تحليل الأعطال والتدابير المضادة لمفاتيح التبديل

ما هي لوحة التبديل؟

تتكون لوحة التوزيع الكهربائية من لوحة توزيع واحدة أو أكثر ذات جهد منخفض، بالإضافة إلى معدات التحكم والقياس والإشارة والحماية والتنظيم وغيرها من المعدات ذات الصلة. ويتولى المصنّع مسؤولية جميع التوصيلات الكهربائية والميكانيكية الداخلية، وتجميع المكونات الهيكلية معًا. وتتمثل الوظيفة الرئيسية للوحة التوزيع في فتح وإغلاق المعدات الكهربائية والتحكم بها وحمايتها أثناء عمليات توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها وتحويلها. وتشمل مكونات لوحة التوزيع بشكل أساسي قاطع الدائرة، ومفتاح الفصل، ومفتاح الحمل، وآلية التشغيل، والمحث المتبادل، وأجهزة الحماية المختلفة.

تحليل الأعطال والتدابير المضادة لمفاتيح التبديل
تُعدّ معدات التبديل الكهربائي ذات الجهد 12 إلى 40.5 كيلوفولت أكبر مكونات محطات التحويل في شبكة الكهرباء. وقد شهدت السنوات الأخيرة حوادث متكررة في هذه المعدات، مما أسفر عن خسائر اقتصادية وإصابات بشرية وآثار اجتماعية سلبية أخرى.
تتركز المخاطر الخفية للحوادث والعيوب الكامنة بشكل أساسي على طريقة التوصيل، وقدرة إطلاق القوس الداخلي، والعزل الداخلي، والحرارة، ومنع الإغلاق الخاطئ، وما إلى ذلك. ومن خلال صياغة تدابير مضادة مستهدفة، انخفض عدد حوادث مفاتيح التبديل وخزائن الشبكة الحلقية بشكل كبير، وتحسنت موثوقية تشغيل شبكة الطاقة بشكل مطرد.

1. مشكلة خفية في وضع التوصيل
1.1. نوع الخطر الخفي
1.1.1 يتم توصيل مانع الصواعق الموجود في خزانة التلفزيون مباشرة بالناقل
وفقًا لمتطلبات مواصفات التصميم النموذجية، يجب أن تتوافق مانعات الصواعق الخاصة بأجهزة التلفاز مع ناقل توصيل عربة النقل اليدوية، وترتيب موضع رف التلفاز، وطريقة التوصيل، وغيرها. بعض مانعات الصواعق الخاصة بأجهزة التلفاز موصولة بناقل التوصيل عبر عربة نقل يدوية معزولة. عند إصلاح التلفاز، حتى مع فصل عربة النقل اليدوية المعزولة، تظل مانعات الصواعق مشحونة، مما يعرض العاملين في المستودع لخطر الصعق الكهربائي. تتخذ مانعات الصواعق الموجودة في خزانة التلفاز أشكال التوصيل التالية بشكل أساسي، كما هو موضح في الشكل 2:

وضع توصيل لوحة التبديل مخفي

1، وضع التوصيل الأول: مانع الصواعق في خزانة التلفزيون والتلفزيون مثبت في المخزن الخلفي، والفيوز مثبت في السيارة، ومانع الصواعق متصل مباشرة بالناقل، والتلفزيون متصل بالناقل من خلال سلك العزل اليدوي؛
2، وضع التوصيل الثاني: تم تركيب مانع الصواعق الخاص بخزانة التلفزيون في غرفة الحافلة، وهو متصل مباشرة بالحافلة، وتم تركيب التلفزيون والفيوز في السيارة؛
3، طريقة التوصيل الثالثة: يتم تركيب مانع الصواعق الخاص بخزانة التلفزيون بشكل منفصل في المخزن الخلفي أو المخزن الأمامي، ويتم توصيله مباشرة بالحافلة والتلفزيون والفيوز المثبتين في السيارة.
4، وضع التوصيل الرابع: يتم تركيب التلفزيون والفيوز في حجرة الخزانة الثابتة لسلسلة XGN، ويتم تركيب مانع الصواعق بشكل منفصل في حجرة أخرى، ويتم توصيله مباشرة بالحافلة؛
5، وضع التوصيل الخامس: يتم تركيب مانع الصواعق والتلفزيون والصمام في المستودع الخلفي، ويتم توصيل مانع الصواعق مباشرة بالحافلة، ويتم توصيل التلفزيون بالحافلة من خلال عربة العزل اليدوية؛
6، وضع التوصيل السادس: يتم تركيب مانع الصواعق والفيوز والتلفزيون في نفس السيارة اليدوية، ويتم توصيل مانع الصواعق بالفيوز بعد المرحلة.
هذا الترتيب يعود إلى التوصيلات الخاطئة، فبمجرد انقطاع المصهر أثناء التشغيل، سيفقد الجهاز حماية مانع الصواعق.

