Төменгі кернеу қондырғылары: орнату мен пайдалану кезіндегі қауіпсіздікке арналған кеңестер

Төменгі кернеу қондырғылары дегеніміз не және олар заманауи электр энергиясы жүйелерінде неге маңызды?

Төмен кернеумен жұмыс істейтін қосқыш құрылғылары (қысқаша ТКҚ) негізінен белгілі бір кернеу шектерінде — әдетте 1000 В айнымалы ток немесе 1500 В тұрақты токтан төмен — жұмыс істейтін электрлік бөлшектерден тұрады. Бұл жүйелер электр желілерін бірнеше негізгі жолмен қорғайды. Біріншіден, олар асып кетулер мен қысқа тұйықталулар сияқты апаттардан қорғайды. Екіншіден, олар қажет болған кезде жөндеу жұмыстарын қауіпсіз жүргізу үшін электр желісін қауіпсіз ажыратуға мүмкіндік береді. Үшіншіден, олар энергияның жүйе бойынша қозғалысын бақылауға көмектеседі. Бұрын қарапайым қосқыш құрылғылары болып келген бұл құрылғылар соңғы кездері қатты өзгерді. Қазіргі заманғы электр желілері қосылатын жаңартылған энергия көздерінен туындайтын әртүрлі күрделіліктерді шешу үшін сапалы ТКҚ-ға тікелей тәуелді. Жел электр станциялары мен күн энергиясын пайдаланатын электр станциялары электр қуатын бірнеше әртүрлі орындарда алдын ала болжанбайтын тәсілмен өндіреді. Бұл барлық жүйені тепе-теңдікте ұстау мен желіде апат болған кезде жылдам реакция беру үшін қосымша қиындықтар туғызады. Егер желіде сенімді төмен кернеумен жұмыс істейтін қосқыш құрылғылары орнатылмаса, кенеттен кернеу өзгерістері немесе апаттар желі бойынша таратылуы мүмкін, нәтижесінде жабдықтар зақымданады, қызмет көрсету тоқтайды, тіпті бүкіл аймаққа әсер ететін ірі проблемалар туындайды.

Таратылған энергия ресурстары төмен кернеу қосқыштары (ТКҚ) үшін ойын ережелерін өзгертуде. Кәсіпорындар электр энергиясын дәстүрлі желімен қоса өздері де өндірген кезде оларға әсіресе режимдер арасында ауысу немесе авариядан кейін қайта қосылу кезінде дәл уақыттау мен басқару қажет. Қазіргі заманғы қосқыштар бұл ауысуларды қауіпті электр тоғының сөндірілуге тиіс тізбектерге кері бағытта ағуына жол бермей-ақ іске асырады. Өндірістік инженерлер бұны жақсы біледі – дұрыс ТКҚ таңдау тек қағаздағы техникалық сипаттамаларға негізделмейді. Бұл күннен күнге сауатты жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін мүлдем қажетті шарт. Өткен жылы Energy Systems Journal журналында жарияланған зерттеуге сәйкес, дұрыс сертификатталған жабдықтары бар кәсіпорындарда сертификатталмаған кәсіпорындарға қарағанда электрлік ақаулар саны шамамен екі есе аз болды. Өндірістік кәсіпорындар, дерекқорлар орталықтары және ақылды ғимараттар электр энергиясына тәуелділігін күшейтіп келе жатқандықтан, сапалы төмен кернеу қосқыштары қауіпсіз электр энергиясын басқару мен надежділікті қамтамасыз етпей-ақ инфрақұрылымды дамыту үшін қажетті болып табылады.

Төмен кернеу қосқыш құрылғыларының негізгі компоненттері мен техникалық сипаттамалары

Ток өткізгіштер, шиналар және қорғаныс релелері

Төмен кернеу қондырғыларының негізгі компоненттеріне ток өткізгіштер, шиналар және қорғаныс релелері кіреді. Асып кету немесе қысқа тұйықталу орын алған кезде ток өткізгіштер жабдықтарға зиян келтірмей және жұмысшылардың қауіпсіздігін сақтай отырып, апаттық токтарды тоқтату үшін шамамен сәтте іске қосылады. Көптеген орнатуларда шиналар үшін электр тогын жақсы өткізетін және ұзақ уақыт бойы ауыр жүктемелерді тасымалдаған кезде уақыт өте келе аз қызуға ұшырайтын мыс немесе алюминий қолданылады. Қорғаныс релелері ток деңгейлері, кернеу тербелістері, жиілік өзгерістері және гармоникалық бұрмаланулар сияқты әртүрлі электрлік параметрлерді бақылай отырып, артқы планда жұмыс істейді. Егер зауыттағы орнатылған параметрлерге сәйкес қандай да бір көрсеткіш нормадан тыс шегіне шығып кетсе, бұл реле көрсеткіштер жағдайын тезірек түзету үшін жүйенің ажыратылуын қамтамасыз ететін сигналдар береді. Барлық бұл бөлшектердің ынтымақтастығы арқылы өнеркәсіптік қолданыста 1000 В айнымалы токқа дейінгі кернеуді қауіпсіз тасымалдауға мүмкіндік беретін сенімді жүйе құрылады.

