عندما يبحث المهندسون ومديرو المشتريات عن المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط، نادرًا ما يبدأون بصفحة فارغة. لدى معظمهم بالفعل مستوى الجهد الكهربي في الاعتبار، أو نوع المنشأة التي يصممون لها، أو فلسفة الصيانة التي يحتاجون إلى استيعابها. ما يحتاجون إليه هو تفصيل واضح لكيفية اختلاف أنواع المنتجات الرئيسية فعليًا، وما هي المواصفات المهمة حقًا لتطبيقاتها، وما هي الأسئلة التي يجب طرحها على الشركة المصنعة قبل الالتزام بأمر الشراء.
ويغطي هذا الدليل كل ذلك. وهو يركز على التكوينات الثلاثة التي تظهر غالبًا في المشاريع الصناعية ومشاريع المرافق في جميع أنحاء العالم: مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية، ومجموعة المفاتيح الكهربائية المكسوة بمعدن التيار المتردد، ومجموعة المفاتيح الكهربائية ذات السحب المدرع. إن فهم كيفية ارتباط هؤلاء الثلاثة ببعضهم البعض هو أساس أي قرار اختيار سليم.
غرفة المفاتيح الكهربائية للمحطة الفرعية
ما الذي تفعله المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط فعليًا؟
إن المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط هي طبقة المعدات التي تقع بين مصدر نقل الجهد العالي- ودوائر التوزيع التي تغذي المباني والمحركات والمحولات والأحمال الأخرى. وتتمثل وظائفها الأساسية في التحكم في تدفق الطاقة، وعزل الأخطاء بسرعة، والسماح بإجراء الصيانة بأمان.
يغطي مصطلح "الجهد المتوسط" نطاقًا واسعًا. يُفهم نطاق الجهد بشكل عام على أنه يعني أنظمة التوزيع التي تزيد عن 1 كيلو فولت ويصل عمومًا إلى 52 كيلو فولت. من الناحية العملية، يتم تحديد معظم المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط التجارية والصناعية في نطاق 3.3 كيلو فولت إلى 36 كيلو فولت. يوجد أسفل ذلك ترس منخفض الجهد-مقدر بأقل من 1 كيلو فولت، يستخدم في المباني السكنية والتجارية الصغيرة. وفوقه توجد{10}معدات نقل الجهد العالي، والتي تتطلب إستراتيجيات عزل وتطهير مختلفة بشكل أساسي.
إن التمييز بين المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط والمنخفض ليس مجرد رقم جهد. تعمل مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط على موازنة التكلفة والصيانة مع مرور الوقت والحجم، مما يجعلها مناسبة للمنشآت الصناعية الصغيرة والكبيرة والمحطات الفرعية وشبكات توزيع المرافق. وهذا التوازن هو السبب وراء اتساع نطاق هذه الفئة والسبب وراء أن الاختيار بين أنواع الإنشاءات يحمل عواقب حقيقية على كل من التكلفة الأولية ونفقات التشغيل-طويلة الأجل.
أنواع البناء الثلاثة الرئيسية
المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية
المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنيةهي الفئة الأوسع والأكثر شمولاً بين الثلاثة. لا تتطلب مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية التقسيم الكامل للمكونات الداخلية. قد تتشارك جميع المكونات الأساسية، بما في ذلك قواطع الدائرة وقضبان التوصيل ووصلات الكابلات، في حاوية واحدة بدلاً من فصلها بحواجز معدنية مؤرضة بين كل منطقة وظيفية.
هذا النهج البناء له مزايا عملية. عادةً ما تكون المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية أقل تكلفة، ولها مساحة أصغر، ويمكن أن توفر مجموعة متنوعة من خيارات النقل والاتصال مقارنة بلوحات المفاتيح الكهربائية المكسوة بالمعدن. بالنسبة للمشروعات التي تكون فيها مستويات تيار العطل معتدلة والبيئة مستقرة نسبيًا، يوفر هذا التصميم أداءً قويًا دون علاوة التكلفة المرتبطة بالمعدات المجزأة بالكامل.
غالبًا ما يتم اختيار المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة-ومناسبة للتطبيقات ذات مستويات تيار الأعطال المنخفضة. وهو يفي بمعايير ANSI وIEEE، مما يضمن الموثوقية لبيئات محددة.
حيث تكون المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية مناسبة بشكل أفضل: المحطات الفرعية الثانوية، والمرافق التجارية الأصغر حجمًا، والتطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة ويمكن التحكم في تيار الأعطال، والمشاريع التي يكون فيها انضباط الميزانية قيدًا أساسيًا.
