أساسيات الدائرة الثانوية VCB: القطع/الإغلاق، مانع الضخ، الأقفال — وجهة نظر هندسة OEM

تحمل الدوائر الأولية للقاطع الدائري التيار الكهربائي وتيار الأعطال. وتقوم الدوائر الثانوية بالتحكم في توقيت حدوث تلك العمليات. قد تتحمل نقاط التلامس الرئيسية للقاطع الدائري الفراغي تيار قصر الدائرة البالغ 25 كيلو أمبير بشكل مثالي، ولكن التثبيت يفشل في التشغيل لأن أسلاك التحكم تسبب انقطاعات مزعجة، أو تسمح بإغلاق خطير في وقت واحد، أو تسمح بضخ المحرك الذي يدمر الآلية.

تصميم الدائرة الثانوية يفصل بين المفاتيح الكهربائية المصممة بشكل صحيح والأعطال الميدانية التي قد تحدث. يظهر الفرق في تفاصيل منطق التحكم: مراقبة ملف القطع، وضع مرحل مضاد للضخ، التحقق من القفل الميكانيكي، وتسلسل الاتصال الإضافي.

يشرح هذا الدليل الدوائر الثانوية لـ VCB من منظور هندسي للمصنع. ستفهم سبب وجود عناصر معينة في الدائرة، وكيف تمنع أوضاع الفشل الشائعة، وما الذي يجب التحقق منه أثناء اختبارات القبول في المصنع والتشغيل في الموقع.

وظيفة الدوائر الثانوية في قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية

تقوم الدوائر الأولية في VCB بتوصيل التيار من جانب الخط إلى جانب الحمل من خلال ملامسات قاطع الفراغ. وتقوم الدوائر الثانوية بتوجيه تلك الملامسات لفتحها أو إغلاقها، ومنع التشغيل غير السليم، وإبلاغ حالة القاطع إلى مرحلات الحماية أو أنظمة SCADA.

تشمل الدوائر الثانوية ما يلي:

دوائر التحكم — ملف رحلة، ملف قريب، دوائر محرك شحن زنبركي تعمل مباشرة على تشغيل الآلية
الدوائر المساعدة — اتصالات إشارة الحالة، إشارات الموقع إلى أجهزة القفل والحماية
دوائر الحماية — منطق مضاد للضخ، مراقبة الملف، دوائر قفل كهربائية/ميكانيكية
دوائر البشارة — إنذارات لفشل المحرك، عدم شحن الزنبرك، خلل في الآلية

تختلف مستويات الجهد حسب التطبيق. تستخدم معظم VCBs ذات الجهد المتوسط طاقة تحكم 110 VDC أو 220 VDC من بطاريات المحطة. تحدد بعض المنشآت الصناعية تحكم 110 VAC أو 220 VAC. تظل طوبولوجيا الدائرة متشابهة من الناحية النظرية، على الرغم من أن التحكم في التيار المتردد يطرح اعتبارات توقيتية حول تقاطع الصفر ويتطلب نهجًا مختلفًا لمكافحة الضخ.

[ملاحظة التصميم: يتيح التحكم في التيار المستمر التشغيل أثناء انقطاع التيار الكهربائي عندما توفر بطاريات المحطة طاقة احتياطية — وهو أمر بالغ الأهمية لمفاتيح الكهرباء التي تحمي المولدات والمحولات]

يبدأ فهم الدوائر الثانوية بتسلسل التشغيل. مبدأ عمل قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي موضح في https://xbrele.com/what-is-vacuum-circuit-breaker-working-principle/ يوضح كيف أن إطفاء القوس الكهربائي الفراغي يتطلب حركة تلامس دقيقة — حيث تقوم الدوائر الثانوية بتوقيت وتنسيق تلك الحركة في جميع ظروف التشغيل.

أساسيات الدائرة المغلقة والرحلات

تقوم دوائر القطع والإغلاق بتزويد الطاقة مباشرة إلى ملفات الملف اللولبي أو المحركات التي تشغل آلية VCB. تختلف أولويات التصميم: يجب أن تكون دوائر القطع آمنة من الأعطال وموثوقة للغاية، بينما يجب أن تمنع دوائر الإغلاق العمليات المتزامنة الخطرة.

