چگونه قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط ایمنی الکتریکی را بهبود می‌بخشد

قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط (VCB) یک جزء حیاتی برای ایمنی و حفاظت از توزیع انرژی در سیستم‌های الکتریکی ولتاژ متوسط (10kV - 35kV) است. این قطع‌کننده در مقایسه با انواع قدیمی‌تر روغنی و گازی که برای خاموش کردن قوس استفاده می‌کردند، موثرتر است، زیرا VCB از یک محفظه خلاء برای قطع جریان اتصال کوتاه استفاده می‌کند و بخش معیوب شبکه را بسیار سریع جدا می‌کند. این دستگاه‌ها در شرایط سخت بسیار قابل اعتماد هستند، مانند شبکه‌های برق شهری، نیروگاه‌های صنعتی و مراکز تجاری. GPSwitchgear یکی از پیشرویان بهینه‌سازی طراحی قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط برای افزایش ایمنی و کاربردهای عملی آن در دنیای واقعی است. در ادامه چند روش اصلی که قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط از طریق آن ایمنی الکتریکی را افزایش می‌دهد، آورده شده است.

تمرکز قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط بر جلوگیری سریع، مؤثر و ایمن از خطرات قوس الکتریکی

در سیستم‌های ولتاژ متوسط، قوس الکتریکی در صدر خطرات خطرناک قرار دارد. برای درک بهتر این موضوع، باید گفت این قوس دمایی حدود ۲۰٬۰۰۰ درجه سانتی‌گراد را تولید می‌کند و قادر است فلزات را ذوب کند، عایق‌ها را آسیب بزند و حتی باعث آتش‌سوزی و انفجار شود. قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط (VCB) بهترین ویژگی‌ها را با هم ترکیب می‌کند و از خاصیت فوق‌العاده خاموش‌کنندگی قوس در محیط خلاء بهره می‌برد. هنگامی که اتفاقی ناخواسته رخ می‌دهد، مانند اتصال کوتاه، قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط تماس‌های خود را به سرعت در محفظه خلاء جدا می‌کند. بدلیل محیط خلاء، تشکیل گازهای یونیزه‌شده (که در دیگر قطع‌کننده‌ها باعث تداوم قوس می‌شود) از بین می‌رود و قوس در ۱ تا ۲ سیکل (حداکثر ۰٫۰۴ ثانیه برای سیستم ۵۰ هرتز) خاموش می‌شود. این زمان بسیار کمتر از قطع‌کننده‌های روغنی یا هوایی است و زمان قرار گرفتن در معرض قوس را کاهش می‌دهد و خطر آتش‌سوزی و آسیب را به حداقل می‌رساند. به عنوان مثال، در یک سیستم توزیع انرژی صنعتی ۱۰ کیلوولت، اتصال کوتاه ناشی از نقص کابل باعث می‌شود قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط جریان را تقریباً بلافاصله قطع کرده و قوس را خاموش کند و از گسترش آن به تجهیزات سوئیچینگ مجاور جلوگیری شود.

قطع و وصل فشار متوسط GPSwitchgear از دورهای خلاء با درجه خلاء 10⁻⁶ پاسکال یا بالاتر استفاده می‌کند که عملکرد پایدار در خاموش کردن قوس الکتریکی را به مدت بیش از 20 سال بهبود بخشیده و ایمنی را افزایش می‌دهد.

