مقایسه سوییچ‌های مختلف ۱۰ کیلوولت نصب شده روی ستون (جداکننده، سوییچ بار، قطع کننده مدار و یونک)
- چیست سوئیچ مونتاژ شده روی دکل؟
این یک دستگاه تبدیل مکانیکی است که در خطوط توزیع هوایی 10kV بر روی دکل‌های برق خارج از ساختمان نصب می‌شود و در شبکه‌های توزیع شهرنشین و روستایی استفاده می‌شود. این سوئیچ طراحی شده است تا جریان‌های بار خط و جریان‌های خطا را قطع، بسته و حمل کند.
سوئیچ‌های مونتاژ شده روی دکل معمولاً شامل بدنه سوئیچ با سنسورها + FTU (واحد پایانه فیدر) هستند. سوئیچ‌های ذکر شده در زیر به دسته سوئیچ‌های جداکننده مونتاژ شده (ایزولاتور) تعلق دارند.
2. دسته‌بندی سوئیچ‌های مونتاژ شده روی دکل
سوئیچ‌های مونتاژ شده روی دکل می‌توانند از چند بعد دسته‌بندی شوند. روش‌های اصلی دسته‌بندی و مشخصات آنها به شرح زیر است:
بر اساس ظرفیت قطع:
- a. سوئیچ جداکننده مونتاژ شده (ایزولاتور): قابلیت خاموش کردن قوس الکتریکی ندارد؛ نمی‌تواند جریان بار عادی را ببندد یا قطع کند. دارای قطع مرئی (فاصله جداسازی) است. هدف اصلی آن جداسازی خطوط برای اطمینان از ایمنی در حین تعمیرات است.
- b. سوئیچ بار مونتاژ شده: دارای قابلیت پایه‌ای خاموش کردن قوس الکتریکی است؛ می‌تواند جریان بار عادی (≤630A) را ببندد، حمل کند و قطع کند. می‌تواند جریان خطا را حمل کند اما نمی‌تواند آن را قطع کند.
- c. برشکن مونتاژ شده: دارای قابلیت قوی خاموش کردن قوس الکتریکی است؛ می‌تواند جریان بار عادی (≤630A) و جریان خطا (≥20kA) را ببندد، حمل کند و قطع کند.
- d. فیوز مونتاژ شده (فیوز پرت): عملکرد اصلی آن قطع جریان کوتاه مدار است؛ برای محافظت از خطوط در برابر کوتاه مدار استفاده می‌شود.
3. سوئیچ جداکننده مونتاژ شده (ایزولاتور)
همچنین به عنوان "سوئیچ کارد خنثی" شناخته می‌شود، یک دستگاه کنترل بدون مکانیسم خاموش کردن قوس الکتریکی است. عملکرد اصلی آن جداسازی تغذیه برای اطمینان از تعمیرات ایمن دیگر تجهیزات الکتریکی است. عملیات تحت بار مجاز نیست (فقط می‌تواند مدارهای کم‌قدرت را تحت شرایط خاص ببندد یا باز کند). این یکی از محبوب‌ترین و بیشترین دستگاه‌های استفاده شده در تبدیل بالقوه است.
3.1 کاربردهای اصلی
- قطع تجهیزات خط برای تعمیرات، یافتن خطا، تست کابل و بازسازی مدلهای عملیاتی.
- پس از باز شدن، تجهیزات تحت تعمیر را از خط زنده جدا می‌کند، یک فاصله عایقی قابل اعتماد ایجاد می‌کند و یک "نشانه قطع مرئی و واضح" ارائه می‌دهد تا اطمینان از ایمنی کارکنان را فراهم کند.
- به عنوان یک سوئیچ مرزی بین خطوط هوایی و مالکیت کاربر، یا بین خطوط کابلی و خطوط هوایی عمل می‌کند.
- در یک یا هر دو طرف سوئیچ بار متصل شده نصب می‌شود تا تسهیل در یافتن خطا، تست کابل و تعمیر یا تعویض سوئیچ بار متصل شده را فراهم کند.
3.2 ویژگی‌های کلیدی
- مزایا: هزینه کم، ساختار ساده، مقاوم.
- محدودیت‌ها: نمی‌تواند تحت بار اسمی/بار سنگین عمل کند؛ نمی‌تواند جریان بار یا جریان کوتاه مدار را ببندد یا باز کند.
- روند عملیاتی: برای تغذیه: "ابتدا ایزولاتور را ببندید، سپس برشکن/سوئیچ بار." برای قطع تغذیه: "ابتدا برشکن/سوئیچ بار را باز کنید، سپس ایزولاتور."
- شرایط خاص مجاز: می‌تواند جریان مغناطیسی ترانسفورماتورهای بدون بار (≤2A) و جریان ظرفیتی خطوط بدون بار (≤5A) را ببندد یا باز کند.
- پارامترهای فنی: معمولاً جریان تحمل پیک (پایداری دینامیک) ≤40kA (باید در زمان انتخاب تأیید شود). عمر عملکرد مکانیکی حدود 2000 چرخه است.
