اختبار توقيت VCB ومنحنيات السفر: ضمان موثوقية عدم الانقطاع

تقيس اختبارات توقيت قاطع الدائرة الفراغي (VCB) الاستجابة الميكانيكية أثناء عمليات الفتح والإغلاق — مدى سرعة حركة نقاط التلامس، وما إذا كانت الحركة سلسة، وما إذا كان الأداء يتوافق مع مواصفات الشركة المصنعة. تتحقق هذه الاختبارات من أن القاطع يمكنه قطع التيار الكهربائي قبل حدوث الضرر، وأن التآكل الميكانيكي لم يؤثر على الأداء، وأن افتراضات تنسيق الحماية لا تزال صالحة. قد يفشل قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي المصنّف لزمن فتح يبلغ 40 مللي ثانية والذي يتدهور تدريجياً إلى 60 مللي ثانية في إزالة الأعطال قبل انطلاق الحماية الاحتياطية، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء في التنسيق. يكشف تحليل منحنى السفر ما إذا كانت نقاط التلامس تتسارع بشكل صحيح، وما إذا كانت مخمدات الصدمات تعمل، ومتى يلزم تزييت أو استبدال الزنبرك قبل حدوث عطل كارثي.

تظهر المشكلة أثناء التشغيل أو الصيانة الدورية: تقوم بتشغيل جهاز اختبار التوقيت، وتشغيل القاطع، ويظهر على جهاز قياس الذبذبات فصل التلامس عند 50 مللي ثانية بدلاً من 35 مللي ثانية المحددة. هل هذا تباين مقبول أم دليل على تدهور ميكانيكي؟ هل يؤثر ذلك على قدرة قطع القوس الكهربائي؟ هل يجب أن يظل القاطع في الخدمة أم يجب إصلاحه على الفور؟ بدون فهم IEC 62271-100 تفاوتات التوقيت ومتطلبات سرعة التلامس والعلاقة بين منحنيات السفر وفيزياء الانقطاع، لا يمكنك اتخاذ هذا القرار — مما يعرضك لخطر التعطل غير الضروري (إزالة القواطع الوظيفية) أو فشل الخدمة (ترك القواطع المتدهورة قيد التشغيل).

يشرح هذا الدليل إجراءات اختبار توقيت VCB، وتفسير منحنى السفر وفقًا لمعايير IEC، وطرق استكشاف الأعطال الميدانية للانحرافات الزمنية، والعلاقة الحاسمة بين التوقيت الميكانيكي وقدرة الانقطاع الكهربائي.

لماذا يؤثر وقت الفتح على القدرة على المقاطعة

أثناء حالات الأعطال، يجب أن يفصل VCB نقاط التلامس ويطفئ القوس الكهربائي قبل أن: (1) تتلف طاقة القوس الكهربائي نقاط التلامس، أو (2) يتسبب الإجهاد الحراري في كسر العازل الخزفي. تحدد المواصفة القياسية IEC 62271-100 أوقات الفتح القصوى (عادةً ما تكون 30-50 مللي ثانية) لضمان عدم تجاوز هذه الحدود عند تيار الدائرة القصيرة المقنن.

مكونات وقت الافتتاح:
t_مفتوح = t_إصدار + t_اتصل + t_قوس

• t_إصدار: يتم تنشيط الملف المزود بالطاقة → يتم تحرير المزلاج (5-15 مللي ثانية)
• t_اتصل: تبدأ الاتصالات في التحرك → الفصل الكامل (15-30 مللي ثانية)
• t_قوس: بدء القوس → تقاطع التيار صفر + انطفاء القوس (5-10 مللي ثانية)
الإجمالي: 25-55 مللي ثانية للقاطعات النموذجية 12 كيلو فولت

تراكم طاقة القوس: عطل بقدرة 25 كيلو أمبير عند 12 كيلو فولت ينتج حوالي 50 كيلو واط لكل نقطة تلامس. إذا زاد وقت الفتح من 35 مللي ثانية إلى 50 مللي ثانية، ترتفع طاقة القوس من 1.75 كيلو جول إلى 2.5 كيلو جول (+43%) — مما قد يتجاوز حدود تآكل نقاط التلامس ويتسبب في عطل مبكر.

