Mwongozo wa Recloser: Jinsi Inafanya Kazi & Sababu za Matumizi ya Umeme

1. Recloser ni nini?
Recloser ni kivunjika cha umeme wa voltage ya juu kinachofanya kazi kiotomatiki. Kama vile circuit breaker katika mifumo ya umeme ya nyumbani, huwasha upya umeme lini kuna hitara—kama vile short circuit—inatokea. Hata hivyo, tofauti na circuit breaker ya nyumbani ambayo inahitaji kupanguliwa tena kibonyezi, recloser huwakilima mstari na kuamua je, hitara imetangulia au sivyo. Ikiwa hitara ni ya wakati, recloser hutawanya upya na kurudisha umeme.

Reclosers hutumika kote kwenye mifumo ya usambazaji—kutoka kwenye substations hadi kwenye nguzo za umeme katika maeneo ya makazi. Huja kwa aina mbalimbali, ikiwemo reclosers rahisi zenye phase moja kwa mistari yenye phase moja na reclosers kubwa zaidi zenye phase tatu kwa substations na mistari ya usambazaji ya voltage ya juu hadi 38 kV.

Uundaji na utendaji wa recloser unaongozwa na vitanzi vya kimataifa kama vile ANSI/IEEE C37.60 na IEC 62271-111.

2. Kwanini Tumia Reclosers?

Reclosers za kiotomatiki zinazoelekezwa na mashirika ya umeme duniani kama vifaa muhimu ili kufikia lengo la msingi wao: kutoa usambazaji wa umeme wenye uendeshaji wa mara kwa mara na wa imara kwa wateja kwa njia rahisi na yenye gharama ndogo.

Reclosers zinaweza kutambua na kuzuia mikondo ya hitara, kisha kurudisha umeme baada ya hitara ya wakati kumetangulia. Kwa ufupi, recloser ni kifaa kimoja chenye akili kinachoweza kutambua mikondo ya ziada, kupima muda, kuzuia mkondo wa hitara, na kutawanya upya kuchukua tena umeme kwenye mstari.

Ikiwa hitara ni ya kudumu, recloser itawaka baada ya idadi iliyowekwa mapema ya vitendo—kawaida mara tatu hadi nne—na kwa hiyo kugawanya sehemu yenye hitara kutoka kwenye sehemu nyingine za mfumo. Uwezo huu unawawezesha mashirika kunyooka muda na gharama za uendeshaji, kwa sababu umeme mara nyingi hurudi baada ya kupiga mara moja au mbili tu ya umeme, bila mahitaji ya kuingia kwenye eneo.

Katika kesi ambapo kutuma wafanyakazi ni lazima, reclosers husaidia kupunguza eneo lililo na mgogoro na kumsaidia wafanyakazi wa matengenezo kupata hitara haraka na kurudisha huduma. Wateja wa makazi, wa biashara, wa viwandani, na wa taasisi wanapata faida kutokana na kupunguza vipigo na gharama zinazohusiana nao. Bila kiwango kioo cha uaminifu wa usambazaji, loads kadhaa muhimu za kisasa—kama vile kompyuta, bomba za maji, na mistari ya uzalishaji ulioeleketwa—zingeshindwa kuendeshwa kwa ufanisi.

3. Recloser Inavyofanya Kazi Ni Je?

Lini hitara itakapotokea kwenye mstari, recloser huipata na kujiondoa kiotomatiki ili kuzuia umeme. Baada ya muda mfupi sana—maradufu ni fupi sana kwamba husababisha tu kupiga mwanga kidogo—recloser inajaribu kutawanya upya na kurudisha umeme. Ikiwa hitara inaendelea, hutawanya tena.

Baada ya jaribio la kawaida la matatu yasiyo fanikiwa, recloser huainisha hitara kama ya kudumu na kuwaacha imefungwa (imezimwa). Wakati huo, wafanyakazi wa shirika wanalazimika kutembelea eneo kurepaira miundo iliyoharibika na kupangulia recloser kibonyezi ili kurudisha umeme.

Hitara za kawaida za kudumu ni:

• Uharibifu kutokana na umeme wa radi kwenye conductors au vifaa

• Michororo ya miti inayotanda juu ya mistari na kuvuruga

• Magonjwa ya gari kwenye nguzo au vipengele vya kirajisto

4. Hitara za Wakati Ni Zipi?

Sehemu kubwa ya hitara kwenye mistari ya juu ya usambazaji ni za wakati. Mfano ni viumbe vya radi, conductors vilivyonong’ona kwa sababu ya upepo, au mawasiliano ya wakati kutokana na ndege au wanyama madogo. Hitara hizi mara nyingi zinatangulia wenyewe baada ya umeme kuzuiliwa na hazivunji mstari.

