دليل اختيار مفتاح الدائرة تحت الفراغ: المعلمات والتطبيقات

I. اختيار مفاتيح الدائرة ذات الفراغ

يجب اختيار مفاتيح الدائرة ذات الفراغ بناءً على التيار المقنن والتيار القصير المقنن، باستخدام القدرة الفعلية للشبكة الكهربائية كمرجع. يجب تجنب الاستعانة بمعاملات أمان عالية بشكل مفرط. فإن الاختيار المحافظ بشكل مفرط لا يؤدي فقط إلى "الحجم الزائد" (مفتاح دائرة كبير للحمولة الصغيرة) غير الاقتصادي، ولكنه يؤثر أيضًا على أداء المفتاح في قطع التيارات الحثية أو السعة الصغيرة، مما قد يتسبب في زيادة الجهد الناتجة عن القطع.

وفقاً للأدبيات ذات الصلة، حوالي 93.1% من دوائر التغذية بجهد 10 كيلوفولت في الشبكات الكهربائية العاملة في الصين لديها تيار مقنن يبلغ 2000 أمبير أو أقل. لذا، يجب أن يركز اختيار التيار التشغيلي المقنن بشكل أساسي على القيم التي تبلغ 2000 أمبير أو أقل. ويجب أن يتم اختيار التيار القصير المقنن الأقصى وفقاً لمتطلبات "الإرشادات للتخطيط وإعادة بناء الشبكات الحضرية"، مع تجنب السعي الأعمى نحو هامش الأمان المفرط.

في السوق الصينية حاليًا، تشمل المفاتيح المستوردة الشائعة استخدامًا مفاتيح Schneider's HVX و ABB's VD4 و Siemens' 3AE series. بينما تشمل العلامات التجارية المحلية Changshu Switchgear's CV1 و Shanglian's RMVS1 و Baoguang's ZN172 series. أصبح الفرق في الجودة بين العلامات التجارية المحلية والمستوردة ضئيلًا الآن.

II. مفاتيح الدائرة ذات الفراغ وخصائصها

المفتاح هو جهاز تبديل مزود بغرفة إطفاء قوس خاصة. يمكنه إغلاق الحمل وحمله وقطعه تحت ظروف الدائرة الطبيعية، ويمكنه أيضًا إغلاق الحمل وحمله وقطعه تحت ظروف الدائرة غير الطبيعية (مثل الدائرة القصيرة) خلال فترات زمنية محددة. فهو مناسب لشبكات الكهرباء ذات التردد 50 هرتز وأعلى مستويات الجهد 3.6 كيلوفولت، لتشغيل وإيقاف التيار الحملي (عادة لا يتجاوز 4000 أمبير) والتيار الزائد والتيار القصير المقنن (عادة لا يتجاوز 63 كيلو أمبير).

يمكن أيضًا استخدامه في التطبيقات الخاصة لتشغيل وإيقاف الخطوط الناقلة الطويلة الخالية من الحمل والمتحولات الخالية من الحمل ومجموعات المكثفات وغيرها، وحمل التيار القصير (عادة لا يتجاوز 63 كيلو أمبير) لمدة زمنية محددة (1 ثانية، 3 ثوانٍ، 4 ثوانٍ)، وكذلك إغلاق التيار القصير (عادة لا يتجاوز 160 كيلو أمبير). العمر الميكانيكي للمفاتيح عادة ما يكون 10,000 عملية، مع نماذج خاصة تصل إلى 30,000 أو 60,000 عملية. عندما يتم تجهيزه بمُحرك مغناطيسي دائم، يمكن أن يصل إلى 100,000 عملية. وفقًا لـ CB1984-2014، العمر الكهربائي للمفتاح هو 274 عملية.

تتميز المفاتيح عمومًا بقدرة إعادة الإغلاق السريعة، مما يسمح بإعادة تزويد الكهرباء بعد إزالة العطل، وتستخدم عادة في التطبيقات الحرجة. ومع ذلك، فإن المفاتيح باهظة الثمن (تحتاج إلى حماية بالسواكن أو المعالجات الدقيقة)، ووقت قطع العطل فيها يبلغ حوالي 80 مللي ثانية (يعتمد على وقت استجابة سواكن الحماية، وقت قطع المفتاح، ووقت القوس الكهربائي). سرعة قطع التيار القصير أبطأ من تلك الموجودة في الوحدات الكهربائية، وبالتالي يجب أن تكون المعدات المحمية قادرة على تحمل التيار القصير لفترة قصيرة كافية.

