ماذا سيحدث إذا استخدمت مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض بدلاً من مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط؟

في أنظمة الطاقة الكهربائية،المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض (LV).والمفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​(MV).تم تصميمها لنطاقات جهد وتطبيقات ومعايير أمان مختلفة تمامًا. تعمل المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض عادةً بجهد يصل إلى 1000 فولت تيار متردد، بينما تتراوح أغطية المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​من 3 كيلو فولت إلى 36 كيلو فولت (أو حتى 38 كيلو فولت في بعض المعايير). لا يعد استخدام مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض بدلاً من مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​مجرد خطأ في المواصفات - بل يعد انتهاكًا خطيرًا لمبادئ الهندسة الكهربائية. وفيما يلي تحليل مفصل لما سيحدث في مثل هذا السيناريو.

1. انهيار العزل الكهربائي الفوري (فشل العزل)

وستكون النتيجة الأكثر فورية وكارثية هي انهيار العزل. تم تصميم مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض مع خلوص (فجوات هوائية) ومسافات زحف مناسبة لما يصل إلى 1000 فولت فقط. عندما يتعرض للجهد المتوسط ​​(على سبيل المثال، 11 كيلو فولت أو 33 كيلو فولت)، فإن الهواء بين قضبان التوصيل والمحطات الطرفية والعلبة سوف يتأين ويومض. والنتيجة هي وميض قوس داخلي عنيف، مما قد يؤدي على الأرجح إلى انفجار مجموعة المفاتيح الكهربائية.

2. قوس فلاش ومخاطر الحريق

تطلق الأعطال ذات الجهد المتوسط ​​طاقة أعلى بكثير من الأعطال ذات الجهد المنخفض. تفتقر المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض إلى غرف التبريد القوسي، ومزالق القوس، وآليات تخفيف الضغط الموجودة في المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​(مثل غاز SF6 أو قاطعات الفراغ). عندما يحدث قوس في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض عند مستويات الجهد المتوسط، يمكن أن تتجاوز درجات حرارة القوس 10000 درجة مئوية، مما يؤدي إلى تبخير النحاس والفولاذ. يمكن أن تؤدي موجات الضغط إلى تفجير الأبواب خارج العبوات وإصابة الموظفين القريبين. يمكن أن يؤدي المعدن المنصهر والغازات المتأينة إلى إشعال المواد المحيطة. والنتيجة هي حدوث حريق وانفجار شديد الخطورة، وغالبًا ما يكون له عواقب مميتة على المشغلين.

3. التدمير الكامل للقواطع الكهربائية

تتمتع قواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض (على سبيل المثال، العلبة المقولبة أو قواطع الدائرة الهوائية) بقدرة كسر مُقدرة (Icu) لأعطال الجهد المنخفض، ولكنها ليست مصممة لمقاطعة تيارات الأعطال ذات الجهد المتوسط. عند حدوث خطأ متوسط ​​الجهد، قد يتم لحام نقاط اتصال القاطع معًا بسبب عدم كفاية ضغط الاتصال وإمكانية انقطاع القوس. قد لا ينطفئ القوس عند عبور التيار الطبيعي للصفر، مما يؤدي إلى الانحناء المستمر. قد يتحطم مبيت الكسارة بسبب ضغط القوس الداخلي. ونتيجة لذلك، يفشل قاطع الدائرة في إزالة العطل، ويجب أن تتعطل حماية الجهد المتوسط ​​(على سبيل المثال، قاطع التغذية في المحطة الفرعية) - ولكن بحلول ذلك الوقت، تكون مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض قد تم تدميرها بالفعل.

4. فقدان السلامة الكهربائية ومخاطر الموظفين

تشتمل مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​على ميزات أمان إلزامية لا تتوفر في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض، بما في ذلك مفاتيح التأريض للتأريض الآمن للكابلات بعد العزل، ومؤشرات وجود الجهد ومصاريع فوق نقاط الاتصال الثابتة، والأقفال المتداخلة لمنع الوصول إلى الأجزاء الحية (مثل Castell أو تعشيقات الملف اللولبي)، والأرفف عن بعد مع أنظمة تخفيف القوس الوميض. بدون هذه الميزات، يواجه المشغلون الذين يحاولون صيانة أو عزل دائرة الجهد المتوسط ​​داخل لوحة الجهد المنخفض خطرًا مباشرًا من إمكانات الخطوة واللمس، والشحنات السعوية، وفلاش القوس غير المحتوي. والنتيجة هي إصابة خطيرة أو وفاة للعاملين في مجال الكهرباء.

