در سیستم های برق فشار قوی، اتصال کوتاه و اضافه بار اتفاقات اجتناب ناپذیری است که می تواند باعث آسیب فاجعه بار به تجهیزات، اختلال در تامین برق و به خطر افتادن پرسنل شود. مدار شکن ولتاژ بالا دستگاه حفاظتی اولیه است که باید این شرایط خطا را در چند میلی ثانیه شناسایی، قطع و جدا کند. اما یک مدارشکن ولتاژ بالا دقیقاً چگونه چنین رویدادهای شدید الکتریکی را کنترل می کند؟ این فرآیند شامل یک توالی پیچیده از تشخیص، هماهنگی رله، عملیات مکانیکی و خاموش شدن قوس است. هنگامی که یک اتصال کوتاه یا اضافه بار رخ می دهد، جریان می تواند به مقادیر 10 تا 50 برابر جریان عملیاتی معمولی افزایش یابد و استرس حرارتی و مکانیکی بسیار زیادی ایجاد کند. اینمدارشکن ولتاژ بالانه تنها باید کنتاکت های آن را باز کند تا مدار قطع شود، بلکه باید قوس الکتریکی حاصل را سریع و ایمن خاموش کند و از احتراق مجدد جلوگیری کند. در Lugao Power Co.,Ltd، کارخانه ما بیش از 20 سال است که قطع کننده های مدار ولتاژ بالا را تولید می کند و ما مکانیسم های وقفه را برای کنترل جریان های خطا تا 80 کیلو آمپر در ولتاژ تا 550 کیلو ولت اصلاح کرده ایم.
مدیریت اتصال کوتاه و اضافه بارها هم در استراتژی تشخیص و هم از نظر وقفه متفاوت است. اضافه بار یک جریان اضافه متوسط اما پایدار است که معمولاً 1.2 تا 2 برابر جریان نامی است که در صورت تداوم می تواند باعث آسیب حرارتی شود. اتصال کوتاه شدیدتر است، با جریان هایی که می تواند بیش از 10 برابر مقدار نامی باشد و نیروهای مغناطیسی عظیم و انرژی های قوس ایجاد کند. مدار شکن ولتاژ بالا از رله های محافظ برای تمایز بین این رویدادها و شروع پاسخ مناسب استفاده می کند. برای اضافه بارها، بریکر ممکن است از یک سفر با تاخیر زمانی استفاده کند تا اضافه بارهای موقتی پاک شوند. برای اتصال کوتاه، قطع کننده باید به صورت آنی، اغلب در 2 تا 3 سیکل (30 تا 50 میلی ثانیه) کار کند. این مقاله مکانیسمهای دقیق - از تشخیص عیب تا خاموش کردن قوس - را بررسی میکند که مدار شکن ولتاژ بالا را قادر میسازد تا این شرایط شدید را بهطور قابلاطمینانی مدیریت کند. ما همچنین مشخصات فنی خط تولید کارخانه و بینش عملی تعمیر و نگهداری را به اشتراک می گذاریم.
هنگامی که یک اتصال کوتاه رخ می دهد، جریان در سیستم قدرت فوراً افزایش می یابد و مدار قطع کننده ولتاژ بالا باید با سرعت فوق العاده پاسخ دهد. توالی رویدادها در داخل شکن یک فرآیند مکانیکی و الکتریکی با طراحی دقیق است. با دریافت سیگنال قطع از رله حفاظتی، مکانیسم عملیاتی (فنر، هیدرولیک یا پنوماتیک) انرژی ذخیره شده را آزاد می کند و باعث جدا شدن کنتاکت متحرک از کنتاکت ثابت می شود. در لحظه جدا شدن، یک قوس الکتریکی در سراسر شکاف تماس تشکیل می شود که توسط جریان خطای بالا حفظ می شود. این قوس دمایی بین 15000 تا 20000 کلوین ایجاد می کند که در صورت عدم کنترل، کنتاکت ها را تبخیر کرده و شکن را از بین می برد. بنابراین، مدار شکن ولتاژ بالا به یک محیط خاموش کننده قوس - اعم از گاز SF6، خلاء یا روغن - برای خنک کردن و یونیزه کردن قوس و خاموش کردن آن در تقاطع صفر جریان بعدی متکی است. کل فرآیند از شروع خطا تا قطع جریان باید در 3 تا 5 سیکل برق (50 تا 80 میلی ثانیه) رخ دهد.
