قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
نظام طاقة التحكم في التيار المستمر بالمحطة الفرعية هو مصدر إمداد كهربائي مستقل - عادةً 110 فولت أو 125 فولت تيار مستمر من بنك بطارية وشاحن - يعمل على تشغيل مرحلات الحماية وملفات تعطل قواطع الدارات ودوائر التحكم بغض النظر عن ظروف نظام التيار المتردد. عندما يتعطل هذا الأساس، لا يمكن أن تتعطل قواطع الدائرة، ولا يمكن للمرحلات أن تعمل، وتظل الأعطال دون فحص.
تكشف الخبرة الميدانية عبر أكثر من 50 محطة فرعية صناعية عن نمط مقلق: 15-201 تيرابايت من “أعطال” مرحلات الحماية تعود في الواقع إلى تدهور أداء نظام التيار المستمر. عمل المرحل بشكل جيد. لم تعمل البطارية.
تتطلب مرحلات الحماية جهد تيار مستمر مستقر في حدود ±10% من التصنيف الاسمي. قد يفشل نظام تيار مستمر بجهد 125 فولت تيار مستمر يتدنى إلى 95 فولت أثناء حدوث عطل - عندما تطلب عدة ملفات تعثر في وقت واحد - في تشغيل القواطع خلال وقت المقاصة المطلوب من 3-5 دورات. بدا مخطط الحماية مثاليًا على الورق. لكن الجهد المنخفض قتله في الممارسة العملية.
تتألف بطاريات المحطات في المرافق والتطبيقات الصناعية عادةً من خلايا الرصاص الحمضية (من النوع المغمور أو VRLA) المصنفة لسعة تفريغ 8 ساعات. تتطلب حسابات التحجيم وفقًا لمعيار [VERIFY STANDARD: IEEE 485] بطاريات لتزويد الأحمال في أسوأ الحالات بما في ذلك:
الأحمال المستمرة: عبء الترحيل، وأضواء الإشارة، ووحدات إعادة الإرسال والإرسال SCADA (عادةً ما يكون إجمالي 5-15 أمبير)
كشفت الاختبارات في تطبيقات التعدين مع التبديل المتكرر للأحمال أن البطاريات المتدهورة التي تقل سعتها عن 80% فشلت في دعم التعثر المتزامن لقواطع متعددة أثناء أعطال الناقل. وانهارت الحماية المنسقة على وجه التحديد عندما كان الأمر أكثر أهمية.
يجب أن يحافظ الشاحن على جهد عائم بين 2.17-2.25 فولت لكل خلية (130-135 فولت لسلاسل 60 خلية) مع توفير التيار لكل من الأحمال المستمرة وإعادة شحن البطارية. غالبًا ما تظهر أعطال الشاحن تدريجيًا من خلال انجراف تنظيم الجهد، مما يجعل التحقق الدوري أمرًا ضروريًا.
تهيمن تقنيتان للبطاريات على تطبيقات المحطات الفرعية:
حمض الرصاص المنفس (VLA): خلايا مغمورة بأغطية قابلة للإزالة تتطلب إضافة الماء بشكل دوري. وهي تنتج الهيدروجين أثناء الشحن وتحتاج إلى غرف جيدة التهوية. يصل عمرها الافتراضي إلى 15-20 سنة مع الصيانة المناسبة - ولكن كلمة “مناسبة” تعني فحوصات فصلية للإلكتروليت وشحنات معادلة سنوية.
حمض الرصاص المنظم بالصمامات (VRLA): بنية محكمة الغلق باستخدام حصيرة زجاجية ممتصة أو إلكتروليت هلامي. متطلبات صيانة أقل، ولكنها أقل تحملاً للشحن الزائد ودرجات الحرارة المحيطة العالية. توقع 10-12 سنة في ظروف مواتية. عند درجة حرارة الغرفة المستمرة 35 درجة مئوية، ينخفض ذلك إلى 5-6 سنوات.
يعتمد تكوين الخلية على الجهد المستهدف. يستخدم نظام 110 فولت تيار مستمر 110 فولت 55 خلية بجهد اسمي 2.0 فولت. ويستخدم نظام 125 فولت تيار مستمر 125 فولت 60 خلية. تعني التوصيلات المتسلسلة أن خلية واحدة ضعيفة تؤثر على السلسلة بأكملها.
