الاختلافات الرئيسية: IEE-Business مقابل IEC للقواطع الكهربائية ذات الفراغ
الاختلافات بين مفاتيح الدائرة ذات الفراغ المتوافقة مع معايير IEEE C37.04 ومعايير IEC/GB
تظهر مفاتيح الدائرة ذات الفراغ المصممة لتلبية المعيار الأمريكي الشمالي IEEE C37.04 عدة اختلافات رئيسية في التصميم والوظائف مقارنة بتلك المتوافقة مع معايير IEC/GB. تأتي هذه الاختلافات بشكل أساسي من متطلبات السلامة وسهولة الصيانة وتكامل النظام في ممارسات الأجهزة الكهربائية في أمريكا الشمالية.
1. آلية التحرير التلقائي (وظيفة منع الضخ)
تعمل "آلية التحرير التلقائي" - والتي تساوي وظيفياً وظيفة منع الضخ - على ضمان أنه إذا تم تطبيق وإبقاء إشارة التحرير الميكانيكي قبل أي أمر للغلق (كهربائي أو يدوي)، يجب ألا يغلق المفتاح، حتى لو كان لفترة قصيرة.
بمجرد بدء إشارة التحرير، يجب أن تعود الأطراف المتحركة إلى وضعها المفتوح تماماً وتظل فيه بغض النظر عن الأوامر المستمرة للغلق.
قد تتطلب هذه الآلية إطلاق الطاقة المخزنة في الينابيع أثناء التشغيل.
ومع ذلك، يجب ألا يؤدي حركة الأطراف خلال هذه العملية إلى تقليل المسافة بين الأطراف بأكثر من 10٪، ولا ينبغي أن يتأثر قدرة العزل الكهربائي للمسافة. يجب أن تظل الأطراف في حالة فصل كامل ومفتوحة.
يجب أن تمنع كل من القفل الكهربائي والميكانيكي الغلق تحت هذه الظروف.
طرق التنفيذ:
القفل الكهربائي: يمنع المغناطيس الغلق. عندما يتم الضغط على زر التحرير (يدويًا أو كهربائيًا)، يقوم مفتاح الحساس 1 (الموضح في الشكل 2) بإلغاء تنشيط ملف غلق الملف. في نفس الوقت، يمتد محرك المغناطيس ليحجب زر الغلق ميكانيكيًا. بالإضافة إلى ذلك، يغلق مفتاح الحساس 2، مما يدخل ملامسه المفتوحة عادة في دائرة ملف الغلق، مما يمنع الغلق الكهربائي.
تصميم ميكانيكي بديل: يمكن الضغط على زر الغلق، ولكن يتم إطلاق الطاقة المخزنة في الينابيع في الهواء (أي بدون تحميل)، بدلاً من نقلها إلى العمود الرئيسي لإغلاق المانع الفراغي. هذا يضمن السلامة والسماح بالتشغيل الميكانيكي دون إغلاق حقيقي.
2. الإفراج التلقائي عن الينابيع (ASD)
تعتبر ASD (إطلاق الينابيع التلقائي) مطلب سلامة رئيسي بموجب معايير IEEE. تفرض أنه يجب ألا يكون المفتاح في حالة شحن (شحن الينابيع) عند نقله داخل أو خارج صندوقه - سواء كان ينتقل من وضع الاختبار إلى وضع الخدمة، أو يتم سحبه أو إدخاله في صندوق الجهاز الكهربائي.
هذا يمنع تعرض الموظفين لنظام الينابيع عالية الطاقة أثناء التعامل، مما يزيل خطر إطلاق الطاقة عن طريق الخطأ.
وبالتالي، يجب أن يكون المفتاح مفتوح وغير مشحون قبل بدء عمليات النقل.
يجب دمج آليات إطلاق طاقة تلقائية مخصصة لإطلاق الطاقة المخزنة في الينابيع أثناء أو قبل السحب من الموضع المتصل.
إذا تم إطلاق الطاقة قبل الإزالة، يجب أن يمنع القفل الكهربائي الإضافي إعادة شحن الينابيع تلقائيًا، مما يضمن أن المفتاح يظل آمنًا أثناء الصيانة.
هذه الميزة تعزز سلامة الموظفين وتتوافق مع بروتوكولات السلامة الأمريكية الشمالية للأجهزة الكهربائية المعدنية.
3. MOC – مؤشر موقع الأطراف الرئيسية (C37.20.2-7.3.6)
على عكس مفاتيح IEC/GB، حيث تكون المفاتيح المساعدة (مثل S5/S6) المؤشرة لموقع الأطراف الرئيسية عادةً مثبتة داخل صندوق تشغيل المفتاح وتتحرك مباشرة بواسطة العمود الرئيسي عبر اتصال (بسيط وموثوق به)، تتطلب معايير IEEE أن تكون المفاتيح المساعدة Open/Closed (MOC) مثبتة داخل صندوق الجهاز الثابت، وليس على المفتاح نفسه.