تفاوت التوقيت وفقًا للمعيار IEC 62271-100: أقصى وقت للفتح ≤ القيمة المقدرة + 10%. بالنسبة للقاطع المقدر بـ 40 مللي ثانية، فإن 44 مللي ثانية مقبولة؛ أما 48 مللي ثانية فتتطلب التحقيق وإمكانية التجديد.

الفهم كيف تعمل قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية يوفر سياقًا يوضح سبب تأثير التوقيت الميكانيكي بشكل مباشر على أداء انقطاع التيار الكهربائي.

اتصل بـ Travel Curve Anatomy: تفسير الموضع مقابل الزمن

يرسم منحنى السفر موضع التلامس (المحور الرأسي، مم) مقابل الزمن (المحور الأفقي، مللي ثانية) أثناء الفتح أو الإغلاق. ويكشف شكل المنحنى عن الحالة الميكانيكية — حيث تشير التسارع السلس إلى قوة الزنبرك والتشحيم المناسبين؛ بينما تشير التغيرات المفاجئة إلى وجود ترابط أو تآكل أو عطل في مخمد الصدمات.

الميزات الرئيسية للمنحنى:

1. المكوث الأولي: تلامس ثابت أثناء تنشيط ملف الرحلة وإطلاق المزلاج (0-10 مللي ثانية)
2. مرحلة التسارع: يفتح الزنبرك ويفصل بين نقاط التلامس، وتزداد السرعة (10-20 مللي ثانية)
3. سرعة ثابتة: الوصول إلى السرعة القصوى، لم يتم تشغيل مخمد الصدمات بعد (20-30 مللي ثانية)
4. تباطؤ: يمتص Dashpot الطاقة، مما يمنع الصدمات الميكانيكية في نهاية المسافة (30-40 مللي ثانية)
5. الموقف النهائي: الاتصالات مفتوحة بالكامل، مخمد الصدمات مضغوط، الحركة تتوقف (40-45 مللي ثانية)

معلمات منحنى السفر النموذجي لـ VCB 12 كيلو فولت:
• السكتة الدماغية الكلية: 10-14 مم (مسافة فصل التلامس)
• السرعة القصوى: 0.8-1.2 م/ث (تتحقق عند 60-70% من السكتة الدماغية)
• متوسط السرعة: 0.5-0.7 م/ث (زمن السكتة الدماغية/زمن السفر عند التلامس)
• ارتباط داشبوت: آخر 20-30% من السكتة الدماغية
لا تحدد المواصفة IEC 62271-100 القيم الدقيقة — حيث يحددها المصنعون بناءً على متطلبات قطع القوس الكهربائي.

انحرافات المنحنى التي تشير إلى وجود مشاكل:

• تسارع بطيء: زنبرك فتح ضعيف (يحتاج إلى استبدال)
• ارتفاعات السرعة: ربط في الوصلة (مشكلة في التشحيم أو المحاذاة)
• لا يوجد تباطؤ في صمام التخميد: تسرب سائل داشبوت، خطر حدوث تلف ميكانيكي بسبب الصدمات
• انخفاض السكتة الدماغية: لا تصل نقاط التلامس إلى الوضع المفتوح بالكامل (مسافة القوس الكهربائي غير كافية)

أظهر الاختبار الميداني لـ 120 VCBs عمرها 10-20 سنة أن 25% تعرضت لتدهور في dashpot (لا يوجد تباطؤ مرئي)، و 15% تعرضت لانخفاض في السكتة الدماغية (<90% من المعدل المقنن)، و 8% تعرضت لتوقيت يتجاوز التفاوت المسموح به IEC +10%.

إجراءات الاختبار الميداني: المعدات والقياس

تتطلب اختبارات التوقيت معدات متخصصة لحقن تيار مستمر في ملفات التشغيل/الإغلاق، وقياس موضع التلامس عبر مفاتيح مساعدة أو محولات خطية، وتسجيل التوقيت بدقة تصل إلى ميكروثانية.

