مفاتيح كهربائية متوسطة الجهد يتحكم في أنظمة توزيع الكهرباء ويحميها بين الاستخدام منخفض الجهد والنقل عالي الجهد. ويُستخدَم في المحطات الفرعية للمرافق، والمصانع، ومراكز البيانات، والمناجم، والمباني، ومחطات الطاقة المتجددة. يقارن هذا الدليل بين التصميمات المعزولة بالهواء والغاز، والمعدنية، والحلقية، ويوضح التصنيفات، وقواطع الدائرة، والحماية، وسلامة القوس الداخلي، والاختبار، والمشتريات.
ما هي مفاتيح التوزيع متوسطة الجهد؟
مفاتيح التجهيز الكهربائية ذات الجهد المتوسط هي تجميع من القضبان العمومية، وأجهزة التبديل، ومحولات القياس، والترحيلات (الريليهات)، ودوائر التحكم، ونهايات الكابلات، وهيكل حاوي. تختلف نطاقات الجهد باختلاف المعايير والسوق، ولكن فئات المعدات الشائعة تشمل 3.6، و7.2، و12، و17.5، و24، و36، و40.5 كيلو فولت.
أثناء التشغيل العادي، يحمل التيار ويدعم عملية التبديل. وأثناء حدوث عطل، تزود محولات التيار والجهد (CTs و VTs) أجهزة الحماية بالقياسات، والتي بدورها تفصل قاطع الدائرة. بعد ذلك، تؤسس وظائف الفصل والتأريض حالة صيانة آمنة.
أنواع مفاتيح التوزيع الرئيسية ذات الجهد المتوسط
مفاتيح الكهرباء المعزولة بالهواء
تستخدم أنظمة العزل بالهواء (AIS) الهواء للعزل الخارجي داخل الحصور المعدنية. وهي مألوفة، وقابلة للفحص وغالباً ما تكون اقتصادية حيث تتوافر المساحة. وتعد المسافات الفاصلة، والنظافة، والتحكم في الرطوبة أموراً مهمة.
مفاتيح التوزيع المعزولة بالغاز
تغلق معدات المفاتيح المعزولة بالغاز (GIS) الأجزاء الحية في عزل محكم. وهي توفر أبعاداً مدمجة وحماية قوية ضد الغبار والملح والرطوبة. يجب ذكر وسط العزل، ومواصفات التسرب، والتأثير البيئي، ومراقبة الضغط، والتعامل في نهاية العمر الافتراضي.
التصميمات الهجين والمعزولة بالصلب
العزل الصلب أو العزل المختلط يمكن أن يقللا من استهلاك الغاز والبصمة المكانية. تتطلب الواجهات، وأداء التفريغ الجزئي، واستراتيجية الإصلاح، وإعادة التدوير مراجعة دقيقة.
جدول مقارنة واختيار سريع
استخدم هذا الجدول كمراجعة سريعة لقرارات الهندسة والمشتريات الرئيسية التي تم شرحها في المقال.
| منطقة القرار | المعنى العملي | ما الذي يجب التحقق منه |
|---|---|---|
| ما هي مفاتيح التوزيع متوسطة الجهد؟ | معدات المفاتيح الكهربائية للجهد المتوسط هي مجموعة من القضبان النحاسية، وأجهزة التبديل، ومحولات القياس، والترحيلات، دوائر التحكم، ونهايات الكابلات، وهيكل خارجي. | تختلف نطاقات الجهد باختلاف المعايير والأسواق، ولكن فئات المعدات الشائعة تشمل 3.6، 7.2، 12، 17.5، 24، 36، و40.5 كيلوفولت. |
| أنواع مفاتيح التوزيع الرئيسية ذات الجهد المتوسط | تستخدم أنظمة العزل بالهواء (AIS) الهواء للعزل الخارجي داخل الحصور المعدنية. | إنه مألوف وقابل للفحص وغالباً ما يكون اقتصادياً عندما تكون المساحة متاحة. |
| إنشاء مغطى بالمعدن ومغلق بالمعدن | تستخدم مفاتيح التوزيع الكهربائية المغلفة بالمعدن حواجز معدنية مؤرضة بين قواطع الدائرة، والقضبان العمومية، والكابلات، ومقصورات التحكم منخفضة الجهد، وعادةً ما تكون مزودة بقاطع قابل للسحب. | “مصطلح ”المغلق بالمعدات" أو "المغلق معدنياً" أوسع نطاقاً ويمكن أن يشمل المفاتيح الثابتة، أو الملامسات (الكونتاكتورات)، أو مجموعات الصهائر (الفيوزات). |
| قواطع الدائرة المفرغة من الهواء | قواطع الفراغ تطفئ القوس الكهربي داخل زجاجات محكمة الإغلاق وتُستخدم على نطاق واسع في معدات الجهد المتوسط. | تشمل التقييمات المهمة الجهد، والتيار المستمر، وتيار القصر للقطع والإغلاق، وتسلسل التشغيل، والتحمل الميكانيكي، وواجب تبديل المكثفات أو المحركات. |
| الوحدات الحلقية الرئيسية | وحدة المفاتيح الحلقية هي معدات مفاتيح كهربائية مدمجة للتوزيع الحلقي أو الشعاعي. | قد تستخدم الطرق مفاتيح فصل الحمل، أو تركيبات المفتاح والمنصهر، أو قواطع الدائرة المزودة بمرحلات. |
إنشاء مغطى بالمعدن ومغلق بالمعدن
تستخدم مفاتيح التوزيع المعدنية المدرعة حواجز معدنية مؤرضة بين قاطع الدائرة، وقضيب التوزيع، والكابل، ومقصورات التحكم منخفضة الجهد، وعادةً ما يكون القاطع قابلاً للسحب. مصطلح “المغلفة بالمعدن” أوسع نطاقاً ويمكن أن يشمل مفاتيح ثابتة، أو موصلات، أو مجموعات مصاهر. وتتطلب المعايير المطبقة والإنشاءات المتحقق منها بدلاً من الاعتماد على المصطلحات وحدها.
