Κλειδί της ασφάλειας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας

Στον πυρήνα κάθε συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας βρίσκονται οι άγνωστοι φύλακες της μετάδοσης και διανομής ενέργειας, οι διακόπτες.εκτελούν κρίσιμες λειτουργίες προστασίαςΗ επιλογή του κατάλληλου εξοπλισμού διακόπτη είναι πρωταρχικής σημασίας για τη διασφάλιση της ασφαλούς, αξιόπιστης και αποδοτικής λειτουργίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.Αυτό το άρθρο εξετάζει τις βασικές πτυχές των διακόπτες μέσης τάσης για να διευκολύνει την τεκμηριωμένη λήψη αποφάσεων.

Η ηλεκτρική συσκευή διακόπτη είναι βασικά ένα ολοκληρωμένο σύνολο συσκευών προστασίας κυκλωμάτων, συμπεριλαμβανομένων διακόπτες κυκλωμάτων, ασφάλειες και διακόπτες, που εργάζονται από κοινού για την προστασία, τον έλεγχο, την προστασία και την προστασία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων.και απομόνωση ηλεκτρικού εξοπλισμούΤα εν λόγω προστατευτικά στοιχεία στεγάζονται μέσα σε μεταλλικές δομές, με ένα ή περισσότερα από αυτά τα σύνολα να αποτελούν μια σειρά ή σύνολο διακόπτη.Η συσκευή ανταλλαγής βρίσκει εκτεταμένη εφαρμογή στα συστήματα μεταφοράς και διανομής κοινής ωφέλειαςΕνώ τα πρότυπα IEEE διέπουν τα ηλεκτρικά διακόπτες στη Βόρεια Αμερική, τα πρότυπα IEC επικρατούν στην Ευρώπη και σε άλλες παγκόσμιες περιοχές.

Η κύρια λειτουργία του ηλεκτρικού διακόπτη περιλαμβάνει τη διανομή ισχύος σε διάφορα τμήματα μιας εγκατάστασης και τα ηλεκτρικά φορτία εντός αυτών των τμημάτων.προστατεύει το προσωπικό και τον εξοπλισμό διατηρώντας τα ρεύματα του συστήματος εντός ασφαλών ορίων λειτουργίας.

Οι συσκευές διακόπτη με μόνωση αερίου (GIS) χρησιμοποιούν σφραγισμένα περιβλήματα γεμάτα αέριο εξάφθοριούχου θείου (SF6) ή μείγματα SF6 με άλλα αέρια μόνωσης.εγκαταστάσεις χαμηλού προφίλΣε σύγκριση με παρόμοιες συσκευές διακόπτη με μόνωση αέρα, η χρήση αέριας μόνωσης επιτρέπει μειωμένες αποστάσεις μεταξύ των συστατικών που διακόπτουν το ρεύμα.60 και C37.72Το IEEE C37.20Το πρότυπο.9 για τους διακόπτες με μόνωση αερίου δημοσιεύθηκε το καλοκαίρι του 2019· πριν από αυτό, οι εξοπλισμοί GIS συμμορφώθηκαν με το πρότυπο επιδόσεων 62271 της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής (IEC).

Ορίζεται από το IEEE C37.20.3, ο μεταλλικός διακόπτης περιέχει διατάξεις προστασίας κυκλωμάτων, συμπεριλαμβανομένων διακόπτες κυκλωμάτων, ασφάλειες ισχύος και διακόπτες σύντηξης, καθώς και εξοπλισμό ελέγχου και μέτρησης.Τα εν λόγω εξαρτήματα μπορούν να εγκατασταθούν σε κοινά διαμερίσματα χωρίς τα ξεχωριστά εμπόδια ή τον διαχωρισμό που απαιτούνται σε μεταλλικά εξοπλισμό διακόπτη.Οι μεταλλικές συσκευές διακόπτη εξυπηρετούν εμπορικές και πολλές βιομηχανικές εγκαταστάσεις με εισερχόμενες ηλεκτρικές υπηρεσίες άνω των 480/600V.

