تحلیل تأثیر نصب ترانسفورماتور ولتاژ در سمت خط مقابل سمت بار شکن خودکار تغذیه (ATS)

دستگاه‌های تغییر پشتیبان خودکار (ABTS) اجزای کلیدی برای اطمینان از عملکرد ایمن، قابل اعتماد و پایدار شبکه‌های برق کارخانه هستند. منطق راه‌اندازی آنها به طور صریح مطابق دو معیار "اتلاف ولتاژ در تغذیه کاری + عدم شناسایی جریان" است، که مؤثر است در جلوگیری از خطاهای قضاوت ناشی از قطع ثانویه ترانسفورماتورهای ولتاژ (VTs) یا عملکرد نادرست ABTS به دلیل خطاهای مدار ثانویه ترانسفورماتورهای جریان (CTs). شرایط فعال‌سازی نیازمند هر دو "عدم وجود ولتاژ و جریان" یا "مقادیر ولتاژ/جریان زیر تنظیمات محافظت" باشد، بدون استثنا.

ABTS به VTs متکی است برای جمع‌آوری سیگنال‌های ولتاژ و به CTs برای جمع‌آوری سیگنال‌های جریان. بنابراین، موقعیت نصب این ترانسفورماتورها مستقیماً وضعیت تغذیه کاری را تعیین می‌کند. بین آنها، صرف نظر از اینکه CTs در بالا یا پایین مداربر قطع کننده ورودی نصب شده باشند، ABTS می‌تواند "وضعیت حمل جریان قطع کننده و وضعیت بار حمل شده در باره" را به درستی شناسایی کند؛ اما تفاوت‌های قابل توجهی در نحوه تشخیص وضعیت زنده بودن باره توسط ABTS وجود دارد وقتی که VTs در بالا (طرف ورودی) یا پایین (طرف باره) مداربر قطع کننده نصب شده باشند، که نیاز به تحلیل دقیق دارد. سیم‌بندی سیستم در شکل ۱ نشان داده شده است.

۱. ترانسفورماتور ولتاژ نصب شده در بالای مداربر قطع کننده ورودی برق (TV ورودی)
(۱) عملکرد عادی تغذیه ورودی

وقتی ABTS از ترانسفورماتور ولتاژ خط TV1 تغذیه می‌گیرد، اگر قطع کننده ۱DL در حالت "موقعیت کاری + بسته" باشد، TV1 ولتاژ ورودی را جمع‌آوری می‌کند که معادل ولتاژ باره است. ABTS سپس تشخیص می‌دهد که بخش اول باره زنده است.

(۲) اتلاف تغذیه ورودی

وقتی تغذیه ورودی از کار می‌افتد، TV1 ولتاژ صفر و CT جریان صفر را جمع‌آوری می‌کند، که باعث عملکرد ABTS می‌شود: ابتدا ۱DL را باز می‌کند، سپس قطع کننده پیوند باره ۳DL را بسته و باره بخش اول را بازنشانی می‌کند و بار می‌تواند به کار خود ادامه دهد.

(۳) عملکرد نادرست قطع کننده (سناریوی خطر پنهان اصلی)

اگر ۱DL به دلیل خطا یا خرابی مکانیکی از حالت بسته به باز تغییر کند، بخش اول باره از برق محروم می‌شود و بار متوقف می‌شود. CT جریان صفر را جمع‌آوری می‌کند، اما TV1 همچنان ولتاژ ورودی عادی (که به تنظیمات محافظت نمی‌رسد) را جمع‌آوری می‌کند، بنابراین ABTS "اتلاف ولتاژ باره" را تشخیص نمی‌دهد و نمی‌تواند شروع کند. ۳DL نمی‌تواند بسته شود، که باعث قطع طولانی باره بخش اول و اختلالات تولیدی شدید می‌شود.