لباجي خزانة مفاتيح كهربائية KYN28A-12 يخدم أنظمة من فئة 12 كيلو فولت. أما بالنسبة لفئة 40.5 كيلو فولت، انظر خزانة مفاتيح كهربائية من نوع KYN61-40.5.
قواطع الدائرة المفرغة من الهواء
قواطع التفريغ تقوسات الكهرباء داخل قوارير محكمة وتُستخدم على نطاق واسع في معدات الجهد المتوسط. تشمل التصنيفات المهمة الجهد، والتيار المستمر، وتيار القصر للقطع والإغلاق، وتسلسل التشغيل، والتحمل الميكانيكي، وواجب تبديل المكثفات أو المحركات. يتضمن القاطع الكامل الآلية، وملفات الفتح/الإغلاق، والجهات المساعدة، والأقفال المتبادلة.
الوحدات الحلقية الرئيسية
وحدة المفاتيح الحلقية هي معدات مفاتيح كهربائية مدمجة للتوزيع الحلقي أو الشعاعي. قد تستخدم المخارج مفاتيح فصل الأحمال، أو مجموعات المفاتيح والفيوزات، أو قواطع الدائرة المزودة بمرحلات (ريليهات). وهي مناسبة للتوزيع الثانوي، والمحطات الفرعية المدمجة، ومحطات تجميع الطاقة المتجددة حيث تكون المعدات المدمجة والمحكمة ذات قيمة عالية.
ال وحدة حلقية رئيسية صديقة للبيئة من نوع LBHB-12 تدعم شبكات 12 كيلوفولت المدمجة. ال مفتاح شبكة حلقي مغلق من نوع HC-40.5 يلبي احتياجات التطبيقات المدمجة ذات الجهد العالي.
التقييمات الأساسية
- الجهد المقنن ومقاومة التردد الصناعي/نبضات الصواعق.
- تيار الاستمرار للقضبان الناقلة والمغذيات.
- الtiيار القصير المدى المقنن ومدته.
- التيار الأقصى المقنن للتحمل وقاطع الدائرة.
- تيار قطع قصر الدائرة ودورة التشغيل للمقاطع.
- تصنيف القوس الداخلي، وإمكانية الوصول، والتيار والمدة.
- درجة الحماية، درجة الحرارة المحيطة، الارتفاع والتلوث.
الحماية والقياس والتحكم
قد تشمل الحماية وظائف التيار الزائد للأوجه/الأرضي، والاتجاهية، والتفاضلية للمحولات، والمحركات، والقضبان العمومية (الباسبار)، وفشل قاطع الدائرة. يجب أن تتوافق نسب محولات التيار (CT)، وفئتها، وحملها مع مستويات الأعطال ومتطلبات المرحلات (الريلايات). يجب تحديد جهد التحكم، ومراقبة دائرة الفصل، والاتصالات، والتحكم عن بعد، ومزامنة الوقت قبل التصنيع.
سلامة القوس الداخلي
تُشير تصنيفات القوس الداخلي إلى أن التجميع المُختبَر قد تحكم في تأثيرات القوس المُحددة لل جوانب والتيار والمدة المُعلنة. يجب أن تتطابق عملية التركيب مع ظروف التهوية والغرفة المُختبرة. إن البناء المُقاوم للقوس لا يجعل العمل على الأجزاء الحية آناً؛ بل تظل التشغيل عن بُعد، والحماية السريعة، والصيانة، والإجراءات الآمنة ضرورية.
كيفية تحديد مفاتيح التجهيز المتوسط الجهد
- مخطط الخط الأحادي وفلسفة التشغيل.
- جهد الفولتية، والتردد، ومستويات التأريض والعزل.
- أعطِ تيار الحمل وتيار العطل الأقصى والأدنى.
- ترتيب القضبان، المغذيات، والتوسعة المستقبلية.
- تحديد الحماية، محولات التيار والجهد، القياس والاتصالات.
