المكونات الرئيسية لقواطع دوائر فراغية ذكية في الهواء الطلق

نظرة عامة على المادة

ان إن قاطع الدائرة الفراغية الذكي في الهواء الطلق هو أكثر من مجرد جهاز تبديل ميكانيكي. فهو يجمع بين الدائرة الأساسية الحاملة للتيار، وتقنية انقطاع الفراغ، والعزل الخارجي، وآلية التشغيل، وأجهزة الاستشعار، ووظائف الحماية والتحكم، وقدرات الاتصال الاختيارية.

كل مكون له دور محدد. قاطع الفراغ هو المسؤول عن قطع التيار، ويحافظ نظام العزل على العزل الكهربائي، وتوفر آلية التشغيل طاقة الفتح والإغلاق، وتقوم وحدة التحكم الذكية بمعالجة إشارات الحماية وأوامر التشغيل.

ومع ذلك، ليس كل VCB في الهواء الطلق لديه نفس التكوين. عادةً ما يتم اختيار محولات التيار، وأجهزة استشعار الجهد، والإغلاق التلقائي، والاتصالات عن بعد، ووظائف أتمتة وحدة التغذية وفقًا لمتطلبات المشروع.

يساعد فهم هذه المكونات المرافق ومقاولي EPC والمستخدمين الصناعيين وفرق مشروع البنية التحتية على اختيار منتج يتوافق مع جهد النظام واستراتيجية الحماية وبيئة التثبيت واحتياجات التشغيل الآلي.

ملخص المقال

• فئة المنتج: قاطع دارة فراغ ذكي في الهواء الطلق

• الأنظمة الرئيسية: الدائرة الأولية، قاطع الفراغ، العزل، آلية التشغيل، الاستشعار، الحماية، التحكم، والاتصالات

• الوظائف الأساسية: تبديل تيار الحمل، وانقطاع تيار الخطأ، وحماية وحدة التغذية، ومؤشر الحالة، والتشغيل المحلي

• وظائف ذكية اختيارية: إعادة الغلق التلقائي، التحكم عن بعد، مراقبة التيار والجهد، تسجيل الأخطاء، وأتمتة وحدة التغذية

• مبدأ التكوين: يجب اختيار المكونات والوظائف وفقًا لمعلمات النظام ومتطلبات المشروع

• قيمة العميل: اختيار أكثر وضوحًا للمنتج، وتنسيق حماية أفضل، وتكامل أسهل للنظام، وعروض أسعار أكثر دقة

1. قاطع الفراغ

قاطع الفراغ هو مكون المقاطعة الأساسي لقاطع الدائرة الفراغية. أنه يحتوي على اتصالات ثابتة ومتحركة داخل غرفة فراغ مغلقة.

عندما يفتح القاطع تحت التيار، يتشكل قوس بين جهات الاتصال. نظرًا لأن القوس ينطفئ في بيئة مفرغة، فإن قوة العزل الكهربائي بين نقاط الاتصال يمكن أن تتعافى بسرعة بعد انقطاع التيار.

قاطع الفراغ مسؤول عن:

• تبديل تيار التشغيل العادي

• مقاطعة الخطأ الحالي

• دعم عمليات الفتح والإغلاق المتكررة

• الحد من مدة القوس

• توفير وظيفة انقطاع التيار الرئيسية

يجب أن تتوافق قدرتها الحالية وقدرتها على كسر الدائرة القصيرة مع المتطلبات الكهربائية للمشروع.

لا يحدد قاطع الفراغ وحده الأداء الكامل للقاطع. يعتمد تشغيله أيضًا على حركة الاتصال وسرعة الفتح وسرعة الإغلاق والربط الميكانيكي وتنسيق الحماية.

2. الدائرة الموصلة الأولية

تحمل الدائرة الموصلة الأولية تيار النظام عبر القاطع. وهي تشتمل عادةً على المحطات الطرفية والموصلات الموصلة وجهات الاتصال والموصلات الداخلية ومسار تيار قاطع الفراغ.

يجب أن توفر الدائرة الأولية الموثوقة ما يلي:

• القدرة على حمل التيار كافية

• اتصال كهربائي مستقر

• ارتفاع درجة الحرارة المتحكم فيها

• اتصال ميكانيكي موثوق

• قدرة تحمل مناسبة لفترة قصيرة

• التوافق مع الموصلات الواردة والصادرة

قد يؤدي ضعف التلامس أو التوصيلات الفضفاضة إلى زيادة مقاومة التلامس والتسبب في ارتفاع غير طبيعي في درجة الحرارة. لذلك، يعد الاتصال الطرفي وعزم الدوران التثبيت وحالة الاتصال وتوافق الموصل أمرًا مهمًا أثناء التصنيع والتركيب والتشغيل.