Σύμφωνα με το IEEE C37.20.2, μεταλλικό εξοπλισμό διακόπτη αναφέρεται σε δομές ηλεκτρικού εξοπλισμού διακόπτη μεσαίας τάσης όπου όλα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένης της εισερχόμενης λεωφορείας, της εξερχόμενης λεωφορείας, των οργάνων,και οι κύριοι διακόπτες ή οι διακόπτες ̇ είναι κλεισμένοι σε ξεχωριστά μεταλλικά διαμερίσματαΗ διαμόρφωση αυτή παρέχει βελτιωμένη ασφάλεια, ανθεκτικότητα και προσβασιμότητα συντήρησης.Μεταλλικά εξοπλισμούς διακόπτη διαθέτουν διακόπτες εκτόξευσης για απλουστευμένη συντήρηση, καθιστώντας το ιδιαίτερα κατάλληλο για βιομηχανικές εγκαταστάσεις, καθώς και για εξοπλισμό παραγωγής και μεταφοράς ενέργειας.

Ορίζεται από το IEEE C37.74, οι διακόπτες που τοποθετούνται σε πλακέτες είναι ειδικά σχεδιασμένοι για υπόγεια συστήματα διανομής 5 έως 38 kV που απαιτούν λειτουργία πάνω από το έδαφος.και ανθεκτική στην παραποίηση κατασκευήΟι διακόπτες, οι ασφάλειες και οι διακόπτες κενού παρέχουν προστασία φορτίου, απομόνωση σφαλμάτων,και ελαχιστοποίηση των διακοπώνΗ συσκευή διακόπτη που τοποθετείται σε πάγκο μπορεί να χωρέσει έως έξι τρόπους σε μια κοινή απομονωμένη σφραγισμένη δεξαμενή, με επιλογές απομόνωσης που περιλαμβάνουν αέρα, αέριο SF6, υγρό, τεχνολογία στερεού διηλεκτρικού αέρα και στερεά υλικά.

Επίσης ορίζεται από το IEEE C37.74, τα κεραμικά ή τα υπόγεια διακόπτες εξυπηρετούν συστήματα διανομής 15 kV έως 38 kV που απαιτούν λειτουργία διακόπτη από κεραμικά ή υπόγεια σημεία, είτε είναι ξηρά είτε είναι επιρρεπή στην είσοδο νερού.Αυτή η διαμόρφωση επιτρέπει χειροκίνητη ή με αναμεταδότη λειτουργία διακόπτη από το επίπεδο του εδάφουςΟι μέθοδοι μόνωσης περιλαμβάνουν αέριο SF6, τεχνολογία στερεού διηλεκτρικού αέρα και στερεά υλικά.

• Τύπος 1 απαιτεί αντίσταση τόξου μόνο στο μπροστινό μέρος του εξοπλισμού
• Τύπος 2 απαιτεί αντίσταση τόξου σε όλη την περίμετρο του εξοπλισμού
• Τύπος 2B ∆ιατηρεί αντίσταση τόξου σε όλη την περίμετρο ακόμη και με ανοιχτές πόρτες του διαμερίσματος οργάνων ή ελέγχου
• Τύπος 2C ∙ Απαιτεί αντίσταση τόξου μεταξύ γειτονικών διαμερισμάτων εντός του συνόλου εξοπλισμού και γύρω από ολόκληρη την περίμετρο

Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationΩστόσο, οι παραδοσιακοί διακόπτες δεν είναι σχεδιασμένοι να αντέξουν την τεράστια ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια ηλεκτρικών σφαλμάτων.Το πιστοποιημένο διακόπτη με ανθεκτικότητα σε τόξο είναι σχεδιασμένο για να περιέχει με ασφάλεια την ενέργεια του τόξου και να την ανακατευθύνει μακριά από τους χειριστές, συνήθως μέσω πιεσμένων θαλάμων που διοχετεύουν την ενέργεια σε ασφαλείς περιοχές απελευθέρωσης χωρίς να θέτουν σε κίνδυνο το προσωπικό ή τον εξοπλισμό.

