ما هي عملية كسر الحمل في مجموعة المفاتيح الكهربائية؟ التعريف والأمثلة والتطبيقات

مقدمة

في توزيع الطاقة ذات الجهد المتوسط، لا يتساوى كل حدث تبديل. فجهاز المفاتيح الكهربائية الذي يغلق على ناقل غير نشط، أو يفتح في ظروف عدم التحميل، أو يقطع تيار العطل، يؤدي عمليات مختلفة جوهريًا - لكل منها مستويات إجهاد كهربائي متميزة، وآثار تآكل التلامس، ومتطلبات قدرة المعدات. إن التعامل مع جميع أحداث التبديل على أنها متكافئة هو خطأ في المواصفات يؤدي إلى معدات أقل من حجمها وفشل التلامس المبكر وحماية الشبكة المعرضة للخطر.

عملية كسر الحمل هي حدث التبديل المحدد الذي يقطع فيه جهاز المفاتيح الكهربائية دائرة تحمل تيار تشغيل عادي - ليس تيار العطل، وليس تيار عدم التحميل، بل تيار الحمل المقنن تحت جهد النظام الكامل - وهذا التعريف الدقيق هو الذي يحدد الأجهزة المصنفة لمهمة كسر الحمل، وكيفية تصميم ملامساتها، وكيفية تصنيف فئة التحمل الكهربائي الخاصة بها بموجب المواصفة القياسية IEC 62271.

بالنسبة للمهندسين الكهربائيين الذين يصممون أنظمة التوزيع ذات الجهد المتوسط ومديري المشتريات الذين يحددون مواصفات المفاتيح الكهربائية، فإن تعريف عملية كسر الحمل هو الشرط الحدودي الذي يفصل مفاتيح كسر الحمل وقواطع الدائرة عن مفاتيح الفصل والعوازل - وهو حد يؤدي عند إساءة فهمه إلى أعطال كارثية في التبديل، وتلف جهات الاتصال، وحوادث تتعلق بسلامة الأفراد.

توفر هذه المقالة مرجعًا تقنيًا كاملاً لعمليات كسر الحمل في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط - بدءًا من تعريفات IEC والفيزياء الكهربائية إلى اختيار الجهاز وسيناريوهات التطبيق والآثار المترتبة على الصيانة عبر أنواع مجموعة المفاتيح الكهربائية AIS وGIS وSIS.

جدول المحتويات

• ما هي عملية كسر الحمل وكيف يتم تعريفها بدقة بموجب معايير IEC؟
• كيف تؤدي عمليات كسر الأحمال إلى إجهاد تلامس المفاتيح الكهربائية عبر أنواع AIS وGIS وSIS؟
• كيف تحدد بشكل صحيح قدرة كسر الحمولة لتطبيق مجموعة المفاتيح الكهربائية الخاصة بك؟
• ما هي الأعطال الشائعة في عملية كسر الحمولة ومتطلبات الصيانة؟

ما هي عملية كسر الحمل وكيف يتم تعريفها بدقة بموجب معايير IEC؟

يتم تعريف عملية كسر الحمل بموجب المواصفة القياسية IEC 62271-100 و IEC 62271-103¹ كعملية تبديل يقوم فيها الجهاز بفصل الملامسات أثناء حمل التيار عند أو أقل من التيار العادي المقدر له (In)، تحت جهد النظام المقدر الكامل، مع توقع أن القوس الناتج سيتم إطفاءه ضمن قدرة الجهاز المقدرة على إخماد القوس - استعادة الدائرة إلى حالة مفتوحة ومعزولة بالكامل.

مكونات تعريف IEC الدقيقة

يشتمل تعريف IEC لعملية كسر الحمل على أربعة شروط متزامنة يجب أن تكون جميعها موجودة في وقت واحد لكي تكون العملية مؤهلة كحدث كسر حمل مقدر:

1. مقدار التيار - عند أو أقل من التيار العادي المقدر (في):
يجب ألا يتجاوز تيار الدائرة في لحظة فصل التلامس التيار العادي المقدر للجهاز. بالنسبة لمفتاح فصل الحمل المقدر بـ 630 أمبير، فإن أي انقطاع عند أو أقل من 630 أمبير يعتبر عملية فصل حمل. يعتبر الانقطاع أعلى من In - سواء كان بسبب الحمل الزائد أو العطل - فئة عمل مختلفة مع متطلبات قدرة مختلفة.