4. سوئیچ بار مونتاژ شده
با یک دستگاه خاموش کردن قوس الکتریکی ساده مجهز شده است که می‌تواند مدار را تحت بار ببندد یا باز کند. می‌تواند جریان‌های بار معین و جریان‌های بار اضافی را قطع کند اما نمی‌تواند جریان کوتاه مدار را قطع کند. باید به صورت سری با یک فیوز بالقوه (که جریان کوتاه مدار را قطع می‌کند) استفاده شود. عملکرد آن بین یک ایزولاتور و یک برشکن قرار دارد. کاربردهای اصلی آن بخش‌بندی خط و جداسازی خطا است.
4.1 انواع رایج و ویژگی‌ها
|
نوع |
اصل خاموش کردن قوس |
مزایا |
سیناریوهای قابل اجرا |
|
سوئیچ بار تولید گاز |
مواد تولید گاز جامد تحت تأثیر قوس الکتریکی گاز تولید می‌کنند و با بیرون راندن گاز قوس الکتریکی را خاموش می‌کنند. |
ساختار ساده، هزینه کم. |
سیناریوهایی با نیاز به فرکانس عملیاتی کم. |
|
سوئیچ بار خلاء |
خاموش کردن قوس الکتریکی با خلاء، معمولاً با عایق SF₆ ترکیب می‌شود. |
عمر طولانی، بدون نیاز به تعمیر، عمر مکانیکی ≥10,000 چرخه. |
سیناریوهایی با نیاز به عملیات مکرر. |
|
سوئیچ بار SF₆ |
خاموش کردن قوس الکتریکی با SF₆ + عایق SF₆. |
عملکرد خاموش کردن قوس/عایق‌بندی عالی، بدون نیاز به تعمیر. |
سیناریوهایی با نیاز به قابلیت اطمینان بالا. |
4.2 ویژگی‌های ساختاری محصولات رایج
- سوئیچ بار خلاء: نوع مشترک سه‌فاز، مجهز به مکانیزم عملیاتی VSP5 الکترومغناطیسی/فنر. می‌تواند دارای ترانسفورماتورهای جریان داخلی (CTs) و فاصله جداسازی باشد. پشتیبانی از خطوط خروجی کابل/پایانه. می‌تواند به صورت آویزان یا نشسته نصب شود.
- سوئیچ بار SF₆: نوع مشترک سه‌فاز. می‌تواند دارای ترانسفورماتورهای جریان داخلی (CTs) باشد. دستگاه جداسازی خارجی اختیاری. پشتیبانی از خطوط خروجی کابل/پایانه. می‌تواند به صورت آویزان یا نشسته نصب شود.
5. برشکن مونتاژ شده
یک دستگاه تبدیل با قابلیت خاموش کردن قوس الکتریکی کامل است. می‌تواند جریان مدار عادی را ببندد، حمل کند و قطع کند، و می‌تواند جریان‌های مدار غیرعادی (بار اضافی، کوتاه مدار) را در مدت زمان مشخص حمل و قطع کند. عملکرد آن معادل ترکیب "سوئیچ فیوز + رله حرارتی بالا/پایین" است. برشکن‌های مونتاژ شده به طور معمول به عنوان "بازبسته‌ها" یا "بازبسته‌های خودکار" شناخته می‌شوند. بر روی دکل‌ها نصب می‌شوند و تجهیزات اصلی برای محافظت و کنترل در بخش‌های شبکه توزیع هستند.
5.1 کاربردهای اصلی
- بخش‌بندی، تبدیل، کنترل و محافظت از بخش‌های خط توزیع؛ قادر به قطع و بستن فعال جریان‌های کوتاه مدار.
- معمولاً برای باز کردن/بستن خطوط استفاده می‌شود؛ در زمان خطا به صورت خودکار یا دستی (از طریق دستگاه‌های محافظت رله‌ای) خطوط خراب را قطع می‌کند.
- در نقاط مرزی مسئولیت در خطوط هوایی 10kV نصب می‌شود؛ می‌تواند خطا‌های زمینی تک‌فاز را به صورت خودکار پاک کند و خطا‌های کوتاه مدار را جداسازی کند. یک دستگاه اصلی برای به‌روزرسانی خودکار توزیع.
5.2 دسته‌بندی و محصولات رایج
بر اساس مedium خاموش کردن قوس: برشکن روغنی (به طور عمده منسوخ شده)، برشکن SF₆، برشکن خلاء (حاليًا رایج).
برشکن‌های خلاء هوایی بالقوه هوشمند فعلی انتخاب اول برای خطوط توزیع هستند، با ویژگی‌های زیر:
- وظایف: تشخیص خطا، کنترل محافظت، قابلیت‌های ارتباطی.
- روش‌های عملیاتی: دستی، برقی، کنترل دوردست، عملیات دوردست از کامپیوتر میز.
- اجزاء: بدنه + مکانیزم عملیاتی + کنترل‌کننده (ممکن است شامل ایزولاتور داخلی).
- اجزاء اختیاری: CT (ترانسفورماتور جریان محافظت)، ZCT (ترانسفورماتور جریان توالی صفر)، PT (ترانسفورماتور ولتاژ).
