راه‌حل برای انتخاب علمی بیوفن‌ها در سیستم‌های توزیع ولتاژ پایین

 I. پیشینه و مسائل کنونی​
این راه‌حل با مقایسه موضوعی ویژگی‌های فنی دیودها و قطع‌کننده‌های مدار، اساس علمی برای طراحی، انتخاب و خرید دستگاه‌های حفاظت الکتریکی ارائه می‌دهد. این راه‌حل مزایای جایگزین‌ناپذیر و سناریوهای کاربرد دیودها در سیستم‌های توزیع مدرن را برجسته می‌کند تا به تنظیم بهینه‌ای دست یابد که امنیت، قابلیت اطمینان و کارایی هزینه‌ای را تضمین کند.

​II. تحلیل مزایای اصلی دیودها (در مقایسه با قطع‌کننده‌های مدار)​​
دیودها محصولات منسوخ شده نیستند؛ بلکه در کاربردهای خاص مزایای مشخصی نسبت به قطع‌کننده‌های مدار دارند:

1. ​انتخاب‌پذیری عالی: دستیابی به حفاظت انتخابی کامل بین دیودهای بالادست و پایین‌دست آسان است—فقط نیاز به رعایت نسبت انتخاب‌پذیری بیش از جریان ۱٫۶:۱ که توسط استانداردهای ملی/IEC مشخص شده است (یعنی جریان اسمی لینک دیود بالادست ≥ ۱٫۶ برابر جریان اسمی دیود پایین‌دست). این ویژگی دیودها را برای محافظت از شاخه‌های میانی توزیع بسیار مزیت‌بخش می‌کند، که به جداسازی دقیق خطا و کمینه‌سازی محدوده قطع برق کمک می‌کند.
2. ​ظرفیت محدودکننده جریان و قطع قوی: دیودها در مواقع خطا کوتاه‌مداری بسیار سریعاً عمل می‌کنند و به طور مؤثر جریان پیک و انرژی جریان کوتاه‌مداری را محدود می‌کنند. ظرفیت قطع آن‌ها معمولاً بالاست (اغلب بیش از ۱۰۰ kA)، که قطع قابل اعتماد انواع خطاها و محافظت از مدارها و تجهیزات را تضمین می‌کند.
3. ​اقتصادی بودن و فشردگی: در جریان‌های اسمی و ظرفیت‌های قطع معادل، دیودها به طور قابل توجهی ارزان‌تر از قطع‌کننده‌های مدار (به ویژه قطع‌کننده‌های انتخابی) هستند. اندازه کوچک آن‌ها نیز به بهینه‌سازی مکانی کابین‌های توزیع کمک می‌کند.
4. ​قابلیت اطمینان بالا و عملکرد بدون نگهداری: به عنوان دستگاه‌های حفاظت یکباره، دیودها مکانیسم عملکرد ساده و مستقیمی دارند و اجزای مکانیکی پیچیده‌ای ندارند. آن‌ها قابلیت اطمینان بالایی دارند و خطراتی مانند گیر کردن مکانیکی یا خرابی اجزای الکترونیکی که ممکن است در قطع‌کننده‌های مدار رخ دهد را اجتناب می‌کنند.

​III. سناریوهای کاربردی معمول و راه‌حل‌های دیودها​
با توجه به ویژگی‌های فنی خود، دیودها راه‌حل‌های مناسب برای سناریوهای زیر هستند:

1. ​حفاظت از شاخه‌های میانی:
• سناریو: شاخه‌های توزیع که بین کلید اصلی و مدارهای پایانی در یک سیستم توزیع قرار دارند.
• راه‌حل: استفاده از دیودها در این موقعیت‌ها از انتخاب‌پذیری کامل آن‌ها برای هماهنگی با قطع‌کننده‌های مدار انتخابی یا دیودهای بالادست استفاده می‌کند، که منجر به جداسازی محلی خطا و جلوگیری از قطع غیرمنتظره می‌شود. این امر پیوستگی تأمین برق برای بخش‌های دیگر سیستم را حفظ می‌کند و به طور قابل توجهی هزینه‌های کلی را به دلیل مزایای اقتصادی دیودها در کاربردهای بزرگ کاهش می‌دهد.
2. ​حفاظت از خطوط اصلی یا خطوط شعاعی با ظرفیت کوچک تا متوسط:
• سناریو: خطوط شعاعی یا خطوط اصلی با ظرفیت جریان کوچک‌تر (مثلاً زیر ۳۰۰ A) که از پانل‌های توزیع ولتاژ پایین تمتد می‌یابند.
• راه‌حل: استفاده از دیودهای gG با ظرفیت قطع بالا حفاظت قابل اعتماد از بار بیش از حد و کوتاه‌مداری را ارائه می‌دهد. ظرفیت قطع بالای آن‌ها حتی در موقعیت‌های نزدیک به ترانسفورماتورها نیز مطمئن قطع خطا را تضمین می‌کند.
3. ​حفاظت از مدارهای موتور:
• سناریو: مدارهای پایانی که موتورهایی مانند موتورهای مراوح و پمپ‌ها را تغذیه می‌کنند.
• راه‌حل: به طور قاطع توصیه می‌شود از دیودهای aM (حفظت موتور) به جای دیودهای gG استفاده شود. دیودهای aM به طور خاص برای مدیریت جریان‌های شروع موتور و جریان‌های کوتاه‌مداری طراحی شده‌اند. جریان اسمی آن‌ها می‌تواند در مقدار کمتری انتخاب شود، که به طور قابل توجهی حساسیت حفاظت از خطاها را افزایش می‌دهد و هماهنگی بهتری با ویژگی‌های حفاظت از بار بیش از حد رله‌های حرارتی را فراهم می‌کند.
4. ​حفاظت پشتیبان:
• سناریو: استفاده همزمان با قطع‌کننده‌های مدار غیرانتخابی یا کلیدهای بار.
• راه‌حل: استفاده از ظرفیت قطع بالایی دیودها جبران ظرفیت قطع محدود برخی قطع‌کننده‌های مدار (فناوری پی در پی) یا ارائه قابلیت حفاظت برای کلیدهای بار را فراهم می‌کند، که یک ترکیب حفاظتی اقتصادی و عملی را تشکیل می‌دهد.

​IV. پیشنهادات و ملاحظات اجرایی​

1. ​انتخاب صحیح:
• استفاده از دیودهای gG برای حفاظت عمومی خط.
• استفاده صرفاً از دیودهای aM برای حفاظت موتور.
• رعایت دقیق نسبت انتخاب‌پذیری (۱٫۶:۱) برای هماهنگی دستگاه‌های بالادست و پایین‌دست برای تضمین حفاظت انتخابی.
2. ​رویارویی با محدودیت‌های ذاتی:
• دیودگیری تک‌فاز: برای تجهیزات سه‌فاز مهم، از پایه‌های دیود مجهز به پین‌های ضربه‌ای و میکروسیم‌های هشدار استفاده کنید. این دستگاه‌ها در صورت قطع یک دیود فاز، سیگنال می‌دهند و رله‌ای را برای قطع تامین برق سه‌فاز بالادست فعال می‌کنند و از عملکرد موتور با فقدان فاز جلوگیری می‌کنند.
• نا편ی جایگزینی: دیودها را در مکان‌های دسترسی‌پذیر نصب کنید و لینک‌های دیود ذخیره در دسترس داشته باشید. نیاز به جایگزینی پس از خطا نیز نشان‌دهنده خطا واضح است.
3. ​توسعه محصول:
• به‌روزرسانی استانداردها: استانداردهای ملی دیود را به طور سریع برای همخوانی با آخرین استانداردهای IEC به‌روز کنید و ارتقا فنی را ترویج دهید.
• تنوع محصول: دیودهای جدید بیشتری توسعه دهید تا گزینه‌های گسترده‌تری ارائه شود.
• راه‌حل‌های یکپارچه: راه‌حل‌های استاندارد شده‌تری از کابین/جعبه‌های توزیع شامل دیودها برای طراحان و کاربران ارائه دهید.

​V. نتیجه‌گیری​
دیودها به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، از جمله انتخاب‌پذیری عالی، ظرفیت قطع بالا، اقتصادی بودن و قابلیت اطمینان بالا، در سیستم‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن جایگاه مهمی دارند. آن‌ها قرار نیست "جایگزین" قطع‌کننده‌های مدار شوند، بلکه "مکمل" آن‌ها باشند.

راه‌حل علمی استفاده از قطع‌کننده‌های مدار انتخابی قدرتمند در ابتدای سیستم و مدارهای مهم و به طور فعال استفاده از دیودهای با عملکرد بالا برای شاخه‌های میانی متعدد و مدارهای پایانی خاص (مانند موتورها) است. این ترکیب سلسله‌مراتبی از دستگاه‌های حفاظتی ساخت یک سیستم توزیع ولتاژ پایین بهینه را که هم امن و قابل اعتماد و هم اقتصادی است، تضمین می‌کند.

​