2. معامل القدرة - ضمن معامل قدرة الاختبار المقدرة:
تحدد المواصفة القياسية IEC 62271-103 معاملات القدرة الاختبارية لعمليات كسر الحمل:

• حمل استقرائي في الغالب: جتا φ = 0.3-0.7 (أحمال المحرك، تيار مغنطة المحول)
• حمل مقاوم في الغالب: جتا φ = 0.7-1.0 (تدفئة مقاومة، إضاءة)
• حمولة سعوية: تسلسل اختبار منفصل حسب IEC 62271-100 الملحق G (شحن الكابلات، بنوك المكثفات)

إن معامل القدرة² تحدد علاقة الطور بين صفر التيار وذروة الجهد في لحظة انقراض القوس - والتي تتحكم مباشرة في شدة جهد الاسترداد العابر³ (TRV) الضغط على فجوة التلامس بعد انقراض القوس مباشرة.

3. جهد النظام - عند الجهد المقدر:
يظهر جهد النظام المقنن الكامل عبر فجوة التلامس مباشرةً بعد انقراض القوس مباشرةً كجهد الاسترداد العابر (TRV). لا تعتبر عملية كسر الحمل عند الجهد المنخفض حالة اختبار مقدرة - يجب أن تكون الأجهزة قادرة على تحمل جهد الاسترداد العابر الكامل عند الجهد المقدر.

4. انقراض القوس الكهربائي - ضمن القدرة المقدرة للجهاز:
يجب إطفاء القوس المتولد عن انفصال التلامس خلال أول أو ثاني تقاطع صفري للتيار، باستخدام وسيط إخماد القوس المقنن للجهاز (الهواء أو SF6 أو التفريغ). يشكل الفشل في الإطفاء خلال هذه النافذة فشل عملية كسر الحمل.

عمليات قطع التحميل مقابل أنواع أحداث التحويل الأخرى

يتطلب فهم عمليات كسر التحميل التفريق الدقيق بين فئات أحداث التحويل المجاورة:

حدث التبديل	المستوى الحالي	الفولتية الحالية	توليد القوس	الجهاز مطلوب
تبديل عدم التحميل (العزل)	0 أمبير (بدون حمل)	نعم	الحد الأدنى	مفصل/عازل
عملية كسر التحميل	≤ في (الحمل العادي)	نعم	معتدل	LBS / قاطع الدائرة الكهربائية
تبديل الحمولة الزائدة	في إلى ~ 6 × × 6 × في	نعم	شديدة	قاطع دوائر كهربائية
كسر الدائرة القصيرة	حتى ISC (خطأ)	نعم	متطرف	قاطع الدائرة الكهربائية فقط
صنع على خطأ	0 → الذروة (خطأ)	نعم	متطرف	قاطع الدائرة الكهربائية فقط
التبديل بالسعة	تيار صغير رائد صغير	نعم	إجهاد متغير القيمة المتغيرة المرتفع	تصنيف CB أو LBS
التبديل الاستقرائي	تيار متخلف صغير متخلف	نعم	إجهاد متغير القيمة المتغيرة المرتفع	تصنيف CB أو LBS

فئات عملية كسر الحمولة الخاصة

بالإضافة إلى كسر الحمل المقاوم/الحثي القياسي، تحدد المواصفة القياسية IEC 62271 العديد من فئات عمليات كسر الحمل الخاصة التي تفرض ضغوطًا كهربائية مميزة:

تبديل تيار شحن الكابل الحالي:
مقاطعة تيار الشحن السعوي لكابلات الجهد المتوسط غير المحملة (عادةً ما يكون التيار الرئيسي 1-50 أمبير). على الرغم من أن حجم التيار منخفض، إلا أن عامل القدرة السعوية ينتج عنه تذبذب شديد في التيار المتردد مع معدل ارتفاع الجهد السريع (RRRV) الذي يمكن أن يعيد إشعال القوس بعد الانطفاء الظاهري. يجب أن تكون الأجهزة مصنفة خصيصًا لـ تبديل التيار السعوي⁴ وفقًا للملحق IEC 62271-100 الملحق G.