3. نظام العزل الخارجي

يقوم نظام العزل بفصل الأجزاء الحية عن الهياكل المؤرضة ويحافظ على المسافة الكهربائية المطلوبة بين المراحل.

قد يستخدم قاطع الدائرة الفراغية الخارجي أعمدة معزولة، وبطانات، وسقائف خارجية، وعوازل داعمة، ومكونات عزل أخرى وفقًا لهيكله.

يجب أن يراعي نظام العزل ما يلي:

• الجهد المقنن

• تردد الطاقة يتحمل الجهد

• دفعة البرق تحمل الجهد

• التخليص من مرحلة إلى مرحلة

• تطهير المرحلة إلى الأرض

• مسافة الزحف

• مستوى التلوث

• ارتفاع

• المطر والرطوبة والغبار وتغير درجات الحرارة

يعد تصميم العزل الخارجي مهمًا بشكل خاص في البيئات المرتفعة أو الملوثة أو الساحلية أو الباردة أو الرطبة.

يجب تحديد تكوين العزل المطلوب وفقًا لمواصفات المشروع بدلاً من تحديده فقط حسب مظهر المنتج.

4. آلية التشغيل

توفر آلية التشغيل الطاقة اللازمة لفتح وإغلاق القاطع. يؤثر أدائها بشكل مباشر على سرعة واتساق وموثوقية عملية التبديل.

اعتمادًا على النموذج ومتطلبات المشروع، قد يستخدم الكسارة:

• آلية تشغيل الربيع

• آلية بمحركات

• آلية المغناطيس الدائم

• نظام التشغيل اليدوي

• الجمع بين التشغيل المحلي والبعيد

يجب أن تضمن آلية التشغيل ما يلي:

• فتح وإغلاق موثوق

• السفر الميكانيكي الصحيح

• سرعة فتح وإغلاق مناسبة

• تخزين الطاقة مستقرة

• إشارة دقيقة للموقف

• رحلة موثوقة وتنفيذ قريب للأوامر

• عملية متسقة عبر ثلاث مراحل

بالنسبة للتطبيقات الذكية، يجب أن تنسق آلية التشغيل أيضًا مع وحدة التحكم وإمدادات الطاقة المساعدة ودائرة الرحلة ودائرة الإغلاق وأوامر التشغيل عن بعد.

5. ناقل الحركة الميكانيكي والربط

يقوم نظام النقل الميكانيكي بتوصيل آلية التشغيل بجهات الاتصال المتحركة للقاطع. يقوم بتحويل طاقة الآلية إلى حركة الاتصال المطلوبة.

قد تشمل مكونات النقل النموذجية ما يلي:

• مهاوي

• ربط قضبان

• العتلات

• السواعد

• الينابيع

• محامل

• التشابكات الميكانيكية

• هياكل ربط الطور

يؤثر نظام النقل على:

• مسافة فتح الاتصال

• تجاوز الاتصال

• فتح وإغلاق المزامنة

• المقاومة الميكانيكية

• اتساق التشغيل

• المتانة الميكانيكية على المدى الطويل

قد يؤدي الضبط غير الصحيح إلى إغلاق غير كامل، أو عدم كفاية ضغط التلامس، أو المقاومة المفرطة، أو تشغيل المرحلة غير المتناسقة.

ولذلك يجب فحص النظام الميكانيكي وضبطه قبل وضع القاطع في الخدمة.

6. محولات التيار وحساسات التيار

القياس الحالي ضروري للحماية والرصد. قد يتم تجهيز VCBs الخارجية الذكية بمحولات تيار مدمجة أو خارجية أو أجهزة استشعار للتيار.

قد تشمل وظائفهم ما يلي:

• قياس المرحلة الحالية

• توفير إشارات لحماية التيار الزائد

• الكشف عن تيار الدائرة القصيرة

• دعم حماية خطأ الأرض

• توفير إشارات التيار صفر التسلسل

• توريد البيانات إلى وحدة التحكم الذكية

• دعم مراقبة الحمل وتسجيل الأحداث

يعتمد التكوين المطلوب على نظام الحماية.

قد تتطلب المشاريع:

• ثلاث مراحل القياس الحالي

• القياس الحالي على مرحلتين

• كشف التيار بدون تسلسل

• CTs من فئة الحماية

• CT من فئة القياس

• حماية منفصلة وإشارات القياس

يجب أن تتوافق نسبة CT والدقة والعبء وفئة الحماية وموضع التثبيت مع متطلبات وحدة التحكم والنظام.