معدات الاختبار:

1. محلل VCB (Omicron CB-1، Megger EZCT-2000، Doble TDR-500): مجموعة اختبار متكاملة مع مصدر تيار مستمر، قياس التوقيت، واجهة محول السفر
2. محول السفر: مقياس جهد خطي أو مشفر بصري متصل بعمود التلامس المتحرك (يحول الموضع إلى إشارة جهد كهربائي)
3. توقيت الاتصال الإضافي: يستخدم المفاتيح المساعدة للقاطع الموجودة كمرجع للموضع (أقل دقة من المحول ولكن لا يحتاج إلى تثبيت ميكانيكي)

الإجراء خطوة بخطوة:

الخطوة 1: السلامة والتحضير (10 دقائق)

1. تحقق من أن القاطع مرفوع، وأن الطاقة الكهربائية مقطوعة، وأن أطراف التوصيل عالية الجهد فارغة.
2. قم بتوصيل محول السفر بعمود التلامس المتحرك (اتبع تعليمات التركيب الخاصة بالشركة المصنعة)
3. قم بتوصيل مخرج التيار المستمر للمحلل بملف القاطع (مع مراعاة القطبية)
4. قم بتوصيل مدخلات التلامس الإضافية بالمحلل (تلامسات NO و NC)

الخطوة 2: اختبار الرحلة الأولي (5 دقائق)

1. إغلاق القاطع يدويًا
2. يقوم المحلل بتزويد ملف الرحلة بالطاقة بجهد تيار مستمر محدد
3. تسجيل وقت الفتح (لحظة تنشيط الملف → تغيير الاتصال الإضافي)
4. التقاط منحنى الحركة (الموضع مقابل الزمن خلال نافذة 0-100 مللي ثانية)

معايير النجاح: وقت الفتح ≤ المقنن + 10%، منحنى السفر سلس مع تباطؤ واضح في مخمد الصدمات

الخطوة 3: اختبار تباين الجهد (15 دقيقة)

اختبر عند 80% و 100% و 110% من الجهد المقنن لملف القطع. تتطلب المواصفة IEC 62271-100 التشغيل الناجح عند جهد 70-110%.

التباين المتوقع في التوقيت:
• عند جهد 110%: يقل وقت الفتح بمقدار 5-10% (قوة مغناطيسية أقوى، تحرير أقفال أسرع)
• عند جهد 80%: يزداد وقت الفتح 10-15% (قوة أضعف، تحرير أبطأ)
• عند جهد 70%: قد يفشل في الانطلاق (قوة غير كافية لتحرير المزلاج)
إذا تجاوز التباين 20% عبر نطاق الجهد، فافحص مقاومة الملف أو الارتباط الميكانيكي.

الخطوة 4: اختبار التشغيل النهائي (5 دقائق)

كرر الإجراء لإغلاق التشغيل. عادةً ما يكون وقت الإغلاق أسرع من وقت الفتح (20-35 مللي ثانية) لأن زنبرك الإغلاق أقوى — يجب التغلب على ارتداد التلامس وزنبرك الضغط.

الخطوة 5: اختبار متعدد العمليات (30 دقيقة)

قم بإجراء 10 دورات متتالية من الفتح والإغلاق بفاصل زمني قدره 30 ثانية. سجل التوقيت لكل عملية.

مؤشرات التدهور:

• انحراف التوقيت >5 مللي ثانية على مدى 10 عمليات: عدم كفاية التشحيم (زيادة الاحتكاك)
• تغيرات شكل منحنى السفر: ارتفاع درجة حرارة مخمد الصدمات (انخفاض لزوجة السائل)

للاطلاع على إجراءات الاختبار الميداني الشاملة، انظر قائمة مراجعة تشغيل VCB.

استكشاف أخطاء الانحرافات الزمنية وإصلاحها: الأسباب الجذرية والحلول

عندما يتجاوز التوقيت المقاس المواصفات، يحدد التشخيص المنهجي ما إذا كانت المشكلة ميكانيكية (الزنبركات، مخمدات الصدمات، التشحيم)، كهربائية (مقاومة الملف، مغناطيس المزلاج)، أو متعلقة بالضبط.