يعمل الشاحن في ثلاثة أوضاع:
توفر أجهزة الشحن الحديثة ذات الوضع التبديلي تنظيمًا دقيقًا ومراقبة رقمية. لا تزال التصاميم القديمة ذات الرنين الحديدي تعمل في العديد من المرافق - وهي تعمل بشكل فعال ولكنها أقل دقة.
[رؤى الخبراء: حقائق غرفة البطارية]
يخفي الشاحن هذه المشكلة بشكل جميل. يبدو الجهد طبيعيًا أثناء التشغيل العائم. ويبدو السحب الحالي مستقرًا. ثم تنقطع طاقة التيار المتردد، ويوفر بنك VRLA البالغ من العمر 10 سنوات 60% من السعة المقدرة. ينهار وقت النسخ الاحتياطي من 8 ساعات إلى أقل من 3 ساعات.
لا تظهر الأعراض إلا في حالة التحميل: ترهل سريع للجهد عند انقطاع الشاحن عن العمل، وتقصير مدة النسخ الاحتياطي، واختلال جهد الخلية تحت ضغط التفريغ.
الإغلاق الكامل واضح. انجراف الجهد ليس كذلك. تؤدي حالة الجهد الزائد (أعلى من 2.30 فولت/خلية عائمة) إلى تسريع تآكل الشبكة وتجفيف الإلكتروليت. يؤدي انخفاض الجهد إلى تفريغ البطاريات جزئياً، مما يقلل من السعة الاحتياطية ويسرع من الكبريت.
عتبات الإنذار الحرجة لنظام 110 فولت تيار مستمر:
| حالة الإنذار | العتبة | العواقب |
|---|---|---|
| تيار مستمر عالي الجهد | >126V | تلف المعدات وتسارع تقادم البطارية |
| الجهد المنخفض للتيار المستمر | <105V | تفريغ شحن البطارية، احتمال تعطل الشاحن |
| تعطل شاحن التيار المتردد | المدخلات المفقودة | بطارية تحمل حمولة كاملة |
| العطل الأرضي | > 0.5 مللي أمبير إلى الأرض | تم اكتشاف تدهور في العزل |
تعمل معظم أنظمة التيار المستمر للمحطات الفرعية بدون تأريض. هذا التصميم يتحمل عطل أرضي واحد - عدم وجود مسار عودة يعني عدم تدفق التيار. يستمر النظام في العمل أثناء تحديد موقع المشكلة.
العطل الأرضي الثاني يغير كل شيء. إذا وقع العطل الأول على الناقل الموجب واتصل العطل الثاني بالطرف السالب لملف التعثر، يتدفق التيار عبر الأرض. قد يعمل ملف التعثر بشكل خاطئ. أو ما هو أسوأ من ذلك: الأعطال التي تتجاوز ملف التعشيق بالكامل تمنع التشغيل أثناء الأعطال الفعلية.
يُظهر طرف البطارية المفكوك مقاومة ضئيلة عند تيار تعويم 2 أمبير. هذا التوصيل نفسه عند تيار ملف الرحلة 30 أمبير ينخفض الجهد تحت عتبة تشغيل الملف. تؤدي المقاومة 0.5Ω التي تبدو مقبولة إلى انخفاض 15 فولت تحت الحمل.
يؤدي التدوير الحراري الناجم عن التقلبات اليومية في درجات الحرارة إلى إرخاء الوصلات المثبتة بمسامير تدريجياً. إن أعمدة البطارية والموصلات البينية هي السبب المعتاد في ذلك.
تنقسم ملفات الأحمال إلى مستمرة (المرحلات والمؤشرات: 5-15 أمبير)، ولحظية (ملفات الرحلات: 30-50 أمبير لمدة 100-200 مللي ثانية)، والطوارئ (الإضاءة والتهوية أثناء الانقطاع). تتعامل البنوك ذات الأحجام الصغيرة مع التشغيل العادي ولكنها تفشل عندما يتطلب عطل في الناقل رحلات متعددة متزامنة لقواطع متعددة.
تنخفض السعة مع انخفاض درجة الحرارة:
| درجة الحرارة | السعة التقريبية |
|---|---|
| 25°C | 100% (مرجعي) |
| 15°C | 90% |
| 0°C | 75% |
| -18°C | 50% |
تسرّع الحرارة من تقادم البطارية - ينخفض عمر البطارية إلى النصف لكل 8-10 درجات مئوية فوق 25 درجة مئوية. وتشهد المحطات الفرعية الخارجية في المناخات الحارة دورات استبدال VRLA من 6-7 سنوات بدلاً من 12 سنة.