III. التطبيقات الرئيسية للمفاتيح

تُستخدم المفاتيح بشكل رئيسي في الشركات الصناعية والتعدينية، محطات توليد الكهرباء، والمحولات لتلقي التحكم والحماية في أنظمة الطاقة. تتكون التكوين النموذجي (باستخدام 12 كيلوفولت كمثال) من مفتاحين للدخول وواحد أو أكثر من المفاتيح الخارجة (انظر الرسم البياني). عادةً ما لا يتجاوز التيار المقنن للمفتاح الداخل 4000 أمبير، مع التيار القصير المقنن عادةً لا يتجاوز 50 كيلو أمبير. التيار المقنن للمفاتيح الخارجة عادةً لا يتجاوز 1600 أمبير، مع التيار القصير المقنن عادةً لا يتجاوز 40 كيلو أمبير.

IV. معايير اختيار المفاتيح

• استخدم المفتاح عند التحكم في التيار الحملي الذي يزيد عن 630 أمبير.

• استخدم المفتاح عند حماية المتحولات بقدرة أكبر من 1600 كيلو فولت أمبير في نهاية التغذية.

• استخدم المفتاح عند حماية المحركات بقدرة أكبر من 1200 كيلو واط.

• استخدم المفتاح عند التحويل بين مجموعات المكثفات.

• استخدم مفتاح مولد خاص عند حماية المولدات.

• استخدم المفتاح عند حماية خطوط الطاقة أو المعدات الهامة.

أمثلة على تطبيقات المفاتيح

V. الاحتياطات أثناء تشغيل مفاتيح الدائرة ذات الفراغ

خلال التشغيل، يجب تحديد صيانة مفاتيح الدائرة ذات الفراغ بناءً على ظروف الاستخدام وتكرار التشغيل. بالنسبة للمفاتيح ذات التشغيل النادر (لا يتجاوز عدد العمليات السنوية خمسة من العمر الميكانيكي)، يكون فحص روتيني مرة واحدة في السنة كافياً خلال فترة العمر الميكانيكي. بالنسبة للمفاتيح ذات التشغيل المتكرر، يجب ألا يتجاوز عدد العمليات بين الفحوصات خمسة من العمر الميكانيكي.

عندما يكون معدل التشغيل مرتفعًا للغاية أو عندما يقترب العمر الميكانيكي أو الكهربائي من نهايته، يجب تقليص فترات الفحص. تشمل البنود المفحوصة والمعدلة مستوى الفراغ، المسافة، مسافة اللمس، التزامن، سرعة الإغلاق والفتح، بالإضافة إلى فحص المكونات الرئيسية للآلية التشغيلية، والاتصالات الكهربائية الخارجية والعزل، واتصالات الطاقة المساعدة.

يجب الانتباه إلى القضايا التالية أثناء تشغيل مفاتيح الدائرة ذات الفراغ:

(1) مشاكل زيادة الجهد

غالبًا ما تنتج مفاتيح الدائرة ذات الفراغ زيادة كبيرة في الجهد عند قطع التيارات الصغيرة، خاصة التيار الحثي الصغير مثل تيار التحويل للمحولات، بسبب قطع التيار بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، عند قطع التيار السعوي لمجموعات المكثفات، يكون من الصعب تجنب إعادة اشتعال القوس الكهربائي؛ بمجرد حدوث إعادة الاشتعال، يمكن أن تنتج زيادة في الجهد. لذا، يجب تركيب مصافي الجهد المعدنية الأكسيدية عالية الأداء أو أجهزة الحماية RC (مقاوم-كابستور) للحماية.

(2) مراقبة سلامة الفراغ في غرفة القطع

يتم الحفاظ على مستوى الفراغ داخل غرفة القطع ذات الفراغ عادةً بين 10⁻⁴ و 10⁻⁶ باسكال. مع تقدم عمر الغرفة وتراكم المزيد من عمليات التبديل، أو بسبب التأثيرات الخارجية، يتدنى مستوى الفراغ تدريجياً. بمجرد أن ينخفض عن الحد النقدي، سيتأثر قدرة القطع والقوة العازلة. لذا، يجب اختبار مستوى الفراغ داخل الغرفة بشكل منتظم أثناء التشغيل.

(3) مراقبة احتكاك اللمسات

تتآكل سطوح اللمسات في غرفة القطع ذات الفراغ تدريجياً بعد العديد من عمليات قطع التيار. مع زيادة احتكاك اللمسات، تزداد مسافة اللمس، مما يؤدي إلى زيادة المسافة العملية للبطن، مما يقلل بشكل كبير من عمر الخدمة. عادةً، يكون الحد الأقصى المسموح به للارتداء الكهربائي حوالي 3 ملم. عندما يصل التآكل التراكمي إلى هذا القيمة أو يتجاوزها، ينخفض أداء القطع والпроводية في غرفة القطع ذات الفراغ، مما يشير إلى نهاية عمر الخدمة.

VI. الخاتمة

يجب الأخذ بعين الاعتبار الظروف الفعلية لتزويد الطاقة وخواص الحمل الحقيقي على الجانب الحمل عند اختيار مفاتيح الدائرة ذات الفراغ. يلعب الاختيار الصحيح والمعقول للمفاتيح دورًا مهمًا في تعزيز التشغيل الآمن والموثوق للنظام.