فرآیند گام به گام دقیق در داخل قطع کننده مدار ولتاژ بالا در طول یک اتصال کوتاه:
برای نشان دادن شدت یک رویداد اتصال کوتاه، یک سیستم 145 کیلوولت با جریان خطا 40 کیلو آمپر را در نظر بگیرید. انرژی آزاد شده در قوس می تواند بیش از 100 مگا ژول باشد که برای ذوب 50 کیلوگرم مس کافی است. مدار شکن ولتاژ بالا ما در لوگائو برای کنترل چنین رویدادهایی با حداقل فرسایش تماسی طراحی شده است. مکانیسم پفکننده SF6 که ما استفاده میکنیم از طریق دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بهینهسازی شده است تا اطمینان حاصل شود که سرعت جریان گاز از 2 ماخ در گلوگاه نازل فراتر میرود و انقراض سریع قوس را تضمین میکند. در آزمایشهای نوع، مدار شکن ولتاژ بالا ما با موفقیت خطاهای 40 کیلو آمپری را در ولتاژ 145 کیلو ولت برای 20 عملیات متوالی بدون کاهش عملکرد قطع کرده است. این طراحی قوی به شرکتها اطمینان میدهد که سیستم آنها حتی در شدیدترین شرایط اتصال کوتاه محافظت میشود.
توانایی تمایز بین اضافه بار و اتصال کوتاه برای عملکرد قابل اعتماد یک سیستم قدرت بسیار مهم است. اضافه بار شرایطی است که در آن جریان از مقدار نامی تجاوز می کند اما تهدیدی فوری برای تجهیزات نیست و ممکن است موقتی باشد (به عنوان مثال راه اندازی یک موتور بزرگ). اتصال کوتاه یک خطای جدی است که نیاز به پاکسازی آنی دارد. برای ایجاد این تمایز، مدار شکن ولتاژ بالا به رلههای حفاظتی – اعم از الکترومکانیکی، حالت جامد یا مبتنی بر ریزپردازنده – متکی است. این رلهها ورودیهای جریان را از ترانسفورماتورهای جریان (CT) و ورودیهای ولتاژ را از ترانسفورماتورهای پتانسیل (PTs) دریافت میکنند و از الگوریتمهای خاص و ویژگیهای جریان زمان برای تمایز بین این دو شرایط استفاده میکنند. سپس رله یک سیگنال قطع را با زمان بندی مناسب به مدار شکن فشار قوی ارسال می کند.
چگونه سیستم تشخیص قطع کننده مدار ولتاژ بالا خطاها را متمایز می کند:
سیستم های مدار قطع کننده ولتاژ بالا مدرن از رله های عددی با قابلیت های ارتباطی استفاده می کنند که امکان نظارت از راه دور و هماهنگی با دیگر بریکرهای پست را فراهم می کند. این رله ها همچنین می توانند رکوردهای رویداد و شکل موج خطا را ذخیره کنند که برای تجزیه و تحلیل پس از خطا بسیار ارزشمند هستند. کارخانه ما در Lugao Power Co., Ltd. یک سرویس هماهنگی رله حفاظتی جامع را ارائه می دهد و تضمین می کند که تنظیمات مدار شکن ولتاژ بالا ما با نیازهای سیستم شما مطابقت دارد. ما از نرمافزار هماهنگسازی استاندارد صنعتی برای شبیهسازی سناریوهای خطای مختلف استفاده میکنیم و تأیید میکنیم که تنظیمات رله هماهنگی انتخابی را فراهم میکنند، به این معنی که فقط نزدیکترین شکن به خطا کار میکند.
