Kaj se bo zgodilo, če uporabite nizkonapetostno stikalno napravo namesto srednjenapetostne?

V elektroenergetskih sistemih,nizkonapetostne (NN) stikalne napraveinsrednjenapetostne (SN) stikalne napraveso zasnovani za popolnoma drugačna napetostna območja, aplikacije in varnostne standarde. LV stikalne naprave običajno delujejo pri napetostih do 1000 V AC, medtem ko MV stikalne naprave pokrivajo obseg od 3 kV do 36 kV (ali do 38 kV v nekaterih standardih). Uporaba stikalne naprave LV namesto stikalne naprave MV ni le napaka v specifikaciji - je nevarna kršitev načel elektrotehnike. Spodaj je podrobna analiza, kaj bi se zgodilo v takem scenariju.

1. Takojšnja dielektrična razgradnja (odpoved izolacije)

Najbolj neposredna in katastrofalna posledica bi bila okvara izolacije. LV stikalne naprave so zasnovane z odmiki (zračnimi režami) in plazilnimi razdaljami, ki so primerne samo za napetost do 1000 V. Ko bi bil izpostavljen srednji napetosti (npr. 11 kV ali 33 kV), bi zrak med zbiralkami, sponkami in ohišjem ioniziral in preplahnil. Posledica je silovit notranji oblok, ki verjetno povzroči eksplozijo stikalne naprave.

2. Nevarnost obloka in požara

Srednjenapetostne napake sprostijo bistveno več energije kot nizkonapetostne napake. Nizkonapetostne stikalne naprave nimajo komor za dušenje obloka, obločnih žlebov in mehanizmov za razbremenitev tlaka, ki jih najdemo v srednjenapetostnih stikalnih napravah (kot so plin SF6 ali vakuumski prekinjevalci). Ko pride do obloka v nizkonapetostnih stikalnih napravah na nivoju MV, lahko temperatura obloka preseže 10.000 °C, pri čemer se baker in jeklo izhlapita. Tlačni valovi lahko odnesejo vrata z ohišij in poškodujejo osebje v bližini. Staljena kovina in ionizirani plini lahko vnamejo okoliške materiale. Rezultat je zelo nevaren požar in eksplozija, pogosto s smrtnimi posledicami za operaterje.

3. Popolno uničenje odklopnikov

Nizkonapetostni odklopniki (npr. z oblikovanim ohišjem ali zračni odklopniki) imajo nazivno prekinitveno zmogljivost (Icu) za nizkonapetostne napake, vendar niso zasnovani za prekinitev srednjenapetostnih okvarnih tokov. Ko pride do napake MV, se lahko kontakti odklopnika zvarijo skupaj zaradi nezadostnega kontaktnega tlaka in zmožnosti prekinitve obloka. Lok morda ne bo ugasnil pri prehodu naravnega toka skozi ničlo, kar vodi do trajnega obloka. Ohišje odklopnika se lahko razbije zaradi notranjega pritiska obloka. Posledično odklopnik ne odpravi napake in mora se sprožiti MV zaščita navzgor (npr. napajalni odklopnik na postaji) - toda do takrat je bila LV stikalna naprava že uničena.

4. Izguba električne varnosti in nevarnost za osebje

Srednjenapetostne stikalne naprave vključujejo obvezne varnostne funkcije, ki jih LV stikalne naprave nimajo, vključno z ozemljitvenimi stikali za varno ozemljitev kablov po izolaciji, indikatorji prisotnosti napetosti in zaklopi na fiksnih kontaktih, zaklepi za preprečevanje dostopa do delov pod napetostjo (kot so Castell ali solenoidni zaklepi) in daljinsko regalo s sistemi za ublažitev obločnega bliska. Brez teh funkcij se operaterji, ki poskušajo vzdrževati ali izolirati srednjenapetostno vezje znotraj LV plošče, soočajo s takojšnjo nevarnostjo zaradi potencialov koraka in dotika, kapacitivnih nabojev in nezadrženega bliska obloka. Posledica so hude poškodbe ali smrt električnega osebja.

