Τι θα συμβεί εάν χρησιμοποιήσετε διακόπτη χαμηλής τάσης αντί για διακόπτη μέσης τάσης;

Στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας,διακόπτης χαμηλής τάσης (LV).καιμηχανισμός μεταγωγής μέσης τάσης (MV).έχουν σχεδιαστεί για εντελώς διαφορετικά εύρη τάσης, εφαρμογές και πρότυπα ασφαλείας. Ο διακόπτης LV λειτουργεί συνήθως σε τάσεις έως και 1.000V AC, ενώ τα καλύμματα διακοπτών MV κυμαίνονται από 3kV έως 36kV (ή έως 38kV σε ορισμένα πρότυπα). Η χρήση ενός συστήματος διανομής χαμηλής τάσης στη θέση ενός συστήματος διανομής MV δεν είναι απλώς σφάλμα προδιαγραφών — είναι επικίνδυνη παραβίαση των αρχών της ηλεκτρολογίας. Παρακάτω ακολουθεί μια λεπτομερής ανάλυση του τι θα συνέβαινε σε ένα τέτοιο σενάριο.

1. Άμεση διηλεκτρική βλάβη (αστοχία μόνωσης)

Η πιο άμεση και καταστροφική συνέπεια θα ήταν η βλάβη της μόνωσης. Ο διακόπτης LV έχει σχεδιαστεί με κενά (κενά αέρα) και αποστάσεις ερπυσμού κατάλληλες μόνο για έως και 1.000V. Όταν υπόκειται σε μέση τάση (π.χ. 11kV ή 33kV), ο αέρας μεταξύ των ζυγών, των ακροδεκτών και του περιβλήματος ιονίζεται και αναβοσβήνει. Το αποτέλεσμα είναι μια βίαιη εσωτερική λάμψη τόξου, που πιθανόν να οδηγήσει σε έκρηξη του εξοπλισμού διανομής.

2. Λάμψη τόξου και κίνδυνος πυρκαγιάς

Τα σφάλματα μέσης τάσης απελευθερώνουν σημαντικά υψηλότερη ενέργεια από τα σφάλματα χαμηλής τάσης. Ο διακόπτης LV δεν διαθέτει θαλάμους σβέσης τόξου, αγωγούς τόξου και μηχανισμούς εκτόνωσης πίεσης που βρίσκονται στους διακόπτες MV (όπως διακόπτες αερίου SF6 ή κενού). Όταν εμφανίζεται ένα τόξο στον διακόπτη ΧΤ σε επίπεδα MV, οι θερμοκρασίες τόξου μπορεί να υπερβούν τους 10.000°C, εξατμίζοντας χαλκό και χάλυβα. Τα κύματα πίεσης μπορεί να εκτινάξουν τις πόρτες από τα περιβλήματα και να τραυματίσουν το κοντινό προσωπικό. Το λιωμένο μέταλλο και τα ιονισμένα αέρια μπορούν να αναφλέξουν τα περιβάλλοντα υλικά. Το αποτέλεσμα είναι μια πυρκαγιά και έκρηξη υψηλού κινδύνου, συχνά με θανατηφόρες συνέπειες για τους χειριστές.

3. Πλήρης Καταστροφή Διακόπτες Κυκλώματος

Οι διακόπτες κυκλώματος χαμηλής τάσης (π.χ. χυτό κιβώτιο ή διακόπτες κυκλώματος αέρα) έχουν ονομαστική ικανότητα διακοπής (Icu) για σφάλματα χαμηλής τάσης, αλλά δεν έχουν σχεδιαστεί για να διακόπτουν τα ρεύματα σφάλματος μέσης τάσης. Όταν παρουσιαστεί σφάλμα MV, οι επαφές του διακόπτη μπορεί να συγκολληθούν μεταξύ τους λόγω ανεπαρκούς πίεσης επαφής και ικανότητας διακοπής τόξου. Το τόξο μπορεί να μην σβήσει κατά τη διέλευση του φυσικού ρεύματος μηδέν, οδηγώντας σε παρατεταμένο τόξο. Το περίβλημα του διακόπτη μπορεί να σπάσει λόγω εσωτερικής πίεσης τόξου. Κατά συνέπεια, ο διακόπτης κυκλώματος αποτυγχάνει να διορθώσει το σφάλμα και η προστασία MV προς τα πάνω (π.χ. διακόπτης τροφοδοσίας στον υποσταθμό) πρέπει να απενεργοποιηθεί — αλλά μέχρι τότε, ο διακόπτης LV έχει ήδη καταστραφεί.