5.3 زیرگروه‌های برشکن خلاء
- برشکن خلاء با عایق SF₆: خاموش کردن قوس خلاء + عایق SF₆. نوع مشترک سه‌فاز. مکانیزم عملیاتی فنر. می‌تواند دارای CTs داخلی باشد. دستگاه جداسازی خارجی اختیاری. نصب آویزان یا نشسته.
- برشکن خلاء با عایق هوا: خاموش کردن قوس خلاء + عایق هوا. نوع جامد سه‌فاز. مکانیزم عملیاتی فنر یا مغناطیس دائمی. CTs خارجی. دستگاه جداسازی خارجی اختیاری. نصب نشسته.
6. فیوز پرت
به طور معمول به عنوان "فیوز قطع شونده" شناخته می‌شود، این یکی از رایج‌ترین سوئیچ‌های محافظت کوتاه مدار برای خطوط شاخه‌ای و ترانسفورماتورهای توزیع در شبکه‌های توزیع 10kV است. اقتصادی، آسان برای عملیات و مناسب برای محیط خارجی است. به طور گسترده برای محافظت و عملیات تبدیل در خطوط 10kV و طرف اول ترانسفورماتورهای توزیع استفاده می‌شود.
6.1 کاربردهای اصلی
- نصب بر روی خطوط شاخه‌ای توزیع 10kV: محدوده قطع برق را محدود می‌کند. با توجه به قطع مرئی خود، یک محیط ایمن برای تعمیرات ایجاد می‌کند.
- نصب برای ترانسفورماتورهای توزیع: به عنوان محافظت اصلی ترانسفورماتورها عمل می‌کند و آنها را در برابر بار اضافی و کوتاه مدار محافظت می‌کند.
6.2 نصب و ساختار
- مکان نصب: می‌تواند بر روی طرف منبع یک سوئیچ بار (وقتی فیوز‌ها نیاز به تعویض مکرر ندارند و سوئیچ بار می‌تواند ولتاژ را جداسازی کند) یا طرف بار نصب شود.
- اجزاء اصلی: عایق، پایه پشتیبانی پایین، تماس متحرک پایین، تماس ثابت پایین، صفحه نصب، تماس ثابت بالا، تماس "بilled"، تماس متحرک بالا، لوله فیوز.
7. تفاوت‌های اصلی بین سوئیچ‌های مونتاژ شده
تفاوت‌های اصلی بین انواع مختلف سوئیچ‌های مونتاژ شده در سه بعد اصلی قابلیت خاموش کردن قوس، انواع جریان‌های قابل قطع و عملکرد محافظت قرار دارد. مقایسه دقیق به شرح زیر است:
|
نوع سوئیچ |
دستگاه خاموش کردن قوس |
انواع جریان‌های قابل قطع |
انواع جریان‌های حمل |
نیاز به هماهنگی محافظت |
هدف اصلی |
|
سوئیچ جداکننده (ایزولاتور) |
ندارد |
فقط جریان خالی سیستم |
جریان کاری، جریان کوتاه مدار (مدت کوتاه) |
نیازی به هماهنگی محافظت ندارد، فقط برای جداسازی استفاده می‌شود. |
جداسازی ایمن برای تعمیرات، نقطه قطع مرئی. |
|
سوئیچ بار |
ساده |
جریان بار عادی، جریان بار اضافی |
جریان کاری، جریان کوتاه مدار (مدت کوتاه) |
نیاز به اتصال سری با فیوز؛ فیوز جریان کوتاه مدار را قطع می‌کند. |
بخش‌بندی خط، تبدیل بار عادی. |
|
برشکن |
کامل |
جریان بار عادی، جریان بار اضافی، جریان کوتاه مدار |
جریان کاری، جریان کوتاه مدار (برای مدت مشخص) |
نیاز به هماهنگی با دستگاه محافظت رله‌ای؛ محافظت دستور قطع را صادر می‌کند. |
پاک کردن خطا، محافظت کامل خط. |
|
فیوز پرت |
ساده |
جریان کوتاه مدار، جریان بار اضافی |
جریان کاری (در شرایط عادی) |
به تنهایی استفاده می‌شود، محافظت مستقیم از کوتاه مدار/بار اضافی ارائه می‌دهد. |
محافظت کوتاه مدار برای خطوط شاخه‌ای و ترانسفورماتورها. |
خلاصه
- سوئیچ جداکننده (ایزولاتور): فقط جریان خالی را قطع می‌کند؛ یک "نقطه قطع مرئی" برای تعمیرات ایمن ارائه می‌دهد.
- سوئیچ بار: جریان بار عادی را قطع می‌کند، نه جریان خطا؛ نیاز به فیوز برای محافظت از خطا دارد.
- برشکن: هم جریان بار عادی و هم جریان خطا را قطع می‌کند؛ نیاز به هماهنگی با دستگاه محافظت رله‌ای دارد؛ دستگاه اصلی برای محافظت شبکه توزیع.
- فیوز پرت: به طور خاص جریان‌های کوتاه مدار/بار اضافی را قطع می‌کند؛ محافظت کم‌هزینه برای خطوط شاخه‌ای و ترانسفورماتورها ارائه می‌دهد.