1.1.2 الخزانة السفلية لخزانة المفاتيح ليست معزولة تمامًا عن الخزانة الخلفية
لا تتمتع الخزائن السفلية والخلفية لبعض خزائن مفاتيح سلسلة KYN، مثل خزائن مفاتيح المحول الرئيسي، وخزائن مفاتيح التوصيل الأنثوية، وخزائن مفاتيح التغذية، بعزل كامل. عند دخول الأفراد إلى الخزائن السفلية، قد يلمسون عن طريق الخطأ الموصل الكهربائي أو الجزء الموصل للتيار من رأس الكابل، مما قد يؤدي إلى صدمة كهربائية.
لا يقتصر الخطر الخفي على الخزانة السفلية والخزانة الخلفية لخزانة المفاتيح، كما هو موضح في الشكل 3:

الشكل 3: لا يوجد خطر خفي معزول بين الخزانة السفلية والخزانة الخلفية لخزانة المفاتيح

1.2، التدابير المضادة
يجب إعادة تشكيل خزانة المفاتيح ذات وضع الأسلاك المخفية مرة واحدة.
يوضح الشكل 5 المخطط التوضيحي لتحويل وضع توصيل أسلاك لوحة المفاتيح:

الشكل 5: رسم تخطيطي لتحويل نمط توصيل لوحة المفاتيح الكهربائية

1.2.1 مخطط الإصلاح التقني لطريقة توصيل مانع الصواعق في خزانة التلفزيون
1- بالنسبة لوضع التوصيل الأول، قم بإزالة مانع الصواعق الموجود في الحجرة، وضع توصيل التلفزيون لم يتغير، يتم سد فتحة الجدار في غرفة ناقل البيانات الأصلية، يتم تحويل مانع الصواعق إلى مانع صواعق يدوي على السيارة اليدوية، ويكون مانع الصواعق موصولاً بالتوازي مع دائرة المصهر والتلفزيون.
2. بالنسبة لوضع التوصيل الثاني، قم بإزالة مانع الصواعق في حجرة الحافلة، وانقل مانع الصواعق إلى السيارة المتنقلة وأعد تركيبه في مصهر ومانع صواعق، وأضف لوحة تركيب صندوق التلامس السفلي، وحاجز صندوق التلامس وآلية الصمام، وقم بتركيب التلفزيون في الصندوق الخلفي، وقم بتوصيله بالتلامس السفلي لسيارة العزل اليدوية من خلال السلك.
يمكن تطبيق هذا المخطط على العربة اليدوية الأصلية، ولكن يمكن أيضًا النظر في استبدال العربة اليدوية الجديدة.
3. بالنسبة لوضع التوصيل الثالث، قم بإزالة مانع الصواعق من الحجرة الأصلية، وانقل مانع الصواعق إلى السيارة المتنقلة وأعد تركيبه في مصهر ومانع صواعق، وأغلق فتحة الجدار في غرفة الحافلة الأصلية، وأضف لوحة تركيب صندوق الاتصال السفلي للسيارة اليدوية، وحاجز صندوق الاتصال وآلية الصمام، وقم بتركيب التلفزيون في الحجرة الخلفية وقم بتوصيله بصندوق الاتصال السفلي من خلال سلك التوصيل.
يمكن تطبيق هذا المخطط على العربة اليدوية الأصلية، ولكن يمكن أيضًا النظر في استبدال العربة اليدوية الجديدة.

4. بالنسبة لوضع التوصيل الرابع، قم بإزالة مانع الصواعق في الأجزاء الأخرى من الحجرة، وانقل مانع الصواعق إلى حجرة المصهر والتلفزيون، وقم بتوصيله بمفتاح الفصل، وقم بتوصيله بالتوازي مع دائرة المصهر والتلفزيون.
5، بالنسبة لوضع التوصيل الخامس، مانع الصواعق، موضع تركيب التلفزيون لم يتغير، يتم توصيل سلك مانع الصواعق الأصلي مباشرة بوصلة عزل السيارة اليدوية، وغرفة ناقل البيانات الأصلية من خلال فتحة الجدار.
6. بالنسبة لوضع التوصيل رقم 6، فإن وضع التخطيط ينتمي إلى التوصيل الخاطئ. بمجرد احتراق المصهر أثناء التشغيل، سيفقد الجهاز حماية مانع الصواعق.
قم بإزالة مانع الصواعق والفيوز في السيارة اليدوية الأصلية، وقم بتغيير موضع الأسلاك، واجعل مانع الصواعق متصلاً بالجزء العلوي من الفيوز، وعلى التوازي مع الفيوز ودائرة التلفزيون.

