اگر به جای کلید ولتاژ متوسط ​​از کلید ولتاژ پایین استفاده کنید چه اتفاقی می افتد؟

در سیستم های قدرت الکتریکی،تابلو برق کم ولتاژ (LV).وتابلو برق ولتاژ متوسط ​​(MV).برای محدوده های ولتاژ، کاربردها و استانداردهای ایمنی کاملاً متفاوت طراحی شده اند. تابلو برق LV معمولا در ولتاژ تا 1000 ولت AC کار می کند، در حالی که پوشش تابلو برق MV از 3 کیلو ولت تا 36 کیلو ولت (یا در برخی استانداردها تا 38 کیلو ولت) متغیر است. استفاده از تابلو برق LV به جای تابلو برق MV فقط یک خطا در مشخصات نیست - این یک نقض خطرناک اصول مهندسی برق است. در زیر تجزیه و تحلیل دقیقی از آنچه در چنین سناریویی اتفاق می افتد ارائه شده است.

1. خرابی فوری دی الکتریک (شکست عایق)

فوری ترین و فاجعه بارترین پیامد خرابی عایق است. تابلو برق LV با فاصله (شکاف هوا) و فواصل خزشی مناسب برای تنها تا 1000 ولت طراحی شده است. هنگامی که تحت ولتاژ متوسط ​​قرار می گیرد (به عنوان مثال، 11 کیلوولت یا 33 کیلوولت)، هوا بین شین ها، پایانه ها و محفظه یونیزه می شود و چشمک می زند. نتیجه یک فلاش قوس داخلی شدید است که احتمالاً منجر به انفجار تابلو برق می شود.

2. فلاش قوس و خطر آتش سوزی

خطاهای ولتاژ متوسط ​​انرژی بسیار بالاتری نسبت به خطاهای ولتاژ پایین آزاد می کنند. تابلو برق LV فاقد محفظه های خاموش کننده قوس، کانال های قوس الکتریکی و مکانیسم های کاهش فشار موجود در تابلو برق MV (مانند گاز SF6 یا قطع کننده های خلاء) است. هنگامی که یک قوس در تابلو برق LV در سطوح MV رخ می دهد، دمای قوس می تواند بیش از 10000 درجه سانتیگراد باشد و مس و فولاد را تبخیر کند. امواج فشار می تواند درها را از محفظه ها منفجر کند و به پرسنل مجاور آسیب برساند. فلز مذاب و گازهای یونیزه شده می توانند مواد اطراف را مشتعل کنند. نتیجه یک آتش سوزی و انفجار پرخطر است که اغلب با عواقب مرگبار برای اپراتورها همراه است.

3. نابودی کامل کلیدهای مدار

قطع کننده های مدار LV (به عنوان مثال، کیس های قالبی یا قطع کننده های مدار هوا) دارای ظرفیت شکست نامی (Icu) برای خطاهای ولتاژ پایین هستند، اما برای قطع جریان های خطای ولتاژ متوسط ​​طراحی نشده اند. هنگامی که یک خطای MV رخ می دهد، کنتاکت های شکن ممکن است به دلیل فشار ناکافی تماس و قابلیت قطع قوس به یکدیگر جوش بخورند. قوس ممکن است در عبور جریان طبیعی از صفر خاموش نشود و منجر به ایجاد قوس پایدار شود. محفظه شکن ممکن است در اثر فشار قوس داخلی بشکند. در نتیجه، قطع کننده مدار نمی تواند عیب را برطرف کند، و حفاظت MV بالادست (به عنوان مثال، یک فیدر شکن در ایستگاه فرعی) باید قطع شود - اما تا آن زمان، کلید LV قبلاً از بین رفته است.

4. از دست دادن ایمنی برق و خطر پرسنل

تابلو برق ولتاژ متوسط ​​دارای ویژگی های ایمنی اجباری است که تابلو برق LV ندارد، از جمله کلیدهای ارت برای اتصال ایمن به زمین کابل ها پس از جداسازی، نشانگرهای حضور ولتاژ و دریچه های روی کنتاکت های ثابت، قفل های اینترلاک برای جلوگیری از دسترسی به قطعات برقی (مانند قفل های Castell یا سولنوئید)، و قفسه های ریموت با سیستم های قوس الکتریکی. بدون این ویژگی‌ها، اپراتورهایی که تلاش می‌کنند مدار MV را در داخل یک پانل LV حفظ کنند یا جدا کنند، با خطر فوری ناشی از پتانسیل‌های گام و لمس، شارژهای خازنی و فلاش قوس بدون محدودیت مواجه می‌شوند. نتیجه آسیب شدید یا مرگ پرسنل برق است.