المفاتيح الكهربائية المكسوة بالمعدن
مكيف هواء معدنيتمثل المفاتيح الكهربائية الطبقة الأعلى من بناء الجهد المتوسط. السمة المميزة هي التقسيم. يتم عزل كل مكون وظيفي، بما في ذلك قاطع الدائرة، وقضبان التوصيل، ومقصورات الكابلات، داخل غلافه المعدني المؤرض. يتم فصل هذه المقصورات بشكل كامل لمنع الاتصال العرضي واحتواء الأخطاء المحتملة.
الآثار المترتبة على السلامة لهذا التصميم كبيرة. من وجهة نظر السلامة، توفر المفاتيح الكهربائية المكسوة بالمعدن حماية فائقة. يحد التقسيم من انتشار الأخطاء، ويقلل من خطر انتشار فلاش القوس، ويسمح بإجراء الصيانة على قسم واحد بينما تظل الأقسام المجاورة نشطة.
قواطع الدائرة المستخدمة في AC Metal Clad Switchgear هي أنواع سحب كمتطلب قياسي، وليست ميزة اختيارية. تسمح طبيعة السحب لقواطعها بتبسيط الصيانة والاختبار. يمكن تحريك القاطع فعليًا من خلال المواضع المتصلة والاختبارية والمفصولة دون -إلغاء تنشيط المجموعة بأكملها. يمكن اختبار القواطع الاحتياطية مسبقًا-، كما يمكن تبديل القواطع بأقل قدر من التعطيل للخدمة الكهربائية. يمكن اختبار أنظمة التحكم والمرحلات الوقائية في وضع الاختبار دون التأثير على وحدة تغذية توزيع الطاقة المرتبطة.
تلتزم مجموعة المفاتيح الكهربائية المكسوة بالمعدن بمعايير الصناعة الصارمة مثل IEC 62271-200 وANSI/IEEE C37.20.2. تتراوح تقديرات الجهد عادةً من 4.76 كيلو فولت إلى 38 كيلو فولت عند الطرف العلوي، وتغطي غالبية التطبيقات الصناعية والتجارية الكبيرة.
المكان الذي يناسب مجموعة المفاتيح الكهربائية AC Metal Clad Switchgear بشكل أفضل: المرافق الحيوية للمهام-مثل المستشفيات ومراكز البيانات ومصانع التصنيع حيث تكون متطلبات وقت التشغيل عالية؛ البيئات ذات المستويات الحالية للخطأ مرتفعة؛ والمشاريع التي تبرر فيها مرونة الصيانة طوال عمر التركيب الاستثمار الأولي الأعلى.
مدرعة Drawout Switchgear
مدرعة Drawout Switchgearهو مصطلح يظهر بشكل متكرر في مواصفات المشروع المكتوبة وفقًا لمعايير IEC وفي{0}}المفاتيح الكهربائية المصنعة في الصين والتي يتم تصديرها بموجب أطر عمل GB 3906، على الرغم من أن المفهوم الهندسي الأساسي يتوافق بشكل وثيق مع ما تحدده معايير أمريكا الشمالية على أنه مكسو بالمعدن. يشير الاسم نفسه إلى هدف التصميم: حيث توفر العلبة درعًا ماديًا حول كل حجرة، كما أن قاطع الدائرة قابل للسحب بدلاً من تثبيته في مكانه.
تتميز مجموعة المفاتيح الكهربائية المدرعة بهيكل مكون من أربعة-مقصورات تغطي منطقة قضيب التوصيل، ومنطقة القاطع، ومنطقة الكابل، ومنطقة التحكم. ويضمن هذا الهيكل احتواء الخلل الذي ينشأ في منطقة واحدة هناك، مما يحمي الأفراد والمعدات المجاورة. يمكن وضع القاطع، وهو عادة قاطع دائرة مفرغ في التصميمات الحديثة، بين المواضع مع بقائه داخل العلبة، مما يلغي الحاجة إلى تواجد الموظفين بالقرب من الموصلات الحية أثناء العمليات الروتينية.
تم تصميم مجموعة مفاتيح التيار المتردد القابلة للإزالة لتوفير أمان ومتانة معززتين، مما يضمن مصدر طاقة موثوقًا به في البيئات القاسية. إن بنيتها القوية تقاوم التأثيرات الخارجية، مما يجعلها مثالية لظروف الموقع الصعبة. كما تسهل الطبيعة المعيارية للتصميم سهولة الصيانة والترقيات المستقبلية.
