كيف يحسن قاطع الدائرة الفراغي ذو الجهد المتوسط السلامة الكهربائية

يُعد قاطع الدائرة بالفراغ ذو الجهد المتوسط (VCB) مكونًا حيويًا لضمان السلامة وحماية توزيع الطاقة في الأنظمة الكهربائية متوسطة الجهد (10 كيلوفولت - 35 كيلوفولت). وهو أكثر فعالية مقارنةً بالقواطع القديمة التي تستخدم الزيت أو الغاز لإخماد القوس، حيث يستخدم قاطع الدائرة بالفراغ غرفة مفرغة لقطع التيارات العابرة، مما يعزل القسم المعطوب من الشبكة بسرعة كبيرة. كما يتميز بدرجة عالية من الموثوقية في الظروف الصعبة مثل شبكات الكهرباء الحضرية والمنشآت الصناعية والمجمعات التجارية. وتُعتبر GPSwitchgear رائدة في تحسين تصميم قواطع الدائرة بالفراغ ذات الجهد المتوسط لتعزيز السلامة والتطبيقات العملية. فيما يلي عدة طرق يُسهم بها قاطع الدائرة بالفراغ ذو الجهد المتوسط في تعزيز السلامة الكهربائية.

يركز قاطع الدائرة بالفراغ متوسط الجهد على منع مخاطر القوس الكهربائي بسرعة وفعالية وأمان

في الأنظمة ذات الجهد المتوسط، تتصدر القوس الكهربائي قائمة المخاطر الخطرة. ولإعطاء صورة واضحة، فإنها تولد حرارة شديدة تصل إلى 20,000 درجة مئوية ويمكن أن تذيب المعادن، وتتلف العوازل، بل وقد تسبب حرائق وانفجارات. يجمع قاطع الدائرة ذي الجهد المتوسط (VCB) بين أفضل ما في عالمَيْه من خلال دمج خصائص إخماد القوس الرائعة للفراغ. عندما يحدث خلل ما، مثل دائرة قصيرة، يقوم قاطع الدائرة ذي الجهد المتوسط بفصل تماساته بسرعة داخل غرفة مفرغة. وبفضل بيئة الفراغ، يتم القضاء على تكوين الغازات المؤينة (التي تحافظ على استمرار القوس في المقاطع الأخرى)، مما يؤدي إلى إخماد القوس في دورة إلى دوريتين (تصل إلى 0.04 ثانية لنظام 50 هرتز). وهذا أسرع بكثير من مقاطع الدوائر العازلة بالزيت أو بالهواء، ويقلل من زمن تعرض القوس، مما يحد من خطر حدوث حريق أو أضرار. على سبيل المثال، في نظام توزيع طاقة صناعي بجهد 10 كيلوفولت، يؤدي عطل في الكابل مع دائرة قصيرة إلى تفعيل قاطع الدائرة ذي الجهد المتوسط لقطع التيار وإخماد القوس بشكل شبه فوري، مما يمنع انتشاره إلى معدات التبديل المجاورة.

يستخدم قاطع الفراغ ذو الجهد المتوسط من GPSwitchgear غرف فراغ عالية الجودة تبلغ درجة فراغها 10⁻⁶ باسكال أو أكثر، مما يحسن السلامة بشكل أكبر بفضل أداء مستقر في إخماد القوس الكهربائي لأكثر من 20 عامًا.

