سوییچ بار بالا-ترکیب فیوز دستگاه الکتریکی: راهنمای امنیت کاربرد بر اساس جریان انتقال

I. مسئله اصلی و هدف​
این راه‌حل به دنبال برخورد با خطرات ناشی از عدم تطابق بین پارامتر اصلی "جریان انتقال" در "وسایل الکتریکی ترکیبی کلید بار-فیوز" و جریان کوتاه سیستم واقعی در زمان حفاظت از ترانسفورماتورهای برق است. هدف ارائه یک مجموعه واضح از دستورالعمل‌ها برای انتخاب، تأیید و کاربرد است تا اطمینان حاصل شود که وسیله الکتریکی ترکیبی در طول خطاهای ترانسفورماتور به درستی و قابل اعتماد عمل می‌کند. این امر جلوگیری می‌کند از آسیب دیدن کلید بار به دلیل قطع جریان‌های فراتر از ظرفیت آن و محافظت از کل سیستم توزیع.

​II. مفهوم کلیدی: جریان انتقال​

1. ​تعریف و مکانیزم​
   جریان انتقال مقدار جریان بحرانی است که تعیین می‌کند که آیا جریان خطا توسط فیوز یا کلید بار قطع می‌شود. وقوع آن به مکانیزم کاری وسیله الکتریکی ترکیبی مرتبط است:
   • ​جریان خطا کوچک: فیوز یک فاز (فاز اول قطع) ابتدا ذوب می‌شود و ضربه‌دهنده آن مکانیزم کلید بار را فعال می‌کند، که باعث می‌شود همه سه قطب کلید بار همزمان باز شوند و جریان دو فاز باقی‌مانده را قطع کنند.
   • ​جریان خطا بزرگ: همه سه فیوز تقریباً همزمان و سریعاً ذوب می‌شوند و قبل از باز شدن کلید بار جریان خطا را قطع می‌کنند.
   • جریان انتقال دقیقاً مرز بین این دو حالت عملکردی است.
2. ​روش تعیین رسمی​
   بر اساس استانداردهای IEC، جریان انتقال (Itr) بر اساس تعیین می‌شود:
   • زمان کل قطع کلید بار (T0): زمان از فعال شدن ضربه‌دهنده فیوز تا جدا شدن کامل تماس‌های کلید بار.
   • منحنی مشخصه زمان-جریان فیوز: روی منحنی مشخصه با انحراف ساخت -6.5%، مقدار جریان متناظر با زمان عملکرد 0.9 × T0 جریان انتقال است.
3. ​طبقه‌بندی و عوامل مؤثر​
   • ​جریان انتقال اسمی: مقدار استانداردی که توسط سازنده ارائه می‌شود، بر اساس حداکثر رتبه عنصر فیوز.
   • ​جریان انتقال واقعی (Ic,zy)​: مقداری که باید در کاربردهای مهندسی تأیید شود، که از منحنی مشخصه بر اساس رتبه واقعی عنصر فیوز انتخاب شده و T0 به دست می‌آید.
   • ​عوامل مؤثر اصلی: زمان قطع T0 کلید بار عامل اصلی است. یک T0 کوچک‌تر باعث می‌شود جریان انتقال بزرگ‌تر شود. خصوصیات خود فیوز نیز یک عامل است.

​III. اصول کاربردی اصلی و فرآیند تأیید​

1. ​قاعده طلا​
   برای اطمینان از ایمنی، شرط زیر باید برقرار باشد:
   مقدار جریان کوتاه سه‌فازی در بار برق ترانسفورماتور، تبدیل شده به سمت فشار بالا (Isc) > جریان انتقال واقعی وسیله الکتریکی ترکیبی (Ic,zy)
   • ​در صورت برقراری: جریان کوتاه سه‌فازی توسط فیوز قطع می‌شود و کلید بار را محافظت می‌کند.
   • ​در صورت عدم برقراری: کلید بار مجبور می‌شود جریان (تقریباً جریان کوتاه دو‌فازی) را قطع کند و تحت فشار بازیابی موقت شدید (TRV) قرار می‌گیرد، که باعث می‌شود احتمال شکست قطع بسیار بالا باشد و منجر به حوادث شود.
2. ​مراحل انتخاب و تأیید​
   برای کاربرد صحیح وسیله الکتریکی ترکیبی، باید مراحل زیر را دنبال کرد:
3. ​جمع‌آوری پارامترهای سیستم: کسب ظرفیت کوتاه سیستم، ظرفیت ترانسفورماتور و ولتاژ امپدانس.
4. ​انتخاب اولیه: بر اساس جریان اسمی ترانسفورماتور، انتخاب اولیه مشخصات فیوز و نوع کلید بار.
5. ​محاسبه جریان‌های کلیدی:
   o محاسبه جریان کوتاه سه‌فازی در سمت فشار پایین ترانسفورماتور و تبدیل آن به سمت فشار بالا (Isc).
   o بر اساس مشخصات فیوز انتخاب شده و زمان T0 کلید بار، مراجعه به منحنی ارائه شده توسط سازنده برای کسب جریان انتقال واقعی (Ic,zy).
6. ​اجرای تأیید اصلی: مقایسه Isc و Ic,zy.
   o اگر Isc > Ic,zy، تأیید موفق است و راه‌حل اساساً ایمن است.
   o اگر Isc < Ic,zy، راه‌حل خطراتی دارد و باید اقدامات بهینه‌سازی انجام شود (به بخش IV مراجعه کنید).
7. ​تأیید نهایی قابلیت: تأیید آیا قابلیت قطع جریان انتقال اسمی کلید بار انتخاب شده بزرگ‌تر از Ic,zy محاسبه شده است. این به عنوان مانع نهایی ایمنی عمل می‌کند.