7. محولات الجهد وحساسات الجهد

قد تكون معلومات الجهد مطلوبة للقياس والحماية والإغلاق التلقائي والمزامنة وحماية الاتجاه وأتمتة التوزيع.

اعتمادا على المشروع، يمكن توفير إشارات الجهد عن طريق:

• محولات الجهد الخارجي

• محولات الجهد المتكاملة

• أجهزة استشعار الجهد

• أجهزة تقسيم الجهد بالسعة

• أنظمة القياس من جانب المحطة

قد يدعم استشعار الجهد:

• مراقبة الجهد

• كشف فقدان الجهد

• التحقق من الخط المباشر

• إعادة المنطق

• حماية الاتجاه

• حساب الطاقة والطاقة

• أتمتة المغذية

• مراقبة النظام عن بعد

لا يتطلب كل VCB خارجيًا وجود PT متكامل. تعتمد الطريقة الصحيحة على بنية النظام ومتطلبات المشروع.

8. وحدة تحكم الحماية الذكية

تقوم وحدة التحكم الذكية بمعالجة الإشارات الصادرة من محولات التيار وأجهزة استشعار الجهد والاتصالات المساعدة والأجهزة الميدانية الأخرى. ثم يقوم بعد ذلك بتنفيذ وظائف الحماية والتحكم والإغلاق والمراقبة والاتصال وفقًا للمنطق الذي تم تكوينه.

تتضمن وظائف وحدة التحكم المحتملة ما يلي:

• مرحلة الحماية من التيار الزائد

• حماية ماس كهربائى

• الحماية من الأعطال الأرضية

• حماية التسلسل الصفري

• إعادة الإغلاق التلقائي

• العزل الخطأ

• الرحلة والتحكم الوثيق

• مراقبة الحالة

• إدارة وضع الحماية

• تسجيل الحدث

• تسجيل خطأ

• التشغيل المحلي والبعيد

يجب أن يتطابق تكوين وحدة التحكم مع فلسفة الحماية للمشروع.

وحدة التحكم التي تحتوي على المزيد من الوظائف ليست الخيار الأفضل تلقائيًا. الحل الصحيح هو الذي يتوافق مع متطلبات النظام واستراتيجية التشغيل وهندسة الاتصالات.

9. الطاقة المساعدة ودوائر الرحلة/الإغلاق

تتطلب الوظائف الذكية مصدر طاقة إضافيًا مستقرًا. يمكن استخدامه لوحدة التحكم، وآلية المحرك، وملف الرحلة، وملف الإغلاق، ووحدة الاتصال، والسخانات، والأجهزة المساعدة الأخرى.

تشمل مصادر الطاقة المساعدة المحتملة ما يلي:

• محطة طاقة العاصمة

• محطة طاقة التيار المتردد

• محول طاقة خارجي

• توريد محولات الجهد

• الطاقة الشمسية مع تخزين الطاقة في التطبيقات عن بعد

• بطارية احتياطية، حسب تصميم النظام

يجب تصميم دوائر الرحلة والإغلاق لضمان إمكانية تشغيل القاطع في ظل الظروف المطلوبة.

تشمل العوامل المهمة ما يلي:

• السيطرة على الجهد

• استهلاك الطاقة

• رحلة وإغلاق تصنيف الملف

• القدرة على تشغيل النسخ الاحتياطي

• مراقبة الجهد المنخفض

• حماية الدائرة

• الأسلاك والترتيب الطرفي

• حماية البيئة من الضميمة التحكم

10. بيان الحالة وجهات الاتصال المساعدة

يحتاج المشغلون إلى معلومات واضحة حول حالة الكسارة. توفر أجهزة إشارة الحالة تأكيدًا محليًا، بينما تنقل جهات الاتصال المساعدة المعلومات إلى أنظمة الحماية والتحكم والمراقبة.

تتضمن معلومات الحالة العامة ما يلي:

• الكسارة مفتوحة

• الكسارة مغلقة

• طاقة الآلية المخزنة

• حالة الرحلة

• إنذار وحدة التحكم

• وضع التحكم المحلي أو عن بعد

• حالة القفل

• حالة الطاقة المساعدة

تظل المؤشرات الميكانيكية مهمة لأنها توفر تأكيدًا محليًا مباشرًا حتى في حالة عدم توفر نظام الاتصال.

يجب أيضًا مطابقة جهات الاتصال المساعدة بشكل صحيح مع نظام التحكم وفحصها أثناء التشغيل.