یک مثال عملی: در یک خط انتقال 230 کیلو ولت، رله حفاظتی برای یک قطع کننده مدار ولتاژ بالا ممکن است روی 1.2 برابر جریان نامی برای اضافه بار با تنظیم شماره گیری زمان 2 ثانیه و 12 برابر جریان نامی برای سفر فوری تنظیم شود. اگر یک موتور بزرگ راه اندازی شود و باعث افزایش 1.4 برابری جریان شود، رله قطع نمی شود زیرا مدت اضافه بار کوتاه است. با این حال، اگر یک خطای فاز به فاز رخ دهد، جریان ممکن است به 18 برابر مقدار نامی برسد و رله به طور آنی مدارشکن ولتاژ بالا را خاموش می کند و در عرض 3 سیکل عیب را برطرف می کند. این هماهنگی انتخابی برای حفظ ثبات سیستم و جلوگیری از قطعی های آبشاری ضروری است.Lugao Power Co., Ltd.راهنمای دقیق تنظیم رله را با هر قطع کننده مدار ولتاژ بالا ارائه می دهد و به شرکت های برق در دستیابی به هماهنگی بهینه کمک می کند.
توانایی یک مدارشکن ولتاژ بالا برای کنترل مدارهای کوتاه و اضافه بار توسط مجموعه ای از مشخصات فنی حیاتی تعریف می شود. این پارامترها رتبه جریان خطا، زمان وقفه و قابلیت ولتاژ بازیابی گذرا (TRV) را تعیین می کند. Lugao Power Co., Ltd. طیف گسترده ای از مدارشکن های ولتاژ بالا را برای سطوح مختلف ولتاژ و شرایط خطا تولید می کند. جدول زیر مشخصات کلیدی رسیدگی به خطا را برای محبوب ترین مدل های ما که در پست های انتقال و توزیع در سراسر جهان استفاده می شود، خلاصه می کند. همه مقادیر مطابق با استانداردهای IEC 62271-100 و ANSI C37.09 تست تایپ می شوند.
| پارامتر | LGB-72.5 | LGB-145 | LGB-245 | LGB-550 |
| ولتاژ نامی (کیلو ولت) | 72.5 کیلو ولت | 145 کیلو ولت | 245 کیلو ولت | 550 کیلو ولت |
| جریان قطع نامی اتصال کوتاه (kA) | 31.5 کیلو آمپر | 40 کیلو آمپر | 50 کیلو آمپر | 63 کیلو آمپر |
| حداکثر جریان مقاومتی نامی (kA) | 80 کیلو آمپر | 108 کیلو آمپر | 140 کیلو آمپر | 170 کیلو آمپر |
| جریان تحمل کوتاه مدت نامی (kA / 3s) | 31.5 کیلو آمپر | 40 کیلو آمپر | 50 کیلو آمپر | 63 کیلو آمپر |
| زمان باز شدن (میلیثانیه) | 28 میلیثانیه | 30 میلیثانیه | 32 میلیثانیه | 38 میلیثانیه |
| زمان قوس (ms) | 10 میلی ثانیه | 12 میلی ثانیه | 14 میلی ثانیه | 16 میلی ثانیه |
| کل زمان وقفه (ms) | 38 میلیثانیه | 42 میلیثانیه | 46 میلیثانیه | 54 میلیثانیه |
| نرخ TRV رتبه بندی شده (کیلو ولت/ما) | 4.5 کیلو ولت بر ما | 6.5 کیلو ولت بر ما | 8.0 کیلو ولت بر ما | 10.5 کیلو ولت بر ما |
| رسانه وقفه | SF6 | SF6 | SF6 | SF6 |
| مکانیزم عملیاتی | بهار | فنر/هیدرولیک | هیدرولیک | هیدرولیک |
علاوه بر رتبهبندیهای استاندارد، کارخانه ما مدارشکن ولتاژ بالا را با قابلیتهای افزایش وقفه خطا ارائه میدهد. به عنوان مثال، ما یک نسخه "سرعت بالا" با مکانیزم عملیاتی بهینه ارائه می دهیم که زمان باز شدن را تا 5 میلی ثانیه کاهش می دهد، که برای برنامه های قطع کننده ژنراتور بسیار مهم است. ما همچنین یک نوع سوئیچینگ "بانک خازن" با رتبه TRV بالاتر برای سوئیچینگ جریان های خازنی ارائه می دهیم. تمام مدارشکنهای ولتاژ بالا ما مجهز به مکانیزم پفکن خود انفجار هستند که انرژی عملیاتی مورد نیاز برای قطع خطا را تا 30 درصد کاهش میدهد و به فنرهای کوچکتر و عملکرد مطمئنتر اجازه میدهد.