تصميم دائرة الرحلة

يتبع الدائرة الكهربائية النموذجية مسار الإشارة التالي:

1. البدء — إغلاق ملامس مرحل الحماية، زر التشغيل اليدوي، أو إشارة التشغيل التلقائي
2. تزويد الملف بالطاقة — يتدفق التيار عبر ملف الرحلة (عادةً ما يكون تدفق التيار 5-10 أمبير للملفات التي تعمل بالتيار المستمر)
3. آلية الإطلاق — يطلق مزلاج الرحلة، وتقوم الزنبركات بفصل نقاط التلامس
4. تشغيل الاتصال الإضافي — “أ” جهات الاتصال مفتوحة، “ب” جهات الاتصال مغلقة للإشارة إلى حالة قاطع التيار
5. قطع التيار الكهربائي عن الدائرة — يتم فتح ملامس “أ” الإضافي المتصل على التوالي مع ملف القطع، مما يمنع استمرار تزويد الملف بالطاقة.

يمنع التلامس الإضافي المتسلسل احتراق ملف القاطع. بدونه، يظل الملف مشحونًا بالطاقة بعد انقطاع القاطع، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته وتعطله في غضون دقائق. تضع التصميمات المناسبة تلامسًا إضافيًا “أ” (مفتوح عادةً، ومغلق عند إغلاق القاطع) متسلسلًا مع ملف القاطع — عندما ينقطع الآلية، يفتح هذا التلامس تلقائيًا.

[نظرة ثاقبة على تصميم OEM: موثوقية دائرة الرحلة]

• ملفات تعطل احتياطية (ملف تعطل 1 + ملف تعطل 2) تضاعف الموثوقية للتطبيقات الحرجة
• تقلل أطراف التوصيل المطلية بالذهب من مقاومة التلامس وأعطال التآكل
• تنبه أجهزة إنذار مراقبة استمرارية ملف القاطع المشغلين قبل أن يتعذر تشغيل القاطع عند الحاجة.
• تحمي الصمامات سريعة المفعول دوائر القطع من الدوائر القصيرة دون تأخير عملية الحماية

تصميم الدائرة المغلقة

تقوم الدوائر المغلقة بشحن الطاقة المخزنة (نابض مضغوط أو مشغل مغناطيسي) ثم تطلقها لدفع نقاط التلامس إلى الإغلاق. ونظرًا لأن الإغلاق على عطل يخلق ضغطًا ميكانيكيًا شديدًا، فإن الدوائر المغلقة تشتمل على حماية ضد الضخ والتشابك.

آلية شحن زنبركية تسلسل إغلاق:

1. شحن الربيع — يعمل المحرك حتى يشير المفتاح الميكانيكي إلى “شحن الزنبرك” (عادةً ما يستغرق ذلك من 5 إلى 15 ثانية)
2. إغلاق متساهل — يتحقق مرحل ومزلاج مانع للضخ من شروط الإغلاق الآمن
3. تنشيط الملف المغلق — زر الإغلاق أو إشارة الإغلاق التلقائي تنشط ملف الإغلاق
4. إطلاق المزلاج — إغلاق الملف يحرر مزلاج الزنبرك، مما يؤدي إلى إغلاق نقاط التلامس
5. انتقال التلامس الإضافي — “أ” الاتصالات مغلقة، “ب” الاتصالات مفتوحة
6. إزالة الطاقة عن الملف — يفتح الاتصال المساعد للملف المغلق، مما يؤدي إلى إعادة ضبط الدائرة
7. تجديد الربيع — يقوم المحرك بإعادة شحن الزنبرك تلقائيًا للتشغيل التالي

يعمل محرك شحن الزنبرك تلقائيًا بعد كل عملية إغلاق أو يمكن تشغيله يدويًا. يقوم مفتاح حد إيقاف المحرك عندما يصل ضغط الزنبرك إلى القوة المطلوبة. في حالة تعطل المحرك أو انحشار آلية الزنبرك، يتم تنشيط إنذار “الزنبرك غير مشحون”.

تصميم وتشغيل دائرة مضادة للضخ

تمنع الحماية المضادة للضخ VCB من محاولة الإغلاق المتكرر على عطل. بدونها، يقوم القاطع بدورات فتح-إغلاق-فتح-إغلاق بسرعة، مما يؤدي إلى تدمير الآلية وربما التسبب في لحام التلامس.

لماذا يحدث الضخ

ضع في اعتبارك هذا السيناريو بدون مضخة:

1. يضغط المشغل على زر الإغلاق أثناء حدوث عطل في اتجاه التدفق
2. إغلاق القاطع
3. يقوم مرحل الحماية بفصل القاطع على الفور بسبب العطل
4. يظل الملف المغلق مشحونًا بالطاقة (الزر لا يزال مضغوطًا)
5. يتم إعادة الشحن تلقائيًا في الربيع
6. يغلق القاطع مرة أخرى على نفس العطل
7. تتكرر الدورة حتى يتعطل الآلية أو يتم تحرير زر الإغلاق

تؤدي عملية “الضخ” هذه إلى تعرض الآلية لصدمة ميكانيكية شديدة عند قدرة تيار العطل — تتجاوز بكثير معدلات دورة التشغيل العادية.