1.2.2 احتياطات العزل غير الكامل بين الخزانة السفلية والخزانة الخلفية لخزانة المفاتيح
نظرًا لأن هيكل هذا النوع من خزائن المفاتيح ثابت، فإن تركيب لوحة التقسيم أثناء عملية التحويل سيؤدي إلى تغيير شكلها الداخلي وتوزيع المساحة، مما يُفقد المنتج قدرته على الحماية الداخلية. لذا، من الضروري التأكد من صيانة جانب المحول الرئيسي 10 كيلوفولت وصيانة مفتاح المحول الرئيسي قبل البدء بالعمل.

2. عدم كفاية سعة إطلاق القوس الكهربائي الداخلي
2.1 أنواع المخاطر الخفية
في التشغيل الفعلي، فإن خزانة المفاتيح المعدنية المغلقة نفسها بها عيوب، بالإضافة إلى ظروف التشغيل السيئة الناتجة عن تدهور أداء العزل أو سوء التشغيل وأسباب أخرى، ستؤدي إلى حدوث عطل القوس الداخلي.
يتميز القوس الكهربائي الناتج عن قصر الدائرة بدرجة حرارة عالية وطاقة كبيرة. ويتكون القوس نفسه من غاز بلازما خفيف للغاية. وبفعل الطاقة الكهربائية والغاز الساخن، يتحرك القوس بسرعة عالية داخل الخزانة، مما يؤدي إلى توسع سريع في نطاق العطل.
في هذه الحالة، يؤدي التغويز إلى انصهار مواد العزل والمعادن، وارتفاع درجة الحرارة والضغط داخل خزانة المفاتيح. إذا لم يتم تصميم أو تركيب قناة مناسبة لتفريغ الضغط، فإن الضغط الكبير سيؤدي إلى اصطدام الخزانة بلوحة أخرى، وتشويه وكسر ألواح الأبواب والمفصلات والنوافذ بشكل خطير، كما أن القوس الكهربائي الناتج عن الهواء ذي درجة الحرارة العالية قد يتسبب في اصطدام الخزانة بلوحة أخرى، مما قد يؤدي إلى حروق خطيرة للعاملين في صيانة وتشغيل المعدات القريبة.
بل إنها تهدد الحياة.
في الوقت الحالي، هناك بعض المشاكل مثل عدم وجود قناة لتخفيف الضغط، أو وجود قناة لتخفيف الضغط غير معقولة، أو عدم اختبار قدرة إطلاق القوس الداخلي والتحقق منها، أو عدم صرامة التقييم أثناء الاختبار.

2.2، التدابير المضادة
[الاختيار] يجب أن يكون أداء قوس العطل الداخلي لخزانة المفاتيح على مستوى IAC، ويجب ألا تقل مدة القوس الداخلي المسموح بها عن 0.5 ثانية، وتيار الاختبار هو تيار التحمل قصير المدى المقدر.
بالنسبة للمنتجات التي يزيد تيار قطع الدائرة القصيرة المقنن فيها عن 31.5 كيلو أمبير، يمكن إجراء اختبار قوس العطل الداخلي وفقًا لـ 31.5 كيلو أمبير.
[تعديل] إضافة أو تغيير قناة تخفيف الضغط، وإجراء اختبار القوس الداخلي والتحقق منه وفقًا لمتطلبات معيار اختبار النوع بدقة.
[الحماية] الضغط المناسب لفرق مستوى الحماية للمحول الرئيسي، مما يقلل من وقت الفشل المستمر لقوس العطل.

