راهنمای ریکلوزر: چگونه عمل می‌کند و چرا شرکت‌های برق از آن استفاده می‌کنند

۱. ریکلوسر چیست؟
ریکلوسر یک سوئیچ الکتریکی بالاوله خودکار است. مشابه با شکن در سیستم‌های الکتریکی خانگی، این دستگاه در صورت وقوع خطایی مانند کاوش کوتاه مدار، تغذیه برق را قطع می‌کند. با این حال، برخلاف شکن خانگی که نیاز به تنظیم دستی دارد، ریکلوسر به طور خودکار خط را مورد نظر قرار داده و تعیین می‌کند که آیا خطا رفع شده است. اگر خطا موقت بوده باشد، ریکلوسر به طور خودکار دوباره بسته و تغذیه برق را بازگردانده.

ریکلوسرها در سراسر سیستم‌های توزیع از زیرстанسیون‌ها تا ستون‌های برق در مناطق مسکونی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها در انواع مختلفی وجود دارند، از جمله ریکلوسرهای تک‌فاز فشرده برای خطوط تک‌فاز و ریکلوسرهای سه‌فاز بزرگ‌تر برای زیرستانسیون‌ها و خطوط توزیع بالاوله تا ۳۸ کیلوولت.

طراحی و عملکرد ریکلوسرها توسط استانداردهای بین‌المللی مانند ANSI/IEEE C37.60 و IEC 62271-111 تنظیم می‌شود.

۲. چرا از ریکلوسرها استفاده می‌شود؟

شکن‌های خودکار مداری توسط شرکت‌های برق در سراسر جهان به عنوان دستگاه‌های ضروری برای رسیدن به هدف اصلی خود: تحویل پیوسته‌ترین و قابل اعتمادترین تأمین برق به مشتریان به صورت ساده و مقرون به صرفه شناخته می‌شوند.

ریکلوسرها می‌توانند جریانات خطا را تشخیص داده و قطع کنند، سپس به طور خودکار تغذیه برق را پس از رفع خطا موقت بازگردانند. به طور کلی، ریکلوسر یک دستگاه هوشمند خودکار است که قادر به تشخیص جریان بیش از حد، تایمینگ، قطع جریان خطا و بازبستن خودکار برای دوباره تغذیه خط است.

اگر خطا دائمی باشد، ریکلوسر پس 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 پس از یک یا دو لرزش کوتاه ولتاژ بدون نیاز به مداخله میدانی بازگردانده می‌شود.

در مواردی که اعزام تیم غیرقابل اجتناب است، ریکلوسرها به کاهش محدوده قطع برق کمک می‌کنند و به کارکنان نگهداری کمک می‌کنند تا به سرعت خطا را پیدا کرده و خدمات را بازگردانند. مشتریان مسکونی، تجاری، صنعتی و موسساتی همگی از کاهش اختلال و هزینه‌های مرتبط بهره‌مند می‌شوند. بدون این سطح بالای قابلیت اطمینان تأمین، بسیاری از بارهای حیاتی مدرن - مانند کامپیوترها، پمپ‌های آب و خطوط تولید خودکار - دچار مشکلاتی در عملکرد قابل اعتماد خواهند بود.

۳. ریکلوسر چگونه عمل می‌کند؟

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

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

خطاهای دائمی معمول شامل:

• آسیب به رسانه‌ها یا تجهیزات به علت برق ابری

• افت شاخه‌های درخت بر روی خطوط و آسیب‌رسانی به آنها

• تصادف خودرو با ستون‌ها یا تجهیزات

۴. خطاهای موقت چیستند؟

اغلب خطاهای روی خطوط توزیع هوایی موقت هستند. مثال‌هایی از آنها شامل ضربه‌های برق ابری، رسانه‌های بلند شده توسط باد یا تماس موقت ناشی از پرنده‌ها یا حیوانات کوچک می‌شود. این خطاهای معمولاً پس از قطع برق خود به خود رفع می‌شوند و هیچ آسیب دائمی به خط وارد نمی‌کنند.

نوع‌های معمول خطاهای موقت:

• اصطکاک رسانه‌ها به علت باد

• فلاش‌اور روی سطح عایق‌ها به علت ولتاژ بیش از حد ناشی از برق ابری

• تماس موقت بین رسانه‌های زنده و قسمت‌های زمین شده توسط پرنده‌ها، موش‌ها یا دیگر حیوانات

• تماس موقت شاخه‌های درخت با خطوط تغذیه‌ی شده

• فلاش‌اور عایق‌ها به علت سوئیچینگ ولتاژ

داده‌های عملیاتی بلندمدت و تجربیات میدانی به وضوح اهمیت عملکرد "قطع و بازبستن" را نشان می‌دهند. اگر خط به طور موقت تغذیه‌ی برق را قطع کند، منبع خطا اغلب ناپدید می‌شود - که باعث می‌شود بازبستن موفقیت‌آمیز بسیار محتمل باشد. بنابراین، شکن‌های مداری خودکار تقریباً قطع برق‌های طولانی مدت ناشی از خطاهای موقت یا جریان‌های بیش از حد موقت در سیستم‌های توزیع را حذف می‌کنند.