تنفيذ دائرة مضادة للضخ

تتطلب الدائرة المضادة للضخ المصممة بشكل صحيح إعادة ضبط الأمر بالقرب (إيقاف الطاقة وإعادة تشغيلها) قبل السماح بعملية إغلاق أخرى:

طريقة ترحيل التحكم:

• تتضمن دائرة الملف المغلق مرحلًا مساعدًا مضادًا للضخ (52/APR)
• الأمر الأول بالقرب من الطاقة يفعّل المرحل، ويغلق نفسه من خلال اتصاله الخاص
• اتصال التتابع في سلسلة مع ملف مغلق يسمح بالإغلاق
• بعد الإغلاق، إذا انطلق القاطع، يظل المرحل مشحونًا بالطاقة
• لا يمكن إعادة تنشيط الملف المغلق حتى يقوم المشغل بتحرير زر الإغلاق (قطع دائرة تثبيت المرحل)
• يجب على المشغل تحرير زر الإغلاق ثم الضغط عليه مرة أخرى لمحاولة الإغلاق مرة أخرى.

طريقة الاتصال الإضافية (أبسط ولكنها أقل مرونة):

• تتضمن دائرة الملف المغلق ملامسًا مساعدًا للقاطع “ب” (مغلق عند فتح القاطع)
• عندما يغلق القاطع، يفتح التلامس “ب”، مما يقطع دائرة الملف المغلق.
• حتى إذا تم الضغط على زر الإغلاق، لا يمكن إعادة تنشيط الملف المغلق
• القيود: لا يمنع الضخ في تسلسلات إعادة الإغلاق البطيئة ما لم يتم دمجه مع منطق الترحيل

[حالة فشل ميداني: تجاوز دائرة مضادة للضخ]
قامت إحدى شركات التعدين بتعديل مفتاحها الكهربائي للسماح بـ “الإغلاق القسري” أثناء حالات الطوارئ عن طريق تجاوز الحماية المضادة للضخ. أثناء حدوث عطل في الكابل، ضغط المشغل على زر الإغلاق في محاولة لاستعادة الطاقة. ضخ VCB ست مرات في 15 ثانية قبل أن يحطم الآلية دليل الزنبرك. تجاوزت تكلفة الاستبدال $45,000 بالإضافة إلى أسبوعين من التوقف عن العمل.

الأقفال الكهربائية والميكانيكية

تمنع الأقفال التسلسلات التشغيلية غير الآمنة: الإغلاق مع تشغيل مفتاح التأريض، تشغيل مدخلين في وقت واحد، أو رفع القاطع أثناء تزويده بالطاقة. يستخدم التنفيذ كلاً من الملامسات السلكية (الأقفال الكهربائية) والحجب المادي (الأقفال الميكانيكية).

أنواع القفل الكهربائي

قفل مفتاح التأريض:

• مفتاح التأريض “ب” موصّل على التوالي مع دائرة الملف المغلق VCB
• عند إغلاق مفتاح التأريض (تأريض قضيب التوصيل)، يفتح التلامس “ب”
• لا يمكن تنشيط الدائرة المغلقة VCB — يمنع الإغلاق على ناقل مؤرض
• يمنع اتصال VCB “b” بشكل مشابه إغلاق مفتاح التأريض أثناء إغلاق القاطع

قفل نقل القضبان الكهربائية:

• يجب ألا يتم إغلاق جهازي VCB داخليين يغذيان نفس القضيب المتعدد في وقت واحد
• وصلة Incomer 1 “b” موصلة بدائرة Incomer 2 المغلقة
• وصلة Incomer 2 “b” موصلة بدائرة Incomer 1 المغلقة
• يمكن إغلاق مدخل واحد فقط في كل مرة ما لم يسمح مخطط مقرنة الحافلات بالتوازي

قفل قابل للسحب للقاطع الكهربائي:

• “مفتاح حد ”القاطع في وضع الخدمة" في دوائر الإغلاق/الانطلاق
• يمنع عمليات الإغلاق/الانطلاق أثناء سحب القاطع جزئيًا
• يقلل من خطر حدوث قوس كهربائي أثناء اختلال محاذاة التلامس

أمثلة على الأقفال الميكانيكية

أنظمة قفل المفاتيح:

• مفتاح كيرك أو مفتاح كاستل ينتقل فعليًا بين الأجهزة
• يجب على المشغل سحب المفتاح من VCB (لإثبات أنه مفتوح) لتشغيل مفتاح التأريض.
• المفتاح المحبوس في مفتاح التأريض يمنع تشغيل VCB حتى يتم فتح مفتاح التأريض

