ما الذي يجب أن تعرفه قبل اختيار قاطع الدائرة الفراغية الخارجي؟

ما هي استخدامات قواطع الدائرة الكهربائية الخارجية؟

قواطع الدائرة الكهربائية الخارجية عبارة عن أجهزة تبديل تستخدم في أنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد المتوسط لمقاطعة تيارات الأعطال وفتح أو إغلاق الدوائر بأمان تحت الحمل، كل ذلك أثناء وجودها في حاوية مُصنفة للتعرض للطقس والظروف البيئية الخارجية. على عكس القواطع الداخلية، التي تعمل في بيئات محطات فرعية خاضعة للرقابة، يجب تصميم الوحدات الخارجية لتحمل المطر وتقلبات درجات الحرارة والرطوبة والغبار والتعرض للأشعة فوق البنفسجية دون المساس بأدائها الكهربائي أو تصنيف السلامة.

تعتمد هذه القواطع على قاطع فراغ، وهي غرفة مغلقة حيث يتم إطفاء القوس الكهربائي الذي يتشكل أثناء انقطاع الدائرة على الفور تقريبًا بسبب عدم وجود الهواء أو الغاز لدعمه. لقد جعل هذا التصميم قواطع الدائرة المفرغة الخيار السائد لتطبيقات الجهد المتوسط، حيث تحل إلى حد كبير محل تقنيات قواطع الزيت والهواء القديمة نظرًا لحجمها الصغير، واحتياجات الصيانة البسيطة، وعمر التشغيل الطويل.

كيف تعمل تقنية انقطاع الفراغ

داخل قاطع الدائرة الفراغية، يتم وضع نقطتي اتصال، واحدة ثابتة والأخرى متحركة، داخل زجاجة قاطعة فراغية محكمة الغلق. عندما يحتاج القاطع إلى قطع التيار، ينفصل الاتصال المتحرك عن الاتصال الثابت، ويتشكل قوس لفترة وجيزة بينهما مع استمرار التيار في التدفق عبر الفجوة. نظرًا لأن الفراغ المحيط لا يحتوي فعليًا على جزيئات غازية لتأين القوس والحفاظ عليه، فإنه ينطفئ بسرعة كبيرة، عادةً خلال دورة أو دورتين من شكل موجة التيار المتردد.

هذا الانقراض السريع للقوس هو ما يجعل قواطع الفراغ فعالة جدًا في مقاطعة تيارات الأعطال الكبيرة دون تآكل التلامس واسع النطاق أو متطلبات الصيانة المرتبطة بتقنيات الكسارات القديمة. نظرًا لأن القاطع الفراغي عبارة عن وحدة محكمة الغلق، فإنه لا يتطلب أيضًا تجديد الغاز أو استبدال الزيت طوال فترة خدمته، مما يقلل بشكل كبير من عبء الصيانة المستمرة مقارنة بتصميمات القواطع القديمة.

المواصفات الرئيسية لفهم

عند تقييم قواطع الدائرة المفرغة الخارجية لتطبيق معين، تحدد العديد من التصنيفات الكهربائية ما إذا كان الطراز المحدد مناسبًا لنظام الطاقة المقصود.

يعد تأكيد هذه التصنيفات مقابل المتطلبات المحددة لنظام الطاقة، بما في ذلك مستويات تيار العطل المتوقعة وجهد النظام، أمرًا ضروريًا قبل اختيار قاطع للتثبيت، نظرًا لأن الكسارة ذات الحجم الصغير يمكن أن تفشل بشكل كارثي أثناء حدث الخلل.

الضميمة وتقييمات حماية البيئة

نظرًا لأن قواطع الدائرة المفرغة الخارجية تتعرض بشكل مباشر للعناصر، فإن تصميم غلافها وتصنيف الحماية البيئية لا يقل أهمية عن مواصفاتها الكهربائية. تحمل معظم القواطع الخارجية تصنيف IP (حماية الدخول) الذي يشير إلى مقاومتها لتسرب الغبار والمياه، مع تحديد IP54 أو أعلى بشكل شائع للتركيبات الخارجية المثبتة على الأعمدة أو المثبتة على الوسادة.

