مفتاح الدائرة الفراغي مقابل مفتاح الدائرة الهوائي: الاختلافات الرئيسية
المقاطع الكهربائية ذات الضغط المنخفض مقابل المقاطع الكهربائية ذات الفراغ: التركيب والأداء والتطبيق
تُصمم المقاطع الكهربائية ذات الضغط المنخفض، المعروفة أيضًا باسم المقاطع الكهربائية العامة أو المقاطع الكهربائية ذات الإطار المصبوب (MCCBs)، لجهود التيار المتناوب 380/690 فولت ولجهود التيار المستمر تصل إلى 1500 فولت، مع تيارات محددة تتراوح بين 400 أمبير و6300 أمبير أو حتى 7500 أمبير. تستخدم هذه المقاطع الهواء كوسط لإطفاء القوس الكهربائي. يتم إطفاء القوس من خلال تمديد القوس وتقطيعه وتبريده بواسطة قناة القوس (مسار القوس). يمكن لهذه المقاطع قطع تيارات قصيرة الدائرة تبلغ 50 كا، 80 كا، 100 كا، أو تصل إلى 150 كا.
العناصر الرئيسية والوظائف
آلية التشغيل: توجد في مقدمة المقطع الكهربائي، توفر السرعة اللازمة لفصل وإغلاق اللمسات. يساعد الحركة السريعة لللمسات على تمديد وتبريد القوس، مما يسهل إطفاءه.
وحدة القطع الذكية: تثبت بجانب آلية التشغيل، وهي "الدماغ" للمقطع الكهربائي ذو الضغط المنخفض. تتلقى إشارات التيار والجهد عبر أجهزة الاستشعار، تقوم بحساب المعلمات الكهربائية، ومقارنتها بإعدادات حماية LSIG المحددة مسبقًا:
L: التأخير الطويل (حماية التحميل الزائد)
S: التأخير القصير (حماية القصر الكهربائي)
I: الفوري (قطع فوري)
G: حماية الخطأ الأرضي
بناءً على هذه الإعدادات، ترسل وحدة القطع إشارة إلى الآلية لفتح المقطع الكهربائي عند حدوث تحميل زائد أو قصر كهربائي، مما يوفر حماية شاملة.غرفة القوس والمخارج: توجد في الخلف، تحتوي غرفة القوس على اللمسات وقناة القوس. المخارج الثلاثية الأطوار السفلية مزودة بـ:
أجهزة استشعار التيار الإلكترونية (للإدخال الإشارات إلى وحدة القطع)
محولات التيار الكهرومغناطيسية (CTs) (لتزويد وحدة القطع بالطاقة التشغيلية)
عادة ما تكون عمر آليات التشغيل الميكانيكي أقل من 10,000 عملية.
التطور من الانقطاع بالهواء إلى الانقطاع بالفراغ
تاريخياً، كانت هناك مقاطع كهربائية ذات ضغط متوسط تعمل بالهواء ولكنها كانت ضخمة، وكانت قدرتها على القطع محدودة، وأنتجت شرارة قوس كبيرة (قوس غير صفر)، مما جعلها غير آمنة وغير عملية.
بالنسبة للمقاطع الكهربائية ذات الفراغ (VCBs)، فإنها تشترك في نفس التخطيط العام: آلية التشغيل في الأمام، ومقطع الانقطاع في الخلف. ومع ذلك، يستخدم مقطع الانقطاع مقطع انقطاع بالفراغ (أو "زجاجة فراغ")، وهو متشابه بشكل هيكلي مع مصباح إنارة عادي - أنبوب زجاجي أو سيراميك محكم الإغلاق ومستخلص إلى فراغ عالٍ.
في الفراغ:
فقط فجوة لمس صغيرة مطلوبة لتلبية متطلبات العزل والتحمل الجهد.
يقضى القوس بسرعة بسبب عدم وجود وسيط قابل للتأيين والتوزيع الفعال للبخار المعدني.