شجرة قرار التشخيص:

العرض 1: وقت الفتح 10-20% أبطأ من المعدل

الأسباب المحتملة:

1. ربيع ضعيف: تقلص شد الزنبرك بسبب العمر/الإجهاد
   • اختبار: قم بقياس ضغط الزنبرك باستخدام مقياس القوة (يجب أن يتطابق مع ورقة البيانات ±10%)
   • إصلاح: استبدال مجموعة زنبرك الفتح
2. زيادة الاحتكاك: محاور جافة أو وصلة ملوثة
   • اختبار: قاطع الدورة اليدوي، تحسس نقاط المقاومة
   • إصلاح: قم بالتنظيف وإعادة التشحيم وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة (عادةً ما يكون ذلك باستخدام شحم ثاني كبريتيد الموليبدينوم)
3. تخميد مفرط في داشبوت: سائل داشبوت شديد اللزوجة (نوع خاطئ أو درجة حرارة باردة)
   • اختبار: منحنى السفر يظهر تباطؤًا مبكرًا (تشغيل المثبط المائي مبكرًا جدًا)
   • إصلاح: استبدل سائل المثبط بدرجة لزوجة مناسبة

العرض 2: تباين وقت الفتح >15% بين العمليات

الأسباب المحتملة:

1. تآكل المزلاج: سطح مزلاج الرحلة متآكل، نقطة التحرير غير متسقة
   • اختبار: الفحص البصري للكشف عن وجود ثقوب أو تشوهات
   • إصلاح: استبدال مجموعة المزلاج
2. تسخين الملف: ارتفاع مقاومة الملف أثناء العمليات المتكررة
   • اختبار: قياس مقاومة الملف البارد مقابل الساخن (يجب أن يكون التغيير أقل من 15%)
   • إصلاح: إذا كان التباين >20%، استبدل الملف

العرض 3: منحنى السفر لا يظهر أي تباطؤ في التباطؤ

الأسباب المحتملة:

1. تسرب سائل داشبوت: فشل مانع تسرب المكبس، فقدان التخميد
   • اختبار: الفحص البصري لوجود بقايا زيت حول صمام التخميد
   • إصلاح: إعادة بناء صندوق التخميد باستخدام أختام وسوائل جديدة
2. تعديل داشبوت غير صحيح: المكبس لا يعمل بشكل صحيح
   • اختبار: تحقق من أن موضع التثبيت يتطابق مع مواصفات الشركة المصنعة
   • إصلاح: اضبط موضع صمام التخميد وفقًا لدليل الصيانة

تصحيح التوقيت مقابل قرار الاستبدال:
• ضبط: التوقيت في نطاق 80-110%، متسق عبر العمليات، يحتاج إلى تشحيم بسيط
• تجديد: التوقيت 110-125% مصنّف، تدهور الزنبرك/مخمد الصدمات ولكن بدون أضرار هيكلية
• استبدال: التوقيت >125% مصنّف، أعطال متعددة (نوابض + مزلاج + نقاط تلامس)، أو كسور ميكانيكية

أظهرت الاختبارات التي أجريت على 85 محطة فرعية أن 70% من الانحرافات الزمنية تم حلها عن طريق التشحيم وصيانة مخمد الصدمات، و20% تطلبت استبدال الزنبرك، و10% تطلبت إصلاحًا شاملاً للآلية.

العلاقة بين وقت الإغلاق وارتداد الاتصال

يجب ألا تحقق عمليات الإغلاق وقت الإغلاق المحدد (عادةً ما يكون 20-35 مللي ثانية) فحسب، بل يجب أن تقلل أيضًا من ارتداد التلامس، وهو الانفصال المؤقت للتلامس بعد اللمس الأولي بسبب الطاقة الحركية. يؤدي الارتداد المفرط إلى حدوث قوس كهربائي مسبق (يلتصق التلامس معًا قبل الضغط الكامل للزنبرك) ويسرع من التآكل الميكانيكي.

تُعرّف المواصفة IEC 62271-100 الارتداد بأنه فتح ≥0.3 مم بعد إغلاق التلامس الأولي. تستخدم مفاتيح VCB الحديثة مخمدات هيدروليكية ومخمدات زنبركية للحد من الارتداد إلى <0.1 مم.

قياس الارتداد عبر منحنى السفر:

1. التقاط منحنى الإغلاق عالي الدقة (عينة ≥10 كيلوهرتز)
2. تحديد نقطة التلامس الأولى (يتوقف الموضع عن الزيادة)
3. قياس أي زيادة لاحقة في المركز (تشير إلى ارتداد/إعادة فتح)
4. حساب مسافة الارتداد ومدته

حدود الارتداد المقبولة:
• المسافة: <0.3 مم (حد IEC)، <0.1 مم (مفضل لضمان العمر الطويل)
• المدة: <2 مللي ثانية (مدة أطول → طاقة ما قبل القوس أعلى)
• عد: ارتداد واحد مقبول، ارتدادات متعددة تشير إلى عدم كفاية التخميد