برای اطمینان از اینکه مدارشکن ولتاژ بالا ما با درجه بندی خطاهای مشخص شده مطابقت دارد، هر واحد تحت یک برنامه آزمایش کارخانه جامع قرار می گیرد. این شامل آزمایشهای دی الکتریک (فرکانس نیرو و ضربه رعد و برق)، آزمایشهای اتصال کوتاه در آزمایشگاههای مستقل و آزمایشهای استقامت مکانیکی (بیش از 10000 عملیات) است. کارخانه ما در Lugao Power Co., Ltd. یک گزارش آزمایش کامل با هر محموله، از جمله اسیلوگرامهای آزمایشهای قطع خطا، ارائه میکند و از قابلیت ردیابی کامل اطمینان میدهد. برای مشتریان تاسیسات، این گزارشهای آزمایشی برای مطالعات برنامهریزی و هماهنگی شبکه ضروری هستند و این اطمینان را فراهم میکنند که مدار شکن ولتاژ بالا در هنگام بروز خطا مطابق انتظار عمل میکند.
حتی بهترین مدار شکن ولتاژ بالا در صورت عدم نگهداری صحیح، نمی تواند اتصال کوتاه یا اضافه بار را کنترل کند. رسیدگی به خطا به زمان بندی دقیق اجزای مکانیکی، یکپارچگی محیط خاموش کننده قوس و عملکرد صحیح رله ها و مدارهای کنترل بستگی دارد. کارخانه ما در Lugao Power Co., Ltd. یک برنامه تعمیر و نگهداری جامع برای قطع کننده مدار ولتاژ بالا ما ایجاد کرده است که شامل بازرسی دوره ای، آزمایش عملکردی و تجزیه و تحلیل تشخیصی است. تعمیر و نگهداری منظم نه تنها تضمین می کند که شکن در صورت نیاز کار می کند، بلکه عمر مفید آن را نیز افزایش می دهد و خطر خرابی فاجعه بار را کاهش می دهد.
شیوه های تعمیر و نگهداری ضروری برای رسیدگی مطمئن به خطای مدار شکن ولتاژ بالا:
برای نشان دادن اهمیت تعمیر و نگهداری، موردی از یک شرکت برق اروپایی را در نظر بگیرید که در آن یک مدارشکن ولتاژ بالا 245 کیلو ولت در طول یک اتصال کوتاه قطع نمی شود و باعث آسیب زیادی به ترانسفورماتور می شود. تحقیقات نشان داد که مکانیزم عملکرد بریکر به دلیل خرابی آب بندی رطوبت جمع شده بود و سیم پیچ گیر کرده بود. این شرکت متعاقباً آزمایش زمانبندی و بررسی رطوبت سالانه توصیهشده ما را پذیرفت و در هشت سال گذشته هیچ گونه خرابی مشابهی را تجربه نکرده است. کارخانه ما یک دفترچه گزارش تعمیر و نگهداری دقیق با هر قطع کننده مدار ولتاژ بالا ارائه می دهد، و ما آموزش هایی را برای کارکنان تاسیسات در مورد روش های آزمایش و تشخیص مناسب ارائه می دهیم.
