المقاطع الكهربائية الفراغية الداخلية: التشغيل والصيانة

حماية من الجهد الزائد

تحتوي قواطع الدائرة الفراغية على أداء ممتاز في فصل التيار. ومع ذلك، عند فصل الأحمال الاستدلالية، يمكن أن يؤدي التغير السريع في التيار إلى إنتاج جهود زائدة عالية عبر الاستدلال، مما يتطلب الانتباه.

عند تشغيل المحركات ذات السعة الصغيرة، تكون تيارات البدء نسبياً عالية؛ يجب اتخاذ تدابير لتقليل تيار الاندفاع.

بالنسبة للمحولات، يختلف الحاجة للحماية حسب التصميم. تحمل المحولات المغمورة بالزيت قدرة عالية على تحمل الجهد النبضي وسعة ضائعة كبيرة، وبالتالي عادة لا تتطلب أجهزة حماية إضافية. ومع ذلك، بالنسبة للمحولات الجافة ذات مستويات تحمل النبض المنخفضة أو محولات الأفران التي تخضع للتبديل المتكرر والتالي للتيار، يُنصح باتخاذ تدابير حماية مثل مثبطات الجهد الزائد الأكسيدية المعادنية والسعة الكابلية الموزعة أو إضافة سعات شبه متوازية.

للقواطع الفراغية المستخدمة في حماية الخطوط، توفر طول الخط الطويل سعة ضائعة كافية، ويساعد وجود أجهزة متعددة متصلة على قمع الجهود الزائدة العالية أثناء إعادة الإشعال. بالتالي، عادة ما تكون التدابير الحامية الخاصة غير ضرورية.

بالنسبة لمجموعات السعات، تظهر الاختبارات الميدانية أن الجهود الزائدة أثناء عمليات الإغلاق عادة لا تتجاوز ضعف جهد النظام. في الصين، يتم استخدام السعات الموازية عادة عند جهود أقل من 60 كيلوفولت، حيث تكون مستويات العزل للأجهزة كافية لتحمل هذه الجهود الزائدة دون حدوث ضرر. ومع ذلك، قد تظهر القواطع الفراغية ذات الأداء الميكانيكي السيء اهتزازات طويلة للوصلات أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى ظهور جهود زائدة عالية—وقد تم رصد هذه الظاهرة في الاختبارات المحلية والدولية وبالتالي تتطلب الانتباه.

التحكم الصارم في سرعات الإغلاق والفتح

إذا كانت سرعة الإغلاق للقاطع الفراغي منخفضة جداً، فإن وقت التسخين المسبق يزداد، مما يؤدي إلى تسريع التآكل للوصلات. بالإضافة إلى ذلك، بما أن المقاطع الفراغية تستخدم عادة اللحام النحاسي وعمليات تنظيف الغاز بدرجات حرارة عالية، فإن قوة الميكانيكا لديها نسبياً منخفضة وهي حساسة للاهتزاز. يمكن أن تسبب السرعات العالية جداً للإغلاق صدمات ميكانيكية قوية، مما يفرض قوى قوية على الأجراس المرنة ويقلل من عمرها الافتراضي. عادة ما تتراوح سرعة الإغلاق للقواطع الفراغية بين 0.6 إلى 2 م/ث، مع قيمة مثلى تعتمد على التصميم المحدد.

خلال عملية الفصل، يكون وقت الشرارة قصيراً جداً—عادة أقل من 1.5 دورة نصفية لتردد الشبكة. للتأكد من الحصول على قوة عازلة كافية عند أول نقطة صفرية للتيار، فإنه يُشترط عادة أن يصل المسار الذي يقطعه الوصل إلى 50% - 80% من المسار الكلي خلال الدورة النصفية الأولى. لذلك، يجب التحكم الصارم في سرعة الفتح.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتمتع مثبطات الإغلاق والفتح بأداء جيد لتقليل التأثير الميكانيكي أثناء التشغيل، مما يمدد عمر الخدمة للمقاطع الفراغية.