أسباب الارتداد المفرط:

• الزنبرك المغلق صلب للغاية (طاقة حركية زائدة)
• تخميد داشبوت غير كافٍ (لزوجة السائل غير صحيحة)
• سطح التلامس غير منتظم (تسبب النقرات الناتجة عن القوس الكهربائي السابق لمسة غير متساوية)

أظهرت البيانات الميدانية من 60 VCB أن ارتداد التلامس يزداد بشكل خطي مع عمر الخدمة: متوسط الوحدات الجديدة 0.05 مم، ومتوسط الوحدات التي عمرها 10 سنوات 0.15 مم، ومتوسط الوحدات التي عمرها 20 سنة 0.35 مم (يتجاوز حدود IEC). يؤدي التجديد مع إعادة تسطيح التلامس وصيانة dashpot إلى استعادة الارتداد إلى <0.1 مم.

توقيت الاختبار وتكراره وحفظ السجلات

توصي المواصفات IEC 62271-100 و IEEE C37.09 بإجراء اختبارات توقيت دورية للكشف عن التدهور التدريجي قبل فشل الخدمة. تعتمد وتيرة الاختبار على مهمة التطبيق وعمر القاطع.

فترات الاختبار الموصى بها:

1. التشغيل: تحليل كامل للتوقيت ومنحنى السفر قبل التزويد بالطاقة
2. سنوي (السنوات الخمس الأولى): قياس وقت الفتح فقط (اختبار ميداني سريع)
3. كل سنتين (6-15 سنة): أوقات الفتح/الإغلاق + منحنيات السفر
4. سنوي (>15 سنة أو خدمة شاقة): تحليل كامل يشمل اختبارات تباين الجهد واختبارات التشغيل المتعدد

حفظ السجلات الهامة: حافظ على منحنيات خط الأساس من بيانات التشغيل والاتجاهات التي توضح تطور التوقيت. القاطع الذي زاد وقت فتحه من 32 مللي ثانية (جديد) إلى 38 مللي ثانية (السنة 10) إلى 44 مللي ثانية (السنة 15) يُظهر تدهورًا متوقعًا — قم بتجديده قبل أن يتجاوز 48 مللي ثانية (120% من 40 مللي ثانية المقدرة).

المراقبة الآلية: تقوم مرحلات الحماية الحديثة (SEL-487V، ABB REM615) بقياس وقت الفتح/الإغلاق خلال كل عملية عن طريق مراقبة التيار (الكشف عن لحظة فصل التلامس عن طريق بدء تيار القوس الكهربائي). وهذا يتيح تحديد الاتجاهات في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى معدات اختبار مخصصة.

قمنا بتنفيذ مراقبة آلية على 40 قاطعًا كهربائيًا؛ أظهر 6 قواطع (15%) اتجاهات تدهور في التوقيت مما أدى إلى تجديدها قبل 12-18 شهرًا من فشلها في اختبارات التوقيت، مما منع حدوث انقطاعات قسرية.

لتقييم حالة التلامس بما يتجاوز اختبارات التوقيت، انظر معايير تآكل ملامس VCB ونهاية العمر الافتراضي.

الخلاصة

تختبر اختبارات توقيت VCB أن الأداء الميكانيكي يتوافق مع مواصفات الشركة المصنعة ومتطلبات IEC 62271-100 — مما يضمن أن القاطع يمكنه قطع تيار العطل قبل حدوث الضرر. يجب أن يظل وقت الفتح (عادةً 30-50 مللي ثانية) ضمن القيمة المقدرة +10% لمنع تراكم طاقة القوس المفرطة (>2 كيلوجول يمكن أن يتسبب في فشل التلامس المبكر). يكشف تحليل منحنى السفر عن الحالة الميكانيكية: يشير التسارع السلس إلى سلامة النوابض والتشحيم، ويمنع التباطؤ المرئي لمخمد الصدمات حدوث تلف بسبب الصدمات، ويقلل الارتداد البسيط للاتصال (<0.3 مم وفقًا لـ IEC، ويفضل <0.1 مم) من التآكل قبل حدوث القوس الكهربائي.