برای مشتریانی که نیاز به پشتیبانی جامع دارند، Lugao Power Co.,Ltd. قرارداد خدماتی را ارائه می دهد که شامل بازدید سالانه تکنسین آموزش دیده در کارخانه، تست های تشخیصی در محل و تعویض قطعات یدکی اضطراری است. ما همچنین یک گزینه نظارت از راه دور ارائه می دهیم که به طور مداوم پارامترهای کلیدی مدار قطع کننده ولتاژ بالا را ردیابی می کند و در صورت خارج شدن هر یک از پارامترها از محدوده طبیعی، هشدارهایی را به مرکز کنترل شرکت ارسال می کند. با سرمایهگذاری در تعمیر و نگهداری منظم و بهرهگیری از تخصص تشخیصی ما، شرکتهای برق میتوانند اطمینان حاصل کنند که مدار شکن ولتاژ بالا آنها مدارهای کوتاه و اضافه بارها را به طور قابل اعتماد مدیریت میکند و از سیستم برق محافظت میکند و زمان خرابی را به حداقل میرساند.
سوال 1: حداکثر جریان اتصال کوتاهی که یک قطع کننده مدار ولتاژ بالا می تواند قطع کند چقدر است؟
پاسخ: حداکثر جریان اتصال کوتاه بستگی به ظرفیت قطع نامی بریکر دارد که بر حسب kA مشخص شده است. برای قطع کننده مدار ولتاژ بالا سری LGB ما، حداکثر جریان قطع از 31.5 کیلو آمپر برای مدل های 72.5 کیلوولت تا 63 کیلو آمپر برای مدل های 550 کیلوولت متغیر است. این رتبه بندی بر اساس جریان متقارن در ولتاژ نامی است. بریکر همچنین می تواند جریان های خطای نامتقارن را با یک جزء DC قطع کند، مشروط بر اینکه جریان کل از قابلیت طراحی بریکر تجاوز نکند. برای سطوح خطای بالاتر، می توان از چندین بریکر به صورت سری استفاده کرد یا یک بریکر با رتبه بالاتر را انتخاب کرد. کارخانه ما خدمات تجزیه و تحلیل سطح خطا را برای کمک به انتخاب بریکر صحیح برای سیستم شما ارائه می دهد.
سوال 2: مدار شکن فشار قوی چگونه پس از باز شدن قوس را خاموش می کند؟
پاسخ: مدار شکن ولتاژ بالا از مکانیزم بادکنکی استفاده می کند که گاز SF6 را فشرده کرده و آن را از طریق یک نازل در سراسر قوس هدایت می کند. جریان گاز با سرعت بالا قوس را خنک می کند و ذرات یونیزه را حذف می کند، در حالی که مولکول های الکترونگاتیو SF6 الکترون های آزاد را جذب می کنند و از یونیزاسیون مجدد جلوگیری می کنند. قوس در تقاطع صفر فعلی خاموش می شود و قدرت دی الکتریک شکاف تماس به سرعت بهبود می یابد. این فرآیند برای هر فاز به طور مستقل تکرار می شود. مدار شکن ولتاژ بالا ما برای اطمینان از خاموش شدن قوس قابل اطمینان تحت همه شرایط خطا آزمایش شده است.
سوال 3: آیا یک قطع کننده مدار ولتاژ بالا می تواند چندین اتصال کوتاه را بدون نیاز به تعمیر و نگهداری انجام دهد؟
پاسخ: بله، قطع کننده مدار ولتاژ بالا برای رسیدگی به وقفه های متعدد خطا قبل از نیاز به تعمیر و نگهداری طراحی شده است. تعداد وقفههای خطا که میتواند تحمل کند به بزرگی جریان خطا و طراحی شکن بستگی دارد. به عنوان مثال، قطع کننده مدار ولتاژ بالا ما می تواند 20 وقفه اتصال کوتاه با امتیاز کامل را بدون تعویض تماس کنترل کند. با این حال، برای جریان های خطای کمتر، تعداد وقفه ها می تواند به طور قابل توجهی بیشتر باشد. توصیه میکنیم با استفاده از نشانگر سایش، ساییدگی تماس را پایش کنید و زمانبندی تعمیر و نگهداری را بر اساس جریان انباشته قطع شده خطا انجام دهید. کارخانه ما یک ماشین حساب تعمیر و نگهداری برای کمک به این برنامه ریزی ارائه می دهد.
