راهنمای بازبسته: چگونه کار می‌کند و چرا شرکت‌های برق از آن استفاده می‌کنند

۱. چیست ریکلوزر؟
ریکلوزر یک کلید الکتریکی فشار قوی خودکار است. مشابه با برش‌دهنده مدار در سیستم‌های الکتریکی خانگی، آن وقت که یک خطاه مثل شورت مدار اتفاق بیفتد، تغذیه را قطع می‌کند. اما برخلاف برش‌دهنده‌های خانگی که نیاز به تنظیم دستی دارند، ریکلوزر به طور خودکار خط را می‌نگرد و تعیین می‌کند که آیا خطا رفع شده است یا خیر. اگر خطا موقت بوده باشد، ریکلوزر به طور خودکار دوباره بسته و تغذیه را باز می‌گرداند.

ریکلوزرهای به طور گسترده‌ای در سراسر سیستم‌های توزیع استفاده می‌شوند - از زیرстанسیون‌ها تا ستون‌های برق در مناطق مسکونی. آنها در انواع مختلفی وجود دارند، از جمله ریکلوزرهای تک‌فاز کوچک برای خطوط تک‌فاز و ریکلوزرهای سه‌فاز بزرگ‌تر برای زیرستانسیون‌ها و خطوط توزیع فشار بالا تا ۳۸ کیلوولت.

طراحی و عملکرد ریکلوزرهای تحت پوشش استانداردهای بین‌المللی مانند ANSI/IEEE C37.60 و IEC 62271-111 است.

۲. چرا از ریکلوزرهای استفاده می‌کنیم؟

برش‌دهنده‌های مدار خودکار توسط شرکت‌های برق در سراسر جهان به عنوان دستگاه‌های ضروری برای رسیدن به هدف اصلی آنها: ارائه تامین برق پیوسته و قابل اعتماد به مشتریان به صورت ساده و مقرون به صرفه، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

ریکلوزرهای می‌توانند جریان‌های خطای را تشخیص داده و قطع کنند، سپس به طور خودکار تغذیه را بعد از رفع یک خطا موقت بازگردانند. به طور اساسی، یک ریکلوزر یک دستگاه هوشمند خودکار است که قادر به تشخیص جریان بیش از حد، تایمینگ، قطع جریان خطای و خودکار دوباره بستن و تغذیه دوباره خط است.

اگر خطا دائمی باشد، ریکلوزر بعد از تعداد پیش‌فرضی از عملیات - معمولاً سه تا چهار تلاش - قفل می‌شود و بخش خراب را از بقیه سیستم جدا می‌کند. این قابلیت به شرکت‌های برق زمان و هزینه‌های عملیاتی قابل توجهی را صرفه‌جویی می‌کند، زیرا برق معمولاً بعد از فقط یک یا دو لرزش کوتاه ولتاژ، بدون هیچ نیازی به مداخله میدانی، بازگردانده می‌شود.

در مواردی که اعزام گروه غیرقابل اجتناب است، ریکلوزرهای به کاهش محدوده قطع برق و کمک به کارکنان نگهداری در یافتن سریع خطا و بازگرداندن خدمات کمک می‌کنند. مشتریان مسکونی، تجاری، صنعتی و مؤسساتی همه از کاهش اختلال و هزینه‌های مرتبط بهره‌مند می‌شوند. بدون این سطح بالای قابلیت اطمینان تأمین، بسیاری از بارهای مهم مدرن - مانند کامپیوترها، پمپ‌های آب و خطوط تولید خودکار - دچار مشکل در عملکرد قابل اعتماد خواهند شد.

۳. چگونه یک ریکلوزر عمل می‌کند؟

هنگامی که یک خطا در خط رخ می‌دهد، ریکلوزر آن را تشخیص می‌دهد و به طور خودکار برای قطع برق عمل می‌کند. بعد از یک فاصله بسیار کوتاه - غالباً به قدری کوتاه که فقط یک لرزش کوتاه نوری ایجاد می‌کند - ریکلوزر تلاش می‌کند تا دوباره بسته و تغذیه را بازگرداند. اگر خطا ادامه داشته باشد، دوباره قطع می‌شود.