أداء ممتاز لعازلية قاطع الفراغ متوسط الجهد لمنع مخاطر التسرب  

يمكن أن يؤدي فشل العزل في أنظمة الجهد المتوسط إلى تسرب التيار، وعطل المعدات، وصدمات كهربائية للعاملين. يعتمد قاطع الدائرة بالفراغ (VCB) للجهد المتوسط على العزل بسبب تصميمين أساسيين: أولًا، بنية غرفة الفراغ: نظرًا لاحتوائها على غرفة فراغ، فإنها تعمل كغرفة عازلة. حيث يمنع الفراغ تسرب التيار بين الموصلات عند أي جهد مصنّف، لأن قوة عزله أكبر بكثير من الهواء أو الزيت. والخاصية الثانية التي يحتويها قاطع الدائرة بالفراغ للجهد المتوسط هي استخدام راتنجات الإيبوكسي أو المواد الخزفية لتغليف غرفة الفراغ، وهي مواد مقاومة للرطوبة والغبار والتآكل الكيميائي. وبالتالي يتم تجنب فشل العزل الناتج عن الرطوبة. ولا تحتوي أجهزة قواطع الدائرة بالفراغ للجهد المتوسط على زيت أو غاز يمكن أن يتسرب، مما يجعلها آمنة للتركيب داخليًا وخارجيًا (على عكس قواطع الدائرة الزيتية التي يمكن أن تتسرب وتفشل عوازلها الزيتية). على سبيل المثال، المناطق الساحلية الآمنة في المناطق الصناعية الكبيرة تعتبر مثالية لاستخدام قواطع الدائرة بالفراغ، لأن رطوبة الهواء ورذاذ الملح لن يسدّا غلاف العزل أو غرفة الفراغ الخاصة بقاطع الدائرة بالفراغ. ويمكن لقاطع الدائرة بالفراغ أن يستمر في العمل ويمنع أعطال تسرب العزل الكهربائي. ويجب أن تخضع جميع أجهزة قواطع الدائرة بالفراغ للجهد المتوسط المشتراة لاختبارات تحمل الجهد المتناوب والعزل واختبارات التفريغ الجزئي، وذلك للامتثال لمعايير العزل والسلامة الدولية.

تضمن قواطع الجهد المتوسط بالفراغ حماية المعدات من خلال مقاطعة دقيقة للتيار

تشمل أعطال الأنظمة ذات الجهد المتوسط تيارات القصر، والحمل الزائد، وتيارات عطل الأرض، ويمكن أن تعرض المحولات والمعدات الأخرى المكلفة للخطر. باستخدام محولات تيار العطل المكلفة، يمكن لقواطع الدائرة ذات الجهد المتوسط (VCB) تحديد تيارات العطل بدقة وقطعها لأنها مزودة بنظم حماية متكاملة متقدمة ويمكنها العمل مع مرحلات واقية ديناميكية. تقوم هذه المرحلات بتحليل الأنظمة الكهربائية بفعالية في الوقت الفعلي والتواصل مع قاطع الدائرة ذي الجهد المتوسط عند اكتشاف عطل، فيُفعّل القاطع فورًا آلية قطع تيار العطل. ومع ذلك، لن يقوم قواطع الدائرة (VCB) بقطع التيار الذي يتجاوز حد التحمل الأقصى لمعدات الجهد المتوسط. على سبيل المثال، يمكن لقواطع الدائرة ذات الجهد المتوسط الخاصة بأنظمة الطاقة 20 كيلوفولت قطع تيارات العطل حتى 20 كيلوأمبير ومنع تدفق تيار زائد عبر المحولات والكابلات. وهذا يحمي النظام من التلف العازل والميكانيكي أثناء الحمل الزائد. على سبيل المثال، سيؤدي شرط عطل بسبب التشغيل المتزامن للأنظمة في نظام طاقة مجمع تجاري بجهد 20 كيلوفولت إلى تنشيط المرحلات الواقية للحفاظ على حماية ضد الحمل الزائد على المحول الرئيسي.

تقدم GPSwitchgear مقاطعات الجهد المتوسط التي تستخدم إما آلية كهرومغناطيسية أو آلية تعمل بالزنبرك لضمان فصل سريع للتلامسات، مما يضمن انقطاع التيار الكهربائي العطل خلال الوقت الآمن المخصص.