تبديل التيار المغناطيسي للمحول المغناطيسي:
مقاطعة التيار المغنطة الاستقرائي الاستقرائي للمحولات غير المحملة (عادةً ما يكون التيار المتأخر 0.5-5 أمبير). يولد عامل الطاقة الاستقرائي الحثي للغاية تقطيع التيار عالي التردد وتصاعد الجهد (تقطيع التيار الافتراضي) الذي يمكن أن ينتج عنه جهد زائد يتراوح بين 3-5 أضعاف الجهد المقنن - مما قد يؤدي إلى إتلاف عزل المحولات. يجب أن تكون الأجهزة مصنفة لتبديل التيار الممغنط للمحول.

تبديل الحلقات:
فتح حلقة مغلقة عادةً في شبكة توزيع حلقية، حيث يكون التيار عبر جهاز التحويل هو تيار الحلقة الدائرية (عادةً 10-200 أمبير). تبديل الحلقة هو عملية قياسية لكسر الحمل ولكنها تتطلب أن يكون الجهاز مصنّفاً لحجم تيار الحلقة المحدد عند نقطة التركيب.

ملخص تيار كسر الحمل المقدر حسب نوع الجهاز:

نوع الجهاز	تيار كسر الحمل المقدر	معيار IEC	الواجبات الخاصة
مفتاح كسر التحميل (LBS)	حتى المقدر في (400 أمبير-1250 أمبير)	IEC 62271-103	حلقة، شحن الكابل
قاطع دارة التفريغ (VCB)	حتى المقدر في (630 أمبير - 4000 أمبير)	IEC 62271-100	جميع الواجبات الخاصة
قاطع الدائرة SF6	حتى المقدر في (630 أمبير - 4000 أمبير)	IEC 62271-100	جميع الواجبات الخاصة
مفصل/عازل	0 أمبير (لا توجد إمكانية كسر الحمل)	IEC 62271-102	لا يوجد
مفتاح التأريض	0 أمبير (لا توجد إمكانية كسر الحمل)	IEC 62271-102	لا يوجد

كيف تؤدي عمليات كسر الأحمال إلى إجهاد تلامس المفاتيح الكهربائية عبر أنواع AIS وGIS وSIS؟

إن الإجهاد الكهربائي المفروض على ملامسات مجموعة المفاتيح الكهربائية أثناء عملية كسر الحمل هو دالة لثلاثة متغيرات متفاعلة: طاقة القوس الكهربائي المتولدة أثناء فصل التلامس، وإجهاد جهد الاسترداد العابر (TRV) بعد انقراض القوس، ومعدل تآكل التلامس التراكمي على مدار العمر التشغيلي للجهاز. ويستجيب كل نوع من أنواع المفاتيح الكهربائية لهذه الضغوط بشكل مختلف بناءً على وسيط إخماد القوس الكهربائي وتصميم التلامس.

طاقة القوس الكهربائي أثناء عمليات كسر الحمل

إن طاقة القوس⁵ لكل عملية كسر حمل يتم تحديدها من خلال مدة القوس وجهد القوس:

$E{ارك} = V{ارك} = V{ارك} \أضعاف I_{حمولة} \أوقات t_arc$

المكان $I_{تحميل}$ هو تيار الحمل عند الانقطاع,$V_{ارك}$ هو جهد القوس (يعتمد على الوسط)، و $ر_ق} قوس$ هي مدة القوس حتى الانقراض.