4. Απώλεια Ηλεκτρικής Ασφάλειας και Κίνδυνος Προσωπικού

Ο διακόπτης μέσης τάσης ενσωματώνει υποχρεωτικά χαρακτηριστικά ασφαλείας που δεν διαθέτει ο διακόπτης LV, όπως διακόπτες γείωσης για ασφαλή γείωση καλωδίων μετά την απομόνωση, ενδείξεις παρουσίας τάσης και κλείστρα πάνω από σταθερές επαφές, ενδιάμεσες κλειδαριές για την αποτροπή πρόσβασης σε ηλεκτροφόρα μέρη (όπως ασφάλειες Castell ή ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας) και τηλεχειριστήριο με συστήματα ασφάλισης τόξου. Χωρίς αυτά τα χαρακτηριστικά, οι χειριστές που προσπαθούν να διατηρήσουν ή να απομονώσουν ένα κύκλωμα μέσης τάσης μέσα σε έναν πίνακα χαμηλής τάσης αντιμετωπίζουν άμεσο κίνδυνο από το δυναμικό βήματος και αφής, τα χωρητικά φορτία και το απεριόριστο φλας τόξου. Το αποτέλεσμα είναι σοβαρός τραυματισμός ή θάνατος ηλεκτρικού προσωπικού.

5. Υπερθέρμανση και θερμική φυγή

Ο διακόπτης MV έχει σχεδιαστεί για να χειρίζεται υψηλότερα συνεχή ρεύματα και ρεύματα βραχυχρόνιας αντοχής (π.χ. 25 kA για 1 έως 3 δευτερόλεπτα). Οι ζυγοί LV και οι συνδέσεις είναι μικρότερες και έχουν μικρότερη θερμική μάζα. Υπό συνθήκες MV, ακόμη και το κανονικό ρεύμα φορτίου μπορεί να προκαλέσει υπερβολική θέρμανση λόγω μικρού μεγέθους ράβδων ζυγών. Κατά τη διάρκεια ενός σφάλματος, η ενέργεια I²t θα έλιωνε τις χάλκινες ράβδους και τη μόνωση σχεδόν αμέσως. Αυτό οδηγεί σε τήξη της μόνωσης, βραχυκυκλώματα φάσης-φάσης και διαδοχικές αστοχίες.

6. Αναξιόπιστος Συντονισμός Προστασίας

Τα προστατευτικά ρελέ LV (συχνά ενσωματωμένα σε διακόπτες) έχουν απλές καμπύλες διακοπής και περιορισμένη επικοινωνία. Τα συστήματα MV απαιτούν εξελιγμένα ρελέ προστασίας με χαρακτηριστικά όπως διαφορική προστασία, κατευθυντικό υπερένταση, προστασία απόστασης (σύνθετη αντίσταση) και προστασία αστοχίας διακόπτη. Ένας διακόπτης χαμηλής τάσης συνδεδεμένος σε μια πηγή μέσης τάσης δεν θα μπορούσε να κάνει διάκριση μεταξύ μιας μικρής υπερφόρτωσης και μιας μεγάλης βλάβης. Το αποτέλεσμα είναι ενόχληση - ή χειρότερα, καθόλου σκοντάφτισμα. Τελικά, ολόκληρος ο διακόπτης ανάντη του υποσταθμού μπορεί να απενεργοποιηθεί, προκαλώντας εκτεταμένη διακοπή ρεύματος.

