در برخی مشخصات فنی الزام استفاده از SURGE ARRESTER در فیدر موتورهای فشار متوسط با جریان LOCK OUT کمتر از 600 آمپر قید می شود.
آیا این الزام فنی شامل همه سوئیچگیرهای فشار متوسط می شود؟ عدد 600 آمپر از کجا می آید؟

موضوع

[محمد سعید جعفرپورمدیرکل]

الزام مطرح شده محدود به سوئیچگیرهای مجهز به کلیدهای خلا است و مقدار 600 آمپر اولین بار در کارهای پژوهشی مرتبط با قطع کننده های خلا در سال 1988 مطرح شد. موتورهای در حال راه اندازی یا روتور قفل شده در معرض یک جریان به شدت اندوکتیو هستند که قطع آن در سطوح انرژی پائین می تواند سبب بروز مشکلاتی به شرح زیر شود.

در سیستمهای قدرت هر جا پای محدودیتهای فنی جریان کم به میان می آید تکنولوژی خلا بیش از همه بحث بر انگیز می شود. در قطع کننده های خلا اعم از کنتاکتور و کلیدهای قدرت با دسته ای مهم از مزیتهای فنی و اقتصادی روبرو هستیم، با اینحال تخلیه فضای سوئیچینگ از حاملهای یونی انتقال جریان (پلاسما) با کمال تعجب مشکلاتی در قطع جریانهای کم انرژی ایجاد می کند که در بحثهای عایق فشار قوی تحت عنوان transient over voltage شناخته می شوند. در کلیدهای قدرت AC عمل قطع جریان پس از جدایی فیزیکی کنتاکتها و شکل گیری پلاسمای جرقه در زمانهای نزدیک به صفر جریان سینوسی اتفاق می افتد که یک مزیت مهم رژیم AC نسبت به DC است و فرصت لازم برای قطع جریان انرژی بار الکتریکی یا خطا را مهیا می کند. با اینحال در کلیدهای با توان اطفاء بالای قوس، احتمال خاموش شدن قوس در لحظات غیر صفر وجود دارد که بسته به خاصیت اندوکتیو مدار موجد یک ولتاژ واکنشی متناسب با سرعت تغییرات جریان است (E=1/2 L . di/dt). در مدارتی که خاصیت سلفی غالب دارند این ولتاژ بازگشتی در نزدیک صفر جریان (نه لزوما خود صفر)  می تواند دردسر ساز باشد زیرا همزمان با وقوع پیک ولتاژ سیستم است (به دلیل اختلاف فاز  نزدیک به 90 درجه). یک مشکل دیگر انطباق فرکانسی سلف و خازن معادل مدار در فرکانسهای طبیعی بزرگتر از فرکانس کار سیستم یعنی 50 هرتز است، زیرا تا قبل از قرار گیری ولتاژ در شیب کاهشی، احتمال بازگشت قوس و قطع مجدد آن وجود دارد که تحت عنوان transient recovery voltage شناخته می شود. در این حالت با هر بار بازگشت قوس، ولتاژ بازگشتی القایی با مقدار پیک ولتاژ سیسنوسی جمع نمی شود بلکه با مقداری بزرگتر ناشی از قوس قبلی جمع می شود که می تواند کل مدارات درگیر اعم از کابل ، موتور و ترانسفورماتور را در معرض اضافه ولتاژهای گذار قرار دهد. احتمال بروز همه این شرایط سخت در قطع جریان سلفی ترانسفورماتورها و ماشینهای دوار بی بار وجود دارد که تحت عنوان chopping current بویژه در کلیدهای خلا نیازمند رسیدگی است.

در کلیدهای خلا تبخیر فلزی نواحی انتشار قوس روی سطح کنتاکتها به شکل گیری پلاسما کمک می کند. هر چه انرژی این جریان که متناسب با توان دوم مقدار موثر آن است بیشتر باشد احتمال شکل گیری پلاسمای پایدار بیشتر است، بنابراین با افزایش انرژی جریان الکتریکی قوس احتمال بروز TRV های مخرب کمتر می شود.

حد پایین مقدار موثر جریان از نظر عدم شکل گیری اضافه ولتاژهای گذرای مخرب در یک عملیات قطع  تحت خلا در سال 1988  طی مقاله:

Telander, S., Wilhelm, M., Stamp, K., Surge limiters for vacuum circuit breaker switchgear, IEEE
Transactions on Industry Applications, Vol. 24, pp. 554–559, July/August 1988

به میزان 600 آمپر معرفی شده است که تا همین امروز هم مورد استناد شرکتهای پیشتهاز این تکنولوژی نظیر ABB و زیمنس است. هرچند Paul G. Slade در کتاب ارزشمند تیوری، طراحی و کاربرد قطع کننده های خلا ، مدعی می شود چنین ولتاژهای خطرناکی تا سطوح بالاتر جریانی (2000 آمپر) نیز مشاهده شده است.

بنابراین سطح اقدامات احتیاطی برای نصب یا عدم نصب SURGE ARRESTER جهت کنترل اضافه ولتاژهای مزبور به سمت حضور طراح (پیمانکار، مشاور یا کارفرما) در پروژه دارد.

 

 

[نویسنده]

پاسخ‌ها