بالنسبة لتطبيقات الجهد المتوسط التي تتراوح من 1 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت، تعتبر مجموعة المفاتيح الكهربائية المدرعة مثالية للمنشآت الصناعية ومحطات المرافق الفرعية والبنية التحتية -الكبيرة الحجم. تعد سلسلة KYN28A-12 أحد خطوط الإنتاج المرجعية على نطاق واسع في هذه الفئة، وهي مخصصة بشكل شائع لمشاريع توزيع 10 كيلو فولت عبر آسيا والشرق الأوسط وأفريقيا. عند 35 كيلو فولت، تعد تكوينات السحب المدرعة هي معيار الرعاية لأعمال المحطات الفرعية الأولية.
حيث تكون مجموعة المفاتيح الكهربائية ARMORED Drawout Switchgear مناسبة بشكل أفضل: المشاريع التي تتوافق مع IEC 62271-200 أو GB 3906؛ محطات المرافق الفرعية وتطبيقات الشبكات الحلقية في الأسواق التي تنتشر فيها المفاتيح الكهربائية المصنعة في الصين؛ والمرافق التي تتطلب احتواءًا قويًا للأخطاء بالإضافة إلى المرونة التشغيلية لآلية الكسارة القابلة للسحب.
GANGHENG XGN17 - 40.5 صندوق - نوع مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية ذات التيار المتردد الثابت
المواصفات الرئيسية للتقييم
اختيار نوع البناء ليس سوى جزء من عملية الاختيار. تحتاج كل حزمة مواصفات إلى معالجة المعلمات الفنية التالية قبل الذهاب إلى الشركة المصنعة للحصول على عرض الأسعار.
الجهد المقنن (أور).هذا هو الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر الذي تم تصميم الجهاز للتعامل معه. يجب تحديد الجهد المقنن أعلى من أعلى قيمة لجهد التشغيل ويرتبط بمستوى العزل. التصنيفات الشائعة للمشاريع الصناعية هي 12 كيلوفولت، 24 كيلوفولت، و36 كيلوفولت. إن تحديد تصنيف قريب جدًا من جهد النظام الفعلي لا يترك أي مجال للجهد الزائد العابر.
مستوى العزل الأساسي (BIL).تحدد هذه القيمة مدى قدرة مجموعة المفاتيح الكهربائية على مقاومة أحداث نبضات البرق. يغطي جهد الصمود النبضي البرقي جميع الأحداث عند الترددات العالية، وعادةً ما يكون الجهد الزائد من أصل خارجي. تعد مطابقة BIL لمجموعة المفاتيح الكهربائية مع مانعات الصواعق ونهايات الكابلات في نفس الدائرة متطلبًا يتجاهله المهندسون أحيانًا عند تجميع المواصفات.
تصنيف التيار العادي.هذا هو التيار المستمر الذي يجب أن تحمله قضبان التوصيل الرئيسية وقواطع الدائرة الكهربائية دون تجاوز حدود درجة الحرارة. تتراوح التقييمات القياسية لمجموعات المركبات متوسطة الحجم من 630 أمبير عند الحد الأدنى إلى 3000 أمبير أو أعلى لأقسام الوافدين الرئيسية في المنشآت الكبيرة.
تصنيف الدائرة القصيرة-.يجب أن يشير تصنيف الدائرة القصيرة- إلى قيمة kA المتناظرة والمدة، عادةً ثانية واحدة، للقواطع وقضبان التوصيل ومفاتيح التأريض وقطع الاتصال. يجب أيضًا تضمين القدرة الحالية. يعد التقليل من حجم تصنيف الدائرة القصيرة- أحد الأخطاء الأكثر خطورة في مواصفات مجموعة المفاتيح الكهربائية لأنه يؤثر على بقاء المعدات أثناء حدوث خطأ وعلى سلامة الأفراد الموجودين بالقرب منها.
الامتثال للمعايير.سوف تتطلب المشاريع مع المشترين أو المقرضين الدوليين إعلانًا واضحًا عن المعيار المطبق. تحكم IEC 62271-200 المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط المغلفة بالمعدن ضمن الإطار الدولي. ينطبق ANSI/IEEE C37.20.2 على المفاتيح الكهربائية المكسوة بالمعدن في أسواق أمريكا الشمالية. إن الامتثال لمعايير السلامة يقود ممارسات الاختيار الحديثة. بالنسبة لمشاريع التصدير من الصين، تعد محاذاة GB 3906 شائعة أيضًا ويجب تأكيدها مع الشركة المصنعة.