Αρμόδια για την παρακολούθηση της χρήσης:20.7 ορίζει πρότυπα δοκιμών τόξου, προσδιορίζοντας δύο επίπεδα προσβασιμότητας για συγκροτήματα διακόπτη.Πρόσθετες επακόλουθοι καθορίζουν την απόδοση τόξου μεταξύ των διαμερισμάτων ελέγχου και των κατακόρυφων διατομών του εξοπλισμού διανομής: Το επιθετικό Β υποδηλώνει ότι η κανονική λειτουργία συνεπάγεται το άνοιγμα των θυρών/καλυπτών σε χώρους που προσδιορίζονται ειδικά ως χώροι ελέγχου χαμηλής τάσης ή χώροι οργάνων·Το επακόλουθο C απαιτεί την απομόνωση των επιδράσεων εσωτερικών σφαλμάτων τόξου μεταξύ όλων των γειτονικών διαμερισμάτων εντός του συνόλου και γύρω από ολόκληρη την περίμετρο.; Το προσάρτημα D αφορά εγκαταστάσεις στις οποίες ορισμένες εξωτερικές επιφάνειες παραμένουν απρόσιτες και δεν απαιτούν σχεδιασμό τύπου 2.

Οι μηχανισμοί εξ αποστάσεως λειτουργίας επιτρέπουν λειτουργίες όπως αποσύνδεση, δοκιμές,και συνδέοντας διακόπτες κυκλωμάτων και βοηθητικά διαμερίσματα με μεταλλικά εξοπλισμό διακόπτη από αποστάσεις συνήθως 25-30 ποδιών.

Οι διακόπτες μεσαίας τάσης προσφέρουν διάφορες επιλογές θήκους κατάλληλες τόσο για εσωτερικές όσο και για εξωτερικές εφαρμογές.Τα εξωτερικά κελιά είναι διαθέσιμα τόσο σε διαμορφώσεις που επιτρέπουν την είσοδο όσο και σε διαμορφώσεις που δεν επιτρέπουν την είσοδο για ορισμένες τάξεις τάσης..

Οι περισσότεροι διακόπτες μεσαίας τάσης απαιτούν πρόσβαση μπροστά και πίσω για εγκατάσταση και συντήρηση.προσφέρει σημαντική εξοικονόμηση χώρου σε σύγκριση με τα συμβατικά διακόπτες.

Το μονωτικό μέσο αναφέρεται στο περιβάλλον εντός των περιβλήτων των διακόπτες που προστατεύει τα ενεργά εξαρτήματα (όπως τα σφραγίσματα, οι ράβδοι λεωφορείων κ.λπ.) από τυχαία σφάλματα τόξου.Ενώ ο αέρας αντιπροσωπεύει το πιο κοινό μονωτικόΗ ατμοσφαιρική και η υγρή μόνωση παρέχουν υψηλότερη διηλεκτρική αντοχή, επιτρέποντας πιο συμπαγείς δομές διακόπτη.

