsbediening van de schakelaar tijdens onderhoud te voorkomen, waardoor de veiligheid van het onderhoudspersoneel wordt gewaarborgd.
Uitschakelaar/fuse-element: Deze apparaten worden gebruikt om de energietoevoer naar het besturingssysteem tijdens onderhoudswerkzaamheden of bij een storing in het controlecircuit te onderbreken. Uitschakeling wordt meestal bereikt door middel van mes-schakelaars of losse fusen/koppelingen, die visuele bevestiging geven dat het controlecircuit open staat. Ze kunnen ook in de open stand worden vergrendeld om ongeautoriseerde heraansluiting te voorkomen. In gevallen waar kortsluitbeveiliging vereist is, kunnen Mini Schakelaars (MCB) worden gebruikt als alternatief voor eenvoudige fusen.
Lokale bediening en indicatie: Deze functie geeft een indicatie van de positie van de schakelaar en de status van de lokaal/afstandsbediening. Deze indicatoren zijn voornamelijk bedoeld voor onderhoudsdoeleinden of noodoperaties, afhankelijk van lokale veiligheidsvoorschriften, waardoor personeel snel de toestand van de schakelaar kan beoordelen.
Polaire discrepantie/polaire onevenredigheidscircuit: Voor schakelaars met onafhankelijke polaire bediening (IPO), waarbij elke fase zijn eigen bedieningsmechanisme heeft, is het mogelijk dat één fase van de schakelaar in een andere positie (open of gesloten) staat ten opzichte van de andere fasen. Deze situatie, bekend als polaire discrepantie of polaire onevenredigheid, kan leiden tot een asymmetrische primaire stroom. Bij een polaire discrepantie worden hulpcontacten in elke fase gebruikt om een tijdsvertragingsrelay in te schakelen. Als de discrepantie na de ingestelde tijdsvertraging (meestal tussen 1,5 en 5 seconden, afhankelijk van specifieke netcondities en de toegestane duur van asymmetrische primaire circuits, die langer moet zijn dan de enefase automatische herinvoeringstijd en korter dan de negatieve fasevolgordebekabeling van generatoren) blijft bestaan, zal een poging worden gedaan om alle fasen van de schakelaar uit te schakelen. Als de polaire discrepantie was veroorzaakt door een mislukte sluiting van één pool, zal de uitschakeling waarschijnlijk slagen. Echter, als de initiële discrepantie was veroorzaakt door een mislukte opening, kan de gefaalde pool niet reageren op latere openingsopdrachten, en kan het nodig zijn om andere schakelaars te openen.
Verwarming: Ruimteverwarmers worden vaak in elk van de bedienings- en besturingshuizen geïnstalleerd. Hun doel is om condensatie te verminderen, die corrosie en storingen in de apparatuur kan veroorzaken, waardoor de betrouwbare werking van de schakelaarkomponenten wordt gewaarborgd.