غرض هذا الشرط:
تمكين اختبار نظام الثانوي دون المفتاح: يسمح للمهنيين بمحاكاة وضع المفتاح (مفتوح/مغلق) باستخدام مسبار الاختبار أو المحاكي، مما يتيح التحقق من أجهزة الحماية والدوائر التحكم وأنظمة الإشارات - حتى عندما يتم سحب المفتاح من الصندوق.
دعم الدوائر الثانوية ذات التيار العالي: في بعض الأحيان كانت الأنظمة القديمة تتطلب إشارات تيار عالية (مثلاً >5A)، والتي لا يمكن للوصلات الثانوية التقليدية (عادة مصنفة لأسلاك 1.5 مم²) أن تحملها بشكل موثوق. تسمح مفاتيح MOC الثابتة بأسلاك ذات قطر أكبر داخل الصندوق.
تحديات التصميم:
يجب أن يحرك العمود الرئيسي للمفتاح مفتاح MOC الثابت في كلا الوضعين: الاختبار والخدمة.
يجب أن ينقل الوصلة الدافعة (من الأعلى أو الأسفل أو الجانب) الحركة من المفتاح المتحرك إلى المفتاح الثابت.
هذا يتطلب اقتراناً متحركاً بدلاً من اقتران صلب، مما يزيد من التعقيد الميكانيكي.
بسبب القوى التأثيرية العالية أثناء التشغيل والتقبل المحتمل للتوازي، تعتبر الموثوقية والتحمل الميكانيكي أموراً حاسمة.
يتطلب IEEE حد أدنى من 500 عملية ميكانيكية لآليات MOC، ولكن في الممارسة العملية، يجب أن تتطابق مع عمر المفتاح الميكانيكي الكامل (غالباً 10,000 عملية).
يمكن أن يؤثر الكتلة الإضافية للوصلة على سرعة الغلق وخاصة سرعة الفتح، لذا فإن المكونات الخفيفة الوزن ومنخفضة القصور الذاتي ضرورية لتقليل تأثير الأداء.
4. TOC – مؤشر مواقع الاختبار والاتصال (C37.20.2-7.3.6)
على عكس مفاتيح IEC/GB، حيث تكون مؤشرات الموقع (مثل S8/S9) عادةً مثبتة على هيكل المفتاح وتتحرك بواسطة برغي النقل، تتطلب معايير IEEE أن تكون مفاتيح الاختبار والاتصال (TOC) مثبتة داخل صندوق الجهاز الثابت.
تقوم هذه المفاتيح بتحديد وإرسال إشارة إلى الموقع الفيزيائي لمقطورة المفتاح: سواء كان في الموقع المتصل (خدمة)، الموقع الاختباري، أو الموقع المنفصل (مخرج).
كونها ثابتة في الصندوق يضمن إشارة متسقة وموثوقة مستقلة عن حالة المفتاح الداخلية.
هذا يدعم القفل الآمن (مثل منع الغلق عند عدم الاتصال الكامل) ويتيح المراقبة البعيدة لموقع المفتاح.
5. مؤشر التآكل الميكانيكي للأطراف في المانع الفراغي
على عكس مفاتيح الدائرة SF₆، فإن المانعات الفراغية هي وحدات مغلقة بواجهات وجه لوجه ولا تحتوي على قرون القوس أو الأطراف الأولية. تسبب كل من قطع التيار المعطل والعمليات الميكانيكية العادية تآكل وتآكل الأطراف.
يعتبر تآكل الأطراف هو العامل الرئيسي الذي يحدد العمر الكهربائي لمفتاح الفراغ.
في حين تقوم العديد من الخوارزميات بتقدير العمر الكهربائي بناءً على عدد العمليات، مستويات تيار القصر، ووقت القوس، إلا أنها غالباً ما تكون نظرية أو تجريبية.
بسبب التباين في القطب الأول الذي يفتح، مرحلة التيار، واختلافات الوحدات الفردية، فإن العمر المتوقع غالباً لا يتوافق بدقة مع التآكل الفعلي.
هناك فجوة بين التوقعات القائمة على البرامج والـ التدهور الفعلي في العالم الحقيقي.
لذلك، يتطلب السوق الأمريكي الشمالي مؤشراً للتآكل الميكانيكي للأطراف مدمجاً مباشرة في المانع الفراغي أو في آليات التشغيل.
هذا المؤشر البصري أو الميكانيكي يسمح للعمال الفنيين بـ مراقبة مباشرة درجة التآكل للأطراف أثناء الفحص.
يوفر قياساً موثوقاً وفياً للمدة المتبقية للأطراف، مما يعزز الصيانة التنبؤية ويضمن استبدال الأطراف في الوقت المناسب قبل الفشل.
