سیستمهای توزیع

ایمنی كلید فناوری كلیدخانه Switch gear است كمپانی ABB اخیرا ساخت AX۱ یك محصول كلیدخانه ولتاژ متوسط جدید عرضه كرده است این فناوری خصیصه ساختمانی منحصر به فردی را داشته و چندین مفهوم در طراحی آن به كار گرفته شده است

ایمنی كلید فناوری كلیدخانه (Switch gear) است. كمپانی ABB اخیرا ساخت AX۱ یك محصول كلیدخانه ولتاژ متوسط جدید عرضه كرده است. این فناوری خصیصه ساختمانی منحصر به فردی را داشته و چندین مفهوم در طراحی آن به كار گرفته شده است.

AX۱كلیدخانه جدید عایقبندی در برابر هوا و ولتاژ متوسط ABB بر مبنای فلسفه ایمنی ساخته شده كه بر مبنای آن فضای كامل ولتاژ قوی برای چندین ورودی و تغذیه كننده مكعبی و یك حصار فلزی پیش بینی شده كه امكان برخورد انسانی در شرایط سرویس را پیش نمیآورد. در جهت ارتقای ایمنی و مقابله با خطرات رودرروی انسانی و كاهش زمان برپاسازی دوباره در شرایط خرابی دستگاهی به نام ”حذفكننده آرك – Arc Eliminator “ ساخته ، امتحان و به كار برده شده است. مشخصه های نوآورانه دیگر نظیر مشاهده گری كامل و اتصالات سیم پیچها با كنتاكت جهشی نیز ایمنی AX۱ را بالاتر برده است.

محصولAX۱ در لودویكا ساخته شده كه بزرگترین مركز سازنده دستگاههای فشارقوی در دنیاست و آن را به مطلوبترین مكان برای توسعه بعدی AX۱ بدل گردانده است. كارخانه AX۱ شكل یكپارچه دارد و بخشهای تولید و اداری در كنار هم قرار دارند. این امر سبب می شود مبادله اطلاعات قابل اتكای بین بخشهای اداری و تولیدی به سرعت میسر شود.

●فضای كوچك،ایمنی بالا

به خاطر اندازه كوچك و ایمنی بالای این دستگاه نصب پانلهای AX۱ برای فضاهای كوچكی كه نیازمند ایمنی بالا هستند ، بسیار مطلوب است. به دلیل پویا بودن آرك حفاظتی AX۱ ،افزایش خطرناك فشار هیچگاه امكان شكلگیری پیدا نمیكند و اگر باز شدن درونی آرك كلیدخانه رخ دهد گازهای مضّر امكان انتشار ندارند. بنابراین به فضایی برای زدایش كمپرس گاز و آتش نیاز نیست زیرا حذف كننده های سریع آرك (قوس) در AX۱به سرعت بسیار بالایی از هر گسست احتمالی ناشی از صدمات جلوگیری می كند. مشخصه دیگری كه فضای موردنیاز AX۱ را كوچكتر می كند درهای كشویی آن است كه هیچ فضایی را در راهروی عملیاتی اشغال نمی كند.

تگنر Tegner در شهر واستراس ـ سوئد نمونه خوبی از تعبیه AX۱در فضایی بسیار كوچك است. در زیرزمین یك ساختمان چندین كارخانه AX۱ نصب شده است . یكی از آنها شامل یك AX۱ با ۱+۶ پانل است كه در یك سوراخی به اندازه شش مترمربع جاسازی شده است. در نبود فضا ، پانل حایل روی دیوار مقابل پانلهای AX۱ تعبیه شده است. این نمونه نشان میدهد كه AX۱در فضاهای كوچك چه برتریهایی دارد و ساختمان جمع و جور آن و عدم نیاز به فضای مربوط به زدایش كمپرس از آن جمله است.

یك نمونه دیگر از خصوصیات منحصر به فرد AX۱ در شهر مالمبرگت در شمال سوئد دیده میشود دستگاه در جایی ۱۰۰۰ متر زیر سطح محیط موردنیاز برای كارگران معدن و تجهیزات مكانیكی و برقی معادن نصب شده است. در یك معدن به دستگاه حفاری پیوسته نیاز وجود دارد كه سنگها را بشكافد. بزودی كابل مربوطه بسیار طولانی شده و كلیدخانه باید جابهجا شود. این كار معمولا پر دردسر و پرهزینه است. بنابراین به راهحلی جابهجاپذیر نیاز وجود دارد كه بتوان آن را به سرعت، راحت و هماهنگ با فرایند معدن كاری جابهجا كرد. در این جاست كه دستگاههای جمع و جور خاصیت خود را نشان میدهند. از آنجا كه در مكعبی AX۱ هنگام باز شدن به طور عمودی فشار داده میشود به فضای اضافی در جلوی پانلها نیازی نیست و جا برای مانور موردنیاز وجود دارد. یك مشخصه حیاتی دیگر AX۱حذف قوس ( Arc) آن است كه وجود یك سیستم رهاسازی فشار را غیرلازم میكند و این امری مهم در ایمنی كارگرانی است كه در معادن كار میكنند.