أحكام القفل:

• لوحة التحكم في القاطع تقبل ما يصل إلى ثلاثة أقفال
• الامتثال لـ LOTO (قفل/وضع علامة) من أجل سلامة الصيانة

قفل الرفوف:

• يمنع ذراع الحجب المادي وضع قاطع التيار في وضع التشغيل إذا كان مفتاح التأريض مغلقًا
• التجاوز الميكانيكي متاح فقط باستخدام مفتاح المشرف

تجمع أفضل ممارسات OEM بين الطبقات الثلاث للتشابك الحرج. على سبيل المثال، تتطلب سلامة مفتاح التأريض عادةً تشابكًا كهربائيًا (اتصالات مساعدة) وحجبًا ميكانيكيًا (مزلاج) وتشابكًا بالمفتاح (تطبيق التسلسل).

تكوين وتسلسل الاتصال الإضافي

تقوم نقاط التلامس الإضافية بالإبلاغ عن موضع القاطع إلى مرحلات الحماية وأنظمة SCADA وأجهزة الإنذار ودوائر القفل. تسلسل نقاط التلامس — الترتيب الدقيق الذي تقوم به نقاط التلامس أثناء الفتح والإغلاق — يحدد ما إذا كانت الدوائر الخارجية تعمل بشكل صحيح.

أنواع الاتصال الإضافية

“أ” جهات الاتصال (مفتوحة عادةً):

• فتح عند فتح القاطع
• إغلاق عند إغلاق القاطع
• الاستخدامات النموذجية: دائرة الملف الثلاثي، مؤشر “إغلاق القاطع”، الإذن بالإغلاق للأجهزة النهائية

“موصلات ”ب" (مغلقة عادةً):

• إغلاق عند فتح القاطع
• فتح عند إغلاق القاطع
• الاستخدامات النموذجية: قفل الملف المغلق، إشارة “فتح القاطع”، دائرة مضادة للضخ، مفتاح تأريض متساهل

توفر معظم VCBs 6-12 اتصالًا إضافيًا بشكل قياسي، قابل للتوسيع إلى 20+ مع كتل اتصال إضافية. تتعامل الاتصالات المصنفة 5-10 A عند جهد التحكم مع أحمال الإشارات وملفات الترحيل، ولكنها لا تستطيع تبديل المحركات أو السخانات مباشرة.

متطلبات تسلسل الاتصال

أثناء عملية الإغلاق:

1. نهج جهات الاتصال الرئيسية (لا يوجد انتقال إضافي حتى الآن)
2. الاتصال الرئيسي (يحدث قوس كهربائي في حالة عدم استخدام مقاوم ما قبل الإدخال)
3. “أ” جهات اتصال قريبة (عادةً ما يكون ذلك بعد 5-15 مللي ثانية من اللمس الرئيسي)
4. “ب” جهات الاتصال مفتوحة (عادةً بعد 10-20 مللي ثانية من اللمس الرئيسي)

أثناء عملية الفتح:

1. “ب” جهات الاتصال القريبة (عادةً ما يكون ذلك قبل 3-10 مللي ثانية من انفصال نقاط التلامس الرئيسية)
2. “أ” جهات الاتصال المفتوحة (عادةً ما يكون ذلك قبل 5-12 مللي ثانية من انفصال نقاط التلامس الرئيسية)
3. الاتصالات الرئيسية منفصلة (انقراض القوس في الفراغ)

يضمن هذا التسلسل أن الدوائر الخارجية لا ترى تغيير الحالة إلا بعد وصول VCB إلى وضع ميكانيكي مستقر. قد يؤدي الإشارة المبكرة إلى “إغلاق القاطع” قبل أن تتلامس نقاط التلامس بالكامل إلى حدوث خلل في تنسيق الحماية. قد تؤدي الإشارة المتأخرة إلى “فتح القاطع” إلى تأخير السماح بتشغيل مفتاح التأريض، مما ينتهك إجراءات السلامة.

يتم التحقق من توقيت التلامس الإضافي أثناء اختبار نوع VCB. تستخدم فحوصات التشغيل التسجيل المتزامن لموضع التلامس الرئيسي وانتقالات التلامس الإضافي للتأكد من التسلسل الصحيح.

التحكم في انقطاع التيار الكهربائي والإشراف

تتعطل دوائر التحكم عندما تنفد بطاريات المحطة، أو تفقد محولات التحكم في التيار المتردد الإمداد، أو تحدث أعطال عالية المقاومة في الأسلاك. يجب أن يكتشف تصميم الدائرة الثانوية هذه الأعطال ويمنع حدوث حالات غير آمنة.