لعملية كسر الحمل 630 أمبير:

• AIS (مظلة القوس الهوائي): $ر_ق} قوس$= 20-60 مللي ثانية (1-3 دورات);$هـ{قوس}$ = 500-2,000J
• نظام المعلومات الجغرافية (GIS) (بخاخ SF6): $ر_ق} قوس$= 8-20 مللي ثانية (أقل من دورة واحدة);$هـ{قوس}$ = 100-500J
• SIS (تفريغ الهواء): $ر_ق} قوس$= 2-10 مللي ثانية (< 0.5 دورة);$هـ{قوس}$ = 20-100J

هذا الفرق 10-100× في طاقة القوس الكهربائي لكل عملية كسر حمولة يفسر مباشرةً سبب تحقيق القواطع الكهربائية الفراغية القدرة على التحمل الكهربائي E2 (1000 عملية كسر حمولة للمفاتيح؛ و10 آلاف عملية كسر حمولة لقواطع الدائرة) كنتيجة تصميم قياسية، بينما تتطلب تصميمات قواطع القوس الهوائي مواد تلامس محسّنة للوصول إلى فئة E2.

جهد الاسترداد العابر (TRV) بعد عمليات كسر الحمل

مباشرةً بعد انقراض القوس الكهربائي في عملية كسر الحمل، يظهر جهد النظام الكامل مرة أخرى عبر فجوة التلامس كجهد استرداد عابر. يتميز الشكل الموجي لجهد الاسترداد العابر بـ:

• ذروة جهد الجهد المتردد (Uc): عادةً 1.4-1.7 × 1.4-1.7 × جهد الطور المقدر للأعطال الطرفية؛ أقل لعمليات كسر الحمل
• معدل ارتفاع جهد الاسترداد (RRRRV): kV/μs - السرعة التي يتراكم بها الجهد عبر الفجوة بعد الانقراض
• تردد TRV: تحددها خصائص LC للدائرة المتصلة

يجب أن تستعيد فجوة التلامس قوة عازلة كافية أسرع من ارتفاع معدل استرداد العازل الكهربائي للفجوة - إذا انخفض معدل استرداد العازل الكهربائي للفجوة إلى أقل من معدل استرداد القوس الكهربائي، تحدث إعادة ضرب القوس، وتفشل عملية كسر الحمل. وهذا هو السبب في أن اختيار وسيط التبريد القوسي أمر بالغ الأهمية: يحقق التفريغ استعادة العزل الكهربائي في ميكروثانية، وسادس فلوريد الكبريت SF6 في أجزاء من الثانية، والهواء في عشرات أجزاء من الثانية.

مقارنة إجهاد عملية كسر الحمل حسب نوع المفاتيح الكهربائية

معلمة الإجهاد	AIS (الهواء)	نظام المعلومات الجغرافية (SF6)	SIS (تفريغ الهواء)
طاقة القوس لكل عملية (630 أمبير)	500-2,000J	100-500J	20-100J
مدة القوس	1-3 دورات	< 1 دورة	< 0.5 دورة
معدل الاسترداد العازل الكهربائي	بطيء (نطاق مللي ثانية)	سريع (نطاق مللي ثانية)	سريع جدًا (نطاق ميكرو ثانية)
مخاطر إعادة الضربة القاتلة	معتدل	منخفضة	منخفضة جداً
تآكل التلامس لكل عملية	2-10 ملغ	0.5-3 ملغ	< 0.5 ملغ
إمكانية الإنجاز من الفئة E2	ممكن (تصميم محسّن)	قياسي	متأصل
القدرة على أداء المهام الخاصة	محدودة	كامل	كامل

حالة العميل: فشل انقطاع التحميل على واجب التبديل بالسعة

اتصل مدير مشتريات في أحد المرافق التي تدير شبكة كبلات تحت الأرض بجهد 12 كيلو فولت في إحدى المدن الأوروبية بشركة Bepto بعد سلسلة من أعطال انقطاع الحمل على لوحات تبديل المغذي. كانت الأعطال - التي تميزت بإعادة حدوث انقطاع القوس الكهربائي بعد الانطفاء الظاهر، متبوعًا باللحام التلامسي - تحدث في عمليات تبديل مغذي الكابلات حيث كان تيار شحن الكابل حوالي 12 أمبير رائدًا (سعويًا).