• ΑέραςΟ πιο οικονομικός και διαδεδομένος μονωτής, αλλά με τις χαμηλότερες ιδιότητες διηλεκτρικής αντοχής, απαιτεί φυσικά μεγαλύτερο, πιο ανθεκτικό εξοπλισμό για να αντέξει τις επιδράσεις τόξου.
• ΑεριομόνωσηΤο υδροξείδιο του θείου (SF6) είναι το πιο συνηθισμένο αέριο μόνωσης των διακόπτες.Οι ηλεκτρικές επαφές είναι σφραγισμένες μέσα σε δεξαμενές υπό πίεση με αέριο SF6, εξάλειψη των απαιτήσεων συντήρησης των επαγγελλόμενων.
• Τεχνολογία στερεοδιηλεκτρικού αέραΧρησιμοποιεί μονωτικά, μη αγωγικά υλικά για να παρέχει δομή και μόνωση για διακόπτες σφαλμάτων, μπάρες λεωφορείων και συστατικά υψηλής τάσης σε σφραγισμένες δεξαμενές γεμάτες αέρα χαμηλής υγρασίας.Ο συνδυασμός μη αγωγού υλικού και κενών αέρα παρέχει χαμηλή διαλεκτική απώλειαΗ κατασκευή του αδιέξοδου δεξαμενού εξαλείφει την μερική εκκένωση και οδηγεί το ρεύμα σφάλματος στο έδαφος.
• Υδρατμική μόνωσηΤα διάφορα υγρά χρησιμεύουν ως ηλεκτρικοί μονωτές σε διακόπτες, μετασχηματιστές και άλλους εξοπλισμούς.Τα κριτήρια επιλογής περιλαμβάνουν την αντοχή στη φωτιά και τις περιβαλλοντικές εκτιμήσεις.

Οι συσκευές διακοπής του διακόπτη που διακόπτουν τη ροή του ρεύματος περιλαμβάνουν τις συσκευές προστασίας από υπερστροφή (συσσωρευτές, διακόπτες κυκλωμάτων) και τους διακόπτες:

• Διακόπτες αέραΧρησιμοποιούν αέρα ως διηλεκτρικό μέσο, το οποίο συνήθως προσφέρει μικρότερη ικανότητα διακοπής από τους διακόπτες πετρελαίου ή κενού, αλλά μεγαλύτερη οικονομία και ορατή ικανότητα αποσύνδεσης.
• Πυροσβεστήρες∆ Διακοπή του υπερβολικού ρεύματος με τήξη καλωδίων ή ταινιών που έχουν σχεδιαστεί για συγκεκριμένα χαρακτηριστικά χρόνου/θερμοκρασίας.οι ασφάλειες συχνά συνδυάζονται με διακόπτες για να παρέχουν προστασία από υπερστροφή και δυνατότητα ανοίγματος / κλείσματος κυκλώματος.
• Διακόπτες πετρελαίου∆ συσκευές διακόπτη που βυθίζονται σε περιβλήματα γεμάτα λάδι, που χρησιμοποιούνται συνήθως σε διακόπτες που τοποθετούνται σε πλακέτες, όπου η μόνωση από λάδι επιτρέπει συμπαγή, χαμηλό προφίλ κατασκευή.
• Διακόπτες κυκλώματος κενούΗ λειτουργία διακοπής τόξου και εξόντωσης μέσα σε σφραγισμένες φιάλες κενού, επιτρέπει την ταχεία σβήσιση τόξου που μειώνει την ενέργεια τόξου.Αυτές οι συσκευές μπορούν να διακόψουν τα σφάλματα υψηλότερης τάσης από τους διακόπτες αέρα με σημαντικά μειωμένες απαιτήσεις χώρου.
• Διακόπτες σφάλματος κενού Υπηρετούν διπλό ρόλο ως συσκευές προστασίας από υπερστροφή και διακόπτες διακοπής φόρτωσης, εξαλείφοντας τις απαιτήσεις χωριστών ασφαλιστηρίων / διακόπτες.
• Διακόπτες κενού- Ηλεκτρικοί διακόπτες όπου η διακοπή του ρεύματος συμβαίνει μέσα σε σφραγισμένα μπουκάλια κενού, επιτρέποντας την ταχεία εξάλειψη τόξου.Αυτοί οι αποδοτικοί στον χώρο διακόπτες μπορούν να αντέξουν υψηλότερες τάσεις από τους διακόπτες αέρα ή λάδι.

