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
تهيمن ثلاثة أجهزة على مخططات حماية التوزيع - ومع ذلك تتسبب حدودها الوظيفية في استمرار أخطاء المواصفات. تقطع قواطع الدائرة الكهربائية تيار العطل عند الأمر ولكنها تفتقر إلى اتخاذ القرار المستقل. تستشعر القواطع الأعطال وتقاطع التيار وتستعيد الخدمة تلقائيًا. لا يمكن للقواطع أن تقاطع تيار العطل على الإطلاق؛ فهي تحسب عمليات المنبع وتفتح فقط خلال الفواصل الزمنية غير المنشطة. إن فهم هذه الفروق يحول دون حدوث أعطال التنسيق وتلف المعدات والتأخير غير الضروري في الشراء عبر شبكات الجهد المتوسط.
ال جهاز إعادة الإغلاق مقابل القاطع مقابل القاطع المقطعي تتوقف المقارنة على ثلاثة أسئلة: هل يستطيع الجهاز مقاطعة تيار العطل؟ هل يستشعر الأعطال بشكل مستقل؟ هل يعيد الإغلاق تلقائيًا؟
قواطع دوائر كهربائية تعمل كجهاز أساسي لمقاومة الأعطال. عندما يتجاوز تيار العطل عتبة الالتقاط - عادةً 400-1,200 أمبير لقواطع التوزيع ذات الجهد المتوسط - تأمر مرحلات الحماية بفصل التلامس. يجب أن تقوم آلية المقاطعة، سواء كانت فراغية أو SF₆، بإطفاء الأقواس خلال 3-5 دورات (50-83 مللي ثانية عند 60 هرتز). وفقًا لـ IEEE C37.04، تم تصميم قواطع الدائرة الكهربائية لعدد محدد من انقطاعات تيار العطل، بشكل عام 10000 عملية ميكانيكية و30 انقطاعًا كامل التصنيف قبل الحاجة إلى الصيانة. تعمل القواطع بمثابة “خط الدفاع الأخير” - حيث يتم تعطلها مرة واحدة وتتطلب إعادة الإغلاق يدويًا أو بمبادرة من SCADA.
أجهزة إعادة التدوير إضافة ذكاء الإزالة التلقائية للأعطال. تنفذ هذه الأجهزة تسلسلاً قابلاً للبرمجة: رحلة عند اكتشاف العطل، انتظر وقتاً ميتاً محدداً مسبقاً (عادةً 0.5-2 ثانية)، ثم أعد الإغلاق تلقائياً. إذا استمر العطل، يكرر جهاز إعادة الإغلاق هذا التسلسل - عادةً 3-4 محاولات قبل الإغلاق. تتحكم المواصفة القياسية IEC 62271-111 في أداء جهاز إعادة الإغلاق، وتتطلب سعة مقاطعة تصل إلى 16 كيلو أمبير وتسلسلات تشغيل مثل 1 - سريع، 3 - متأخر. تُظهر التجربة الميدانية أن 70-80% من أعطال الخطوط الهوائية عابرة (تلامس الأشجار، البرق)، مما يجعل أجهزة إعادة الإغلاق ضرورية للحد من الانقطاعات المستمرة.
المقسمات تختلف بشكل أساسي لأنها لا تستطيع مقاطعة تيار العطل. وبدلاً من ذلك، فإنها تحسب عمليات جهاز الحماية من المنبع أثناء ظروف العطل. بعد الكشف عن عدد محدد مسبقًا من رحلات المنبع (عادةً من 1-3 عدد)، تفتح المقاطعات خلال الوقت الميت - نافذة التيار الصفري عندما يكون جهاز إعادة العزل أو القاطع مفتوحًا. يتطلب هذا التنسيق أزمنة فتح المقاطع أقل من 200 مللي ثانية لإكمال العزل قبل حدوث إعادة الإغلاق.
يتيح هذا التسلسل الهرمي التشغيلي تنسيق الحماية الفعال من حيث التكلفة، مع تحسين كل جهاز لوظيفته المحددة في تسلسل إزالة الأعطال.
[رؤى الخبراء: حقائق التنسيق الميداني]
- يجب أن تكون إعدادات عدد المقسمات دائمًا أقل بعدد واحد على الأقل من إعداد قفل جهاز إعادة الإغلاق في المنبع (على سبيل المثال، عدد 2 لعداد 3 لقطات)
- كثيرًا ما تتسبب الفواصل الزمنية الميتة التي تقل عن 500 مللي ثانية في سوء تشغيل المقاطع في المناخات الرطبة حيث تستجيب آليات التلامس بشكل أبطأ
- تتطلب تركيبات البائعين المختلطين دراسات تنسيق تأخذ في الحسبان الاختلافات في تفاوتات تحمل التوقيت ±10%
تحدد الفيزياء الأساسية التي تفصل بين هذه الأجهزة الثلاثة حدود تطبيقها.