مراقبة دارة الرحلة

تضمن المراقبة المستمرة لدائرة القطع أن القاطع يمكن أن ينقطع عند تشغيل الحماية:

طريقة ترحيل الإشراف:

• مرحل مراقبة التيار المنخفض متصل عبر ملف القطع
• يتم تنشيط المرحل عندما تكون دائرة القطع سليمة
• انقطاع الدائرة أو فشل الملف يؤدي إلى فصل التيار عن المرحل، مما يؤدي إلى تشغيل الإنذار
• لا يصدر إنذارًا مزعجًا أثناء التشغيل العادي للرحلة (انقطاع الترحيل أسرع من استقبال الإنذار)

المراقبة القائمة على المعالجات الدقيقة:

• يقوم مرحل الحماية أو وحدة التحكم في القاطع بضخ تيار الاختبار في دائرة التشغيل
• يقيس مقاومة الدائرة واستمرارية الملف
• إنذارات عند وجود مقاومة عالية أو دائرة مفتوحة
• بعض الأنظمة تمنع إغلاق القاطع تلقائيًا في حالة تعرض دائرة القاطع للخطر

الإشراف الربيعي

تتطلب VCBs المزودة بآليات تعمل بنابض طاقة مخزنة للإغلاق. في حالة تعطل محرك النابض أو خلل في مفتاح الحد، لا يمكن إغلاق القاطع:

• “مفتاح ”الربيع غير مشحون" موصول بجهاز الإنذار
• ينبه الإنذار المشغل قبل فشل محاولة الإغلاق
• بعض التصميمات تمنع تنشيط الملف المغلق إذا لم يتم شحن الزنبرك (قفل صلب)

مراقبة جهد التحكم

يؤثر الجهد المنخفض للتحكم على تشغيل الملف:

• قد تتعطل ملفات القطع عند الجهد المقنن 70%
• تُظهر الملفات المغلقة تشغيلًا بطيئًا وغير كامل عند جهد أقل من 80%
• تقوم مرحلات مراقبة الجهد بتشغيل الإنذارات عند الجهد المقنن 85%
• قد تنطلق القواطع الحرجة تلقائيًا عند انخفاض جهد التحكم لتجنب تلف السكتة الجزئية

قبول المصنع والتحقق من التشغيل في الموقع

يجب التحقق من الدوائر الثانوية قبل التثبيت في الموقع. تتبع اختبارات القبول في المصنع (FAT) واختبارات القبول في الموقع (SAT) بروتوكولات متداخلة ولكنها متميزة.

قائمة مراجعة اختبار القبول في المصنع

الاستمرارية والعزل:

• قياس المقاومة بين جميع أطراف التحكم
• تحقق من عزل دائرة التحكم >10 مΩ عند 500 فولت تيار مستمر
• تحقق من أن تصنيفات التلامس الإضافية تتطابق مع المواصفات

تسلسل العمليات:

• أغلق القاطع كهربائيًا وتحقق من انتقالات التلامس الإضافية
• يفتح قاطع الرحلة ويؤكد فتح الاتصال الإضافي للسلسلة (فصل ملف الرحلة عن الطاقة)
• قياس الوقت بين الضغط على زر الإغلاق وإغلاق الاتصال الرئيسي
• قياس الوقت بين إشارة الرحلة وفصل الاتصال الرئيسي

التحقق من عدم الضخ:

• اضغط على زر الإغلاق، قم بمحاكاة انقطاع التيار الكهربائي، تأكد من محاولة الإغلاق الفردية
• حرر زر الإغلاق وأعد الضغط عليه، وتحقق من السماح بالإغلاق الثاني
• اختبار بإشارات إغلاق يدوية وتلقائية

وظيفة القفل المتداخل:

• تحقق من أن ملامس مفتاح التأريض “ب” يمنع إغلاق VCB
• تأكد من أن ملامس VCB “b” يمنع إغلاق مفتاح التأريض
• اختبار جميع أقفال المفاتيح الميكانيكية للتأكد من تسلسلها الصحيح

الإشراف والإنذارات:

• افصل سلك ملف القطع، وتحقق من إنذار مراقبة دائرة القطع
• محاكاة عطل محرك الزنبرك، تأكيد إنذار عدم شحن الزنبرك
• تقليل جهد التحكم إلى 80%، والتحقق من إنذار انخفاض الجهد

قائمة مراجعة لتشغيل الموقع

التحقق من الأسلاك:

• تأكد من أن نهايات كابلات التحكم تتطابق مع الرسومات
• تحقق من صحة قطبية دوائر التحكم بالتيار المستمر
• تحقق من توصيل أسلاك إشارات التشغيل/الإغلاق عن بُعد بالمطاريف الصحيحة