Κατά την επιλογή διακόπτη μεσαίας τάσης, οι ακόλουθες κρίσιμες ηλεκτρικές παραμέτρους απαιτούν προσεκτική εξέταση:

Συνήθως προσδιορίζονται σε συμμετρικούς όρους ρεύματος,Η τιμή αυτή υποδεικνύει το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να διακόψει με ασφάλεια μια προστατευτική διάταξη υπερχείρου (συνήθως διακόπτης ηλεκτρικού κυκλώματος κενού) χωρίς να βλάψει τον εαυτό της ή τον διακόπτηΟι τιμές κορυφής και ασύμμετρησης ισχύουν επίσης συνήθως για τις προστατευτικές συσκευές υπερεύματος μέσης τάσης.Σημειώστε ότι τα χαρακτηριστικά διακοπής ισχύουν μόνο για τις πραγματικές διατάξεις προστασίας από υπερστροφή που διακόπτουν κυκλώματα υπό συνθήκες βλάβης., όχι στην ίδια τη σύνθεση του διακόπτη.Οι διακόπτες κενού μέσης τάσης προσφέρουν συνήθως τιμές διακοπής που κυμαίνονται από 25 kAIC έως 63 kAIC συμμετρικές (που αναφέρονται ως ρεύμα διακοπής σε εξοπλισμό IEC).

Αυτή η ικανότητα προσδιορίζει το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να αντέξει με ασφάλεια (να περάσει) ο διακόπτης χωρίς να υποστεί ζημιά.διασφάλιση της ακεραιότητας του λεωφορείου κατά τη διενέργεια υψηλών ρευμάτων που προκύπτουν από σφάλματα κατωτέρω. Το προγενέστερο διακόπτη πρέπει να υπερβαίνει το χειρότερο τρέχον που περνά μέσα από αυτό κατά τη διάρκεια των παραπτώσεων κατά την πορεία της κατάρρευσης, προκειμένου να αποφευχθεί η ζημιά στον προγενέστερο εξοπλισμό κατά τη πορεία του τρέχοντος σφάλματος.Τυπικές ονομαστικές ικανότητες βραχυκυκλώματος (ή αντοχής) κυμαίνονται από 25 kA έως 63 kA συμμετρικές για ονομαστικές ικανότητες 2 δευτερολέπτων, και 40 kA έως 101 kA ασύμμετρη για χαρακτηριστικά 10 κύκλων.

Αυτή η παράμετρος υποδεικνύει το μέγιστο ρεύμα που μπορούν να μεταφέρουν συνεχώς οι κύριες διατάξεις προστασίας υπερχρονισμού και η κύρια λεωφορεία του διακόπτη χωρίς να προκαλούν εκτόξευση ή βλάβη στον εξοπλισμό.Τα διακόπτες μεσαίας τάσης προσφέρουν συνήθως συνεχές ρεύμα από 600A έως 4000A.

Τα πρότυπα ANSI και IEEE καθορίζουν τις παρακάτω ταξινόμηση τάσης:

• Χαμηλή τάση: έως 600V
• Μέση τάση: 600V έως 69 kV
• Υψηλή τάση: 69 έως 230 kV

Ενώ τα πρότυπα ANSI/IEEE καθορίζουν επίσης τάξεις υπερ-υψηλής και υπερ-υψηλής τάσης, η NEC 2014 επέκτεινε τον ορισμό χαμηλής τάσης ώστε να περιλαμβάνει έως και 1.000V.

Οι διακόπτες μέσης τάσης ταξινομούνται με βάση τη μέγιστη τάση λειτουργίας τους..8 kV και 14,4 kV.

Η επιλογή κατάλληλου διακόπτη μεσαίας τάσης είναι θεμελιώδης για τη διασφάλιση της ασφάλειας, της αξιοπιστίας και της αποτελεσματικότητας του συστήματος ενέργειας.και τα σχετικά πρότυπα, οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις κατά την επιλογή βέλτιστων λύσεων για τα ηλεκτρικά τους συστήματα.περιβαλλοντικές συνθήκες, και προϋπολογιστικούς περιορισμούς, με επαγγελματική ηλεκτρολογική διαβούλευση που συνιστάται για να εξασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη καταλληλότητα.