يتطلب موقع العطل الأرضي عزلًا منهجيًا:
الخطوة 1: تأكيد إشارة العطل على مرحل الكشف عن التأريض أو جهاز مراقبة العزل. لاحظ ما إذا كان العطل على الناقل الموجب أو السالب.
الخطوة 2: افتح قواطع الدارات الفرعية بالتتابع، بدءاً من الدوائر الأكبر أو الأكثر اشتباهاً.
الخطوة 3: راقب كاشف التأريض بعد فتح كل قاطع. عندما تزول إشارة العطل، تكون قد عزلت الفرع المعطوب.
الخطوة 4: داخل الفرع المعطوب، قم بتجزئة واختبار المزيد من الفروع باستخدام نفس نهج الفتح والمراقبة.
الخطوة 5: افحص مواقع الأعطال الشائعة:
تشتمل معدات الكشف على دوائر جسرية متوازنة المقاومة، ومقسمات الجهد مع مرجع مركز الحنفية وأجهزة مراقبة العزل النشطة التي توفر قراءات كمية بالكيلو أوم.
[رؤية الخبراء: صيد الأعطال الأرضية]
العواقب المتتالية
تفقد مرحلات الحماية الطاقة. يتوقف اكتشاف الأعطال. عنصر التيار الزائد الذي يجب أن يلتقط خلال 20 مللي ثانية لا يرى شيئًا لأن مصدر الطاقة الخاص به معطل.
تظل ملفات التعثر غير مزودة بالطاقة. حتى في حالة تشغيل مرحل احتياطي عبر نظام يعمل بالتصوير المقطعي المحوسب، فإن قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي لا يمكن أن تنطلق بدون تيار مستمر إلى ملفها. تظل الآلية مغلقة أثناء تدفق تيار العطل.
فشل اتصال SCADA. لا يمكن للمشغلين رؤية المشكلة النامية. لم تصل الإنذارات التي كان يجب أن تنطلق قبل دقائق إلى غرفة التحكم.
يتم تعطيل إعادة الإغلاق التلقائي. لا يمكن تنفيذ تسلسل الاستعادة الذي كان من شأنه إعادة تنشيط الخط بعد حدوث عطل عابر.
يحترق العطل حتى تعمل الحماية من المنبع - إذا كانت الحماية من المنبع مزودة بإمداد تيار مستمر سليم. خلاف ذلك، يحد تدمير المعدات في النهاية من تيار العطل. تتعطل لفات المحولات. تنفجر الكابلات. تتصاعد حوادث وميض القوس الكهربائي.
تحمل جهد ملف التعثر مهم هنا. تحدد معظم الملفات 80-110% من الجهد الاسمي للتشغيل الموثوق به. يحتاج الملف الذي يعمل بجهد 110 فولت تيار مستمر إلى 88 فولت على الأقل لتوليد قوة كافية لفتح الآلية. أقل من هذا الحد، يحدث تشغيل جزئي أو فشل كامل.
يساعد فهم متطلبات رحلة قاطع الدارة الكهربائية في تحديد مواصفات أنظمة التيار المستمر بشكل صحيح: https://xbrele.com/what-is-vacuum-circuit-breaker-working-principle/
المهام الشهرية:
المهام الفصلية:
سنوياً:
اختبار القدرات:
تمنع مطابقة جهد التيار المستمر مع مواصفات القواطع الأعطال التشغيلية. تحقق من تصنيف جهد ملف التعثر، والحد الأدنى لجهد التشغيل، والحد الأقصى للجهد المستمر قبل الانتهاء من تصميم نظام التيار المستمر. يعتمد قاطع التفريغ على تشغيل آلية موثوقة: https://xbrele.com/what-is-a-vacuum-interrupter/
تشمل خيارات التكرار للتركيبات الحرجة ما يلي:
تقيس أنظمة المراقبة المستمرة للبطارية جهد الخلية الفردية ومقاومة التوصيل بين الخلايا ودرجة الحرارة المحيطة. وهي ترصد البيانات وتنذر بالانحرافات قبل حدوث الأعطال، مما يبرر تكلفتها من خلال الإنذار المبكر وتقليل عبء الفحص اليدوي.