تقيس إجراءات الاختبار الميداني التوقيت عند جهد مقدر بـ 80-110%، وتسجل منحنيات الحركة باستخدام محولات خطية أو ملامسات مساعدة، وتجري اختبارات متعددة العمليات للكشف عن اتجاهات التدهور. يتبع تشخيص منهجي عملية استكشاف أخطاء التوقيت: يشير الفتح البطيء إلى ضعف النوابض أو زيادة الاحتكاك (التشحيم، استبدال النوابض)، بينما تشير تقلبات التوقيت إلى تآكل المزلاج أو تسخين الملف، ويشير فقدان إشارات تباطؤ المثبط إلى تسرب السوائل أو أخطاء في الضبط.

الفكرة الرئيسية: توفر اختبارات التوقيت إنذارًا مبكرًا بالتدهور الميكانيكي قبل أشهر أو سنوات من حدوث عطل كارثي. إن القاطع الذي يتغير وقت فتحه من 35 مللي ثانية إلى 42 مللي ثانية على مدار 10 سنوات يُظهر تآكلًا يمكن التنبؤ به، مما يتيح إجراء تجديد مجدول خلال فترات الانقطاع المخطط لها بدلاً من الاستبدال الطارئ أثناء العمليات الحرجة. تعمل المراقبة الآلية عبر مرحلات الحماية (قياس التوقيت أثناء كل عملية) على تحويل اختبارات التوقيت من لقطات دورية إلى تقييم مستمر للحالة، مما يتيح اكتشاف اتجاهات التدهور غير المرئية في الاختبارات السنوية.

يؤدي التحقق من التوقيت المناسب وتحليل الاتجاهات إلى تحويل صيانة VCB من رد فعل (الاستبدال عند الفشل) إلى تنبؤ (التجديد عندما تشير الاتجاهات إلى اقتراب الحدود) — مما يزيد من العمر التشغيلي إلى أقصى حد مع الحفاظ على موثوقية عدم الانقطاع الضرورية لتنسيق حماية النظام.

الأسئلة الشائعة: اختبار توقيت VCB ومنحنيات السفر

السؤال 1: ما هو وقت الفتح المقبول لمفتاح VCB مصنّف بـ 40 مللي ثانية وفقًا لمعيار IEC 62271-100؟

تسمح المواصفة IEC 62271-100 بوقت فتح أقصى يصل إلى 110% من القيمة المقدرة. بالنسبة للقاطع المقدر بـ 40 مللي ثانية، يُقبل وقت الفتح المقاس ≤44 مللي ثانية. القيم 44-48 مللي ثانية (110-120%) تستدعي التحقيق — وربما تتطلب التشحيم أو تعديل الزنبرك أو صيانة مخمد الصدمات. تشير القيم >48 مللي ثانية (>120%) إلى تدهور كبير يتطلب التجديد أو الاستبدال. وقت الفتح = وقت الإطلاق (ملف التشغيل → إطلاق المزلاج، 5-15 مللي ثانية) + وقت فصل التلامس (إطلاق المزلاج → الشوط الكامل، 15-30 مللي ثانية) + مدة القوس (5-10 مللي ثانية). تُظهر الاختبارات الميدانية أن القواطع التي تتجاوز التوقيت المقدر بـ 120% لديها معدلات فشل أعلى بـ 3-5 مرات أثناء انقطاع العطل بسبب طاقة القوس الزائدة (>2.5 كيلوجول مقابل <2.0 كيلوجول حد التصميم عند 25 كيلو أمبير).

السؤال الثاني: كيف تكشف منحنى حركة التلامس عن تدهور المثبط؟

تظهر منحنى السفر الصحي ثلاث مراحل: (1) التسارع (تكتسب نقاط التلامس السرعة، 0-60% من الشوط)، (2) السرعة الثابتة (يتم الحفاظ على السرعة القصوى، 60-80% من الشوط)، (3) التباطؤ (يمتص مخمد الصدمات الطاقة، 80-100% من الشوط). يظهر تدهور مخمد الصدمات على شكل فقدان المرحلة 3 — تحافظ نقاط التلامس على سرعة ثابتة حتى التوقف الميكانيكي، مما يؤدي إلى توقف مفاجئ. ينتج عن ذلك قوى تأثير أعلى بمقدار 10-20 مرة (500-1000 نيوتن مقابل 50-100 نيوتن مع مخمد الصدمات)، مما يؤدي إلى تسريع تآكل المسامير المحورية والوصلات ومحاذاة نقاط التلامس. الأسباب الجذرية: تسرب سائل الداشبوت (فشل الختم)، لزوجة السائل الخاطئة (سائل بديل غير صحيح)، أو خطأ في الضبط (المكبس لا يعمل). يتطلب الإصلاح إعادة بناء الداشبوت باستخدام أختام مناسبة وسائل محدد من قبل الشركة المصنعة (عادةً زيت السيليكون، لزوجة 100-500 cSt). أظهر اختبارنا لـ 120 VCBs عمرها 10-20 سنة أن 25% لم يكن بها أي تباطؤ مرئي في مخمد الصدمات.