سوال 4: تفاوت اتصال کوتاه و اضافه بار از نظر عملکرد مدار شکن ولتاژ بالا چیست؟
پاسخ: اتصال کوتاه یک خطای جریان بالا است که نیاز به قطع آنی دارد، معمولاً در 3 تا 5 سیکل، برای جلوگیری از آسیب تجهیزات. اضافه بار یک جریان اضافه متوسط است که بلافاصله خطرناک نیست و رله شکن ممکن است به آن اجازه دهد برای چند ثانیه تا چند دقیقه باقی بماند تا اضافه بارهای موقت پاک شوند. قطع کننده مدار ولتاژ بالا برای اتصال کوتاه سریعتر از اضافه بار عمل می کند. برای اضافه بارها، بریکر ممکن است به یک مشخصه سفر حرارتی یا معکوس زمان مجهز باشد. تنظیمات رله حفاظتی ما برای تمایز بین این دو شرایط بهینه شده است و از پاسخ صحیح اطمینان حاصل می کند.
سوال 5: هر چند وقت یک بار باید مدار شکن ولتاژ بالا را برای عملکرد رسیدگی به عیب آزمایش کرد؟
پاسخ: توصیه می کنیم حداقل یک بار در سال یک آزمایش جامع از عملکرد رسیدگی به عیب مدار شکن ولتاژ بالا شامل تست های زمان بندی، اندازه گیری مقاومت تماس و آنالیز گاز SF6 انجام دهید. برای قطع کننده هایی که به طور مکرر کار می کنند یا در محیط های سخت قرار دارند، تست های مکرر (هر 6 ماه) توصیه می شود. علاوه بر این، پس از هر گونه وقفه عیب بزرگ (بیش از 50 درصد ظرفیت شکست نامی)، بریکر باید بازرسی و آزمایش شود. کارخانه ما یک روش آزمایش دقیق را ارائه می دهد و خدمات آزمایش میدانی را برای تمام محصولات قطع کننده مدار ولتاژ بالا ارائه می دهد.
قطع کننده های مدار ولتاژ بالا دفاع خط مقدم در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار در سیستم های قدرت هستند. توانایی آنها برای شناسایی، وقفه، و جداسازی سریع و مطمئن شرایط خطا برای پایداری سیستم، حفاظت از تجهیزات و ایمنی پرسنل حیاتی است. همانطور که توضیح دادیم، این فرآیند شامل هماهنگی دقیق رله، عمل مکانیکی سریع، و خاموش کردن قوس پیشرفته با استفاده از گاز SF6 است. مشخصات فنی و روشهای تعمیر و نگهداری که ما بیان کردهایم تضمین میکند که مدار شکن ولتاژ بالا شما در زمانی که بیشترین اهمیت را دارد، کار میکند. در Lugao Power Co.,Ltd، کارخانه ما طیف گسترده ای از مدارشکن ولتاژ بالا را مهندسی کرده است که بالاترین استانداردهای بین المللی را برآورده می کند و با چندین دهه تجربه در صنعت برق پشتیبانی می شود.
آیا قصد دارید سیستم حفاظتی خود را ارتقا دهید یا گسترش دهید؟تماس با Lugao Power Co.,Ltd. امروزبرای یک مشاوره جامع حفاظت از خطا. تیم مهندسین سیستم قدرت ما سطوح خطا، هماهنگی حفاظت و الزامات تجهیزات را تجزیه و تحلیل میکنند و راهحل بهینه قطع کننده مدار ولتاژ بالا را توصیه میکنند. ما پشتیبانی فنی کامل، از جمله هماهنگی تنظیم رله، نظارت بر نصب، و آموزش کارکنان تعمیر و نگهداری شما را ارائه می دهیم.اکنون ارزیابی رایگان سیستم حفاظتی خود را از Lugao Power Co.,Ltd درخواست کنید. و مطمئن شوید که سیستم برق شما با بالاترین کیفیت فناوری مدارشکن ولتاژ بالا محافظت می شود.