كشف التحقيق أن ألواح LBS المركبة تم تصنيفها لمهمة كسر الحمل الاستقرائي القياسي ولكن لم يتم اختبارها أو تصنيفها لتبديل التيار السعوي وفقًا للملحق IEC 62271-100 الملحق G. أنتج عامل الطاقة السعوي تذبذبًا شديدًا في التيار المتردد مع تجاوز معدل استرداد التيار المتردد لمظلة القوس الهوائي العازلة، مما تسبب في إعادة تنشيط القوس بشكل مستمر في كل عملية تنشيط للكابل.

بعد استبدال اللوحات المتأثرة بمجموعة مفاتيح SIS من Bepto التي تتضمن قواطع دوائر مفرغة من الهواء مصنفة لتبديل التيار السعوي، أكدت المنشأة عدم وقوع أي أحداث إعادة صعق عبر 240 عملية تبديل كابل على مدار الـ 18 شهرًا التالية. وقد وفر معدل استرداد العازل الكهربائي للقاطع الفراغي في الميكروثانية هامشًا ضد الترددات السعوية التي لم يستطع تصميم مظلّة القوس الهوائي توفيره.

كيف تحدد بشكل صحيح قدرة كسر الحمولة لتطبيق مجموعة المفاتيح الكهربائية الخاصة بك؟

يتطلب تحديد القدرة على كسر الحمل بشكل صحيح توصيفًا منهجيًا لكل حدث تبديل سيقوم به الجهاز على مدى عمره التشغيلي - ليس فقط التيار العادي المقنن، ولكن عامل الطاقة وفئات العمل الخاصة وبيئة TRV في نقطة التركيب المحددة.

الخطوة 1: توصيف جميع أحداث التحويل

قم بتوثيق كل نوع حدث تبديل سيقوم به الجهاز:

• تبديل الحمل العادي: مقدار التيار (أمبير)، معامل القدرة (جتا φ)، التردد (عمليات/سنة)
• تبديل شحن الكابل: طول الكابل وتيار الشحن (رائد) ؛ حدد تصنيف IEC 62271-100 الملحق G
• تبديل مغنطة المحولات المغناطيسية: تصنيف المحول (كيلو فولت أمبير) وتيار المغنطة (متخلف أمبير)؛ تحديد تصنيف تبديل تيار المغنطة
• تبديل الحلقات: حجم تيار الحلقة (A) وتكوين النظام (حلقة مفتوحة/حلقة مغلقة)
• تبديل بنك المكثفات: تصنيف البنك (كيلو فولت أمبير) وخصائص تيار التدفق؛ تحديد تصنيف تبديل بنك المكثفات
• تبديل المحرك: تصنيف المحرك (كيلوواط) وخصائص تيار البدء؛ حدد تصنيف التبديل خارج الطور إذا كان ذلك ممكنًا

الخطوة 2: تحديد متطلبات متغيرات القيمة المتداولة

• احسب القيمة العادلة المتوقعة: استخدم معاوقة الدائرة القصيرة للنظام ومعلمات الكابل/المحول المتصل لحساب ذروة جهد الدائرة القصيرة للنظام (Uc) وRRRRV عند نقطة التركيب
• تحقق من قدرة الجهاز TRV: تأكد من أن غلاف جهد التيار المتردد المقدر لمجموعة المفاتيح الكهربائية المحددة وفقًا للجدول 1 من المواصفة القياسية IEC 62271-100 يغطي جهد التيار المتردد المحتمل عند نقطة التركيب
• شروط TRV الخاصة: يولد التبديل السعوي والتبديل المغنطة للمحول المغناطيسي أشكالاً موجية لمغناطيس المحولات تتجاوز الأشكال الموجية لمغناطيس المحولات المغناطيسية القياسية للأعطال الطرفية - تحقق من تصنيفات التشغيل المحددة

الخطوة 3: حدد نوع الجهاز وفئة التحمل

طابق ملف تعريف حدث التحويل مع نوع الجهاز وفئة التحمل المناسبة:

• تبديل الحمل الحثي/المقاوم القياسي فقط: LBS مصنفة وفقًا للمواصفة IEC 62271-103 بفئة E1 أو E2 المناسبة
• يتضمن التبديل السعوي أو الممغنط أو الحلقي: قاطع دارة (VCB أو SF6 CB) مصنف وفقًا للمواصفة IEC 62271-100 مع الإعلان عن تصنيفات محددة للخدمة الخاصة
• وتيرة تبديل عالية (> 100 عملية/سنة): فئة E2 إلزامية؛ يفضل قاطع التفريغ لأدنى معدل تآكل تلامس
• العمل المختلط (كسر الحمل + كسر العطل): قاطع الدائرة الكهربائية مع قدرة التحمل الكهربائي E2 والقدرة الميكانيكية M2 معًا؛ التحقق من دورتي التشغيل في شهادة اختبار النوع

الخطوة 4: مطابقة المعايير والشهادات

• IEC 62271-100: قدرة قاطع الدائرة على كسر الحمل والقدرة على كسر الأعطال - بما في ذلك تصنيفات العمل الخاصة (السعوية، والمغنطيسية، والحلقة)
• IEC 62271-103: القدرة على كسر حمل مفتاح التيار المتردد - حثي/مقاوم قياسي؛ تصنيف التبديل الحلقي
• IEC 62271-200: مجموعة المفاتيح الكهربائية المعدنية المغلقة - القدرة على كسر الحمل للمجموعة الكاملة، وليس فقط عنصر التحويل
• IEC 62271-1: المواصفات الشائعة - متطلبات الجهد/التيار المقنن وتعريفات الجهد/التيار المقننن
• GB/T 3804 / GB/T 11022: المعايير الوطنية الصينية للمفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي ومجموعات المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي

سيناريوهات التطبيق حسب نوع واجب كسر الأحمال

• تحويل مغذيات شبكة الكابلات الحضرية: VCB أو SF6 CB مع تصنيف تبديل التيار السعوي؛ فئة E2 لعمليات تنشيط الكابلات المتكررة
• تبديل حلقة الحلقة الرئيسية للوحدة الرئيسية الحلقية: LBS مع تصنيف التبديل الحلقي حسب IEC 62271-103؛ فئة E2 لعمليات نقل الأحمال اليومية
• تبديل المحولات الصناعية ذات الجهد العالي: LBS أو VCB مع تصنيف تبديل التيار الممغنط للمحول؛ فئة E1 للتبديل غير المتكرر
• تبديل بنك المكثفات: مكثف بنكي مخصص للتبديل VCB للتبديل بين بنوك المكثفات حسب IEC 62271-100 الملحق G؛ قد تكون هناك حاجة إلى مفاعل خاص للحد من تدفق التيار
• تحويل مجموعة تجميع الطاقة الشمسية MV مزرعة للطاقة الشمسية: VCB مع تصنيفات شحن الكابلات ومغنطة المحولات؛ فئة E2/M2 للعمليات اليومية التي تعتمد على الإشعاع
• تبديل مغذي المحرك MV: VCB مع تصنيف تبديل خارج الطور؛ فئة E2 لعمليات تشغيل/إيقاف المحرك اليومية

ما هي الأعطال الشائعة في عملية كسر الحمولة ومتطلبات الصيانة؟

تعد أعطال عملية كسر الأحمال من بين أكثر الأحداث ضررًا في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط - حيث تجمع بين الطاقة المدمرة للقوس الكهربائي المستمر والإجهاد الميكانيكي لعملية التحويل الفاشلة. يتيح فهم أنماط الأعطال الخاصة بكل نوع من أنواع عمليات كسر الأحمال إمكانية تحديد المواصفات الاستباقية والتحقق من التشغيل وتخطيط الصيانة.