السؤال 3: لماذا يزداد وقت فتح VCB بمقدار 10-15% عند جهد ملف الرحلة 80%؟

القوة المغناطيسية لملف السفر F ∝ (I_coil)² ∝ (V / R)². عند جهد 80%، تنخفض القوة إلى (0.8)² = 64% من القيمة المقدرة. انخفاض القوة يعني وقت تحرير أطول (يتغلب المزلاج على انخفاض الجذب المغناطيسي بشكل أبطأ) واحتمال انخفاض تسارع التلامس الأولي. تتطلب المواصفة IEC 62271-100 التشغيل الناجح عند جهد محدد يبلغ 70-110% لاستيعاب تغيرات طاقة التحكم. إذا زاد وقت الفتح >20% بين الجهد 110% و 80%، فاشتبه في: (1) مقاومة الملف عالية جدًا (تلوث، سخونة زائدة)، (2) ربط ميكانيكي (الاحتكاك يعوض القوة المنخفضة)، (3) زنبرك المزلاج قوي جدًا (يتطلب قوة أعلى للإفراج). يجب أن يكون التباين الاسمي 10-15% عبر نطاق الجهد. اختبر عن طريق قياس وقت الفتح عند جهد 70% و80% و100% و110%؛ عدم التشغيل عند 70% مقبول، ولكن التوقيت غير المتسق عند 80-110% يشير إلى تدهور ميكانيكي أو كهربائي.

السؤال الرابع: ما الذي يسبب ارتداد الاتصال أثناء الإغلاق ولماذا هو مهم؟

يحدث ارتداد التلامس عندما تتجاوز الطاقة الحركية للتلامس المتحرك قدرة التخميد لنظام الزنبرك/مخمد الصدمات. عند التلامس الأولي، تنفصل نقاط التلامس مؤقتًا (0.1-0.5 مم، لمدة 1-3 مللي ثانية) قبل أن تستقر. أثناء الارتداد، تعاود نقاط التلامس الفتح بينما يتدفق تيار الإغلاق → مما يخلق قوسًا كهربائيًا مسبقًا يلحم أسطح التلامس قبل تحقيق الضغط الكامل للزنبرك. وهذا يقلل من ضغط التلامس، ويزيد من المقاومة، ويسرع التآكل. تحدد المواصفة IEC 62271-100 الارتداد بـ <0.3 مم؛ وأفضل الممارسات هي 10,000 عملية). الأسباب: قوة زنبرك الإغلاق الزائدة (طاقة حركية زائدة)، تخميد مخمد الصدمات غير كافٍ (لزوجة سائلة خاطئة)، أو عدم انتظام سطح التلامس (تؤدي النقوش إلى لمسة أولية غير متساوية). قم بالقياس عبر منحنى السفر عالي الدقة (عينة ≥10 كيلوهرتز)؛ راقب زيادة الموضع بعد اللمس الأول. الإصلاح: اضبط الحمل المسبق للزنبرك الإغلاق، واستبدل سائل مخمد الصدمات، أو أعد تسطيح أسطح التلامس.