مخاطر صيانة مقاطعات الجهد المتوسط منخفضة لأنها تتطلب صيانة قليلة

تسبب قواطع الفراغ متوسطة الجهد في تقليل عبء العمل نظرًا لاحتياجها إلى صيانة منخفضة. أما القواطع الأخرى مثل قواطع الدائرة الزيتية، فهي تتطلب أنشطة صيانة متكررة مثل تغيير الزيت، وتنظيف التلامسات، وضبط ضغط الغاز، وغير ذلك الكثير. هذه الأنشطة تزيد من تكاليف التشغيل وتعرض عمال الصيانة لخطر التعرض الكهربائي المحتمل. يعمل قاطع الفراغ (VCB) على مبدأ حفظ الأجزاء. حيث تمتلك غرفته الفراغية وأجزاؤه التلامسية دورات تشغيل طويلة — أكثر من 10,000 دورة — قبل الحاجة إلى أول صيانة روتينية. ويمكن إجراء صيانة آليات التشغيل وتشحيم الوسائل المساعدة (دوائر التحكم) دون الحاجة إلى فكّ جسم الجهد العالي، وبالتالي يتم تفادي أنشطة الصيانة التي تنطوي على خطر الجهد العالي. وهذا يتيح للموظفين التعرض الأقل للجهد العالي، ويُلغِي الحاجة إلى أعمال الصيانة مثل الصيانة عند نقاط الاحتراق بالتماس. تُطبَّق هذه دورات الصيانة على قواطع الفراغ متوسطة الجهد المثبتة في مواقع بعيدة. بالمقارنة مع الصيانة الربع سنوية لقواطع الدائرة الزيتية، فإن قواطع الفراغ متوسطة الجهد المثبتة في مواقع بعيدة تتمتع بدورات صيانة تتراوح بين 3 إلى 5 سنوات. وهذا يقلل بشكل كبير من أعمال الصيانة على القواطع. تُحافظ هذه المخاطر المنخفضة على وحدة قواطع الفراغ متوسطة الجهد النمطية من GPSwitchgear. يتيح هذا التصميم إجراء الصيانة على العناصر المساعدة دون التأثير على الغرفة الفراغية. مما يقلل من خطر سوء الصيانة والتعرض الذي يتعرض له العاملون.

يدعم قاطع الدائرة الجهد المتوسط وظائف القفل المتبادل لتجنب الأخطاء التشغيلية

تتمتع الأنظمة متوسطة الجهد بإمكانية عالية لحدوث حوادث خطيرة أو قاتلة نتيجة سوء التشغيل، مثل إغلاق القاطع على خط معطوب، أو فتح القاطع بشكل غير صحيح أثناء حمل طبيعي وغير مصرح به. ويحتوي القاطع الفراغي (VCB) على آليات تأمين مدمجة لتقليل احتمال حدوث أخطاء في التشغيل. أولاً، يحتوي القاطع الفراغي على تأمين ميكانيكي مع المفصل. لا يمكن إغلاق القاطع الفراغي إلا بعد أن يكون المفصل في وضعه الصحيح، مما يمنع الإغلاق على دائرة مفتوحة. كما يحتوي القاطع الفراغي على تأمين كهربائي مع نظام التحكم. ولا يمكن تشغيل القاطع الفراغي إلا من قبل الأفراد المصرح لهم باستخدام رمز الدخول الصحيح أو المفتاح التحكّمي، مما يمنع الفتح والإغلاق غير المصرح بهما. ويشتمل القاطع الفراغي أيضًا على نظام تأمين للحالة. فإذا كان غرفة التفريغ في القاطع الفراغي تعاني من تسرب، فإن مستشعرات الضغط ستكتشف فشل القوس الكهربائي وتفعل نظام التأمين لقفل القاطع، ومنع تشغيله أثناء مقاطعة التيار. ومثال عملي على ذلك هو غرفة لوحات التوزيع متوسطة الجهد، حيث إذا حاول مشغل إغلاق مفتاح الخط المعطوب نحو القاطع الفراغي، فإن القفل الميكانيكي سيمنع تلف الجهاز عن طريق منع المشغل من إغلاق المفتاح.

يقوم المحول الكهربائي متوسط الجهد من GPSwitchgear بتسجيل جميع سجلات التشغيل، مما يمكن الإدارة من تتبع وتقييم الوظائف، ويقلل من خطر حدوث أخطاء في التشغيل العمدية أو غير المقصودة.