عملکرد عایقی ممتاز قطع و وصل فشار متوسط برای جلوگیری از خطرات نشتی  

خرابی عایق در سیستم‌های ولتاژ متوسط می‌تواند منجر به نشتی جریان، خرابی تجهیزات و صدمات الکتریکی کارکنان شود. قطع‌کننده ولتاژ متوسط (VCB) به دلیل دو طراحی اساسی به عایق‌بندی وابسته است: اول، ساختار محفظه خلاء؛ از آنجا که این قطع‌کننده شامل یک محفظه خلاء است، به عنوان یک محفظه عایق عمل خواهد کرد. خلاء از نشتی جریان بین تماس‌ها در هر ولتاژ نامی جلوگیری می‌کند، زیرا استحکام عایقی آن بسیار بیشتر از هوای معمولی یا روغن است. ویژگی دومی که VCB ولتاژ متوسط دارد، استفاده از رزین اپوکسی یا مواد سرامیکی برای پوسته محفظه خلاء است که در برابر رطوبت، گردوغبار و خوردگی شیمیایی مقاوم است. بنابراین، خرابی عایق ناشی از رطوبت جلوگیری می‌شود. قطع‌کننده‌های ولتاژ متوسط (VCB) فاقد روغن یا گاز قابل نشت هستند و از این رو برای نصب در محیط‌های داخلی و بیرونی ایمن محسوب می‌شوند (برخلاف قطع‌کننده‌های روغنی که ممکن است نشت کنند و دچار خرابی عایقی روغن شوند). به عنوان مثال، مناطق ساحلی امن در مناطق صنعتی سنگین، محل مناسبی برای نصب VCB هستند، زیرا رطوبت هوا و پاشش نمک نمی‌تواند باعث گرفتگی پوسته عایق یا محفظه خلاء VCB شود. VCB همچنان قادر است کار کند و از خطاها ناشی از نشتی عایقی ولتاژ جلوگیری نماید. تمام قطع‌کننده‌های ولتاژ متوسط (VCB) خریداری شده باید آزمون‌های تحمل ولتاژ AC عایق و تخلیه جزئی را با موفقیت پشت سر بگذارند تا با استانداردهای عایق‌بندی و ایمنی بین‌المللی سازگار باشند.

فیوز کنترل برق متوسط ولتاژ دستگاه‌ها را از طریق قطع دقیق جریان محافظت می‌کند

خطاهای سیستم‌های ولتاژ متوسط شامل جریان اتصال کوتاه، اضافه بار و اتصال به زمین هستند و می‌توانند ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات گران‌قیمت را در معرض خطر قرار دهند. با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان خطا گران‌قیمت، قطع‌کننده‌های خلاء ولتاژ متوسط (VCB) قادر به شناسایی دقیق و قطع جریان‌های خطا هستند، زیرا مجهز به سیستم‌های حفاظتی یکپارچه پیشرفته بوده و می‌توانند با رله‌های حفاظتی پویا کار کنند. این رله‌ها به‌صورت مؤثر سیستم‌های الکتریکی را به‌صورت زمان واقعی تحلیل کرده و هنگام تشخیص خطایی با قطع‌کننده خلاء ولتاژ متوسط ارتباط برقرار می‌کنند و VCB بلافاصله مکانیزم قطع جریان خطا را فعال می‌کند. با این حال، قطع‌کننده‌های خلاء ولتاژ متوسط نمی‌توانند جریانی را قطع کنند که از حداقل ظرفیت تحمل تجهیزات ولتاژ متوسط فراتر رود. به عنوان مثال، قطع‌کننده‌های خلاء ولتاژ متوسط برای سیستم‌های برق 20 کیلوولت قادر به قطع جریان‌های خطا تا 20 کیلوآمپر هستند و از عبور جریان اضافی از طریق ترانسفورماتورها و کابل‌ها جلوگیری می‌کنند. این امر سیستم را در برابر آسیب‌های عایقی و مکانیکی در شرایط اضافه بار محافظت می‌کند. به عنوان مثال، شرایط اضافه بار ناشی از کار همزمان سیستم‌ها در یک سیستم برقی مجتمع تجاری 20 کیلوولت، باعث فعال شدن رله‌های حفاظتی برای حفظ حفاظت در برابر اضافه بار روی ترانسفورماتور اصلی می‌شود.

GPSwitchgear مدار قطع‌کننده‌های ولتاژ متوسطی ارائه می‌دهد که از یک مکانیزم الکترومغناطیسی یا یک مکانیزم فنری برای اطمینان از جداسازی سریع تماس استفاده می‌کنند و تضمین می‌کنند که قطع جریان اتصال کوتاه در بازه زمانی ایمن تعیین‌شده انجام شود.