۵. نوع‌های ریکلوسر

۵.۱ ریکلوسرهای تک‌فاز

ریکلوسرهای تک‌فاز برای محافظت از مدارهای تک‌فاز، مانند شاخه‌های جانبی یا تک‌فاز از یک مدار سه‌فاز استفاده می‌شوند. آنها همچنین می‌توانند در مدارهای سه‌فازی که بیشتر بار آنها تک‌فاز است، نصب شوند.

در صورت وقوع خطا دائمی فاز به زمین، فقط فاز مورد نظر قفل می‌شود، در حالی که دو سوم باقی‌مانده سیستم ادامه تغذیه برق را دارد - که منجر به افزایش کلی پیوستگی خدمات می‌شود.

به دلیل وزن کمتر آنها نسبت به ریکلوسرهای سه‌فاز بزرگ، واحدهای تک‌فاز معمولاً مستقیماً روی ستون‌های برق یا ساختارهای فولادی زیرستانسیون با استفاده از براکت‌های نصب شده یکپارچه نصب می‌شوند و نیاز به چارچوب‌های پشتیبانی اضافی را حذف می‌کنند.

بر اساس طراحی، بازبازان‌های تک‌فاز ممکن است دارای کنترل هیدرولیک (درون ظرف روغن بازبازان) یا کنترل الکترونیک (در کابین کنترل جداگانه قرار گرفته) باشند.

با توجه به اینکه، بازبازان‌های تک‌فاز اکنون در قالب فرم‌فاکتور برش‌دهنده نیز موجود هستند که نشان‌دهنده سطح بالایی از یکپارچه‌سازی بین اجزای اصلی و ثانویه است. این نوع بازبازان‌ها می‌توانند مستقیماً بر روی پایه‌های نصب برش‌دهنده استاندارد نصب شوند و معمولاً برای حفاظت از مسیرهای شاخه‌ای با جریان اسمی تا ۲۰۰ آمپر استفاده می‌شوند.

یکی از تولیدکنندگان نماینده شرکت S&C Electric Company (آمریکا) است که محصول TripSaver® II آن نمونه‌ای از این نوع را نشان می‌دهد:

۵.۲ بازبازان‌های سه‌فاز

بازبازان‌های سه‌فاز در خطوط توزیع سه‌فاز استفاده می‌شوند تا قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهند. در صورت وجود هرگونه خطا دائمی، همه سه فاز به طور همزمان قفل می‌شوند که این امر موجب جلوگیری از ریسک تک‌فازی بارهای سه‌فاز مهم—مانند موتورهای سه‌فاز بزرگ—می‌شود که ممکن است توسط تغذیه ولتاژ نامتوازن یا ناقص آسیب ببینند.

انتخاب یک بازبازان سه‌فاز بر اساس مشخصات الکتریکی مورد نیاز، ماده مختل و عایق (مثلاً روغن، خلاء یا گازهای دوستانه محیط زیست) و انتخاب بین کنترل هیدرولیک (درون واحد یکپارچه) یا کنترل الکترونیک (در کابین کنترل جداگانه) صورت می‌گیرد.

۵.۳ حالت عملکرد: برش و قفل سه‌فاز

این حالت عملکرد استاندارد برای بازبازان‌های بزرگ‌تر است. بسته به اینکه خطا یک خطای تک‌فاز-به-زمین، خطای فاز-به-فاز یا خطای سه‌فاز باشد، همه سه ستون در هر عملیات به طور همزمان برش می‌خورند. برش و بازبازی همه سه فاز به طور مکانیکی به هم متصل و توسط یک مکانیسم عملیاتی منفرد محرک می‌شوند که عملکرد همزمان را تضمین می‌کند.

بازبازان‌های سه‌فاز از تعدادی پیکربندی نصبی پشتیبانی می‌کنند، از جمله:

• چارچوب‌های نصب بر روی دامنه (برای نصب در خطوط هوایی)

• چارچوب‌های نصب در زیرстан (برای کاربردهای زیرستان یا پد-نصبی)

۵.۴ بازبازان‌های سه‌تک

بازبازان‌های سه‌تک کنترل‌شده الکترونیکی هستند و سه حالت عملکرد ارائه می‌دهند:

• برش و قفل سه‌فاز
  همه سه فاز به دلیل جریان بیش از حد به طور همزمان برش می‌خورند، به طور همزمان بازبازی می‌کنند و به ترتیب یکسان عمل می‌کنند.