Aina kawaida za hitara za wakati:

• Kushikana kwa conductors kwa sababu ya upepo

• Flashover kwenye uso wa insulator kutokana na overvoltage ya radi

• Kushikana kwa wakati kati ya conductors zinazotumia umeme na sehemu zilizosakinishwa kwa ndege, panya, au wanyama wengine

• Michororo ya miti inayopatana kwa wakati na mistari inayotumia umeme

• Surges za switching zinazosababisha flashover ya insulator

Data ya kisheria ya muda mrefu na uzoefu wa ukanda hunielezea wazi umuhimu wa kitendo cha “trip-and-reclose”. Ikiwa mstari unawashwa kwa wakati, chanzo cha hitara mara nyingi huondoka—hivyo kuwezesha kutawanya upya kwa mafanikio. Kwa hiyo, reclosers za kiotomatiki zinazingiliza kabisa vipigo vya muda mrefu vinavyosababishwa na hitara za wakati au mikondo ya transient kwenye mifumo ya usambazaji.

5. Aina za Recloser

5.1 Reclosers zenye phase moja

Reclosers zenye phase moja hutumika kulinda mistari ya phase moja, kama vile mistari ya tawi au mistari inayotolewa kutoka kwenye feeder ya phase tatu. Pia zinaweza kutumika kwenye mistari ya phase tatu ambapo kiasi kikubwa cha mzigo ni wa phase moja.

Katika kesi ya hitara ya kudumu ya phase-kwa-ground, tu phase iliyothibitika inazimwa, wakati wengine mbili (sabaki ya tatu) ya mfumo inaendelea kutoa umeme—kuongeza ufanisi wa huduma kwa jumla.

Kwa sababu ya uzito mdogo wake kilingana na reclosers kubwa zenye phase tatu, vitengo vya phase moja mara nyingi vyanapatikana moja kwa moja kwenye nguzo za umeme au miundo ya chuma ya substations kwa kutumia vifaa vyao vya kugeuza, bila hitaji la miundo mingine ya msaada.

Kulingana na mwonekano, reclosers wa kifupi wanaweza kuwa na mawasiliano ya maji (imewekwa ndani ya tangi la mafuta) au mawasiliano ya kiotomatiki (imewekwa katika sanduku tofauti la mawasiliano).

Ni muhimu kukumbuka, reclosers wa kifupi sasa wamekuwa wamezalishwa kwenye mfumo wa cutout, unazoea kama uwezo mkubwa wa ushirikiano kati ya vyanzo na vifaa vya pili. Hizi zinaweza kutumika moja kwa moja kwenye nyuma za cutout za mafuta za kimataifa na mara nyingi zinatumika kwa maambukizo ya mzunguko, na kiwango cha amperes chenye wastani chake ni hadi 200 A.

Mtoa mtengenezaji mtakatifu ni S&C Electric Company (USA), ambayo TripSaver® II wake inaonyesha aina hii, kama inavyoonekana chini:

5.2 Reclosers wa Tatu-fasi

Reclosers wa tatu-fasi hutumika kwenye mzunguko wa tatu-fasi ili kuboresha uhakika ya mfumo. Katika matukio ya hitilafu yoyote, fasi zote tatu hazitolewi, kufanya hivyo kutokufanya kwa athari ya single-phasing kwa vitu muhimu vya tatu-fasi - kama vile moto mrefu wa tatu-fasi - ambavyo vinaweza kuharibika kwa umuhimu wa mawasiliano au mawasiliano yanayofeli.

Uchaguzi wa recloser wa tatu-fasi unategemea kwa kiwango cha mawasiliano cha kimahitaji, medium ya kusababisha na kusalia (kama vile mafuta, vacuum, au viwango vyenye kutoharibu mazingira), na uchaguzi kati ya mawasiliano ya maji (imewekwa ndani ya kitengo) au mawasiliano ya kiotomatiki (imewekwa katika sanduku tofauti la mawasiliano).

5.3 Mfumo wa Kazi: Tatu-fasi Trip na Tatu-fasi Lockout

Huu ni mfumo wa kazi wa kiwango cha juu kwa reclosers makubwa. Bila kujali ikiwa hitilafu ni kifupi-kwa-chini, kifupi-kwa-kifupi, au tatu-fasi, fasi zote tatu hazitolewi moja kwa moja kila wakati wa kazi. Kutolewa na kurudi kwa fasi zote tatu zimeunganishwa kwa kigezo na zinaelekezwa na mekanizimu mmoja tu, kuhakikisha miamala sawa.

Reclosers wa tatu-fasi huunda miundombinu mengi, ikiwa ni:

• Viti vilivyowekwa kwenye pole (kwa ajili ya upatikanaji wa mzunguko wa juu)

• Viti vilivyowekwa kwenye substation (kwa ajili ya matumizi ya substation au pad-mounted)

5.4 Triple-Single Reclosers

Triple-single reclosers huwekwa kwa kiotomatiki na huweka hatua tatu:

• Tatu-fasi trip na tatu-fasi lockout
  Fasi zote tatu hazitolewi moja kwa moja kwa sababu ya overcurrent, kurudi moja kwa moja, na kufanya kwa mfululizo sawa.