7. Παραβίαση Ηλεκτρικών Κωδίκων και Προτύπων

Η χρήση εξοπλισμού διακοπής χαμηλής τάσης σε κύκλωμα μέσης τάσης παραβιάζει σχεδόν κάθε σημαντικό ηλεκτρικό κώδικα, συμπεριλαμβανομένων των IEC 61439 (συσκευές LV) έναντι IEC 62271-200 (μεταλλικός διακόπτης MV), άρθρα 240 και 490 NEC (NFPA 70) και IEEE C.37.20. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη νομική ευθύνη, την ακύρωση της ασφάλισης και τις πιθανές επιβαρύνσεις για ποινική αμέλεια σε περίπτωση ατυχήματος.

8. Βλάβη στον εξοπλισμό κατάντη

Ακόμα κι αν ο διακόπτης LV επιβίωσε για μικρό χρονικό διάστημα - κάτι που είναι εξαιρετικά απίθανο - ο μετασχηματισμός τάσης θα ήταν λάθος. Συστήματα μέσης τάσης συχνά παρέχουν μετασχηματιστές βαθμίδας. Η τοποθέτηση ενός διακόπτη ΧΤ ανάντη ενός μετασχηματιστή ΜΤ/ΧΤ είναι φυσικά αδύνατη επειδή η μόνωση του διακόπτη ΧΤ θα αποτύγχανε πριν φτάσει στην κύρια πλευρά του μετασχηματιστή και το ρεύμα εισόδου του μετασχηματιστή θα έσκαγε ή θα καταστρέψει τους διακόπτες χαμηλής τάσης. Το αποτέλεσμα είναι απώλεια όλων των φορτίων κατάντη και πιθανή βλάβη του μετασχηματιστή.

Συμπέρασμα – Γιατί αυτό δεν πρέπει ποτέ να γίνει

Συνοψίζοντας, οι συσκευές διανομής χαμηλής τάσης έχουν ονομαστική τιμή για τάσεις έως 1kV, ενώ οι συσκευές μεταγωγής μέσης τάσης έχουν σχεδιαστεί για 3kV έως 36kV. Ο διακόπτης LV βασίζεται στην απόσβεση αέρα με περιορισμένη δυνατότητα διακοπής τόξου, ενώ ο διακόπτης MV χρησιμοποιεί κενό ή SF6 για αξιόπιστη κατάσβεση τόξου. Η ικανότητα θραύσης των διακοπτών χαμηλής τάσης είναι ανεπαρκής για ρεύματα σφάλματος MV, οδηγώντας σε συγκολλημένες επαφές και έκρηξη. Τα χαρακτηριστικά ασφαλείας στους διακόπτες LV είναι βασικά, ενώ ο διακόπτης MV περιλαμβάνει διακόπτες γείωσης, παντζούρια και κλειδαριές για την αποφυγή θανατηφόρου χτυπήματος. Τέλος, ο διακόπτης LV συμμορφώνεται με το IEC 61439, ενώ ο διακόπτης MV πρέπει να πληροί το IEC 62271-200 — ένα πρότυπο που ο εξοπλισμός LV δεν μπορεί να ικανοποιήσει.

Τελική απάντηση:Η χρήση ηλεκτρικού εξοπλισμού χαμηλής τάσης αντί για μέσης τάσης θα οδηγήσει σε άμεση αστοχία μόνωσης, βίαιη έκρηξη φλας, καταστροφή εξοπλισμού, ακραίο κίνδυνο θανατηφόρου τραυματισμού στο προσωπικό και πλήρη παραβίαση των κωδίκων ηλεκτρικής ασφάλειας. Δεν επιτρέπεται ποτέ σε καμία περίπτωση. Εάν απαιτείται ηλεκτρολογικός πίνακας μέσης τάσης, η μόνη σωστή λύση είναι να χρησιμοποιήσετε κατάλληλα ονομαστικούς διακόπτες MV που έχουν σχεδιαστεί, δοκιμαστεί και πιστοποιηθεί για αυτήν την κατηγορία τάσης.