التقييم البيئي.تعتبر العوامل البيئية مثل الرطوبة ودرجة الحرارة من الاعتبارات المهمة عند اختيار مجموعة المفاتيح الكهربائية لضمان الأداء الموثوق. تتطلب التركيبات الخارجية مقاومة إضافية للعوامل الجوية، وقد تتطلب البيئات الاستوائية أو الساحلية استخدام سخانات مضادة-للتكثيف ومعالجات أسطح مطورة. يجب ذكر متطلبات تصنيف IP بشكل صريح في المواصفات.
كيفية مقارنة الموردين
وبمجرد أن تكون المواصفات الفنية واضحة، تنتقل عملية الاختيار إلى تقييم الشركات المصنعة. وهناك مجالات قليلة تستحق اهتماما خاصا.
وثائق اختبار النوع ليست اختيارية. ستحتوي مجموعة المفاتيح الكهربائية التي تم اختبارها بشكل صحيح على شهادات تصنيف القوس الداخلي، وتقارير اختبار تحمل الدائرة القصيرة-، وسجلات اختبار ارتفاع درجة الحرارة. المصنعون الذين لا يستطيعون إنتاج هذه المستندات يبيعون بالسعر وحده، ومن الصعب تبرير حجم مخاطر هذا الشراء في أي مشروع ذي أهمية.
إن قدرة المصنع على الإنتاج مهمة أكثر من ادعاءات الكتيب. تحتفظ الشركات المصنعة للمفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط بخطوط إنتاج مخصصة مع تصنيع CNC لمكونات الهيكل، وعمليات يتم التحكم فيها لتجميع قضبان الناقل، واختبار-عالي الكفاءة- داخليًا قبل الشحن. يعد طلب إجراء تدقيق للمصنع أو ترتيب فحص الإنتاج أمراً معقولاً للطلبات ذات الحجم الكبير.
غالبًا ما يتم التقليل من أهمية المهلة الزمنية وتوافر قطع الغيار في التقييم الأولي. إن مجموعة المفاتيح الكهربائية التي يستغرق إنتاجها 20 أسبوعًا ولا تحتوي على قواطع بديلة مخزنة محليًا تخلق مخاطر تشغيلية لمالك المنشأة. إن فهم جدول التسليم القياسي للشركة المصنعة، ومخزون القطع الاحتياطية المتوفر، وشبكة دعم ما بعد البيع-يجب أن يكون جزءًا من مقارنة البائعين، وليس فكرة لاحقة في مرحلة أمر الشراء.
اختيار النوع المناسب لمشروعك
يعود القرار بين مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية، ومجموعة المفاتيح الكهربائية المكسوة بألواح معدنية AC، ومجموعة المفاتيح الكهربائية ذات السحب المدرع، في نهاية المطاف إلى ثلاثة عوامل: مستوى تيار الخلل الموجود في النظام، وفلسفة الصيانة للمنشأة، وإطار المعايير المعمول به.
بالنسبة للمشاريع ذات مستويات تيار الأعطال المنخفضة، والبيئات المستقرة، والميزانيات الأكثر تشددًا، توفر مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة المعدنية أداءً مناسبًا بسعر تنافسي. بالنسبة للمرافق الحيوية-للمهام حيث يكون احتواء وميض القوس و-إمكانية الصيانة المباشرة للحافلة غير قابلة للتفاوض-، فإن AC Metal Clad Switchgear هو الاختيار المناسب. بالنسبة للمشروعات التي تحدد أطر عمل IEC أو GB، لا سيما في سياقات المرافق والبنية التحتية، توفر ARMORED Drawout Switchgear تصميم قواطع مجزأة وقابلة للسحب- والتي يتوقعها المهندسون والمرافقون في تلك الأسواق.
ولا يوجد أي من هذه الأنواع متفوق بطبيعته. كل منها عبارة عن استجابة هندسية لمجموعة محددة من المتطلبات. المشتري الذي يصل إلى الشركة المصنعة مع فهم واضح لتلك المتطلبات، مدعومة بمواصفات مفصلة، سيحصل دائمًا على أسعار أفضل، وامتثال أفضل، ومفاجآت أقل أثناء التشغيل من المشتري الذي يترك الاختيار للمورد.
إذا كنت تعمل على مواصفات مشروع قادم وتحتاج إلى إرشادات فنية بشأن المعلمات المقدرة، أو متطلبات اختبار النوع، أو فترات الإنتاج، فإن نقطة البداية الصحيحة هي محادثة مع الشركة المصنعة التي يمكنها عرض الوثائق لجميع الثلاثة.