بعد از معمولاً سه تلاش ناموفق، ریکلوزر خطا را دائمی می‌شناسد و باز می‌ماند (قفل می‌شود). در این مرحله، گروه‌های شرکت برق باید به محل مراجعه کنند تا زیرساخت‌های خراب را تعمیر کنند و ریکلوزر را به طور دستی تنظیم کنند تا تغذیه را بازگردانند.

خطاهای دائمی معمولی شامل:

• آسیب‌های تندباد به هادی‌ها یا تجهیزات

• افت شاخه‌های درختان بر روی و آسیب‌رسانی به خطوط

• برخورد خودروها با ستون‌ها یا تجهیزات

۴. چه خطاهایی موقت هستند؟

بیشتر خطاهای در خطوط توزیع هوایی موقت هستند. نمونه‌هایی از آنها شامل ضربه‌های تندباد، هادی‌های پرت شده توسط باد یا تماس موقت ناشی از پرنده‌ها یا حیوانات کوچک است. این خطاهای معمولاً پس از قطع برق خود به خود رفع می‌شوند و هیچ آسیب دائمی به خط وارد نمی‌کنند.

نوع‌های معمول خطاهای موقت:

• برخورد هادی‌ها به دلیل باد

• فلاشوور روی سطوح عایق‌بندی به دلیل ولتاژ بیش از حد ناشی از تندباد

• تماس موقت بین هادی‌های زنده و بخش‌های زمینی توسط پرنده‌ها، موش‌ها یا دیگر حیوانات

• تماس موقت شاخه‌های درخت با خطوط برق

• فلاشوور عایق‌بندی به دلیل افزایش ولتاژ در زمان تغییر وضعیت

داده‌های عملیاتی بلندمدت و تجربیات میدانی به وضوح اهمیت عملکرد "قطع و دوباره بستن" را نشان می‌دهند. اگر خط به طور موقت بدون تغذیه باشد، منبع خطا معمولاً ناپدید می‌شود - که باعث می‌شود دوباره بستن موفقیت‌آمیز باشد. بنابراین، برش‌دهنده‌های مدار خودکار تقریباً قطع برق‌های طولانی مدت ناشی از خطاهای موقت یا جریان‌های بیش از حد موقت در سیستم‌های توزیع را حذف می‌کنند.

۵. انواع ریکلوزر

۵.۱ ریکلوزرهای تک‌فاز

ریکلوزرهای تک‌فاز برای محافظت از مدارهای تک‌فاز، مانند شاخه‌ها یا تپ‌آفس از یک مدار سه‌فاز استفاده می‌شوند. آنها همچنین می‌توانند در مدارهای سه‌فاز که بیشتر بار آنها تک‌فاز است، نصب شوند.

در صورت وقوع یک خطا دائمی فاز به زمین، فقط فاز مورد نظر قفل می‌شود، در حالی که دو سوم باقی‌مانده سیستم همچنان تغذیه را ارائه می‌دهد - که باعث افزایش پیوستگی کلی خدمات می‌شود.

به دلیل وزن کمتر آنها نسبت به ریکلوزرهای سه‌فاز بزرگ، واحد‌های تک‌فاز معمولاً مستقیماً روی ستون‌های برق یا ساختارهای فولادی زیرستانسیون با استفاده از پرانت‌های نصب شده در خود دستگاه نصب می‌شوند، که نیاز به چارچوب‌های پشتیبانی اضافی را حذف می‌کند.

بر اساس طراحی، بازبازکننده‌های تک فاز ممکن است دارای کنترل هیدرولیک (درون ظرف روغنی بازبازکننده) یا کنترل الکترونیک (در یک جعبه کنترل جداگانه) باشند.

با توجه به اینکه، بازبازکننده‌های تک فاز اکنون در ساختاری مشابه قطع‌کننده‌ها نیز موجود هستند، نشان‌دهنده سطح بالایی از یکپارچگی بین اجزای اصلی و ثانویه. این دستگاه‌ها می‌توانند مستقیماً روی پایه‌های نصب استاندارد قطع‌کننده‌های فیوز نصب شوند و معمولاً برای حفاظت از مسیرهای شاخه‌ای با جریان اسمی تا ۲۰۰ آمپر استفاده می‌شوند.