3- مشكلة العزل الداخلي
3.1 نوع الخطر الخفي
في السنوات الأخيرة، انخفض حجم منتجات خزائن المفاتيح الكهربائية، وزادت عيوب وأعطال أداء العزل في الخزائن.
الأداء الرئيسي في: مسافة التسلق والخلوص الهوائي غير كافيين، وخاصة خزانة اليد، والآن يقوم العديد من المصنعين بتقصير حجم الخزانة، وتقليل قاطع الدائرة الكهربائية المثبت في الخزانة، وقابس العزل والمسافة بين الأرض بشكل كبير، لكنهم لم يتخذوا تدابير فعالة لضمان قوة العزل؛
عملية تجميع رديئة، بسبب رداءة جودة التجميع، يمكن لمكون واحد في خزانة المفاتيح أن يجتاز اختبار الضغط، لكن خزانة المفاتيح بأكملها لا يمكنها اجتياز الاختبار بعد التجميع؛
عندما تكون سعة التلامس غير كافية أو يكون التلامس سيئًا، ترتفع درجة الحرارة المحلية، ويتراجع أداء العزل، مما يؤدي إلى تصلب الأرض أو الطور؛
ظاهرة التكثيف، السخان المدمج سهل التلف، لا يمكنه العمل بشكل طبيعي، ظاهرة التكثيف في خزانة المفاتيح، تقلل من أداء العزل؛
ضعف أداء العزل في الملحقات الداعمة.
بهدف تقليل التكلفة، يعتمد بعض المصنعين مستوى عزل أقل للملحقات الداعمة، مما يقلل من أداء العزل الكلي لخزانة المفاتيح.

3.2، التدابير المضادة
لا ينبغي لنا السعي بشكل أعمى نحو تصغير حجم لوحات التوزيع الكهربائية. بل يجب علينا شراء لوحات التوزيع المناسبة وفقًا لظروف المشروع، وتصميم المحطة الفرعية، وعمليات التشغيل والصيانة، وتجديد المعدات، وعوامل أخرى.
بالنسبة للمعدات التي تستخدم الهواء أو الهواء/مادة عازلة كوسيط عازل، يجب مراعاة سمك وقوة المجال التصميمي وتقادم المادة العازلة، ويجب على الشركة المصنعة إجراء اختبار التكثيف وفقًا للمتطلبات القياسية؛
بالنسبة للأجزاء مثل غلاف الحائط في خزانة المفاتيح وخزانة شبكة الحلقة والصمام الميكانيكي وانحناء قضيب التوصيل، إذا كانت مسافة عزل الهواء الصافية أقل من 125 مم (12 كيلو فولت) و 300 مم (40.5 كيلو فولت)، فيجب تجهيز الموصل بغلاف عازل.
ينبغي اتخاذ تدابير مثل الشطف والتلميع لمنع تشوه المجال الكهربائي في الأجزاء التي تتركز فيها قوة المجال، مثل جلبة المدخل والمخرج والصمام الميكانيكي وزاوية الموصل.
يدعم قضيب التوصيل في الخزانة بعض المعدات التي لا تسمح مسافة عزلها الزاحفة بمتطلبات منع التلوث، مثل زجاجات الخزف. يُنصح برش طلاء عازل من مادة RTV لتحسين الظروف الفنية لتشغيل المعدات القديمة.

4. عيب الحمى
4.1 أنواع المخاطر الخفية
نقطة اتصال الحلقة سيئة، وتزداد مقاومة التلامس، وتبرز مشكلة التسخين، مثل ضعف عزل التلامس؛
تصميم فتحات التهوية في الخزانة المعدنية المدرعة غير معقول، فالهواء لا ينتقل بالحمل الحراري، وقدرة تبديد الحرارة ضعيفة، مما يزيد من مشاكل التسخين داخل الخزانة؛
تشكل أغلفة الجدران ومحولات التيار وغيرها من هياكل التركيب حلقة كهرومغناطيسية مغلقة، مما يؤدي إلى تيارات دوامية، مما يتسبب في ظاهرة تسخين خطيرة لبعض مواد العزل الحاجزة؛
إن قطر سلك اللف المختار في المعدات الجافة ذات خزانة المفاتيح المغلقة جزئيًا (محول التيار من النوع المصبوب، ومحول الجهد من النوع المصبوب، والمحول الجاف) غير كافٍ، كما أن التحكم في عملية الصب ليس صارمًا، مما يؤدي إلى تلف ناتج عن ارتفاع درجة الحرارة.
4.2، التدابير المضادة
قم بتعزيز تبديد الحرارة لخزانة المفاتيح، وقم بتركيب منفاخ ومروحة سحب الهواء؛
في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يجب فحص ضغط التلامس بين نقاط التلامس الديناميكية والثابتة واستبدالها عند الضرورة. كما يجب استبدال زنبرك التلامس المقاوم للإجهاد.
زيادة البحث في تكنولوجيا قياس درجة الحرارة داخل الخزانة، وتطبيق تقنيات جديدة مثل قياس درجة الحرارة اللاسلكي لحل مشكلة قياس درجة الحرارة الصعبة.