●كاربردهای دیگر

طراحی جمع و جور AX۱ آن را برای سكوهای نفتی و گازی مطلوب میسازد . پانلهای AX۱ از آلومینیوم ساخته شده و آن را سبك میكند. تجهیزات مخصوص دستگاههای دریایی با تنشهایی روبرو میشوند كه در شرایط عادی و در روی زمین با آن مواجه نمیشوند. حركت مقتدرانه امواج، ارتعاش و خوردگی به دلیل فضای آلوده به نمك از آن جمله است. برای اطمینان تأثیرپذیری AX۱ در سختترین شرایط AX۱به شكلی شدید برای سازگاری با نیازهای IEC و UL مورد آزمایش قرار گرفته است.

در كاناری وارف دوكلندز لندن نیز دستگاهای AX۱ نصب شده است. در یك ساختمان بانكی برای HSBC سه كلیدخانه AX۱ نصب شده است . دو دستگاه در پایین ساختمان كه هر كدام ۲۱ پانل AX۱ دارند. سومی با هشت پانل در طبقه هفتم تعبیه شده است و این مسالهای ایجاد نمیكند زیرا حذفكنندههای قوس الكتریكی به معنای عدم نیاز به هرگونه سیستم تخلیه فشار برای فشارهای بیش از حد و گاز است.

●طراحی AX۱

به دلیل شكل لولهای، ابعاد به شكلی اساسی كوچك شده است. اخیرا در مقایسه با دستگاههای مشابه در بازار AX۱ به عنوان كوچكترین آنها شناخته شده است. این اندازه كوچك به معنای آن است كه AX۱میتواند به راحتی در یك كانتینر استاندارد ۳/۷ متر قرار گیرد. گذشته از صرفهجویی در فضا، كار نصب نیز آسانتر میشود،زیرا این دستگاه به طور یكپارچه و مونتاژ شده در كانتینر قرار میگیرد و در مكان نصب، تنها كار، اتصال كابلها است. این دستگاه با شكل خود تصمین كننده طراحی بهینه و قوی پانلهاست.

میدانهای همنواختی – الكتریكی دور میله جریان وجود دارد كه آن را برای سازگارسازی و به كارگیری مرحله به مرحله كوتاه ایمن میسازد. بین فازها همواره پتانسیل زمینی وجود دارد كه ریسك گریپاژ جریان را به حداقل میرساند. به عایقهای سدكننده بین فازها نیازی نیست (یا بین فاز و زمین)و میلهٔ جریان اصولا نیازی به عایقكاری ندارد. همچنین میله جریان به اتصالات فنری سیم پیچهای منحصر به فرد خود، كار الحاق پانلها به یكدیگر را سادهتر میكند.

این شكل AX۱ است كه استفاده از آن را به عنوان یك تكنیك اتصال به فنرهای Helicon بدون چفت میسر كرده است. اتصالات فنری سیمپیچ در تمام نقاط ارتباط مدار اصلی به كار گرفته میشود كه در سیستم میله جریان بین پانلها قابل پیادهسازی ـ و یا در اتصالات بالاتر یا پایینتر و دستگاههای كابلهای ارتباطی ـ است . این تكنیك اتصالات فنری سیمپیچ در نقاط قابل جابجایی انتقال جریان داخل دستگاههای سوئیچ مورد استفاده قرار میگیرد. اگرچه این تكنیك منحصر به AX۱ نیست اما صناعت و تكنیكی است كه امتیاز آن را ABB دارد و برای مدارشكنهای فشارقوی و كلیدخانههای GIS در ۲۰ سال اخیر به كار گرفته شده است.

تكنیكهای جدید اندازهگیری كه در AX۱ به كار گرفته شده به مفهوم آن است كه جریان با سیمپیچ روگوسكی Rogowski اندازهگیری میشود. این سیمپیچ از گونهای حلقوی است كه روی بدنهای از مواد غیرمغناطیسی پیچیده شده است و درجه حرارتش ثابت است. این دستگاه قادر به اندازهگیری جریان چند آمپر تا جریان مدار ـ كوتاه است و اندازهگیری دقیق اُفت فشار قوی را به عنوان وسیلهای ساده برای وارسی پوشش كنتاكت مدارشكن نیز انجام میدهد. هر سنسور مورد آزمایش قرار میگیرد و خطاها به شكل فاكتور اصلاحی برای رایانه پانل تصحیح می شود بنابراین دقت اندازهگیری آن بالاست.