یکی از تولیدکنندگان نماینده S&C Electric Company (آمریکا) است که محصول TripSaver® II آن نمونه‌ای از این نوع است، به شرح زیر:

۵.۲ بازبازکننده‌های سه فاز

بازبازکننده‌های سه فاز برای خطوط توزیع سه فاز استفاده می‌شوند تا قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهند. در صورت وجود هرگونه خطا دائمی، همه سه فاز به طور همزمان قفل می‌شوند و این امر مخاطره تک فازی شدن بارهای مهم سه فاز مانند موتورهای بزرگ سه فاز را که ممکن است توسط تامین ولتاژ نامتقارن یا ناقص آسیب ببینند، جلوگیری می‌کند.

انتخاب یک بازبازکننده سه فاز براساس مشخصات الکتریکی مورد نیاز، میزان قطع و ماده عایق (مثل روغن، خلاء یا گازهای دوستانه محیط زیست) و انتخاب بین کنترل هیدرولیک (درون واحد) یا کنترل الکترونیک (در یک جعبه کنترل جداگانه) صورت می‌گیرد.

۵.۳ حالت عملکرد: قطع و قفل سه فاز

این حالت عملکرد استاندارد برای بازبازکننده‌های بزرگتر است. صرف نظر از اینکه خطا یک خطا تک فاز به زمین، خطا فاز به فاز یا خطا سه فاز باشد، همه سه قطب به طور همزمان در هر عملیات قطع می‌شوند. قطع و بازباز کردن همه سه فاز به طور مکانیکی متصل و توسط یک مکانیسم عملیاتی محرک می‌شوند که عملکرد همزمان را تضمین می‌کند.

بازبازکننده‌های سه فاز از انواع مختلف نصب پشتیبانی می‌کنند، از جمله:

• قاب‌های نصب روی ستون (برای نصب در خطوط هوایی)

• قاب‌های نصب در زیرстан (برای کاربردهای زیرستان یا نصب روی پلتفرم)

۵.۴ بازبازکننده‌های سه تک فاز

بازبازکننده‌های سه تک فاز کنترل الکترونیکی دارند و سه حالت عملکرد ارائه می‌دهند:

• قطع و قفل سه فاز
  همه سه فاز به دلیل جریان بیش از حد به طور همزمان قطع می‌شوند، به طور همزمان بازباز می‌شوند و در همان ترتیب عمل می‌کنند.

• قطع تک فاز و قفل سه فاز
  هر فاز به طور مستقل قطع و بازباز می‌شود. اگر هر یک از فازها به دلیل خطا دائمی وارد مسیر قفل شود یا دستور "قفل" محلی یا دوردست صادر شود، دو فاز دیگر نیز قطع و وارد مسیر قفل می‌شوند و این امر از تک فازی شدن طولانی مدت بارهای سه فاز جلوگیری می‌کند.

• قطع تک فاز و قفل تک فاز
  هر فاز به طور مستقل قطع و قفل می‌شود بدون تاثیر بر دیگران. این حالت عمدتاً برای بارهای مسکونی یا در مواقعی که بارهای سه فاز توسط دیگر وسایل از تک فازی شدن محافظت می‌شوند استفاده می‌شود.

بازبازکننده‌های سه تک فاز می‌توانند روی ستون‌ها با استفاده از قاب نصب روی ستون نصب شوند یا روی قاب‌های زیرستان یا مستقیماً روی ساختارهای فولادی زیرستان نصب شوند.

۶. انواع کنترل بازبازکننده

"هوش" که باعث می‌شود یک بازبازکننده بتواند جریان بیش از حد را تشخیص دهد، مشخصات زمان-جریان را انتخاب کند، عملیات قطع و بازباز کردن را انجام دهد و در نهایت قفل شود، از سیستم کنترل آن ناشی می‌شود. دو نوع اصلی کنترل عبارتند از: کنترل هیدرولیک یکپارچه و کنترل الکترونیک در یک جعبه کنترل جداگانه.

