تفاوت‌های کلیدی: دستکش‌های خلاء IEEE در مقایسه با IEC-Business
تفاوت‌های بین شیرکننده‌های خلاء مطابق با استاندارد IEEE C37.04 و استانداردهای IEC/GB
شیرکننده‌های خلاء طراحی شده برای رعایت استاندارد آمریکای شمالی IEEE C37.04 تفاوت‌های کلیدی طراحی و عملکردی نسبت به آنهایی که با استانداردهای IEC/GB سازگار هستند، دارند. این تفاوت‌ها عمدتاً از نیازهای ایمنی، قابلیت خدمات‌رسانی و ادغام سیستم در رویکردهای تجهیزات توزیع برق آمریکای شمالی ناشی می‌شوند.
۱. مکانیسم بدون چسبیدگی (عملکرد ضد پمپاژ)
مکانیسم "بدون چسبیدگی" - که معادل عملکرد ضد پمپاژ است - مطمئن می‌کند که اگر سیگنال قطع مکانیکی (بدون چسبیدگی) قبل از هر دستور بستن (الکتریکی یا دستی) اعمال و حفظ شود، شیرکننده حتی برای لحظه‌ای نباید ببندد.
هر گاه سیگنال قطع شروع شود، تماس‌های متحرک باید به موقعیت کاملاً باز بازگردند و در آنجا بمانند، صرف نظر از دستورهای بستن مداوم.
این مکانیسم ممکن است نیاز به آزادسازی انرژی پружین ذخیره شده در طول عملیات داشته باشد.
با این حال، حرکت تماس‌ها در این فرآیند نباید فاصله تماس را بیش از ۱۰٪ کاهش دهد یا توان تحمل الکتریکی فاصله را کاهش دهد. تماس‌ها باید در وضعیت کاملاً جدا و باز باقی بمانند.
همچنین، هر دو نوع قفل الکتریکی و مکانیکی باید از بستن در این شرایط جلوگیری کنند.
روش‌های اجرایی:
قفل الکتریکی: یک سیلندر از بستن جلوگیری می‌کند. هنگامی که دکمه قطع (دستی یا الکتریکی) فشار داده می‌شود، میکروسویچ ۱ (در شکل ۲ نشان داده شده) کویل بستن را بی‌انرژی می‌کند. همزمان، شیر سیلندر بیرون می‌آید و دکمه بستن را مکانیکی مسدود می‌کند. علاوه بر این، میکروسویچ ۲ بسته می‌شود و تماس معمولاً باز خود را به صورت سری با مدار کویل بستن اضافه می‌کند، که از بستن الکتریکی جلوگیری می‌کند.
طراحی مکانیکی جایگزین: ممکن است دکمه بستن فشار داده شود، اما انرژی ذخیره شده در پружین به هوا آزاد می‌شود (یعنی بدون بار) و نه به محور اصلی برای بستن میان‌قطعه خلاء منتقل می‌شود. این امر ایمنی را تضمین می‌کند و اجازه می‌دهد که عملیات مکانیکی بدون بستن واقعی انجام شود.
۲. آزادسازی خودکار پружین (ASD)
ASD (آزادسازی خودکار پружین) یک الزام ایمنی مهم تحت استانداردهای IEEE است. این الزام می‌طلبد که شیرکننده نباید در حالت شارژ (با پружین انرژی‌دار) باشد هنگامی که در یا از قفسه‌اش جابجا می‌شود—چه از حالت آزمایش به حالت خدمت یا در زمان خارج کردن یا وارد کردن به کابین تجهیزات توزیع برق.
این امر از مواجهه کارکنان با مکانیزم‌های پружین با انرژی بالا در حین دستکاری جلوگیری می‌کند و خطر آزادسازی تصادفی انرژی را حذف می‌کند.
بنابراین، شیرکننده باید باز و بدون شارژ باشد قبل از شروع عملیات جابجایی.
یک مکانیزم آزادسازی خودکار انرژی اختصاصی باید برای آزادسازی ایمن انرژی پружین ذخیره شده در طول یا قبل از خارج کردن از موقعیت متصل شده جمع‌آوری شود.
اگر انرژی قبل از خارج کردن آزاد شود، یک قفل الکتریکی اضافی باید از شارژ خودکار مجدد پружین جلوگیری کند تا اطمینان حاصل شود که شیرکننده در حین نگهداری ایمن باقی می‌ماند.
این ویژگی ایمنی کارکنان را افزایش می‌دهد و با پروتکل‌های ایمنی آمریکای شمالی برای تجهیزات توزیع برق با پوشش فلزی مطابقت دارد.
۳. MOC – نمایانگر موقعیت تماس‌های اصلی (C37.20.2-7.3.6)
برخلاف شیرکننده‌های IEC/GB که در آنها سوییچ‌های کمکی (مثل S5/S6) نشان‌دهنده موقعیت تماس‌های اصلی معمولاً در داخل قفسه عملیاتی شیرکننده نصب شده و مستقیماً توسط محور اصلی از طریق یک اتصال (ساده و قابل اعتماد) محرک می‌شوند، استانداردهای IEEE می‌طلبد که سوییچ‌های کمکی باز/بسته (MOC) در داخل قفسه تجهیزات ثابت نصب شوند، نه روی خود شیرکننده.