​IV. راهنمایی برای سناریوهای مختلف​

1. ​ظرفیت ترانسفورماتور ≤ 630kVA​
   • ​راه‌حل: استفاده از وسیله الکتریکی ترکیبی عموماً ایمن و اقتصادی است.
   • ​توضیح: همان‌طور که در جدول نشان داده شده است، برای ترانسفورماتورهای 500kVA و 630kVA (با امپدانس 4٪)، شرط Isc > Ic,zy وقتی ظرفیت کوتاه سیستم کافی است، به راحتی برقرار می‌شود.
   • ​پیشنهاد: می‌توان از وسایل الکتریکی ترکیبی کلید بار هوایی معمولی انتخاب کرد.
2. ​ظرفیت ترانسفورماتور 800 ~ 1250kVA​
   • ​راه‌حل: محدوده با خطر بالا، تأیید دقیق الزامی است.
   • ​تحلیل: همان‌طور که در جدول نشان داده شده است، حتی با امپدانس ترانسفورماتور 6٪، برای ترانسفورماتورهای با ظرفیت 800kVA و بالاتر، شرط Isc > Ic,zy دشوار است. اگر کلید بارهای خلاء یا SF6 با T0 کوچک‌تر انتخاب شوند، جریان انتقال آنها بزرگ‌تر خواهد بود و شرط دشوارتر برقرار می‌شود.
   • ​اقدامات بهینه‌سازی:
   o اولویت دادن به استفاده از کلید بارهای هوایی با زمان قطع طولانی‌تر (T0) برای کاهش جریان انتقال و تسهیل برقراری شرط.
   o ارتباط فعال با سازندگان برای اطلاع از اینکه آیا کلید بارهای خلاء یا SF6 می‌توانند تنظیم شوند (با افزایش T0) برای دستیابی به مقدار کوچک‌تر جریان انتقال.
   o اگر شرط پس از محاسبه و تأیید برقرار نشود، راه‌حل وسیله الکتریکی ترکیبی باید کنار گذاشته شود.
   • ​پیشنهاد نهایی: برای ترانسفورماتورهای 1000kVA و 1250kVA، به ویژه ترانسفورماتورهای خشک، به شدت پیشنهاد می‌شود مستقیماً از کلیدهای قطع استفاده شود.
3. ​ظرفیت ترانسفورماتور > 1250kVA​
   • ​راه‌حل: باید از کلیدهای قطع برای حفاظت و کنترل استفاده شود.
   • ​توضیح: سطح جریان کوتاه در این ظرفیت فراتر از محدوده حفاظت قابل اعتماد وسایل الکتریکی ترکیبی است. کلیدهای قطع تنها گزینه ایمن هستند.

​V. خلاصه و نکات خاص​

1. ​تأیید الزامی است: هرگز فقط بر اساس تجربه یا تنها بر اساس ظرفیت ترانسفورماتور از وسایل الکتریکی ترکیبی استفاده نکنید. محاسبه و مقایسه Isc و Ic,zy الزامی است.
2. ​تأثیر نوع کلید بار را در نظر بگیرید: نباید فرض کنید که کلید بارهای خلاء یا SF6 با قابلیت قطع قوی‌تر برتر هستند. T0 کوچک‌تر آنها باعث می‌شود جریان انتقال بزرگ‌تر شود، که ممکن است شرط تأیید اصلی را دشوارتر کند و به جای آن خطراتی ایجاد کند.
3. ​اهمیت ظرفیت کوتاه سیستم: ظرفیت کوتاه سیستم به طور مستقیم مقدار Isc را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در سیستم‌های با ظرفیت کوتاه کوچک‌تر، مانند پارک‌های صنعتی یا نقاط پایانی شبکه، این مسائل بیشتر محسوس می‌شوند و در انتخاب باید احتیاط بیشتری رعایت شود.