کنترل هیدرولیک

کنترل هیدرولیک در اکثر بازبازکننده‌های تک فاز و بعضی از بازبازکننده‌های سه فاز استفاده می‌شود. این کنترل به عنوان بخشی یکپارچه از بازبازکننده وجود دارد. با این روش کنترل، جریان بیش از حد توسط یک لیوله قطع که در سری با خط متصل شده است تشخیص داده می‌شود. وقتی جریان بیش از حد از طریق لیوله قطع می‌گذرد، لیوله یک پلاگر را جذب می‌کند و باعث قطع بازبازکننده می‌شود.

عملیات زمان‌بندی و توالی با جریان روغن هیدرولیک از طریق حفره‌های هیدرولیک مختلف یا سوراخ‌ها انجام می‌شود. در بازبازکننده‌های کوچک‌تر، انرژی مورد نیاز برای بازباز کردن توسط فنرهایی که توسط پلاگر لیوله قطع در طی عملیات حفاظت از جریان بیش از حد شارژ می‌شوند، تأمین می‌شود. در بازبازکننده‌های بزرگ‌تر، بازباز کردن توسط یک سولنوئید جداگانه که توسط ولتاژ خط از سمت منبع بازبازکننده تغذیه می‌شود، انجام می‌شود.

۷. کنترل مبتنی بر میکروپروسسور یا الکترونیک

سیستم‌های کنترل بازبازکننده مبتنی بر میکروپروسسور یا الکترونیک معمولاً در جعبه‌های کنترل جداگانه نصب می‌شوند و این امکان را فراهم می‌کنند که پارامترهای عملیاتی در هر زمان تنظیم شوند. این سیستم‌ها می‌توانند با دستگاه‌های جانبی مختلف ترکیب شده و توابع اصلی را برای برآورده کردن نیازهای گسترده‌ای از کاربردها سفارشی‌سازی شوند. در مقایسه با کنترل هیدرولیک، این روش‌های کنترل انعطاف‌پذیری بیشتر، برنامه‌ریزی و سفارشی‌سازی پارامترهای آسان‌تر و قابلیت‌های پیشرفته‌تر حفاظت، اندازه‌گیری و اتوماسیون ارائه می‌دهند.

کنترل‌گرهای مبتنی بر میکروپروسسور معمولاً با نرم‌افزارهای رابط کامپیوتری برای پیکربندی تنظیمات کنترل، ضبط داده‌های اندازه‌گیری و تنظیم پارامترهای ارتباطی استفاده می‌شوند. سیستم کنترل همچنین ابزارهای تحلیل متعددی ارائه می‌دهد، از جمله محل‌یابی خطا، ضبط رویدادها و عملکردهای اسیلوگرافی. کنترل الکترونیکی از اواسط دهه ۱۹۸۰ به بعد در بیشتر ریکلوزرهای سه‌فازی به کار گرفته شده است و بسیاری از این دستگاه‌ها هنوز هم در عملکرد قابل اعتمادی هستند.

۸. میانبرهای ریکلوزر

۸.۱ میانبرهای روغنی
ریکلوزرهایی که از روغن برای قطع جریان استفاده می‌کنند، از همان روغن به عنوان مedium عایت اصلی استفاده می‌کنند. برخی از ریکلوزرها با کنترل هیدرولیک نیز از همان روغن برای انجام وظایف زمان‌بندی و شمارش استفاده می‌کنند.

۸.۲ میانبرهای خلأ
میانبرهای خلأ امکان قطع سریع و با انرژی کم آرک را فراهم می‌کنند و مزایایی مانند عمر طولانی تماس و میانبر، استرس مکانیکی کم و ایمنی عملکرد بالا را ارائه می‌دهند. چون آرک در خلأ خاموش می‌شود، عمر تماس و میانبر بسیار بیشتر از سایر میانبرها است. بسته به مدل، medium عایت ریکلوزرهای خلأ می‌تواند روغن، هوا یا رزین اپوکسی باشد.