5- إن منع حدوث خطأ في القفل ليس مثاليًا
5.1 المخاطر المحتملة
معظم خزائن المفاتيح الكهربائية مزودة بجهاز قفل مضاد للأخطاء، لكن نظام القفل الشامل والإلزامي المضاد للأخطاء لا يفي بالمتطلبات.
يمكن فتح جزء من خزانة المفاتيح المدرعة الموجودة على الباب الخلفي، ولا يوجد قفل مانع للخطأ، ولا يوجد حاجز عزل مزدوج، ويمكن لمس الأجزاء الحية مباشرة بعد فتحها، والبراغي عبارة عن براغي سداسية عادية، مما يسهل فتح الباب والدخول في حادث صدمة كهربائية في خزانة المفاتيح الحية؛
جزء من المحول الرئيسي، أنثى، تلفزيون، المحول ومفتاح آخر بدون مفتاح تأريض، بعد باب الخزانة التالي ومفتاح التأريض لا يشكلان قفلًا ميكانيكيًا، يمكن إزالة المسمار لفتح الباب مباشرة، في حالة عدم إغلاق الباب يمكن أيضًا قطع الطاقة، مما يسهل على موظفي الصيانة فتحه عن طريق الخطأ، ودخول المجال الكهربائي، وحادث صدمة كهربائية للموظفين؛
لا يمكن قفل الأجزاء العلوية والسفلية من الباب الخلفي لبعض خزائن المفاتيح بشكل مستقل، ويتم قفل الباب العلوي بواسطة الباب السفلي.
عند إغلاق مفتاح تأريض المخرج، يتم إزالة قفل باب الخزانة السفلي، ويمكن أيضًا فتح باب الخزانة الخلفي، مما قد يتسبب بسهولة في حادث صدمة كهربائية.
مثل مفاتيح التبديل KYN28؛
بعد سحب بعض عربات مفاتيح التبديل اليدوية، يمكن دفع كتلة العزل بسهولة إلى الأعلى. وبدون منع القفل العرضي، يصبح الجسم المشحون مكشوفًا، مما يجعل العامل عرضة لفتح حاجز صمام التلامس الساكن للمفتاح عن طريق الخطأ، مما قد يؤدي إلى حادث صدمة كهربائية.

5.2، التدابير المضادة
لأن وظيفة منع الأخطاء في خزانة المفاتيح ليست مثالية، ولأن الجزء الخلفي من باب الخزانة يمكن فتحه، ويمكن عند فتحه لمس الأجزاء الحية لخزانة مفاتيح الجهد العالي المثبتة بقفل ميكانيكي، قم بتكوين قفل برنامج منع الأخطاء بالكمبيوتر؛
قم بتركيب جهاز التعشيق بين مفتاح التأريض وباب الخزانة الخلفي على خزانة المفاتيح مثل GG1A و XGN، وقم بتركيب جهاز عرض مباشر لقفل تشغيل مفتاح التأريض.
تحقق من موثوقية جهاز منع الخطأ بانتظام، وتحقق من جهاز الإغلاق الميكانيكي بين العربة اليدوية ومفتاح التأريض، ومفتاح الفصل ومفتاح التأريض عند حدوث انقطاع في التيار الكهربائي.

6، الختام
تُعدّ معدات لوحات التوزيع من المعدات الأساسية الهامة في محطات التحويل الكهربائية. ولضمان استقرار تشغيلها، يجب تعزيز الرقابة عليها في جميع جوانبها، كالتصميم والمواد والعمليات والاختبار واختيار النوع والتشغيل والصيانة.
وفقًا لمتطلبات التصميم النموذجية، وبالتزامن مع المعايير الوطنية والصناعية، يتم طرح متطلبات التصميم الفنية، والقضاء بشكل أساسي على المخاطر الخفية في الأسلاك؛
وفقًا للمعايير الوطنية والصناعية، وكذلك تدابير مكافحة الحوادث، يتم وضع متطلبات صارمة لوثائق تقديم العطاءات الخاصة بالمعدات، لمنع دخول المنتجات غير المؤهلة إلى عملية الشبكة؛
تعزيز الإشراف على التصنيع في الموقع، ومراقبة النقاط الرئيسية للإنتاج واختبار المصنع بدقة، ومنع المنتجات غير المطابقة للمواصفات من مغادرة المصنع بشكل قاطع؛
تنفيذ إدارة عيوب لوحات المفاتيح الكهربائية بشكل فعال، وتعزيز تنفيذ تدابير مكافحة الحوادث؛
تحسين وظيفة منع الأخطاء في خزانة المفاتيح، وتعزيز إدارة جهاز القفل المضاد للأخطاء، وتركيب جهاز العرض المباشر، والتعاون مع نظام "الوقاية الخماسية"، لضمان القفل الشامل والإلزامي المضاد للأخطاء.