قواطع الدوائر الكهربائية: إطفاء القوس الكهربائي العالي الطاقة
تستخدم قواطع الدارات الكهربائية وسائط مخصصة لقطع القوس الكهربائي - الفراغ أو SF₆ أو الزيت - لإطفاء أقواس التيار الكهربائي المقطوعة. في قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية لمغذيات المحطات الفرعية, ، تنفصل الملامسات داخل حجرات تحافظ على ضغط أقل من 10⁴ باسكال، مما يسمح بإطفاء القوس الكهربائي من خلال انتشار بخار المعدن. تقطع قواطع الجهد المتوسط عادةً تيارات الأعطال التي تصل إلى 40 كيلو أمبير عند جهد مقنن يتراوح بين 12-36 كيلو فولت. وفقًا للمواصفة القياسية IEC 62271-100 القسم 4.102، يجب أن تثبت قواطع الدارات الكهربائية قدرة محددة على قطع الدائرة القصيرة وقدرات تيار الصمود لفترة قصيرة مقدرة. [التحقق من المعيار: تأكد من IEC 62271-100 البند 4.102 من المواصفة القياسية IEC 62271-100 لمعرفة متطلبات قدرة القطع]
أجهزة إعادة الإغلاق منطق الانقطاع المدمج بالإضافة إلى منطق إعادة الإغلاق
تجمع أجهزة إعادة الإغلاق بين أجهزة قطع القوس الكهربائي وتسلسلات إعادة الإغلاق التلقائي القابلة للبرمجة. يكتشف الجهاز ظروف التيار الزائد، ويقوم برحلات لمقاطعة تيار العطل، ثم يعيد الإغلاق تلقائيًا بعد فترات زمنية محددة مسبقًا. تستخدم أجهزة إعادة الإغلاق الحديثة قواطع مفرغة أو SF₆ قواطع مصنفة بقدرة مقاطعة تتراوح بين 12-25 كيلو أمبير عند جهد توزيع يتراوح بين 15-38 كيلو فولت.
تتميز القواطع عادةً بمعدلات قطع تتراوح بين 8-16 كيلو أمبير عند جهد يتراوح بين 15 كيلو فولت إلى 38 كيلو فولت، مع وجود فجوات تلامس تتراوح بين 10-20 مم في تصميمات القواطع المفرغة.
والفارق الحاسم هو ذكاء التحكم المدمج: تقوم أجهزة إعادة الغلق بتنفيذ ما يصل إلى أربع دورات إغلاق-رحلة قبل الإغلاق، مما يعالج غالبية أعطال التوزيع التي تكون مؤقتة بطبيعتها.
المقسمات: تبديل التيار الصفري فقط
تمثل المفاتيح المقطعية فلسفة تصميم مختلفة جوهريًا - فهي لا تمتلك أي قدرة على قطع القوس الكهربائي على الإطلاق. تعمل هذه الأجهزة كمفاتيح عد لا تفتح إلا أثناء نوافذ التيار الصفري التي تنشأ عن عمليات إعادة الإغلاق عند المنبع. نظرًا لأنها لا تتطلب غرفة انقطاع القوس، فإن تكلفة المقاطعات 40-60% أقل من أجهزة إعادة الإغلاق ذات التصنيف المكافئ.
عند حدوث عطل في أحد مغذيات التوزيع، يجب أن يعمل قاطع المحطة الفرعية في المنبع ومُعيد التغذية في المصب بالتتابع دون تعطل متزامن. عادةً ما يعمل القاطع المسترجع أولاً بمنحنى سريع (0.05-0.1 ثانية) لإزالة الأعطال المؤقتة، بينما يعمل قاطع المحطة الفرعية كاحتياطي مع تأخير زمني يتراوح بين 0.3 و0.5 ثانية.
وفقًا لمعيار IEEE Std C37.60، يجب أن تنسق القواطع المعاد إغلاقها مع قواطع التيار العلوي من خلال فاصل زمني للتيار (TCC) لا يقل عن 0.2 ثانية عبر نطاق تيار العطل بالكامل. يمثل هذا الهامش تفاوتات وقت تشغيل القواطع التي تبلغ ±10%.