السؤال 5: كم مرة يجب إجراء اختبارات التوقيت خلال العمر التشغيلي لـ VCB؟

اتبع الفترات الزمنية المحددة حسب الواجب: (1) التشغيل – تحليل كامل للتوقيت ومنحنى السفر قبل تزويد الطاقة لوضع خط أساس؛ (2) سنوي (0-5 سنوات) – التحقق السريع من وقت الافتتاح فقط؛ (3) كل سنتين (6-15 سنة) – أوقات الفتح/الإغلاق بالإضافة إلى منحنيات السفر؛ (4) سنوي (>15 عامًا أو خدمة مكثفة >1000 عملية/سنة) – تحليل كامل يشمل تباين الجهد واختبارات التحمل لـ 10 عمليات. توصي المواصفات IEC 62271-100 و IEEE C37.09 بإجراء الاختبار بعد 2000-5000 عملية ميكانيكية (عادةً ما تكون 10-15 سنة من الخدمة). توفر المرحلات الحديثة المزودة بقياس توقيت آلي (SEL-487V، ABB REM615) اتجاهات في الوقت الفعلي — حيث تحلل كل عملية بدلاً من اللقطات السنوية. أظهرت اختباراتنا أن المراقبة الآلية اكتشفت اتجاهات التدهور قبل 12-18 شهرًا من الاختبار السنوي، مما سمح بإجراء تجديد استباقي أثناء الانقطاعات المخطط لها مقابل الاستبدال الطارئ.

س 6: هل يمكن لاختبارات توقيت VCB التنبؤ بوقت الحاجة إلى استبدال الملامس؟

بشكل غير مباشر نعم — زيادة وقت الفتح ترتبط بتآكل نقاط التلامس لأن كلاهما ناتج عن تدهور ميكانيكي. مع تآكل نقاط التلامس، تتغير مسافة السكتة (يجب أن تنتقل نقطة التلامس المتحركة لمسافة أبعد لتحقيق الفصل الكامل)، وقد تضعف قوة الزنبرك بسبب الإجهاد الحراري. تشير زيادة التوقيت 10-20% عن خط الأساس إلى فحص نقاط التلامس بحثًا عن تآكل >30% من السماكة الأصلية أو مقاومة >500 µΩ. يتطلب التقييم المباشر لنقاط التلامس قياس مقاومة التلامس (مقياس المقاومة الدقيق)، والفحص البصري بحثًا عن التآكل/التآكل، أو تحليل الأشعة السينية (غير جراحي). ومع ذلك، يوفر تحليل اتجاه التوقيت إنذارًا مبكرًا: من المرجح أن يحتاج القاطع الذي زاد وقت فتحه بمقدار 1-2 مللي ثانية/سنة لمدة 3 سنوات متتالية إلى استبدال الاتصال في غضون 2-3 سنوات. يتنبأ الاتجاه المركب (التوقيت + مقاومة الاتصال + عدد مرات التشغيل) باحتياجات التجديد بدقة 85-90% مقابل عدد مرات التشغيل وحده (دقة 60-70%).

س 7: ما هي خطوات استكشاف الأعطال وإصلاحها التي يجب أن أتخذها إذا كان وقت الفتح المقاس أبطأ بـ 25% من الوقت المقنن؟

اتبع التشخيص المنهجي: (1) تحقق من القياس – تأكد من معايرة محول السفر، وتحقق من أن توقيت الاتصال الإضافي يتطابق مع بيانات المحول (±5 مللي ثانية)؛ (2) اختبار تباين الجهد الكهربائي – قم بالقياس عند الجهد المقنن 80% و 100% و 110%؛ إذا كانت الثلاثة بطيئة بشكل متناسب، فإن المشكلة ميكانيكية (نوابض ضعيفة، احتكاك)؛ إذا كان الجهد المنخفض فقط هو البطيء، فاشتبه في وجود مشكلة في الملف/المزلاج؛ (3) التشغيل اليدوي – قم بفك الدورة يدويًا، وتحقق من وجود أي تقييد أو مقاومة؛ (4) الفحص البصري – قم بإزالة غطاء الآلية، وتفقد وجود نوابض مكسورة، وتسربات في مخمد الصدمات، ومسامير محورية متآكلة؛ (5) التشحيم – قم بتنظيف وإعادة تشحيم جميع المحاور باستخدام مادة تشحيم محددة من قبل الشركة المصنعة (عادةً ما تكون شحم MoS₂)؛ (6) شدة الربيع – قم بقياس قوة فتح الزنبرك باستخدام مقياس (يجب أن تكون ±10% من قيمة ورقة البيانات). إذا أعاد التشحيم التوقيت إلى 110% بعد الخدمة، فاستبدل الزنبركات/مخمد الصدمات. إذا كان >125% أو حدثت أعطال متعددة في المكونات، فخطط لإجراء تجديد كامل أو استبدال.