التحكم الصارم في مسار الوصلات

من الخطأ الافتراض أن زيادة الفجوة بين الوصلات تفيد في إطفاء الشرارة وزيادة مسار الوصل بشكل تعسفي. لدى قواطع الدائرة الفراغية مسارات وصلات قصيرة نسبياً. بالنسبة لجهود التصنيف من 10-15 كيلوفولت، يكون مسار الوصل عادة 8-12 ملم، مع فائض مسار 2-3 ملم. زيادة مسار الوصل بشكل كبير يمكن أن تؤدي إلى فرض ضغط زائد على الأجراس المرنة بعد الإغلاق، مما قد يؤدي إلى تلف الأجراس وتقويض ختم الفراغ للمقاطع.

التحكم الصارم في تيار الحمل

لدى قواطع الدائرة الفراغية قدرة محدودة على التحميل الزائد. بسبب العمل كعازل حراري للفراغ بين الوصلات والغلاف، يتم تبديد الحرارة من الوصلات والحزم الموصلة بشكل أساسي عن طريق التوصيل على طول الحزمة. للتأكد من أن درجة الحرارة التشغيلية تبقى ضمن الحدود المسموح بها، يجب التحكم الصارم في التيار التشغيلي وإبقائه أقل من القيمة المحددة.

اختبارات القبول الصارمة عند التشغيل

على الرغم من أن قواطع الدائرة الفراغية تخضع لاختبارات شاملة قبل الشحن من المصنع، بعد النقل والتركيب على الموقع، يجب إعادة قياس وتحقق من المعلمات الرئيسية للكشف عن أي تغييرات نتيجة للتعامل أو عدم التوافق بين القاطع والآلية التشغيلية. المعلمات الرئيسية للتحقق منها تشمل:

• الارتداد عند الإغلاق

• التزامن عند الفتح

• الفجوة بين الوصلات (مسافة الفتح)

• مسار الضغط

• سرعات الإغلاق والفتح

• أوقات الإغلاق والفتح

• مقاومة الوصلات المباشرة

• مستوى العزل للمقاطع

• اختبارات التشغيل الميكانيكي

يجب أن تتوافق جميع النتائج مع المواصفات التقنية للمصنع قبل وضع القاطع في الخدمة.

فترات الصيانة لقواطع الدائرة الفراغية

يجب أن تتبع فترات الصيانة اللوائح المحددة وتتم تعديلها بناءً على ظروف التشغيل الفعلية. من الخطأ الاعتقاد بأن قواطع الدائرة الفراغية لا تحتاج إلى صيانة. تشمل الإرشادات المحددة:

• إجراء اختبارات تحمل الجهد الترددي عبر أقطاب المقاطع أثناء الصيانة الموسمية أو السنوية لتقييم سلامة الفراغ.

• بعد 2000 دورة تشغيل عادية (إغلاق/فصل تيار الحمل) أو 10 فواصل للتيار القصير المحدد، تحقق من انفلات جميع البراغي. يجب اتباع تعليمات الشركة المصنعة للصيانة. إذا بقيت جميع المعلمات ضمن الحدود المقبولة، يمكن استمرار القاطع في الخدمة.

• إذا كان القاطع الفراغي خارج الخدمة أو في التخزين لمدة 20 عاماً، يجب اختبار مستوى الفراغ باستخدام الطريقة المحددة للمقاطع الفراغية. إذا لم يتوافق مستوى الفراغ مع المتطلبات، يجب استبدال المقاطع.

المقاطع الفراغية

تعتبر المقاطع الفراغية المكون الرئيسي لقواطع الدائرة الفراغية. تستخدم أغلفة من الزجاج أو السيراميك لدعم الهيكل وختمه بشكل محكم، تحتوي على وصلات متحركة وثابتة مع الدرع. يكون داخلها تحت فراغ عالٍ، عادة 1.33 × 10⁻⁵ إلى 1 باسكال، مما يضمن أداء قطع الشرارة والعزل الموثوق به.

بمجرد تدهور مستوى الفراغ، ينخفض قدرة القطع بشكل كبير. لذا، يجب حماية المقاطع الفراغية من أي تأثير خارجي—لا تطرق أو تضرب أو تطبق قوة أثناء التعامل أو الصيانة. لا تضع أي أشياء فوق القاطع لتجنب التأثير العرضي.

يقوم المصنعون بإجراء فحوصات موازية دقيقة وتركيب دقيق قبل التسليم. أثناء الصيانة، يجب شد جميع براغي تركيب المقاطع بشكل متساوٍ لضمان توزيع الضغط بالتساوي ومنع التلف.