اختبار التكامل:

• اختبار إشارة انطلاق مرحل الحماية إلى VCB
• تحقق من أن أوامر فتح/إغلاق SCADA تعمل بشكل صحيح
• تأكد من أن مؤشرات LED للحالة تتطابق مع الوضع الفعلي للقاطع

تنسيق التداخل:

• اختبار قفل نقل القضيب الكهربائي مع تركيب قاطع ثانٍ
• تحقق من أن قفل مفتاح التأريض يعمل في كلا الاتجاهين
• تأكد من أن جميع نقاط LOTO يمكن الوصول إليها وتعمل بشكل جيد

اختبار الحمل:

• إغلاق VCB على الحمل الفعلي (وليس فقط اختبار بدون حمل)
• تحقق من عدم وجود رحلات مزعجة تحت التيار المتدفق
• تشغيل الرحلة التجريبية تحت الحمل (التنسيق مع إعدادات الحماية)

يكشف تشغيل الموقع عن أخطاء التثبيت التي لا يمكن لاختبارات المصنع اكتشافها: عكس قطبية التحكم، إعدادات الترحيل غير الصحيحة، أخطاء في توصيلات التداخل الخارجي، أو أعطال في توزيع طاقة التحكم.

الأعطال الشائعة في الدائرة الثانوية واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

رحلات مزعجة

الأعراض: انقطاع التيار الكهربائي دون وجود عطل، غالبًا أثناء عملية الإغلاق أو بدء تشغيل المحرك

الأسباب المحتملة:

• انهيار عزل دائرة الرحلة مما يتسبب في تسرب التيار
• اضطراب التلامس الإضافي أثناء التشغيل الميكانيكي
• التحكم في تقلبات الجهد الناتجة عن تشغيل المفاتيح الكهربائية القريبة
• تصنيف غير صحيح لملف القاطع (حساس للغاية)

التشخيص:

• مراقبة تيار ملف الرحلة أثناء عملية الإغلاق
• قياس مقاومة عزل دائرة التحكم
• تحقق من مقاومة التلامس الإضافية (يجب أن تكون أقل من 50 ميلي أوم عند الإغلاق)

عمليات الإغلاق الفاشلة

الأعراض: تم الضغط على زر الإغلاق ولكن القاطع لا يغلق أو يغلق ببطء

الأسباب المحتملة:

• الزنبرك غير مشحون (عطل في المحرك أو ضبط خاطئ لمفتاح الحد)
• جهد تحكم منخفض (<80% مصنّف)
• اتصال القفل مفتوح (مفتاح التأريض، مخطط النقل، أو وضع الرفوف)
• فشل الملف المغلق أو اتصال عالي المقاومة

التشخيص:

• تحقق من مصباح إشارة “الشحن الربيعي”
• قياس جهد التحكم عند أطراف الملف المغلق أثناء التشغيل
• تجاوز مؤقتًا اتصالات القفل واحدًا تلو الآخر (استعادة فورية)
• قياس مقاومة الملف القريب (قارن بالقيمة المذكورة على اللوحة)

خلل في مرحل مضاد للضخ

الأعراض: المضخة تتوقف بشكل متكرر عند حدوث عطل، أو ترفض الإغلاق بعد انقطاع واحد

الأسباب المحتملة:

• ملامس مرحل مضاد للضخ ملحوم مغلق (يسمح بالضخ)
• ملف الترحيل مفتوح (يمنع أي عملية إغلاق)
• توصيل غير صحيح لدائرة الختم

التشخيص:

• قياس مقاومة ملف الترحيل
• راقب المرحل أثناء تسلسل الإغلاق (يجب أن ينقطع عند تحرير زر الإغلاق)
• تحقق من استمرارية التلامس المختوم أثناء حالة التشغيل

أخطاء تسلسل الاتصال الإضافي

الأعراض: خطأ في تشغيل مرحل الحماية، حالة SCADA غير صحيحة، فشل قفل مفتاح التأريض

الأسباب المحتملة:

• تآكل أو اختلال آلية التلامس الإضافية
• إجهاد زنبرك التلامس
• تعديل التغيير بعد الصدمة الميكانيكية أو النقل

التشخيص:

• تسجيل موضع الاتصال الرئيسي وحالة الاتصال الإضافي في وقت واحد
• قارن التوقيت ببيانات اختبار النوع الخاصة بالشركة المصنعة
• تحقق من حركة ممسحة الاتصال وشد الزنبرك

اعتبارات التصميم للتطبيقات الخاصة

خدمة عالية الدورة (التعدين، EAF)

تؤدي العمليات المتكررة إلى تسريع تآكل الاتصال الإضافي:

• حدد نقاط التلامس المطلية بالذهب لضمان عمر أطول
• استخدم كتل اتصال مساعدة مصنفة لـ 100,000+ عملية
• تنفيذ مراقبة حالة التلامس (اتجاه المقاومة)

الحماية الاحتياطية (حماية المولد والمحول)

تتطلب القواطع الحرجة ملفات انطلاق مزدوجة:

• يعمل كل مرحل حماية بملف تشغيل مستقل
• فقدان دائرة رحلة واحدة لا يؤثر على الحماية
• يتطلب مرحلات مراقبة مزدوجة ومسارات إنذار مستقلة

التشغيل عن بعد (أتمتة التوزيع)

تحتاج القواطع التي يتم التحكم فيها بواسطة SCADA إلى مراقبة إضافية:

• يجب أن يكون مؤشر موضع القاطع آمنًا من الأعطال (يكون الإعداد الافتراضي “غير معروف” عند فقدان التحكم)
• لا ينبغي أن يمنع فقدان الاتصال التشغيل اليدوي المحلي
• تنفيذ “الاختيار قبل التشغيل” لمنع الأوامر عن بُعد غير المقصودة

اختيار VCB بناءً على تصميم الدائرة الثانوية

تفصل جودة الدائرة الثانوية القواطع الموثوقة عن أعباء الصيانة. عند تقييم الموردين:

تحقق من تصنيفات التلامس الإضافية: بعض الشركات المصنعة توفر اتصالات 3 أمبير عندما يتطلب التطبيق 6 أمبير — مما يؤدي إلى فشل مبكر.

التحقق من تنفيذ نظام منع الضخ: اطلب مخططات دوائر كهربائية مفصلة توضح نوع المرحل ومنطق الإغلاق.

فحص مرونة التداخل: هل يمكن للقاطع أن يستوعب كل من الأقفال الكهربائية والميكانيكية دون الحاجة إلى تعديل مخصص؟

مراجعة قدرات الإشراف: توفر التصميمات الحديثة مراقبة دوائر القطع، ومراقبة حالة الزنبرك، وإنذارات الجهد الكهربائي للتحكم كميزة قياسية — بينما تتطلب التصميمات القديمة إجراء تعديلات.

تأكيد بروتوكول اختبار FAT: هل يشمل اختبار FAT القياسي الخاص بالشركة المصنعة التحقق من مقاومة الضخ وقياس تسلسل التلامس واختبار العزل؟

تشتمل قواطع الدائرة الفراغية XBRELE على حزم دوائر ثانوية شاملة مصممة للتشغيل الموثوق به في تطبيقات المرافق العامة والصناعية والطاقة المتجددة. تشتمل تصميماتنا القياسية على مراقبة دائرة القطع، وحماية مزدوجة ضد الضخ، وترتيبات اتصال قابلة للتكوين. تضمن الوثائق الكاملة للدائرة الثانوية وتقارير FAT ودعم التشغيل أن التثبيتات تفي بمعايير السلامة ومتطلبات التشغيل. تعرف على المزيد حول مجموعة منتجات قواطع الدائرة الفراغية لدينا على https://xbrele.com/vacuum-circuit-breaker-manufacturer/.

النقاط الرئيسية

• تتحكم الدوائر الثانوية في تشغيل VCB — حيث تمنع عمليات القطع والإغلاق ومكافحة الضخ والتشابك حدوث أعطال لا تستطيع الدوائر الأولية معالجتها.
• يجب أن تكون دوائر القطع آمنة من الأعطال مع وجود اتصالات مساعدة متسلسلة ومراقبة مستمرة.
• تتطلب الدوائر المغلقة حماية ضد الضخ لمنع تلف الآلية أثناء حالات الأعطال.
• تجمع الأقفال بين التلامس الكهربائي والحجب الميكانيكي والضوابط الإدارية من أجل السلامة.
• تسلسل الاتصال الإضافي يحدد ما إذا كانت الأنظمة الخارجية تتلقى حالة قاطع الدائرة الكهربائية بدقة
• يجب أن يتحقق قبول المصنع وتشغيل الموقع من جميع وظائف الدائرة الثانوية قبل تزويدها بالطاقة.
• الأعطال الشائعة — الانطلاق غير المرغوب فيه، الأعطال الوشيكة، الضخ — تعزى إلى تصميم الدوائر غير الملائم أو ممارسات التركيب السيئة.