تشتمل ميزات الحماية الإضافية الموجودة في العديد من الوحدات الخارجية على طبقات مقاومة للتآكل على العبوات المعدنية، وحشيات مقاومة للعوامل الجوية حول لوحات الوصول، وعناصر تسخين داخلية مصممة لمنع تراكم التكثيف في المناخات الرطبة أو الباردة. في المناطق التي تتساقط فيها الثلوج بغزارة أو الجليد أو التقلبات الشديدة في درجات الحرارة، يساعد اختيار الكسارة المصنفة خصيصًا لمنطقة المناخ المحلية على منع المشكلات التشغيلية مثل الآليات المجمدة أو تدهور الختم بمرور الوقت.

التطبيقات الشائعة لقواطع الدائرة الفراغية الخارجية

تُستخدم قواطع الدائرة الكهربائية الخارجية عبر مجموعة واسعة من البنية التحتية للطاقة ذات الجهد المتوسط حيث لا يكون تركيب المفاتيح الكهربائية الداخلية عمليًا أو فعالاً من حيث التكلفة.

محطات توزيع المرافق

تعتمد المرافق الكهربائية بشكل كبير على قواطع الهواء الخارجية في محطات التوزيع الفرعية لحماية خطوط التغذية وعزل العيوب، مما يساعد على الحد من نطاق ومدة انقطاع التيار الكهربائي عند حدوث مشاكل في شبكة التوزيع.

العمليات الصناعية والتعدين

غالبًا ما تستخدم المنشآت الصناعية ومواقع التعدين قواطع التفريغ الخارجية لحماية المحركات الكبيرة والمحولات وغيرها من المعدات الحيوية التي تعمل على دوائر متوسطة الجهد، خاصة في المواقع النائية حيث لا يكون من الممكن تركيب المفاتيح الكهربائية الداخلية.

منشآت الطاقة المتجددة

تستخدم مزارع الطاقة الشمسية ومنشآت الرياح في كثير من الأحيان قواطع دوائر مفرغة خارجية لحماية أنظمة تجميع الجهد المتوسط التي تجمع الطاقة من وحدات توليد متعددة قبل تضخيمها للنقل، نظرًا لأن هذه التركيبات تقع دائمًا تقريبًا في الهواء الطلق عبر مناطق واسعة.

اعتبارات الصيانة للمنشآت الخارجية

في حين أن قواطع الدائرة الفراغية تتطلب صيانة أقل بكثير من تقنيات القواطع القديمة، إلا أن الوحدات الخارجية لا تزال تستفيد من جدول الفحص المنتظم لمراعاة تعرضها للضغوط البيئية. تتضمن مهام الصيانة الرئيسية ما يلي.

• فحص أختام وجوانات العلبة بشكل دوري للتأكد من أنها تظل سليمة وتمنع تسرب الرطوبة
• التحقق من عدم وجود تآكل في الأجهزة الخارجية والمفصلات وأقواس التثبيت، خاصة في المناطق الساحلية أو المناطق ذات الرطوبة العالية
• اختبار آلية التشغيل الميكانيكية للتأكد من عملية الفتح والإغلاق السلسة والموثوقة
• التحقق من أن السخانات المضادة للتكثيف، عند تركيبها، تعمل بشكل صحيح قبل التغيرات الموسمية في درجات الحرارة
• إجراء اختبار دوري لسلامة الفراغ على زجاجات القاطع للتأكد من عدم تدهور ختم الفراغ بمرور الوقت

يساعد اتباع فترات الفحص الموصى بها من قبل الشركة المصنعة، عادةً سنويًا أو مرتين سنويًا اعتمادًا على بيئة التشغيل، في اكتشاف العلامات المبكرة للتآكل أو الضرر البيئي قبل أن تؤدي إلى تعطل الكسارة أثناء حدث الخلل الفعلي.

اختيار الكسارة المناسبة للتثبيت

اختيار المناسب قاطع دارة فراغ في الهواء الطلق يبدأ بتحديد المتطلبات الكهربائية للنظام بوضوح، بما في ذلك جهد التشغيل، وتيار الحمل المتوقع، والحد الأقصى لتيار العطل المتوقع. ومن هنا، تساعد مطابقة تصنيف الحماية البيئية للعلبة مع الظروف المناخية المحلية على ضمان الموثوقية على المدى الطويل دون الحاجة إلى متطلبات صيانة مفرطة.

يوصى بشدة بالعمل مع مهندس كهربائي مؤهل لمراجعة المخططات أحادية الخط للنظام وتأكيد التنسيق مع أجهزة الحماية الأولية والنهائية قبل الانتهاء من اختيار الكسارة، نظرًا لأن تنسيق الحماية المناسب ضروري لكي يعمل الكسارة بشكل صحيح كجزء من تصميم السلامة الأوسع لنظام الطاقة.