هدف از این الزام:
اجازه آزمایش سیستم ثانویه بدون شیرکننده: اجازه می‌دهد تکنسین‌ها موقعیت شیرکننده (باز/بسته) را با استفاده از یک سنسر یا شبیه‌ساز شبیه‌سازی کنند، که امکان تأیید رله‌های محافظ، مدارهای کنترل و سیستم‌های سیگنال‌رسانی را فراهم می‌کند—حتی وقتی شیرکننده از کابین خارج شده باشد.
حمایت از مدارهای کمکی با جریان بالا: سیستم‌های کنترل قدیمی گاهی نیاز به سیگنال‌رسانی با جریان بالا (مثلاً >۵A) داشتند که تماس‌های پلاگ ثانویه معمول (معمولاً برای سیم ۱٫۵ mm² طراحی شده) نمی‌توانند به صورت قابل اعتماد آن را منتقل کنند. سوییچ‌های MOC ثابت امکان استفاده از سیم با قطر بزرگتر در قفسه را فراهم می‌کنند.
چالش‌های طراحی:
محور اصلی شیرکننده باید سوییچ MOC ثابت را در هر دو موقعیت آزمایش و خدمت محرک کند.
یک اتصال محرک (بالا، پایین یا جانبی) باید حرکت را از شیرکننده متحرک به سوییچ ثابت منتقل کند.
این نیازمند یک اتصال متحرک است نه یک اتصال سخت، که پیچیدگی مکانیکی را افزایش می‌دهد.
به دلیل نیروهای ضربه‌ای بالا در طول عملیات و تحمل‌های تراز، قابلیت اطمینان و تحمل مکانیکی بسیار مهم است.
IEEE الزام می‌کند که مکانیزم‌های MOC حداقل ۵۰۰ عملیات مکانیکی داشته باشند، اما در عمل، آنها باید عمر مکانیکی کامل شیرکننده (اغلب ۱۰۰۰۰ عملیات) را داشته باشند.
جرم اضافی اتصال می‌تواند بر سرعت بستن و به ویژه باز شدن تأثیر بگذارد، بنابراین مولفه‌های سبک وزن و کم‌انرژی برای کاهش تأثیر بر عملکرد ضروری هستند.
۴. TOC – نمایانگر موقعیت آزمایش و متصل (C37.20.2-7.3.6)
برخلاف شیرکننده‌های IEC/GB که در آنها نمایانگرهای موقعیت (مثل S8/S9) معمولاً روی بدنه شیرکننده نصب شده و توسط پیچ رک محرک می‌شوند، استانداردهای IEEE می‌طلبد که سوییچ‌های موقعیت آزمایش و متصل (TOC) در داخل قفسه تجهیزات ثابت شوند.
این سوییچ‌ها موقعیت فیزیکی کامیون شیرکننده را تشخیص می‌دهند و سیگنال می‌دهند: آیا در موقعیت متصل (خدمت)، آزمایش یا جدا (خارج شده) است.
ثابت بودن در قفسه اطمینان می‌دهد که نمایانگری مداوم و قابل اعتماد مستقل از وضعیت داخلی شیرکننده وجود دارد.
این امر حمایت از قفل‌های ایمن (مثلاً جلوگیری از بستن وقتی کاملاً متصل نیست) و امکان نظارت دوردست از موقعیت شیرکننده را فراهم می‌کند.
۵. نمایانگر افت تماس مکانیکی برای میان‌قطعه‌های خلاء
برخلاف شیرکننده‌های SF₆، میان‌قطعه‌های خلاء واحدهای مهر و موم شده با تماس‌های صفحه‌به‌صفحه و بدون کرن‌های قوس یا تماس‌های پیش‌وارد هستند. هم قطع جریان‌های خطایی و هم عملیات مکانیکی معمول باعث افت و سایش تماس‌ها می‌شوند.
افت تماس عامل اصلی عمر الکتریکی یک شیرکننده خلاء است.
در حالی که بسیاری از الگوریتم‌ها عمر الکتریکی را بر اساس تعداد عملیات، سطح جریان قطع و زمان قوسی برآورد می‌کنند، این‌ها بیشتر تئوری یا تجربی هستند.
به دلیل تغییرات در اولین قطب قطع، فاز جریان و تفاوت‌های واحد فردی، عمر پیش‌بینی شده غالباً دقیقاً با سایش فیزیکی واقعی همخوانی ندارد.
هنوز هم یک فاصله بین پیش‌بینی‌های مبتنی بر نرم‌افزار و تنزل فیزیکی واقعی وجود دارد.
بنابراین، بازار آمریکای شمالی نیازمند یک نمایانگر افت تماس مکانیکی مستقیماً یکپارچه شده در میان‌قطعه خلاء یا مکانیسم عملیاتی است.
این نمایانگر بصری یا مکانیکی اجازه می‌دهد که کارکنان نگهداری در حین بازرسی درجه سایش تماس را مستقیماً مشاهده کنند.
این نمایانگر یک اندازه‌گیری فیزیکی قابل اعتماد از عمر باقی‌مانده تماس را ارائه می‌دهد که نگهداری پیش‌بینی شده را افزایش می‌دهد و اطمینان حاصل می‌کند که جایگزینی به موقع قبل از شکست انجام شود.