يقوم المقسم بحساب نبضات تيار العطل (عادةً ≥400 أمبير عتبة) أثناء عمليات إعادة الإغلاق. بعد عدد محدد مسبقًا (عادةً من 1-3 عدات)، يفتح المقطِّع أثناء الفاصل الزمني الميت بين عمليات إعادة العزل - عادةً ما يكون من ثانية إلى ثانيتين. يحدث هذا العزل المنسق دون أن يقاطع المقاطع تيار العطل نفسه، حيث أن معدل المقاطعة الخاص به هو 0 كيلو أمبير.
تسلسل التنسيق أثناء حدوث عطل دائم
لنفترض وجود مغذي توزيع بجهد 15 كيلو فولت مع قاطع محطة فرعية ومُعيد تغذية في منتصف الخط ومقسم في اتجاه المصب. عندما يسحب عطل دائم 2,500 أمبير:
يضمن هذا التسلسل الحد الأدنى من نطاق الانقطاع مع السماح بالاستعادة التلقائية لأجزاء المغذي السليمة.
يتطلب اختيار جهاز الحماية المناسب تقييماً منهجياً بدلاً من المواصفات القائمة على العادة. يتناول هذا الإطار معايير الاختيار الأكثر شيوعاً.
الخطوة 1: تقييم تواتر الخطأ ونوعه
عادةً ما تبرر مغذيات التوزيع التي تعاني من أكثر من 5 أعطال مؤقتة في السنة تركيب أجهزة إعادة التغذية التلقائية. أما الدوائر التي بها أعطال دائمة في الغالب - مثل شبكات الكابلات تحت الأرض أو المنشآت الصناعية الداخلية - فتفضل قواطع الدوائر المقترنة بمرحلات حماية مخصصة. تناسب القواطع المغذيات الشعاعية في اتجاه مجرى القواطع حيث يتم إزالة 80-90% من الأعطال أثناء عمليات الجهاز في اتجاه المنبع.
الخطوة 2: تقييم متطلبات القدرة على المقاطعة
| نوع الجهاز | سعة المقاطعة النموذجية | منطقة التطبيق |
|---|---|---|
| معيد التوزيع | 8-16 كيلو أمبير متماثل 8-16 كيلو أمبير | مغذيات ريفية/ضواحي |
| قاطع الجهد المتوسط | 20-50 كيلو أمبير متماثل | المحطات الفرعية والمنشآت الصناعية |
| مقسم | 0 كيلو أمبير (بدون إمكانية المقاطعة) | نقاط العزل عند المصب |
الخطوة 3: النظر في تعقيدات التنسيق
بالنسبة للشبكات التي تتطلب التنسيق بين أكثر من 3 أجهزة وقاية، توفر تركيبات القواطع-الترحيل مرونة فائقة من خلال خصائص التيار الزمني القابلة للتعديل. توفر القواطع القواطع تنسيقًا مناسبًا لتكوينات شعاعية أبسط. للحصول على إرشادات حول بيئات تركيب القواطع، انظر هذا دليل اختيار بنك رأس المال الجريء.
الخطوة 4: التحقق من التكلفة الإجمالية للملكية
بعد الشراء الأولي، قم بتقييم فترات الصيانة ومتطلبات التشغيل. وعادة ما تتطلب القواطع عادة فحصاً كل 3-5 سنوات في ظروف الخدمة العادية، في حين أن قواطع الدارة الكهربائية الفراغية قد تمتد إلى فترات صيانة مدتها 10 سنوات وفقاً لإرشادات الصيانة IEC 62271-100.
[رؤى الخبراء: مواصفات الإشارات الحمراء]
- لا تقم أبدًا بتحديد جهاز التقسيم دون التأكد من إمكانية إعادة الإغلاق من المنبع - فهذا يسبب أعطالًا كارثية عندما يحاول الجهاز الفتح تحت تيار العطل
- قد تكون تصنيفات قاطع إعادة التقطيع (8-16 كيلو أمبير) غير كافية للمواقع التي تقع على بعد 2 كم من المحطات الفرعية حيث تتجاوز تيارات الأعطال 20 كيلو أمبير
- يؤدي عدم تطابق بروتوكول الاتصال بين أجهزة DNP3 وأجهزة IEC 61850 إلى حدوث تأخيرات في التكامل تتراوح بين 50-80 مللي ثانية يمكن أن تؤثر على دقة التنسيق
غالبًا ما تنبع إخفاقات تنسيق الحماية من سوء الفهم الأساسي وليس من الإعدادات غير السليمة.