11. وحدة الاتصال وواجهة التحكم عن بعد

تسمح وظائف الاتصال لـ VCB الخارجي الذكي بتبادل بيانات التشغيل وأوامر التحكم مع نظام أتمتة التوزيع، أو منصة SCADA، أو مركز التحكم عن بعد.

اعتمادًا على المشروع، قد يدعم نظام الاتصالات ما يلي:

• فتح وإغلاق عن بعد

• ردود الفعل على الحالة

• البيانات الحالية والجهد

• معلومات خطأ

• سجلات الأحداث

• إدارة وضع الحماية

• نقل التنبيه

• مزامنة الوقت

• تنسيق أتمتة التغذية

يجب تأكيد واجهة الاتصال والبروتوكول المطلوبين قبل الإنتاج.

يجب على العملاء توضيح:

• بروتوكول الاتصالات

• الاتصال السلكي أو اللاسلكي

• واجهة مركز التحكم

• متطلبات نقطة البيانات

• متطلبات المحطة البعيدة

• متطلبات الأمن السيبراني

• المسؤولية عن تكامل النظام

يجب التعامل مع القدرة على الاتصال كجزء من نظام المشروع الكامل، وليس مجرد ميزة معزولة للمنتج.

12. الضميمة والإطار وهيكل التركيب

يوفر هيكل العلبة والدعم الحماية الميكانيكية ودعم التثبيت للكسارة.

اعتمادًا على الطراز، قد يشتمل المنتج على:

• حاوية التشغيل الرئيسية

• صندوق التحكم الذكي

• إطار الدعم المجلفن

• قاعدة التركيب

• نقاط الرفع

• محطات التأريض

• نقاط دخول الكابلات

• أبواب الصيانة

• أجهزة مكافحة التكثيف

• الأختام البيئية

يجب أن يكون الهيكل متوافقًا مع:

• تركيب مثبت على القطب

• تركيب خليج المحطة الفرعية

• تركيب منصة خارجية

• الأسس القائمة

• ترتيب موصل الواردة والصادرة

• مساحة الصيانة

• متطلبات الرياح والزلازل المحلية، حيثما ينطبق ذلك

يساعد تصميم التركيب الصحيح على تقليل تغييرات التثبيت وتحسين كفاءة التسليم في الموقع.

كيف تعمل المكونات معًا

يمكن تلخيص تشغيل VCB الذكي الخارجي كعملية منسقة:

1. تقوم الأشعة المقطعية أو أجهزة الاستشعار بجمع إشارات التيار والجهد.

2. تقوم وحدة التحكم الذكية بتحليل الإشارات وفقًا لإعدادات الحماية.

3. عند اكتشاف حالة خطأ، ترسل وحدة التحكم أمر رحلة.

4. آلية التشغيل تدفع جهة الاتصال المتحركة.

5. قاطع الفراغ يقاطع تيار الخلل.

6. تقوم جهات الاتصال والمؤشرات المساعدة بالإبلاغ عن حالة الكسارة.

7. ترسل وحدة الاتصال معلومات الخطأ والتشغيل إلى نظام التحكم.

8. إذا تم تكوين إعادة الإغلاق التلقائي، تحدد وحدة التحكم ما إذا كان سيتم إغلاق القاطع مرة أخرى ومتى.

تعتمد موثوقية النظام الكامل على تنسيق جميع هذه المكونات، وليس فقط القاطع أو وحدة التحكم.

ما هي المكونات الاختيارية؟

ليس كل مشروع يحتاج إلى أعلى مستوى من الأتمتة. قد تتضمن المكونات والوظائف الاختيارية ما يلي:

• الأشعة المقطعية المتكاملة

• PTs متكاملة أو خارجية

• CT التسلسل الصفري

• تحكم الحماية الذكية

• إعادة الإغلاق التلقائي

• التواصل عن بعد

• تسجيل خطأ

• مراقبة الجهد

• عملية بمحركات

• إمدادات الطاقة الاحتياطية

• التدفئة المضادة للتكثيف

• وظائف متشابكة إضافية

على سبيل المثال:

• قد تستخدم وحدة تغذية المحطة الفرعية VCB خارجيًا مع حماية مرحل من جانب المحطة.

• قد تتطلب وحدة التغذية العلوية إعادة الإغلاق التلقائي والاتصال عن بعد.

• قد يتطلب المشروع الصناعي تحكمًا محليًا ولكن لا يتطلب أتمتة وحدة التغذية.

• قد يحتاج مشروع الطاقة المتجددة إلى استشعار جهد معين وتنسيق الحماية.

يتجنب التكوين الصحيح كلاً من الوظائف غير الكافية والتكلفة غير الضرورية.