قائمة التحقق من استراحة التحميل قبل بدء التشغيل

1. التحقق من تصنيف كسر الحمل مقابل جميع أحداث التحويل - تأكد من أن تيار كسر الحمل المقدر للجهاز ≥ أقصى تيار للحمل عند نقطة التركيب؛ تأكد من أن تصنيفات التشغيل الخاصة (السعة، والمغنطة، والحلقة) تتطابق مع جميع أنواع أحداث التحويل المحددة
2. تأكيد قابلية TRV للتأكيد - تحقق من أن غلاف TRV للجهاز وفقًا للمواصفة IEC 62271-100 يغطي قيمة TRV المحتملة المحسوبة عند نقطة التركيب لجميع أنواع أحداث التحويل
3. التحقق من إعداد فجوة التلامس - تحقق من أن فجوة التلامس ضمن مواصفات الشركة المصنعة؛ تقلل الفجوة غير الكافية من قدرة تحمل مترددات الصمامات العكسية بعد انقراض قوس كسر الحمل
4. التحقق من صحة وسيط إخماد القوس الكهربائي - بالنسبة لنظام المعلومات الجغرافية: التأكد من أن ضغط SF6 عند ضغط التعبئة المقدر قبل أول عملية كسر تحميل؛ بالنسبة لنظام المعلومات الجغرافية: إجراء اختبار التفريغ العالي للوعاء على جميع القواطع
5. الاختبار عند التيار المنخفض أولاً - حيثما أمكن، إجراء عمليات كسر الحمل الأولية عند حمل مخفض قبل التبديل بالتيار المقنن الكامل؛ لتحديد وقت التشغيل الأساسي وسلوك القوس الكهربائي
6. تسجيل مقاومة التلامس الأساسية - قياس وتسجيل مقاومة التلامس (< 100 ميكرومتر مكعب) قبل أول عملية كسر حمولة وتسجيلها ؛ تكشف المقارنة بعد التشغيل عن تآكل القوس غير الطبيعي

أنماط فشل عملية كسر الحمولة - كسر الحمل

إعادة ضرب القوس بعد الانقراض:
وضع فشل كسر الحمل الأكثر شيوعًا - ينطفئ القوس عند تيار الصفر ولكنه يشتعل مرة أخرى مع تراكم الجهد المتردد عبر فجوة التلامس بشكل أسرع من استعادة قوة العزل الكهربائي. تولد إعادة الإشعال قوسًا ثانيًا بطاقة أعلى من الأصل، مما يتسبب في تلف شديد في التلامس واحتمال حدوث لحام تلامسي. الأسباب الرئيسية:

• تبديل سعوي دون قدرة تبديل سعوية مقدرة
• ضغط SF6 أقل من المستوى الوظيفي الأدنى (GIS)
• تدهور قاطع التفريغ (SIS)
• فجوة تلامس غير كافية (جميع الأنواع)

الاتصال باللحام:
يمكن أن تتسبب عمليات التصنيع ذات التيار العالي أو أحداث إعادة الضربة القوسية الشديدة في حدوث انصهار لحظي لسطح التلامس. تفشل التلامسات الملحومة في الفتح عند أمر الرحلة التالية - وهو أخطر وضع فشل في كسر الحمل، حيث إنه يمنع عزل العطل. الأسباب الرئيسية:

• صنع على عطل غير مكتشف (يتجاوز تصنيف صنع كسر الحمل)
• إعادة ضربة القوس الكهربائي مع وجود أسطح التلامس في وضع التلامس القريب
• مادة التلامس غير محسّنة لوسط التبريد القوسي المحدد

انقراض القوس غير المكتمل (قوس مستدام):
يفشل القوس في الإطفاء عند أي تقاطع صفري للتيار، مما يؤدي إلى استمرار قناة بلازما موصلة تدريجيًا لتدمير مجموعة التلامس ومزلقان القوس والعزل المحيط. في مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة، يولد القوس المستمر ضغطًا شديدًا ودرجة حرارة عالية - مما يؤدي إلى حدوث خطأ قوسي داخلي. الأسباب الرئيسية:

• تيار يتجاوز قدرة كسر الحمل المقدرة (الحمل الزائد أو تيار العطل)
• فشل وسيط التبريد القوسي (تسرب SF6، فقدان التفريغ)
• حركة التلامس غير كافية لتوليد جهد قوس كهربائي مناسب