تضمين متطلبات جهد التحكم في التيار المستمر في مواصفات المشتريات. قائمة مراجعة طلب عروض الأسعار على https://xbrele.com/vcb-rfq-checklist/ تغطي معلمات دائرة التحكم إلى جانب التصنيفات الأولية. للحصول على حلول كاملة لقواطع دوائر التفريغ مع أنظمة تحكم متطابقة بشكل صحيح، اتصل بفريق XBRELE الهندسي: https://xbrele.com/vacuum-circuit-breaker-manufacturer/
مرجع خارجي: IEC 62271-106 - المواصفة القياسية IEC 62271-106 لملامسات التيار المتردد
س: ما هو مستوى جهد التيار المستمر الأكثر شيوعًا لحماية المحطات الفرعية ذات الجهد المتوسط؟
ج: يسود التيار المستمر بجهد 110 فولت في المناطق المتوافقة مع IEC بما في ذلك الصين وأوروبا، بينما يعد التيار المستمر بجهد 125 فولت هو المعيار في المحطات الفرعية للمرافق في أمريكا الشمالية التي تتبع ممارسات IEEE/المؤسسة الوطنية للمؤسسات الكهربائية والإلكترونية (IEEE/ANSI). يعتمد الاختيار على المعايير الإقليمية وتوافق المعدات المركبة.
س: ما المدة التي يجب أن يوفر فيها بنك البطاريات ذو الحجم المناسب طاقة احتياطية؟
ج: تحدد ممارسة التصميم عادةً 4-8 ساعات من الاستقلالية، مما يوفر وقتًا كافيًا لاستجابة المشغل أو استعادة طاقم المرافق. قد تحدد المرافق الحرجة مدة أطول بناءً على تحليل وقت الاستعادة.
س: لماذا تستخدم المحطات الفرعية أنظمة التيار المستمر غير المؤرضة بدلاً من المؤرضة؟
ج: تستمر الأنظمة غير المؤرضة في العمل عند حدوث عطل أرضي واحد، مما يتيح الوقت لتحديد موقع المشكلة وإصلاحها قبل أن يتسبب العطل الثاني في فشل الحماية. وتأتي هذه المرونة على حساب الحاجة إلى معدات الكشف الأرضي وإجراءات منهجية لتحديد موقع العطل.
سؤال: كيف يمكنني معرفة ما إذا كانت سعة البطارية قد تدهورت بدون اختبار التفريغ؟
ج: يشير انتشار جهد الخلية الفردية أثناء الشحن بالعوامة إلى صحة الخلية النسبية - فالخلايا التي تزيد عن 0.05 فولت عن متوسط السلسلة تستدعي الفحص. ومع ذلك، يكشف اختبار التفريغ المتحكم به فقط عن السعة الفعلية المتاحة في ظل ظروف التحميل.
س: ما الذي يسبب أعطال تعطل قواطع الدائرة الكهربائية التي تبدو عشوائية؟
ج: تخلق التوصيلات عالية المقاومة في مسار إمداد التيار المستمر انخفاضات في الجهد لا تظهر إلا أثناء تشغيل ملف التعشيق عالي التيار. تُظهر قياسات جهد العوامة قراءات طبيعية، لكن الوصلة تفشل تحت الحمل اللحظي 30-50 أمبير لتشغيل ملف الرحلة.
س: هل يمكن لأنظمة مراقبة البطارية أن تحل محل اختبار التفريغ الدوري؟
ج: توفر أنظمة المراقبة اتجاهًا مستمرًا وإنذارًا مبكرًا بتدهور الخلية ولكنها تقيس المؤشرات غير المباشرة بدلاً من القدرة الفعلية على الإنجاز. تستخدم الممارسة الصناعية الرصد لتحسين جدولة الاختبار بدلاً من إلغاء الاختبار بالكامل.
س: ما هي الفترة الزمنية المعتادة لاستبدال بطاريات VRLA في المحطات الفرعية؟
ج: عادةً ما تتطلب بطاريات VRLA في البيئات التي يتم التحكم في مناخها استبدالها بعد 10-12 سنة. تؤدي درجات الحرارة المحيطة المرتفعة أو التفريغ العميق المتكرر أو نتائج اختبار السعة التي تقل عن 80% من التصنيف إلى الاستبدال المبكر بغض النظر عن العمر.