الخطأ #1: مقسم بدون جهاز إعادة إغلاق المنبع
يتسبب خطأ المواصفات هذا في تدمير المعدات. إذا لم يوفر أي جهاز من المنبع إمكانية إعادة الإغلاق، فإن المقطِّع لا يرى فواصل زمنية ميتة. عندما يتدفق تيار العطل، يحاول جهاز القاطع المقطعي الفتح تحت لحام تلامس الحمل أو يفشل الجهاز بشكل متفجر. التحقق قبل التركيب: تأكد من أن جهاز إعادة الإغلاق أو القاطع المنبع لديه مخطط إعادة إغلاق نشط مع وقت ميت يتجاوز 200 مللي ثانية.
الخطأ #2: توقع إعادة الإغلاق التلقائي من القواطع القياسية
تظل قواطع الدارات الكهربائية التي لا تحتوي على مرحل إعادة الإغلاق 79 المخصص لها مفتوحة بعد التعثر. يتسبب كل عطل عابر في استمرار الانقطاع حتى التدخل اليدوي. بالنسبة للمغذيات التي تتطلب استعادة مستقلة، إما إضافة مرحل إعادة الإغلاق إلى نظام القواطع أو استبدالها بمُعيد إقفال مدمج.
الخطأ #3: خطأ #3: تنسيق منحنى الزمن-التيار
عندما يتداخل منحنى تشغيل جهاز إعادة التغذية مع منحنى القاطع العلوي أو يتجاوزه، ينطلق القاطع أولاً - مما يؤدي إلى تنشيط وحدة التغذية بالكامل بدلاً من المنطقة المعطوبة فقط. الحل: ارسم منحنيات التنسيق لجميع الأجهزة المتسلسلة، مع الحفاظ على هوامش 0.2-0.3 ثانية عند أقصى تيار عطل.
الخطأ #4: الخلط بين المفاتيح المقطعية ومفاتيح كسر الحمل
تقاطع مفاتيح كسر الحمل تيار الحمل (عادةً ما يصل إلى 600 أمبير) ولكن لا يمكنها مقاطعة تيار العطل. لا تفتح المفاتيح المقطعية إلا في ظروف التيار الصفري. تتضمن بعض المقاطعات الحديثة إمكانية كسر الحمل - تحقق دائمًا من تصنيفات ورقة البيانات قبل افتراض الوظيفة. موثوقة مكونات المفاتيح الكهربائية تتطلب مطابقة دقيقة للمواصفات.
يعمل التكامل الذكي للشبكة الذكية على تغيير طريقة تواصل وتنسيق أجهزة إعادة الإغلاق والقواطع والمقاطعات. كان التنسيق التقليدي يعتمد على أجهزة استشعار التيار المتسلسلة-المقطعية التي تقوم بحساب عمليات إعادة الإغلاق في المنبع بناءً على قياسات التيار المحلي. تستخدم عمليات التنفيذ الحديثة رسائل IEC 61850 GOOSE، مما يتيح الاتصال من نظير إلى نظير بين الأجهزة في غضون 4 مللي ثانية. يسمح ذلك لأجهزة التقسيم المقطعي بتلقي أوامر الرحلات المباشرة بدلاً من استنتاج عمليات إعادة التقسيم.
وفقًا لمعايير الربط البيني لموارد الطاقة الموزعة IEEE 1547-2018، تتطلب معايير الربط البيني لموارد الطاقة الموزعة الآن أجهزة حماية لاستيعاب تيارات الأعطال ثنائية الاتجاه حتى 10 كيلو أمبير من منشآت الطاقة الشمسية والبطاريات. وهذا يتحدى مخططات التنسيق التقليدية حيث تفترض أجهزة إعادة الإغلاق تدفق تيار العطل أحادي الاتجاه.
تستفيد المقطّعات بشكل كبير من تكامل الشبكة الذكية - تتلقى الوحدات الحديثة حالة جهاز إعادة الإغلاق مباشرةً عبر الاتصال بدلاً من الاستنتاج من نبضات التيار. وهذا يزيل أخطاء العد الناجمة عن تشبع المحولات الحالية أثناء الأعطال عالية الكثافة التي تتجاوز 8 كيلو أمبير متناظرة.
تقوم شركة XBRELE بتصنيع القواطع الكهربائية الفراغية ومكونات مجموعة المفاتيح الكهربائية التي تخدم مشغلي شبكات التوزيع ومصنعي المعدات الأصلية في أكثر من 35 دولة. تندمج قواطع التفريغ ومجموعات الأعمدة المدمجة في منصات إعادة الإغلاق وأنظمة المفاتيح الكهربائية التي تتطلب انقطاعًا موثوقًا للأعطال عند 12-40.5 كيلو فولت.
