جهاز إغلاق تلقائي للمفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض مستند إلى أجهزة توقيت زمنية
لضمان التشغيل الآمن والاستقرار الشبكي ومنع تدفقات التيار الكهربائي من التسبب في تلف المعدات الكهربائية أثناء استعادة الطاقة، يجب فصل جميع الأحمال المتصلة بمحولات التوزيع قبل تزويد الطاقة.
لذلك، تم تجهيز مفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض بوظيفة الإفراج عن الجهد المنخفض: عند إيقاف تشغيل المحول بسبب الصيانة أو أعطال الخط، يؤدي فقدان الجهد على الحافلة ذات الجهد المنخفض إلى قطع مفتاح الدائرة الفرعي تلقائيًا. بعد إعادة تزويد المحول بالطاقة، وبسبب عدم وجود قدرة على إعادة الإغلاق التلقائي عادةً في مفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض، يجب على المشغلين إغلاق المفتاح يدويًا في الموقع لاستعادة الطاقة. ويتأثر هذا الإجراء اليدوي بموقع المفتاح والحركة والأحوال الجوية، مما يستغرق وقتًا طويلًا - بمتوسط 33 دقيقة - مما يؤدي إلى انقطاعات طويلة وتأثير سلبي شديد على موثوقية التزويد بالطاقة.
لحل هذه المشكلة، تم تطوير جهاز لإعادة الإغلاق التلقائي لمفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض يستند إلى ضابط زمني. يتم تزويد ملف الضابط الزمني بالطاقة من خرج المحول ذو الجهد المنخفض. بعد تزويد المحول بالطاقة، يتم تزويد ملف الضابط الزمني بالطاقة، وبعد فترة تأخير محددة مسبقًا، يقوم ماسح الضابط بإغلاق دائرة الإغلاق لفترة قصيرة، مما يؤدي إلى إعادة إغلاق مفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض تلقائيًا. تساعد فترة التأخير على تجنب تدفق التيار الأولي للمحول، مما يضمن سلامة المعدات. من خلال المنطق التحكم المناسب، يتم منع إعادة الإغلاق التلقائي بعد قطع التيار الزائد أو الفصل اليدوي.
1. متطلبات التصميم والحل
وفقًا لوائح تشغيل الشبكة، تم تحديد متطلبات تصميم معينة لجهاز النقل التلقائي للجهد المنخفض:
عندما يتم إيقاف تشغيل الجانب ذو الجهد العالي من محول التوزيع بسبب الصيانة أو العطل، يفقد المحول الجهد ويتم قطع مفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض عبر الإفراج عن الجهد المنخفض. بعد إعادة تزويد المحول بالطاقة، يتم إعادة إغلاق المفتاح تلقائيًا بعد فترة تأخير محددة مسبقًا.
إذا حدث عطل في الجزء المتدفق لمفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض، يجب أن يتم قطع المفتاح بشكل موثوق ولا يمكنه إعادة الإغلاق تلقائيًا.
إذا تم فتح مفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض يدويًا، يجب ألا يتم إعادة إغلاقه تلقائيًا.
لمواجهة هذه المتطلبات، تم اقتراح حل موثوق باستخدام ضابط زمني كمركز التحكم، مستفيدًا من خصائص التأخير والماسحات المتحركة لتحقيق إعادة الإغلاق التلقائي. نموذج الضابط الزمني المختار هو DS-28.
يحتوي الضابط الزمني DS-28 المستخدم في الجهاز على مغناطيس كهرومغناطيسي يدفع آلية توقيت ميكانيكية. يتم تزويد ملف المغناطيس الكهرومغناطيسي بالطاقة من الخرج ذو الجهد المنخفض للمحول، مما يوفر ضابط زمني مغذي بشكل مستمر. يحتوي الضابط على مجموعة من الماسحات المتحركة المؤجلة ومجموعة من الأطراف الرئيسية المؤجلة (أطراف النهاية). يتم عرض التوصيل الداخلي للضابط الزمني لجهاز النقل التلقائي للجهد المنخفض في الشكل 1.
لحماية ملف المغناطيس من الاحتراق بسبب التغذية الطويلة، تم إضافة مقاومة حرارية كمقاومة حماية خارجية. في التصميم، يتم استخدام طرفي 1 و13–3 كإشارة تحفيز متصلة بدائرة الطاقة، بينما يتم استخدام طرفي 5 و6، و16–3 و17 كماسح مؤجل وتلامس عادي مغلق فوري على التوالي. يظهر الشكل 2 مخطط التوصيل للجهاز المعتمد على الضابط الزمني لإعادة الإغلاق التلقائي لمفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض.
2. استراتيجية التحكم في جهاز النقل التلقائي للجهد المنخفض
2.1 جهد منخفض للمحول
عندما يتعرض المحول للجهد المنخفض، يتم قطع مفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض. بما أن الحافلة ذات الجهد المنخفض غير مغذاة بالطاقة، يبقى الضابط الزمني في حالته الأولية، مع الماسحات المتحركة المؤجلة والأطراف الرئيسية المؤجلة مفتوحة، بينما تكون التلامس العادية المغلقة فوريًا مغلقة.