تطبيقات المقاطع الكهربائية ذات الفراغ
تطورت المقاطع الكهربائية ذات الفراغ بسرعة وتعتبر الآن مستخدمة بشكل واسع في الأنظمة ذات الضغط المنخفض والمتوسط والمرتفع:
مقاطع الضغط المنخفض VCBs: عادة ما تكون محددة بـ 1.14 كيلوفولت، مع تيارات محددة تصل إلى 6300 أمبير وقدرة قطع القصر الكهربائي تصل إلى 100 كا.
مقاطع الضغط المتوسط VCBs: الأكثر شيوعًا في نطاق 3.6–40.5 كيلوفولت، مع تيارات تصل إلى 6300 أمبير وقدرة قطع تصل إلى 63 كا. أكثر من 95٪ من معدات التحويل ذات الضغط المتوسط تستخدم الانقطاع بالفراغ الآن.
مقاطع الضغط العالي VCBs: وصلت المقاطع الفردية إلى 252 كيلوفولت، وقد تم تحقيق مقاطع الضغط العالي VCBs بـ 550 كيلوفولت من خلال ربط المقاطع المتسلسلة.
الاختلافات الرئيسية في التصميم
على عكس المقاطع الكهربائية التي تعمل بالهواء والتي تستخدم محاور اللمس، تحتاج المقاطع الكهربائية ذات الفراغ إلى آلية التشغيل لتوفير:
سرعة فتح وإغلاق كافية
ضغط لمس كافٍ
يجب أن يظل هذا الضغط الكافي حتى بعد ارتداد اللمس يصل إلى 3 ملم، لحمل التيار المحدد بكفاءة وتحمل التيار القصير الأقصى أثناء الأعطال.
مزايا المقاطع الكهربائية ذات الفراغ
موثوقية عالية وأمان
مناعة ضد الظروف البيئية (الغبار، الرطوبة، الارتفاع)
عدم وجود شرارة قوس خارجية (لا قوس خارجي)
حجم مضغوط وفترات صيانة طويلة
تجعل هذه المزايا المقاطع الكهربائية ذات الفراغ مثالية للاستخدام في بيئات خطيرة مثل المصانع الكيميائية، المناجم، مرافق النفط والغاز، حيث تعتبر مخاطر الانفجار والأمان من النيران أمرًا حيويًا.
دراسة حالة حقيقية: أداء المقاطع الكهربائية ذات الفراغ مقابل المقاطع الكهربائية التي تعمل بالهواء تحت الأعطال
تم تركيب مقطعين كهربائيين في مصنع كيميائي كبير - واحد يعمل بالهواء وآخر يعمل بالفراغ - في تكوينات دوائر متطابقة وعرضهما لنفس ظروف العطل.
كان الدائرة هي تكوين الوصلة، حيث كانت مصادر الطاقة على جانبي المقطع خارج التزامن. مما أدى إلى ظهور جهد عابر عبر فجوة اللمس يقترب من ضعف الجهد المحدد، مما أدى إلى فشل المقطع الكهربائي.
النتائج:
المقطع الكهربائي الذي يعمل بالهواء:
تعرض للتدمير الكامل. انفجرت غلاف وحدة المقطع الكهربائي، وتضررت معدات التحويل المجاورة على الجانبين بشدة. كان يتطلب إعادة بناء واستبدال واسع النطاق.المقطع الكهربائي الذي يعمل بالفراغ:
كان الفشل أقل عنفا بكثير. بعد استبدال مقطع الانقطاع بالفراغ وتنظيف نواتج القوس (السواد) من المقطع الكهربائي والغرفة، تم استعادة معدات التحويل للخدمة بسرعة.
الخاتمة
تظهر المقاطع الكهربائية ذات الفراغ تفوقًا في احتواء الأعطال والأمان والموثوقية مقارنة بالمقطعين الكهربائية التي تعمل بالهواء، خاصة تحت الجهود العابرة الشديدة. تحافظ مقطعي الانقطاع المحكمين على الفراغ على منع انتشار القوس، مما يقلل من الأضرار والفترة الزمنية للصيانة.
في البيئات القابلة للانفجار أو الاحتراق مثل المصانع الكيميائية والمناجم، توفر العملية بدون قوس والأداء القوي للمقاطع الكهربائية ذات الفراغ ميزة تقنية وأمان واضحة.