5. Pregrevanje in toplotni beg

SN stikalne naprave so zasnovane za ravnanje z višjimi trajnimi tokovi in ​​kratkotrajnimi zdržljivimi tokovi (npr. 25 kA za 1 do 3 sekunde). NN zbiralke in priključki so manjši in imajo manjšo toplotno maso. V pogojih MV lahko celo običajni obremenitveni tok povzroči prekomerno segrevanje zaradi premajhnih vodil. Med napako bi energija I²t skoraj v trenutku stopila bakrene zbiralke in izolacijo. To vodi do taljenja izolacije, medfaznih kratkih stikov in kaskadnih okvar.

6. Nezanesljiva koordinacija zaščite

NN zaščitni releji (pogosto integrirani v odklopnike) imajo preproste krivulje sprožitve in omejeno komunikacijo. MV sistemi zahtevajo sofisticirane zaščitne releje s funkcijami, kot so diferencialna zaščita, usmerjeni pretok, zaščita na daljavo (impedanca) in zaščita pred izpadom odklopnika. Nizkonapetostna stikalna naprava, priključena na MV vir, ne bi imela načina za razlikovanje med manjšo preobremenitvijo in večjo napako. Rezultat je moteče spotikanje - ali še huje, spotikanja sploh ni. Končno se lahko sproži celoten odklopnik podpostaje, ki je navzgor, kar povzroči obsežno izpad električne energije.

7. Kršitev električnih kodeksov in standardov

Uporaba nizkonapetostnih stikalnih naprav v srednjenapetostnem tokokrogu krši skoraj vse večje električne kode, vključno z IEC 61439 (LV sklopi) v primerjavi z IEC 62271-200 (srednjenapetostne kovinske stikalne naprave), členoma 240 in 490 NEC (NFPA 70) in IEEE C37.20.2 za srednjenapetostne stikalne naprave. Posledica tega je pravna odgovornost, razveljavitev zavarovanja in morebitne obtožbe zaradi malomarnosti v primeru nesreče.

8. Poškodbe na nadaljnji opremi

Tudi če bi LV stikalna naprava preživela kratek čas - kar je zelo malo verjetno - bi bila transformacija napetosti napačna. SN sistemi pogosto napajajo padajoče transformatorje. Postavitev NN stikalne naprave pred transformator MV/LV je fizično nemogoča, ker bi izolacija LV stikalne naprave odpovedala, preden bi dosegla primarno stran transformatorja, in vklopni tok transformatorja bi sprožil ali uničil LV odklopnike. Posledica je izguba vseh bremen na koncu toka in morebitna poškodba transformatorja.

Zaključek – Zakaj se to ne sme nikoli storiti

Če povzamemo, nizkonapetostne stikalne naprave so ocenjene za napetosti do 1kV, medtem ko so srednjenapetostne stikalne naprave zasnovane za 3kV do 36kV. Nizkonapetostne stikalne naprave se opirajo na zračno dušenje z omejeno zmožnostjo prekinitve obloka, medtem ko srednjenapetostne stikalne naprave uporabljajo vakuum ali SF6 za zanesljivo gašenje obloka. Izklopna zmogljivost NN odklopnikov je nezadostna za SN napakne tokove, kar vodi do zvarjenih kontaktov in eksplozije. Varnostne funkcije v stikalnih napravah LV so osnovne, medtem ko stikalne naprave MV vključujejo ozemljitvena stikala, zaklope in zapore za preprečevanje smrtnega udara. Nazadnje, NN stikalne naprave so v skladu z IEC 61439, medtem ko morajo MV stikalne naprave izpolnjevati IEC 62271-200 - standard, ki ga LV oprema ne more zadovoljiti.

Končni odgovor:Uporaba nizkonapetostne stikalne naprave namesto srednjenapetostne stikalne naprave bo povzročila takojšnjo okvaro izolacije, močno eksplozijo bliska obloka, uničenje opreme, izjemno tveganje smrtnih poškodb osebja in popolno kršitev kodeksov električne varnosti. Nikoli in v nobenem primeru ni dopustno. Če je potrebna srednjenapetostna stikalna naprava, je edina pravilna rešitev uporaba pravilno ocenjene srednjenapetostne stikalne naprave, zasnovane, preizkušene in certificirane za ta napetostni razred.