عند استعادة الطاقة للخط، يصبح الخرج ذو الجهد المنخفض للمحول مغذيًا بالطاقة، مما يوفر الطاقة للضابط الزمني. في هذه المرحلة، تفتح التلامس العادية المغلقة فوريًا، مما يدخل مقاومة تقسيم الجهد في دائرة الملف، مما يجعل المغناطيس الكهرومغناطيسي يعمل ويحافظ على التحفيز طويل الأمد. تبدأ آلية التوقيت الميكانيكية في العمل، وتبدأ الماسحة المتحركة المؤجلة في التحرك نحو وضع الإغلاق.
بعد فترة التأخير المحددة مسبقًا (عادة ما يتم ضبطها بين 10 إلى 15 ثانية عبر مقبض ضبط الوقت على لوحة الضابط الزمني لتجنب تدفق التيار الأولي للمحول)، تقوم الماسحة المتحركة المؤجلة بإغلاق موجز ثم فتح مرة أخرى. هذا الإجراء يحاكي الضغط والإطلاق لأزرار الإغلاق اليدوي، مما يضمن أن دائرة الإغلاق لا تكون مغذاة بالطاقة باستمرار، مما قد يمنع الفصل اليدوي أو يؤدي إلى إغلاق المفتاح على نقطة العطل.
عادةً، يكون لمحولات التوزيع سعة تصل إلى 2000 كيلوفولت أمبير، ومدة تدفق التيار الأولي للمحول تستمر حوالي 6 إلى 10 ثوانٍ. لتجنب تأثير تدفق التيار الأولي للمحول، يتم ضبط فترة التأخير على 10 إلى 15 ثانية أثناء التثبيت بواسطة تعديل مقياس الوقت على لوحة الضابط الزمني. يتم عرض مخطط التوصيل لدائرة الإغلاق في الشكل 3.
يغلق الطرف الرئيسي (الطرف النهائي) بعد الماسحة المتحركة ويقف عند آليات التوقف الميكانيكية. طالما بقي الخرج ذو الجهد المنخفض للمحول مغذيًا بالطاقة، سيظل الضابط في هذه الحالة. عندما يفقد الخرج ذو الجهد المنخفض الطاقة (أي يتم إيقاف تغذية ملف المغناطيس الكهرومغناطيسي)، تعود جميع التلامس فوريًا إلى مواقعها الأصلية.
2.2 قطع مفتاح الدائرة بسبب العطل
عند حدوث عطل في الخط أو المعدات المتدفقة لمفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض، يتم قطع المفتاح بسبب زيادة التيار. بما أن الخرج ذو الجهد المنخفض للمحول لا يزال مغذيًا بالطاقة، تبقى تلامس الضابط في موضعها الحالي، مما يضمن عدم إعادة إغلاق المفتاح تلقائيًا.
2.3 القطع اليدوي
عند فتح مفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض يدويًا، لا يزال الخرج ذو الجهد المنخفض للمحول مغذيًا بالطاقة. تبقى تلامس الضابط دون تغيير، ودائرة الإغلاق غير متأثرة بالضابط الزمني، مما يمنع الإغلاق التلقائي للمفتاح.
3. اختبار وظائف الجهاز
بعد تجميع جهاز النقل التلقائي للجهد المنخفض المعتمد على الضابط الزمني، تم إجراء اختبارات وظيفية شاملة. بعد نجاح الاختبارات، تم وضع إجراءات تثبيت موحدة ومخططات توصيل مصحوبة بإجراءات السلامة والتقنية التفصيلية. تم تثبيت الجهاز في 10 مناطق. بعد ستة أشهر من التشغيل، عمل الجهاز بشكل موثوق وصحيح أثناء الانقطاعات المقررة للصيانة والانقطاعات الناتجة عن الأعطال. تقلص متوسط وقت استعادة الطاقة من 33 دقيقة قبل التثبيت إلى 10-15 ثانية.
تشير نتائج الاختبارات الميدانية إلى أن جهاز النقل التلقائي للجهد المنخفض المعتمد على الضابط الزمني لمفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض يلبي جميع متطلبات التصميم.
4. الخلاصة
يستخدم جهاز النقل التلقائي للجهد المنخفض المقترح لمفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض الماسح المتحرك المؤجل للضابط الزمني لحل سلسلة من القضايا الناتجة عن تركيب ملفات الإفراج عن الجهد المنخفض. يتيح الجهاز لمفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض تحقيق إعادة الإغلاق التلقائي بعد حدوث الجهد المنخفض. يعمل الجهاز بشكل موثوق أثناء الانقطاعات الطبيعية للطاقة ويظل غير نشط أثناء الظروف غير الطبيعية. بفضل مبدأه البسيط والتوصيل السهل والتكلفة المنخفضة، أثبت الجهاز في الاختبارات الميدانية أنه يقوم بإعادة التزويد بالطاقة بأمان وموثوقية بعد قطع الجهد المنخفض، مما يقلل من وقت إغلاق المفتاح من 33 دقيقة إلى 10-15 ثانية. وهذا يحسن بشكل كبير كفاءة الشركة وموثوقية التزويد بالطاقة، مما يظهر قيمة عملية عالية في التطبيقات العملية.