الأسئلة المتكررة

س 1: ما الفرق بين دائرة القطع ودائرة الإغلاق في قاطع الدائرة الفراغي؟
ج: تعمل دوائر التشغيل على تزويد الملف بالطاقة الذي يطلق مزلاج التشغيل الخاص بالآلية، مما يسمح لزنبركات الفتح بفصل نقاط التلامس. تعمل دوائر الإغلاق على شحن الطاقة المخزنة (الزنبرك أو المكثف) ثم إطلاقها لدفع نقاط التلامس للإغلاق. تعطي دوائر التشغيل الأولوية للموثوقية الآمنة من الأعطال، بينما تتضمن دوائر الإغلاق حماية ضد الضخ والتشابك.

السؤال الثاني: لماذا تحتاج VCBs إلى حماية ضد الضخ؟
ج: بدون حماية ضد الضخ، يمكن أن يغلق القاطع بشكل متكرر على عطل إذا ظل أمر الإغلاق نشطًا. يؤدي هذا الإجراء “الضخ” إلى تعرض الآلية لصدمة ميكانيكية شديدة، مما قد يؤدي إلى تدمير آلية الزنبرك أو لحام نقاط التلامس. تتطلب دوائر الحماية ضد الضخ إعادة ضبط أمر الإغلاق قبل السماح بمحاولة إغلاق أخرى.

السؤال الثالث: كم عدد نقاط التلامس الإضافية التي يوفرها قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي النموذجي؟
ج: تشتمل معظم VCBs ذات الجهد المتوسط على 6-12 اتصالًا إضافيًا كميزة قياسية (مزيج من اتصالات “أ” المفتوحة عادةً و“ب” المغلقة عادةً)، قابلة للتوسيع إلى أكثر من 20 اتصالًا مع كتل اتصال إضافية. عادةً ما تتعامل الاتصالات مع 5-10 أمبير عند جهد التحكم.

السؤال الرابع: ما هي مراقبة دارة القطع ولماذا هي ضرورية؟
ج: تراقب مراقبة دائرة القطع باستمرار سلامة دائرة ملف القطع باستخدام مرحل تيار منخفض أو نظام قائم على المعالج الدقيق. إذا حدث عطل في الدائرة بسبب انقطاع أو مقاومة عالية، فإن أجهزة الإنذار تُنبه المشغلين قبل فشل عملية الحماية. وهذا يمنع حدوث حالات لا يمكن فيها قطع القاطع أثناء العطل.

س 5: هل يمكن تجاوز الأقفال الكهربائية في حالات الطوارئ؟
ج: على الرغم من أن تجاوز الأقفال الكهربائية ممكن من الناحية الفنية، إلا أنه ينطوي على مخاطر أمنية جسيمة ويخالف عادةً معايير السلامة. يجب أن تستخدم إجراءات الطوارئ أوضاع “التشغيل القسري” المعدة مسبقًا بموافقة المشرف وضمانات إضافية — ولا يجوز أبدًا إجراء تعديلات ميدانية تتعارض مع الأقفال.

س 6: ماذا يحدث إذا انخفض جهد التحكم إلى ما دون القيمة المقدرة أثناء التشغيل؟
ج: قد تفشل ملفات القطع في العمل عند جهد أقل من 70%، بينما تظهر الملفات القريبة تشغيلًا بطيئًا أو غير كامل عند جهد أقل من 80%. عادةً ما تصدر مرحلات مراقبة جهد التحكم إنذارًا عند 85% لتقديم تحذير قبل حدوث أعطال تشغيلية. قد تقوم التطبيقات الحرجة بقطع القاطع تلقائيًا عند انخفاض الجهد لتجنب تلف السكتة الجزئية.

س 7: كيف يتم التحقق من تسلسل الاتصال الإضافي أثناء التشغيل؟
ج: يستخدم مهندسو التشغيل التسجيل المتزامن لموضع التلامس الرئيسي (عبر قياس المسافة المقطوعة) وانتقالات حالة التلامس الإضافي (عبر محلل منطقي أو مجموعة اختبار الترحيل). تتم مقارنة قياسات التوقيت ببيانات اختبار النوع الخاصة بالشركة المصنعة — عادةً ما يتم إغلاق التلامسات “أ” بعد 5-15 مللي ثانية من ملامسة التلامس الرئيسي، ويتم إغلاق التلامسات “ب” قبل 3-10 مللي ثانية من فصل التلامس الرئيسي.

مزيد من القراءة

• شرح مبدأ عمل VCB — كيف تحدد فيزياء القوس الكهربائي الفراغي متطلبات تشغيل التلامس
• مقارنة آليات تشغيل VCB — التوازنات بين آليات التنافر الربيعي والمغناطيسي والكهربائي
• قائمة مراجعة للتشغيل التجريبي لأجهزة VCB — بروتوكول اختبار القبول الميداني الأول
• مصنع قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية XBRELE — مجموعة كاملة من منتجات VCB والدعم الفني