●پایداری

در حالی كه ارزشگذاری برای ایمنی یك كلیدخانه به زبان اقتصادی دشوار است، پایداری آن از جهتی دیگر اهمیت اقتصادی دارد زیرایك گسست برنامهریزی نشده میتواند باعث ضرری هنگفت یا از دست رفتن درآمد شود.

معمولا به دلیل سرهمبندی كردن نادرست، بیشتر اشتباهات در اتصال كابلها رخ میدهد. در AX۱ اتصالات پیش ساخته كابلها در بیرون و به شكل مخروط یا در داخل به شكل پریز مورد استفاده قرار گرفته است. منبع اشتباه بخشهای مكانیكی، دستگاههای عملیاتی هستند به این دلیل كه در AX۱مدارشكن و كاركرد عدم اتصال وارثینگ (earthing) به هم بستهاند و همواره در چارچوب مدار اصلی نصب میشوند. گذشته از آن میتوان دستگاههای عملیاتی را بدون خارج كردن هر یك از پانلها از سرویس جابهجا كرد. یك اشتباه دیگر (اگرچه اندكتر) گرمایش بیش از حد در ارتباط با میله جریان است. از آنجا كه AX۱ یك سیستم لولهای میله جریان با تكنیك اتصال بدون پیچ دارد (كنتاكت فنری سیمپیچ) خطای گرمایش بیش از حد به دلیل محكم نبودن ناكافی لنگر وجود ندارد. كنتاكت فنری سیمپیچ با حلقههایی به شكل ]حرف[ O و پوشش لاستیكی به خوبی محافظت میشود تا از نفوذ عوامل محیطی و بیرونی جلوگیری كند.

جدیترین اشتباه در كلیدخانه ناشی از قوس الكتریكی داخلی است. دستگاه بسیار سریع حذف كننده قوس الكتریكی در AX۱ به معنای جلوگیری از چنین اتفاقی است كه پس از بازرسی، برگرداندن دوباره كلیدخانه به سرویس را به سرعت میسر میكند. در حالی كه در كلیدخانههای دیگر به دنبال خطای ناشی از قوس الكتریكی به كار انداختن مجدد آن هفتهها طول میكشد.

از آنجا كه تلفات عملیات به حداقل میرسد در صرفهجویی انرژی و عمر مفید دستگاه مؤثر است كه همچنین باعث كاهش تأثیرات ]مخرب[ زیستمحیطی میشود. در جریان طراحی از مواد قابل بازیافت نیز استفاده شده است.

●حذف‌كننده قوس الكتریكی

حذفكننده قوس الكتریكی را بخش سیستم بازرسی و محافظت قوس الكتریكی اپتیك ABB پخش كرده است. اتصالات سه فازه هم زمان در مدتی كمتر از ۵ میلیثانیه بسته میشود . در نبود این سیستم فشار به حدود ۵۰ درصد حداكثر پیشین خود میرسید.

اگر یك قوس الكتریكی باز در كلیدخانه رخ دهد هر سه فاز به سرعت ”ارث“ میشوند و فشاری خطرناك مجال شكل گیری پیدا نمیكند، و گازهای داغ و زهرآلود نیز زمان برای تشكیل شدن پیدا نمیكنند. كلیدخانه همواره در معرض خسارات اندكی قرار دارد و اگر كسی جلوی آن ایستاده باشد، مجروح نخواهد شد. پس از معلوم شدن علت و انجام اقدامهای ضروری، عملیات كلیدخانه به سرعت و بدون نیاز به تعمیر برقرار میشود.

اخیرا در تایلند یك مورد خطا دیده شد كه در آنجا حذفكننده قوس الكتریكی، كلیدخانه را نجات داد. این حذفكننده به مانند سیستم كیسه هوا در خودرو عمل كرد و كلیدخانه را از خسارات عمده رهانید . بعدا پس از وارسی و یافتن محل خطا، دستگاه كاملا تمیز و سالم شد.

●خودنگهداری

AX۱ دستگاهی است كه به عنوان ”كلیدخانه هوشمند“ شناخته شده است. هوش آن را هم در رایانههای پانلها و هم درچند سیستم اداره گزارشگر خطاها میتوان دید كه در هر پانل AX۱ تعبیه شده و هر كدام شامل تعدادی سنسور است كه میزان زیادی از اطلاعات مفید را گرد میآورند. AX۱به بازرسیهای ادواری معمول نیازی ندارد زیرا كاملا با پانلهای كامپیوتر (رایانه) خود اداره میشود . آنها چشمی بینا بر روی كلیدخانه داشته و در موارد بسیاری در صورت نیاز به بازرسی و سرویس هشدار میدهند.

مجله PEI ـ مارس ۲۰۰۳