جدول الصيانة لمفاتيح فواصل الأحمال الكهربائية

الزناد	الإجراء	مرجع قياسي
سنوي	قياس مقاومة التلامس؛ مراجعة عدد العمليات	IEC 62271-100
لكل 100 عملية كسر حمولة (E1)	الفحص البصري التلامسي؛ تقييم التآكل القوسي	بروتوكول الشركة المصنعة
لكل 500 عملية كسر حمولة (E2)	اتجاه مقاومة التلامس؛ فحص مجرى القوس/الغاز/الفراغ	IEC 62271-100
لكل عملية كسر خطأ	الفحص الفوري للتلامس؛ فحص وسيط التبريد القوسي	IEC 62271-100
مقاومة التلامس > 150 Ω	التحقق من حالة سطح التلامس؛ وضع جدول زمني للاستبدال	IEC 62271-100
عند حد E1 / E2	تقييم الاتصال الإلزامي قبل مواصلة الخدمة	آي إيك 62271-100/103

المواصفات الشائعة والأخطاء التشغيلية الشائعة

• استخدام فاصل لفصل الأحمال في مهام فصل الأحمال - لا تتمتع القواطع بقدرة على كسر الحمل؛ فمحاولة فتح القاطع تحت تيار الحمل ينتج عنه قوس كهربائي مستمر غير منضبط يدمر الجهاز ويعرض الأفراد للخطر
• تحديد LBS للتبديل السعوي بدون تصنيف الملحق G - لا تغطي تصنيفات كسر الحمل القياسية LBS القياسية مترددات التحويل السعوية؛ تحقق دائمًا من قدرة التبديل السعوية المحددة لتطبيقات مغذيات الكابلات
• تجاهل عامل القدرة في مواصفات انقطاع الحمل - قد يفشل الجهاز المقنن لكسر الحمل المقاوم 630 أمبير في حالة كسر الحمل الاستقرائي 630 أمبير إذا لم يتم التحقق من تصحيح معامل القدرة في اختبار النوع
• تشغيل أقل من الحد الأدنى للضغط الوظيفي SF6 - تعتمد قدرة نظام المعلومات الجغرافية على كسر الحمل اعتمادًا مباشرًا على ضغط SF6؛ فأقل من الضغط الأدنى، يفشل انقراض القوس الكهربائي ويكون اللحام بالتلامس محتملًا

الخاتمة

تمثل عمليات كسر الأحمال الواجب الكهربائي المحدد لمجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط - أحداث التبديل المحددة حيث يولد انقطاع التيار تحت جهد النظام الكامل أقواسًا تجهد التلامسات، وتتحدى استرداد العازل الكهربائي، وتستهلك مخصصات فئة التحمل الكهربائي مع كل عملية. إن التحديد الدقيق لملف تعريف واجب انقطاع الحمل - حجم التيار، وعامل القدرة، وفئات الواجب الخاصة، وبيئة الجهد المتوسط، وتردد التحويل - هو الأساس التقني لكل مواصفات مجموعة مفاتيح كهربائية موثوقة للجهد المتوسط.

قم بتحديد كل حدث تبديل سيقوم به جهازك، وتحقق من تصنيفات كسر الحمل مقابل جميع أنواع المهام بما في ذلك الفئات الخاصة، ولا تطلب أبدًا من مفصل فصل التيار القيام بمهمة مفتاح كسر الحمل - لأنه في تبديل الجهد المتوسط، فإن الفرق بين عملية كسر الحمل المصنفة وغير المصنفة هو الفرق بين حدث تبديل متحكم فيه وخطأ قوسي كارثي.

الأسئلة الشائعة حول عمليات كسر الأحمال في مجموعة المفاتيح الكهربائية

1. ارجع إلى المواصفة القياسية الدولية لمفاتيح ومفصلات التيار المتردد للجهود المقدرة التي تزيد عن 1 كيلو فولت. ↩

2. فهم العلاقة بين الطاقة الحقيقية والظاهرية وتأثيرها على انقطاع الدائرة الكهربائية. ↩

3. تعرف على الجهد الذي يظهر عبر ملامسات جهاز التحويل عند انقراض القوس الكهربائي. ↩

4. تحليل المتطلبات التقنية المحددة والضغوط المرتبطة بتبديل الأحمال السعوية في شبكات الطاقة. ↩

5. استكشاف الطاقة الحرارية الناتجة عن القوس الكهربائي أثناء فصل التلامسات الحاملة للتيار. ↩