(۴) راه‌حل بهینه‌سازی منطق

تشخیص دقیق نیازمند اجرای "بستگی موقعیت قطع کننده + معیار ولتاژ" است: ولتاژ جمع‌آوری شده توسط TV1 فقط در صورتی معادل ولتاژ باره است که ۱DL در حالت "موقعیت کاری + بسته" باشد؛ اگر موقعیت قطع کننده غیرعادی (غیر موقعیت کاری/باز) باشد، ABTS به طور اجباری ولتاژ باره را صفر تشخیص می‌دهد. علاوه بر این، باید منطق "تایید موقعیت قطع کننده" اضافه شود: پس از تشخیص اتلاف ولتاژ باره، ABTS وضعیت ۱DL را تأیید می‌کند قبل از تصمیم‌گیری برای "باز کردن ۱DL + بستن ۳DL" یا مستقیماً "بستن ۳DL".

۲. ترانسفورماتور ولتاژ نصب شده در پایین مداربر قطع کننده ورودی برق (TV باره)

وقتی ABTS از ترانسفورماتور ولتاژ باره TV3 تغذیه می‌گیرد، اگر قطع کننده ۱DL در حالت "موقعیت کاری + بسته" باشد، TV3 به طور مستقیم ولتاژ بخش اول باره را جمع‌آوری می‌کند و ABTS سیگنال ولتاژ واقعی باره را دریافت می‌کند.

(۱) اتلاف تغذیه ورودی

وقتی تغذیه ورودی از کار می‌افتد یا ۱DL به طور نادرست باز می‌شود، TV3 ولتاژ صفر و CT جریان صفر را جمع‌آوری می‌کند، که باعث عملکرد ABTS می‌شود:

• اگر تغذیه ورودی از کار بیفتد: ۱DL را باز می‌کند → ۳DL را بسته و باره را بازنشانی می‌کند؛

• اگر قطع کننده به طور نادرست عمل کند: مستقیماً ۳DL را بسته و باره را بازنشانی می‌کند، بدون قطع بار.

(۲) تحلیل مزیت‌ها

TV باره می‌تواند "به طور زنده و مستقیم وضعیت زنده بودن باره را منعکس کند" بدون تکیه بر معیار موقعیت قطع کننده. منطق عملکرد ABTS ساده‌تر است و به طور دقیق سناریوهای اتلاف ولتاژ باره را تشخیص می‌دهد و از خطرات عملکرد نادرست/عدم عملکرد جلوگیری می‌کند.

۳. تحلیل مقایسه‌ای دو طرح نصب
(۱) پیچیدگی منطق عملکرد

• نصب طرف ورودی (TV1): نیازمند افزودن "تایید موقعیت قطع کننده + منطق تبدیل ولتاژ" است، که سختی تشخیص عملکرد ABTS را افزایش می‌دهد؛

• نصب طرف باره (TV3): به طور مستقیم ولتاژ باره را جمع‌آوری می‌کند با منطق واضح و قابلیت اطمینان عملکرد بالا.

(۲) خطرات پتانسیل (خطر پنهان اصلی نصب طرف ورودی)

اگر TV1 طرف ورودی با خط L1 موازی شود، وقتی L1 از برق محروم شود، ABTS عملکرد "باز کردن ۱DL → بستن ۳DL" را انجام می‌دهد. ولتاژ باره سپس از طریق TV1 به L1 بازخورد می‌شود، که باعث "حوادث شارژ معکوس ولتاژ" می‌شود: در بهترین حالت، قطع کننده هوایی طرف L1 باز می‌شود و باعث اتلاف ولتاژ ثانویه می‌شود؛ در بدترین حالت، تجهیزات آسیب می‌بینند و حتی خطرات لمس الکتریکی شخصی را ایجاد می‌کند.

۴. نتیجه‌گیری و پیشنهادات

برای اطمینان از عملکرد "دقیق و قابل اعتماد" ABTS در زمان اتلاف ولتاژ باره و جلوگیری از حوادث شارژ معکوس ولتاژ در زمان موازی شدن VTs، VTs باید در طرف پایین (طرف باره) مداربر قطع کننده ورودی نصب شوند تا به طور مستقیم ولتاژ باره را از طریق TV باره جمع‌آوری کنند. این کار باعث منعکس کردن زنده وضعیت واقعی باره می‌شود، معیارهای قابل اعتمادی برای ABTS فراهم می‌کند. این اطمینان می‌دهد که دستگاه به طور سریع و دقیق در زمان اتلاف ولتاژ باره عمل کند و تأثیرات بر تولید و زندگی روزمره را به حداقل برساند.