يدعم فريقنا الهندسي المواصفات من قواطع التفريغ الهوائي الداخلية لمغذيات المحطات الفرعية إلى استبدال قواطع التفريغ لتجديد أجهزة إعادة الإغلاق، وذلك من خلال دعم المواصفات حتى التشغيل. اتصل بنا مصنع قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية فريق أو استكشاف حلول مكونات مجموعة المفاتيح الكهربائية لمشروعك التالي لحماية التوزيع.
ما الذي يحدد ما إذا كنت بحاجة إلى جهاز إعادة الإغلاق أو قاطع دائرة كهربائية؟
العوامل الأساسية هي حجم تيار العطل ومتطلبات الأتمتة. تناسب قواطع إعادة التغذية مغذيات التوزيع ذات تيارات الأعطال الأقل من 16 كيلو أمبير حيث تقلل الاستعادة التلقائية من مدة الانقطاع. تتعامل قواطع الدارات مع واجبات الأعطال الأعلى (20-50 كيلو أمبير) وتوفر مرونة أكبر في تنسيق المرحلات لمخططات الحماية المعقدة.
هل يمكن استخدام جهاز التقسيم بدون جهاز إعادة الإغلاق من المنبع؟
لا. تتطلب المقاطيع جهازًا من المنبع مزودًا بإمكانية إعادة الإغلاق التلقائي لإنشاء الفواصل الزمنية الميتة التي تفتح خلالها. يؤدي تركيب المقاطع بدون إمكانية إعادة الإغلاق من المنبع إلى محاولة الجهاز مقاطعة تيار العطل، مما يتسبب في حدوث عطل كارثي.
كم عدد محاولات إعادة الإغلاق التي يقوم بها جهاز إعادة الإغلاق النموذجي قبل الإغلاق؟
يتم تهيئة معظم أجهزة إعادة الإغلاق لـ 3-4 عمليات، مبرمجة عادةً على شكل رحلتين سريعتين (0.05-0.1 ثانية) تليها رحلتان متأخرتان (0.3-1.0 ثانية). يعتمد التسلسل الدقيق على متطلبات التنسيق مع أجهزة المنبع والمصب.
لماذا قد يفشل المُقطِّع في عزل مقطع معيب؟
تشمل الأسباب الشائعة عدم كفاية الوقت الميت من جهاز إعادة الإغلاق من المنبع (أقل من 200 مللي ثانية)، أو تجاوز إعدادات العد لمحاولات قفل الجهاز من المنبع، أو تشبع المحول الحالي الذي يمنع الكشف الدقيق عن الأعطال. يمكن أن يمنع فشل الاتصالات في منشآت الشبكة الذكية أيضًا التنسيق السليم.
ما هي فترات الصيانة التي تنطبق على هذه الأنواع الثلاثة من الأجهزة؟
تتطلب القواطع عادةً الفحص كل 3-5 سنوات، مع استبدال القواطع الكهربائية بعد 10,000-30,000 عملية عطل حسب حجم التيار المتقطع. قد تعمل قواطع الدوائر الكهربائية أكثر من 10 سنوات بين عمليات الصيانة الرئيسية في البيئات النظيفة. تتطلب القواطع فحصاً سنوياً لآليات العد وتقييم حالة التلامس.
هل يمكن التنسيق بشكل صحيح بين أجهزة إعادة الإغلاق والقواطع من جهات تصنيع مختلفة؟
نعم، بشرط أن تحافظ خصائص التيار الزمني على هوامش تنسيق لا تقل عن 0.2 ثانية عبر نطاق تيار العطل المتوقع. تتطلب التركيبات ذات البائعين المختلطين دراسات تنسيق تراعي تفاوتات التصنيع التي تبلغ ±101 تيرابايت 3 تيرابايت في أوقات التشغيل. يجب أيضًا التحقق من توافق بروتوكول الاتصالات (DNP3 وIEC 61850) لتطبيقات الشبكة الذكية.
ماذا يحدث إذا تم ضبط القاطع المعاد ضبطه أسرع من قاطع المحطة الفرعية المنبع؟
قد يتعطل قاطع المحطة الفرعية قبل أن يكمل جهاز إعادة التغذية تسلسله، مما يؤدي إلى إلغاء تنشيط المغذي بالكامل بدلاً من الجزء المعطوب فقط. يزيد فشل التنسيق هذا من نطاق الانقطاع ويتطلب تعديل منحنى التيار الزمني لاستعادة الانتقائية المناسبة.