حلول DGG Power الذكية لـ VCB الخارجية

توفر DGG Power قواطع دوائر فراغية خارجية متوسطة وعالية الجهد للمحطات الفرعية والخطوط الهوائية وأنظمة التوزيع الصناعية واتصالات شبكة الطاقة المتجددة وإمدادات الطاقة بالسكك الحديدية ومشاريع البنية التحتية.

وفقًا لمتطلبات المشروع، يمكن لشركة DGG Power دعم العملاء من خلال:

• اختيار نموذج VCB في الهواء الطلق

• تأكيد المعلمة الكهربائية الأولية

• تكوين CT و PT

• اختيار تحكم ذكي

• تنسيق وظيفة الحماية

• تكوين إعادة الإغلاق التلقائي

• تنسيق واجهة الاتصالات

• دعم هيكل التثبيت

• الرسومات الفنية والوثائق

• فحص واختبار المصنع

• التعاون في التركيب والتشغيل

• التنسيق مع مفاتيح الفصل، ومانعات الصواعق، ومحولات الأجهزة، وقواطع الصمامات

ولا يتمثل الهدف في إضافة كل الوظائف الممكنة، بل في تكوين حل عملي يتوافق مع نظام الطاقة الفعلي.

الأسئلة الشائعة: مكونات VCB الخارجية الذكية

ما هو العنصر الأكثر أهمية في قاطع الدائرة الفراغية؟

يعتبر قاطع الفراغ هو المكون الأساسي لمقاطعة التيار، ولكن الموثوقية الإجمالية للقاطع تعتمد أيضًا على آلية التشغيل ونظام العزل والدائرة الموصلة والربط الميكانيكي ووحدة التحكم في الحماية.

هل يتضمن كل VCB خارجي ذكي CT وPT؟

لا. تعتمد تكوينات CT وPT على متطلبات الحماية والقياس والمراقبة والأتمتة للمشروع. قد تكون مدمجة أو مثبتة خارجيًا أو يتم توفيرها بواسطة نظام الطاقة الحالي.

ما الذي يجعل VCB الخارجي ذكيًا؟

يصبح ذكيًا عندما يتم دمج أجهزة الاستشعار ووحدة التحكم في الحماية ودوائر التشغيل وتعليقات الحالة ووظائف الاتصال الاختيارية لدعم المراقبة والحماية والتحكم والأتمتة.

هل تعتبر إعادة الإغلاق التلقائي وظيفة قياسية؟

ليس دائما. تتطلب عملية إعادة الإغلاق التلقائي وحدة تحكم مناسبة، وتكوين استشعار، وآلية تشغيل، وطاقة مساعدة، ومنطق حماية. وينبغي تحديدها وفقا للمشروع.

لماذا تختلف أسعار VCBs الخارجية المماثلة؟

قد تأتي الاختلافات من التصنيفات الكهربائية، وسعة قاطع الفراغ، ومستوى العزل، وتكوين CT/PT، ووظائف التحكم، وبروتوكول الاتصال، وآلية التشغيل، وحماية العلبة، والوثائق، ومتطلبات الاختبار.

هل تستطيع DGG Power تخصيص تكوين المكون؟

يمكن أن توفر DGG Power دعم التكوين القائم على المشروع وفقًا لجهد النظام والتيار المقنن ومستوى الخطأ ومتطلبات الحماية وطريقة التثبيت والظروف البيئية واحتياجات الاتصالات.

خاتمة

قاطع الدائرة الفراغي الذكي الخارجي عبارة عن نظام منسق يتكون من قاطع الفراغ، ودائرة التوصيل الأولية، والعزل الخارجي، وآلية التشغيل، والربط الميكانيكي، وأجهزة الاستشعار، ووحدة التحكم في الحماية، والطاقة المساعدة، ومؤشر الحالة، ونظام الاتصالات، وهيكل التثبيت.

إن فهم وظيفة كل مكون يساعد العملاء على تجنب اختيار المعدات فقط من خلال مظهر المنتج أو اسم الطراز. يجب أن يتطابق التكوين الصحيح مع المعلمات الكهربائية واستراتيجية الحماية ومستوى الأتمتة وظروف الموقع ومتطلبات التشغيل طويلة المدى للمشروع.

هل تبحث عن قاطع دائرة مفرغ ذكي خارجي لمحطة فرعية أو وحدة تغذية علوية أو نظام صناعي أو مشروع أتمتة التوزيع؟ اتصل بـ DGG Power لإعلامك بمعلمات النظام ومتطلبات الحماية وتكوين CT/PT واحتياجات الاتصال وشروط التثبيت. سيساعدك فريقنا الفني في تكوين الحل المناسب.