خطرات نگهداری VCB ولتاژ متوسط به دلیل نیاز کم به نگهداری، ایمن هستند

قطع‌کننده‌های خلاء ولتاژ متوسط (VCB) به دلیل نیاز کم به نگهداری، بار کاری کمتری ایجاد می‌کنند. سایر قطع‌کننده‌ها مانند قطع‌کننده‌های روغنی نیازمند فعالیت‌های تعمیر و نگهداری مکرری همچون تعویض روغن، تمیز کردن تماس‌ها، تنظیم فشار گاز و موارد بیشمار دیگر هستند. این فعالیت‌ها باعث افزایش هزینه‌های عملیاتی و قرار گرفتن کارکنان تعمیر و نگهداری در معرض خطر برق‌گرفتگی احتمالی می‌شوند. VCB بر اساس اصل حفظ قطعات کار می‌کند. دوره عمر قسمت‌های محفظه خلاء و تماس آن طولانی است و قبل از نیاز به اولین تعمیر و نگهداری روتین، بیش از ۱۰٬۰۰۰ چرخه عملیاتی دارند. تعمیر و نگهداری مکانیزم‌های عملیاتی و روان‌سازی وسایل کمکی (مدارهای کنترل) بدون نیاز به جداسازی محفظه ولتاژ بالا انجام‌پذیر است و بدین ترتیب فعالیت‌های تعمیر و نگهداری در معرض خطر ولتاژ بالا حذف می‌شود. این امر باعث کاهش قرار گرفتن پرسنل در معرض ولتاژ بالا و حذف کارهایی مانند تعمیر و نگهداری در محل تماس سوخته می‌شود. چرخه‌های تعمیر و نگهداری این چنینی برای قطع‌کننده‌های VCB ولتاژ متوسط در مکان‌های دورافتاده در نظر گرفته شده است. در مقایسه با تعمیر و نگهداری فصلی قطع‌کننده‌های روغنی، قطع‌کننده‌های VCB ولتاژ متوسط در مکان‌های دورافتاده، دارای چرخه تعمیر و نگهداری ۳ تا ۵ ساله هستند. این امر به‌طور قابل توجهی کارهای تعمیر و نگهداری روی قطع‌کننده را کاهش می‌دهد. این گونه خطرات در قطع‌کننده‌های ولتاژ متوسط ماژولار GPSwitchgear کاهش یافته‌اند. این طراحی اجازه می‌دهد تا تعمیر و نگهداری وسایل کمکی بدون تأثیر بر محفظه خلاء انجام شود. این امر خطر نگهداری نامناسب و قرار گرفتن کارگران در معرض خطر را کاهش می‌دهد.

پشتیبانی کننده ولتاژ متوسط VCB از توابع قفل‌بندی برای جلوگیری از اشتباهات عملیاتی

سیستم‌های ولتاژ متوسط به دلیل اشتباه در عملیات، مانند بستن کلید زمانی که خط معیوب است یا باز کردن نادرست کلید در حین بار عادی و بدون مجوز، پتانسیل بالایی برای حوادث خطرناک و مرگ‌بار دارند. VCB دارای مکانیسم‌های قفل داخلی برای کاهش احتمال اشتباه در عملیات است. در وهله اول، VCB دارای قفل مکانیکی با دیسکنکتور است. تنها زمانی می‌توان VCB را بست که دیسکنکتور در موقعیت صحیح قرار داشته باشد و این امر باعث جلوگیری از بسته شدن روی مدار باز می‌شود. VCB همچنین دارای قفل الکتریکی با سیستم کنترل است. تنها افراد مجاز با کد دسترسی صحیح یا کلید کنترل می‌توانند VCB را کنترل کنند و این امر باعث جلوگیری از باز و بسته شدن غیرمجاز می‌شود. VCB همچنین دارای سیستم قفل وضعیت است. اگر محفظه خلاء VCB نشتی داشته باشد، سنسورهای فشار خطا در قوس الکتریکی را تشخیص داده و کلید را قفل می‌کنند و از کار کردن آن در هنگام قطع جریان جلوگیری می‌کنند. یک مثال عملی در یک اتاق تجهیزات سوئیچینگ ولتاژ متوسط این است که اگر یک اپراتور سعی کند کلید خط معیوب را به سمت VCB ببندد، قفل مکانیکی از آسیب دیدن دستگاه با متوقف کردن اپراتور از بستن کلید جلوگیری می‌کند.

قطع‌کننده ولتاژ متوسط MV از GPSwitchgear تمامی سوابق عملیاتی را ثبت می‌کند که به مدیریت امکان می‌دهد تا عملکردها را پیگیری و ارزیابی کند و خطر خطاهای عملیاتی عمدی یا غیرعمدی را کاهش دهد.