5. ارتفاع درجة الحرارة والهروب الحراري

تم تصميم مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​للتعامل مع التيارات المستمرة الأعلى والتيارات المقاومة لفترة قصيرة (على سبيل المثال، 25 كيلو أمبير لمدة 1 إلى 3 ثوانٍ). قضبان التوصيل والوصلات ذات الجهد المنخفض أصغر حجمًا ولها كتلة حرارية أقل. في ظل ظروف الجهد المتوسط، حتى تيار الحمل العادي قد يسبب تسخينًا مفرطًا بسبب قضبان التوصيل الأصغر حجمًا. أثناء حدوث خطأ، تعمل طاقة I²t على إذابة قضبان التوصيل النحاسية والعوازل على الفور تقريبًا. وهذا يؤدي إلى ذوبان العزل، ودوائر قصيرة من مرحلة إلى مرحلة، والفشل المتتالي.

6. تنسيق الحماية غير الموثوق به

تتميز المرحلات الواقية للجهد المنخفض (التي غالبًا ما تكون مدمجة في القواطع) بمنحنيات رحلة بسيطة واتصال محدود. تتطلب أنظمة الجهد المتوسط ​​مرحلات حماية متطورة مع ميزات مثل الحماية التفاضلية، والتيار الزائد الاتجاهي، وحماية المسافة (المعاوقة)، وحماية فشل الكسارة. لن يكون لدى مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض المتصلة بمصدر الجهد المتوسط ​​أي وسيلة للتمييز بين الحمل الزائد الطفيف والخطأ الكبير. والنتيجة هي التعثر المزعج - أو ما هو أسوأ من ذلك، عدم التعثر على الإطلاق. في نهاية المطاف، قد يتعطل قاطع المحطة الفرعية بأكمله، مما يتسبب في انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع.

7. مخالفة القواعد والمعايير الكهربائية

إن استخدام مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض في دائرة ذات جهد متوسط ​​ينتهك تقريبًا كل الأكواد الكهربائية الرئيسية، بما في ذلك IEC 61439 (تجميعات الجهد المنخفض) مقابل IEC 62271-200 (مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة ذات الجهد المتوسط)، والمادتين 240 و490 من NEC (NFPA 70)، وIEEE C37.20.2 لمجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط. ويؤدي ذلك إلى المسؤولية القانونية، وإبطال التأمين، وتهم الإهمال الجنائي المحتملة في حالة وقوع حادث.

8. الأضرار التي لحقت بالمعدات النهائية

حتى لو ظلت مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض على قيد الحياة لفترة قصيرة - وهو أمر مستبعد للغاية - فسيكون تحويل الجهد خاطئًا. غالبًا ما توفر أنظمة الجهد المتوسط ​​محولات تنحي. إن وضع مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض في مقدمة محولات الجهد المتوسط/الجهد المنخفض أمر مستحيل ماديًا لأن عزل مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض سوف يفشل قبل الوصول إلى الجانب الأساسي للمحول، كما أن تيار تدفق المحول سوف يعطل أو يدمر قواطع الجهد المنخفض. والنتيجة هي فقدان جميع الأحمال النهائية واحتمال تلف المحولات.

الخلاصة - لماذا يجب ألا يتم ذلك أبدًا

لتلخيص ذلك، يتم تصنيف المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض لجهود تصل إلى 1 كيلو فولت، في حين تم تصميم المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​من 3 كيلو فولت إلى 36 كيلو فولت. تعتمد مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض على تبريد الهواء مع قدرة محدودة على انقطاع القوس، في حين تستخدم مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​الفراغ أو SF6 لإطفاء القوس بشكل موثوق. قدرة كسر قواطع الجهد المنخفض غير كافية لتيارات خطأ الجهد المتوسط، مما يؤدي إلى اتصالات ملحومة والانفجار. تعتبر ميزات السلامة في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض أساسية، في حين تشتمل مجموعة المفاتيح الكهربائية متوسطة الجهد على مفاتيح تأريض ومصاريع وأقفال تعشيقية لمنع الصدمات القاتلة. وأخيرًا، تتوافق مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض مع IEC 61439، في حين يجب أن تفي مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​بالمعيار IEC 62271-200 - وهو معيار لا يمكن أن تلبيه معدات الجهد المنخفض.

الجواب النهائي:سيؤدي استخدام مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض بدلاً من مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​إلى فشل فوري في العزل، وانفجار وميض قوسي عنيف، وتدمير المعدات، والخطر الشديد للإصابة المميتة للموظفين، والانتهاك الكامل لقوانين السلامة الكهربائية. لا يجوز أبداً تحت أي ظرف من الظروف. إذا كانت هناك حاجة إلى مجموعة مفاتيح ذات جهد متوسط، فإن الحل الصحيح الوحيد هو استخدام مجموعة مفاتيح ذات جهد متوسط ​​تم تصميمها واختبارها واعتمادها بشكل صحيح لفئة الجهد تلك.