- حدد المتطلبات الداخلية للقوس، والغلاف، والبيئة.
- تحديد أحجام الكابلات، ومداخلها، ونهاياتها، ومهام مفتاح التأريض.
- الاستشهادات بالمعايير، واختبارات النوع، واختبارات قبول المصنع (FAT)، والاختبارات في الموقع.
اختبار القبول بالمصنع
تشمل الفحوصات الروتينية واختبارات القبول بالمصنع (FAT) الفحص البصري، واستمرارية الأسلاك، والاختبارات العازلة، ومقاومة الدائرة الرئيسية، والتشغيل الميكانيكي، والأقفال المتبادلة، وحقن المرحلات (الريليهات)، ودوائر الفصل/الإغلاق، والقياس، والاتصالات، والإنذارات. يجب أن تنطبق تقارير اختبارات النوع على التصميم والقدرات المعروضة.
التركيب والصيانة
التحقق من خلو الغرف، وتَحَمُّل الأرضيات للأحمال، ومسار فتحة التهوية القوسية، ومساحة ثني الكابلات، والتأريض، والتحكم البيئي. إجراء اختبارات التشغيل لقطبية محولات التيار (CT)، وإعدادات المرحلات (الرحلات)، وسلسلة الفصل الكاملة. تشمل اعمال الصيانة الفحص، والتنظيف، ومقاومة التلامس، وفحص الآليات، وتوقيت قواطع الدائرة، وتشخيص المرحلات، وتقييم العزل/التفريغ الجزئي، والتصوير الحراري بناءً على التشغيل والحالة.
مفاتيح الجهد المتوسط المقاومة للقوس الكهربائي والمركبة على وسادة (أو المفاتيح الكهربائية متوسطة الجهد المقاومة للقوس والمركبة على قاعدة خرسانية)
تماختبارالإنشاءالمقاومللأقواسلتوجيهتأثيراتالأقواسالداخليةبعيداًعنالجوانبالمحددةالقابلةللصق،ولكنفقطعندماتتطابقظروفالتركيبوالأبوابومسارالعوادمعلالترتيبالمختبر.تضيفالمعداتالمثبتةعلىقاعدةمقاومةللعبثوإمكانيةالوصوللكابلاتالخارج؛وقدتستخدممفاتيحأوؤصهاراتأوقواطعاودوائرأوأتمتةحسبواجبالالمغذي.
المفصلات، ومفاتيح التأريض، وأنظمة القضبان الرئيسية
يوفر مفصل الفصل العزل ولكنه عادة لا يقطع تيار العطل. يقوم مفتاح التأريض بتأريض دائرة معزولة للعمل. يجب أن تحتمل عزل القضبان العمومية (القضبان الرئيسية)، والوصلات، والدعامات، والحقائب التسخين المستمر وقوى القصر الكهربائي مع السماح بالفحص والتوسعة بما يتوافق مع خطة الخدمة.
المراجع الفنية والقراءة الإضافية
تدعم المصادر المستقلة التالية المعايير والمصطلحات والحسابات وسياق السلامة التي تمت مناقشتها في هذا الدليل:
- معيار المفاتيح الكهربائية المغلقة بالمعدن IEC 62271-200 — النطاق، التصنيفات، ظروف الخدمة، اختبار القوس الداخلي، التعاشيق، والمتطلبات الخاصة بمعدات المفاتيح الكهربائية المغلقة بالمعدن للتيار المتردد حتى 52 كيلوفولت.
- دليل المعاهدة IEEE C37.121 للمحطات الفرعية لوحدات المفاتيح الكهربائية إشراف وتوجيهات التنسيق لأقسام مفاتيح التوزيع الكهربائية والمحولات في المحطات الفرعية ذات الوحدات ثلاثية الأطوار.
- متطلبات السلامة للقدرة الكهربائية لإ OSHA — متطلبات السلامة للأعمال الإنشائية المتعلقة بمعدات نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية.
اتصل بالمصنع لطلب تحديد مهندس المسؤول عن التصاميم، وتصحيحات الرسومات، وشهادات الاختبار في المصنع، وحماية الشحن، ونطاق بدء التشغيل في الموقع، ووقت الاستجابة للضمانات. من المهم بشكل خاص وجود مصفوفة واضحة للمسؤوليات عندما يكون هناك مشاركة من قبل الموزع الإقليمي وباني اللوحات ومصنّع المعدات الأصلية.
فيديو تقني محايد
يوفر هذا الفيديو التعليمي المحايد معلومات عامة عن أجهزة التبديل؛ وتسيطر الرسومات المعتمدة من المورد وسجلات الاختبارات على المشروع.
يجب أن يتضمن خطة واقعية لوازم الصيانة وتدريب الموظفين على المنطقة التشغيلية المقصودة. وينبغي أن تحدد هذه الخطة زمن الاستجابة، ومعدات الاختبار، وبرامج الإرسال، ودعم معدات استعادة الغاز أو مفاتيح الفراغ، والوثائق المطلوبة بعد التدخل الميداني.