5. گرمای بیش از حد و فرار حرارتی

تابلو برق MV برای کنترل جریان های پیوسته بالاتر و جریان های مقاومت کوتاه مدت (مثلاً 25 کیلو آمپر برای 1 تا 3 ثانیه) طراحی شده است. شینه های LV و اتصالات کوچکتر هستند و جرم حرارتی کمتری دارند. در شرایط MV، حتی جریان بار معمولی ممکن است باعث گرمایش بیش از حد به دلیل کوچک بودن شینه‌ها شود. در طول یک خطا، انرژی I²t تقریباً فوراً شینه‌های مسی و عایق را ذوب می‌کند. این منجر به ذوب عایق، اتصال کوتاه فاز به فاز و خرابی های آبشاری می شود.

6. هماهنگی حفاظتی غیر قابل اعتماد

رله های حفاظتی LV (اغلب در قطع کننده ها ادغام می شوند) منحنی های سفر ساده و ارتباطات محدودی دارند. سیستم‌های MV به رله‌های حفاظتی پیچیده با ویژگی‌هایی مانند حفاظت دیفرانسیل، جریان اضافه جهت، حفاظت از فاصله (امپدانس)، و حفاظت از شکست شکن نیاز دارند. تابلو برق LV متصل به منبع MV راهی برای تمایز بین یک اضافه بار جزئی و یک خطای اصلی ندارد. نتیجه، زمین خوردن آزاردهنده است - یا بدتر از آن، اصلاً زمین نمی خورد. در نهایت، کل قطع کننده پست بالادست ممکن است قطع شود و باعث خاموشی گسترده شود.

7. نقض قوانین و استانداردهای برق

استفاده از تابلو برق LV در مدار MV تقریباً همه کدهای اصلی الکتریکی را نقض می‌کند، از جمله IEC 61439 (مجموعه‌های LV) در مقابل IEC 62271-200 (تابش فلزی MV)، NEC (NFPA 70) مواد 240 و 490، و IEEE C37.20. این منجر به مسئولیت قانونی، بی اعتباری بیمه، و اتهامات احتمالی سهل انگاری جنایی در صورت وقوع حادثه می شود.

8. آسیب به تجهیزات پایین دست

حتی اگر تابلو برق LV برای مدت کوتاهی زنده بماند - که بسیار بعید است - تغییر ولتاژ اشتباه خواهد بود. سیستم های MV اغلب ترانسفورماتورهای کاهنده را تامین می کنند. قرار دادن تابلو برق LV در بالادست ترانسفورماتور MV/LV از نظر فیزیکی غیرممکن است زیرا عایق تابلو برق LV قبل از رسیدن به سمت اصلی ترانسفورماتور از کار می افتد و جریان هجومی ترانسفورماتور باعث قطع یا از بین رفتن بریکرهای LV می شود. نتیجه از دست دادن تمام بارهای پایین دست و آسیب احتمالی ترانسفورماتور است.

نتیجه - چرا این هرگز نباید انجام شود

به طور خلاصه، تابلو برق ولتاژ پایین برای ولتاژهای تا 1 کیلو ولت رتبه بندی می شود، در حالی که تابلو برق ولتاژ متوسط ​​برای 3 کیلو ولت تا 36 کیلو ولت طراحی شده است. تابلو برق LV به خاموش کردن هوا با قابلیت قطع قوس محدود متکی است، در حالی که تابلو برق MV از خلاء یا SF6 برای خاموش کردن قوس مطمئن استفاده می کند. ظرفیت شکست قطع کننده های LV برای جریان های خطای MV کافی نیست و منجر به جوشکاری کنتاکت ها و انفجار می شود. ویژگی های ایمنی در تابلو برق LV اساسی است، در حالی که تابلو برق MV شامل کلیدهای زمین، کرکره ها و اینترلاک ها برای جلوگیری از شوک مرگبار است. در نهایت، تابلو برق LV با IEC 61439 مطابقت دارد، در حالی که تابلو برق MV باید استاندارد IEC 62271-200 را داشته باشد - استانداردی که تجهیزات LV نمی توانند آن را برآورده کنند.

پاسخ نهایی:استفاده از تابلو برق فشار ضعیف به جای تابلو ولتاژ متوسط ​​منجر به خرابی فوری عایق، انفجار شدید قوس الکتریکی، تخریب تجهیزات، خطر شدید آسیب کشنده به پرسنل و نقض کامل قوانین ایمنی الکتریکی می شود. هرگز در هیچ شرایطی جایز نیست. اگر به یک تابلو برق ولتاژ متوسط ​​نیاز است، تنها راه حل صحیح استفاده از تابلو برق MV با رتبه مناسبی است که برای آن کلاس ولتاژ طراحی، آزمایش و تایید شده است.