• برش تک‌فاز و قفل سه‌فاز
  هر فاز به طور مستقل برش و بازبازی می‌کند. اگر هر یک از فازها به دلیل خطا دائمی وارد دنباله قفل شود یا اگر دستور "قفل" محلی یا دوردست صادر شود، دو فاز دیگر نیز برش می‌خورند و وارد قفل می‌شوند، که این امر موجب جلوگیری از تک‌فازی طولانی بارهای سه‌فاز می‌شود.

• برش تک‌فاز و قفل تک‌فاز
  هر فاز به طور مستقل برش و قفل می‌کند بدون تأثیر بر دیگران. این حالت عموماً برای بارهای مسکونی یا در سناریوهایی که بارهای سه‌فاز توسط دیگر وسایل از تک‌فازی محافظت می‌شوند استفاده می‌شود.

بازبازان‌های سه‌تک می‌توانند با استفاده از چارچوب نصب بر روی دامنه یا نصب بر روی چارچوب‌های زیرستان یا مستقیماً بر روی ساختارهای فولادی زیرستان نصب شوند.

۶. انواع کنترل بازبازان

"هوش" که به بازبازان اجازه می‌دهد جریان بیش از حد را تشخیص دهد، مشخصات زمان-جریان را انتخاب کند، عملیات برش و بازبازی را انجام دهد و در نهایت قفل شود، از سیستم کنترل آن ناشی می‌شود. دو نوع اصلی کنترل وجود دارد: کنترل هیدرولیک یکپارچه و کنترل الکترونیک در کابین کنترل جداگانه.

کنترل هیدرولیک

کنترل هیدرولیک در اکثر بازبازان‌های تک‌فاز و بعضی از بازبازان‌های سه‌فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کنترل به عنوان بخشی از بازبازان خود وجود دارد. با این روش کنترل، جریان بیش از حد توسط یک لیولیک سری به خط تشخیص داده می‌شود. وقتی جریان بیش از حد از طریق لیولیک می‌گذرد، لیولیک یک پیستون را جذب می‌کند که باعث می‌شود تماس‌های بازبازان باز شوند.

عملیات زمان‌بندی و دنباله‌ای با جریان روغن هیدرولیک از طریق کمربندهای هیدرولیک مختلف یا سوراخ‌ها انجام می‌شود. در بازبازان‌های کوچک‌تر، انرژی مورد نیاز برای بازبازی توسط فنرهایی که توسط پیستون لیولیک سری در طی عملیات محافظت از جریان بیش از حد شارژ می‌شوند، تأمین می‌شود. در بازبازان‌های بزرگ‌تر، بسته شدن توسط یک سولنوئید جداگانه که توسط ولتاژ خط از سمت منبع بازبازان تغذیه می‌شود، انجام می‌شود.

۷. کنترل مبتنی بر میکروپروسسور یا الکترونیک

سیستم‌های کنترل بازبازان مبتنی بر میکروپروسسور یا الکترونیک معمولاً در کابین‌های کنترل جداگانه نصب می‌شوند که این امکان را می‌دهد پارامترهای عملیاتی در هر زمان تنظیم شوند. آنها می‌توانند با ا Zubehörهای مختلف ترکیب شوند تا توابع اساسی را برای برآورده کردن نیازهای متنوع کاربردی شخصی‌سازی کنند. در مقایسه با کنترل هیدرولیک، این روش‌های کنترل انعطاف‌پذیری بیشتر، برنامه‌ریزی و شخصی‌سازی پارامترهای آسان‌تر و قابلیت‌های پیشرفته‌تر محافظت، اندازه‌گیری و اتوماسیون ارائه می‌دهند.

کنترل مبتنی بر میکروپروسسور معمولاً با نرم‌افزار رابط کامپیوتری برای پیکربندی تنظیمات کنترل، ضبط داده‌های اندازه‌گیری و تنظیم پارامترهای ارتباطی استفاده می‌شود. 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 به طور گسترده در بیشتر ریکلوزرهای سه فازی کاربرد یافته و بسیاری از این واحدها همچنان در عملکرد قابل اعتماد هستند.

۸. میانبرهای مقطعی ریکلوزر

۸.۱ میانبرهای روغنی
ریکلوزرهایی که از روغن برای مقطعی کردن جریان استفاده می‌کنند، از همان روغن به عنوان مedium عایق اصلی استفاده می‌کنند. برخی از ریکلوزرهایی که دارای کنترل هیدرولیک هستند نیز از همان روغن برای انجام عملکردهای زمان‌بندی و شمارش استفاده می‌کنند.

۸.۲ میانبرهای خلاء
میانبرهای خلاء امکان مقطعی کردن سریع و با انرژی کم را فراهم می‌کنند و مزایایی مانند عمر طولانی تماس و میانبر، استرس مکانیکی کم و ایمنی عملکرد بالا را ارائه می‌دهند. چون قوس در خلاء خاموش می‌شود، عمر تماس و میانبر بسیار بیشتر از سایر میانبرهای مقطعی است. بسته به مدل، medium عایق برای ریکلوزرهای خلاء ممکن است روغن، هوا یا اپوکسی باشد.