• Kifupi trip na tatu-fasi lockout
  Kila fasi inafanya overcurrent trip na kurudi moja kwa moja. Ikiwa fasi yoyote ingeingia mfululizo wa lockout kwa sababu ya hitilafu yenye joto, au ikiwa amri "lockout" inatoa kwenye eneo la karibu/safi, fasi mbili zingine hazitolewi na ingeingia lockout, kufanya hivyo kutokufanya kwa muda mrefu wa single-phasing kwa vitu vya tatu-fasi.

• Kifupi trip na kifupi lockout
  Kila fasi hazitolewi na haingei lockout moja kwa moja, bila kutathmini wengine. Hii ni kutumika kwa vitu vya nyumba, au katika mahali pa matumizi ambapo vitu vya tatu-fasi tayari zimeingiliwa dhidi ya single-phasing kwa njia nyingine.

Triple-single reclosers zinaweza kuwekwa kwenye pole kwa kutumia viti vilivyowekwa kwenye pole, au ziwekwe kwenye viti vya substation au moja kwa moja kwenye msimbo wa steel wa substation.

6. Aina za Mawasiliano ya Recloser

"Ujasiri" unaoelezea recloser kusikia overcurrent, kuchagua vipimo vya time-current, kufanya kazi za trip na kurudi, na ujumla kufanya lockout unatoka kwa mfumo wake wa mawasiliano. Kuna aina mbili za mawasiliano: integral hydraulic control na electronic control iliyowekwa katika sanduku tofauti la mawasiliano.

Mawasiliano ya maji

Mawasiliano ya maji yamezalishwa sana kwenye reclosers wa kifupi wengi na baadhi ya reclosers wa tatu-fasi. Yanaenda kama sehemu ya kijamii ya recloser. Na njia hii, overcurrent hufanuliwa na coil ya trip imewekwa kwenye mzunguko. Waktu overcurrent hufanyika kwenye coil, coil hutoa plunger, husababisha contact za recloser kutolea nyuma.

Mipaka na mfululizo wa kazi huwasilishwa kwa mafuta ya maji yakifanya kwenye chombo tofauti au orifices. Kwenye reclosers madogo, nguvu inayohitajika kwa kurudi inapewa na springs, ambazo zinachanganuliwa na plunger ya coil iliyowekwa kwenye mzunguko wakati wa kazi ya overcurrent protection. Kwenye reclosers makubwa, closing inafanyika kwa solenoid tofauti iliyopewa nguvu na mzunguko wa mafuta kutoka kwenye upande wa chanzo wa recloser.

7. Microprocessor-based au electronic control

Microprocessor-based au electronic control recloser control systems mara nyingi zinaweza kuwekwa katika sanduku tofauti la mawasiliano, kunawezesha mipaka ya kazi ku badilishwa wakati wowote. Zinaweza kuunganishwa na vifaa vingine kwa kutosha ili kudhibiti vifaa muhimu ili kufanikiwa kwa utaratibu mzima wa matumizi. Ingawa kwa urahisi, njia hizi za mawasiliano zinatoa ubora, rahisi zaidi ya programming na kudhibiti mipaka, na uwezo wa kuzuia, kugawanya, na kutekeleza kwa kiotomatiki.

Uzawishi wa kawaida unatumika pamoja na programu za mtandao ya PC kwa ajili ya kutengeneza maelekezo ya uzawishi, kupiga chombo data ya metering, na kutatua vipimo vya mawasiliano. Mfumo wa uzawishi huo pia una tofauti zisizo nyingi za zana, ikiwa ni kama kufikia hatari, kuhifadhi taarifa za tukio, na uwezo wa kurekodi grafu. Uzawishi wa umeme umefanikiwa kutumika sana katika zaidi ya mashambulizi ya reclosers tangu miaka ya 1980, na wengi wa vifuatavyo bado wanafanya kazi kwa uhakika leo.

8. Vipimo vya kutumia kwenye reclosers

8.1Vipimo vya mafuta
Reclosers ambayo hutumia mafuta kwa ajili ya kutumia viwango huwa huchukua mafuta hiyo kama chanzo kuu cha insulation. Baadhi ya reclosers zinazotumia mawasiliano ya hydraulic pia huchukua mafuta hiyo kwa ajili ya kufanya kazi za timing na counting.

8.2 Vipimo vya vacuum
Vipimo vya vacuum vinaweza kufanya arc interruption kwa haraka na kiwango chache cha nishati, na yanatoa faida kama maisha mengi ya contacts na interrupters, stress ya nguvu ndogo, na uhuru mkubwa wa kazi. Tangu arc hufunguliwa kwenye vacuum, maisha ya contacts na interrupters yanaelekea zaidi ya vipimo mengine vya kutumia. Kulingana na model, chanzo cha insulation kwa reclosers za vacuum linaweza kuwa mafuta, hewa, au epoxy.