IEC 61439 және UL 845 стандарттары: Инженерлердің білуі керек нәрселер

Төменгі кернеумен жұмыс істейтін қосқыш қондырғыларын жобалау мен жинау кезінде жергілікті нормативтік талаптарға сәйкес келу міндетті түрде қажет. Мысалы, IEC 61439 — бұл әлемдегі негізгі стандарт болып табылады. Бұл стандарт жобалау ретінде тексерудің барлық кезеңдерінде терең зерттеулерді талап етеді. Температураның көтерілуін тексеру, қысқа тұйықталуға төзімділік, компоненттер арасындағы дұрыс изоляция орнатылуы сияқты талаптарды ескеріңіз. Ал UL 845 — бұл Солтүстік Америкадағы көптеген мамандар қатаң ұстанатын стандарт. Бұл стандарт негізінен физикалық құрылымның қауіпсіздігіне, қауіпті электрдоғаларға қарсы қабылданған шараларға және әсіресе қозғалтқыштарды басқару орталықтарын орнату кезінде қораптардың механикалық кернеулерге төзімділігіне назар аударады. Бұл стандарттар арасындағы айырмашылықтар практикада өте маңызды.

• IEC 61439 сертификатталған жобалау ретінде тексеру есептерін талап етеді; UL 845 өндірістік зауыттағы тексерулерге және өндіріс жолындағы сынақтарға көбірек сүйенеді
• UL 845 стандарты қораптар үшін доғаны ұстау талаптарын қатаңдатады
• IEC 61439 стандарты модульдік өзара әрекеттестікті қолдайтындай, функционалды бірліктерді нақтырақ анықтайды

Көпұлттық жобалар үшін екі стандартты да бастапқы кезеңде үйлестіру қымбат тұратын қайта жобалауды немесе объектіде кейіннен жабдықтауды болдырмаққа көмектеседі

Қолданыңызға сәйкес төмен кернеулердің қосқыш құрылғысын таңдау

Жүктеме сипаттамаларын, қысқа тұйықталуға төзімділікті және орташа шарттарды сәйкестендіру

Дәл жүк профилдерін алу кез келген жобаның шынымен де бастапқы нүктесі болуы керек. Жүйеге қосылған барлық жабдықтарды, мысалы, электр қозғалтқыштар, жарықтандыру құрылғылары, жылыту мен желдету жүйелері және технологиялық процестің қалған жүктерін қамтитын тізімді құрыңыз. Олардың қуат сипаттамаларын, жұмыс істеу жиілігін және пик жүктемеге жететін уақыттарын ескере отырып, тіркеңіз. Есептеу кезінде максималды жүктеменің қандай болатынын анықтау үшін 0,7–0,9 аралығындағы стандартты сұраныс коэффициенттерін қолданыңыз және әртүрлі жүктер арасындағы диверсификацияны ескереңіз. Көптеген тәжірибелі инженерлер кейінірек кеңейту қажет болуы мүмкін екендігін ескере отырып, қосымша 20–30 пайыздық қуат қорын қалдыру керектігін айтады. Тағы бір тексеруге тұрған нәрсе — қосқыш құрылғысының орындағы апаттық токтан жоғары қысқа тұйықталуға төзімділігі болуы керек. 2023 жылы IEEE мамандарының соңғы зерттеулеріне сәйкес, ауыр өнеркәсіп кәсіпорындарында ток 65 килоамперге дейін жетуі мүмкін. Экологиялық факторлар да маңызды. Коррозиялық ауа ортасында жұмыс істеген кезде, темірбетонды бөлшектер немесе эпоксидті қаптамалы бөлшектерді таңдаңыз. Қатынасы 85 пайыздан жоғары болатын ылғалды аймақтар немесе теңіз деңгейінен 1000 метрден жоғары орналасқан аймақтарда жабдыққа арнайы қарау қажет. Бұл жағдайларда жабдық өзінің қуатын төмендетіп жұмыс істеуі тиіс және кемінде IP55 дәрежесіндегі қорғаныс дәрежесіне ие болуы керек.

Модульдік және тұрақты дизайн: Масштабтау мен жөндеу арасындағы компромисс

Тұрақты конструкциялы қосқыш құрылғысының бастапқы құны төмен болады және тұрақты, болжанатын электр жүктемелерімен жұмыс істеген кезде оның пайдалануы қарапайым. Бірақ мұндағы қиындық — ол өзгермелі талаптарға жақсы бейімделмейді. Қуаттың қажеттілігі артқан кезде, көбінесе барлық жүйені алмастыру керек болады, сондықтан қолдану құны уақыт өте келе қатты өседі. Модульді жүйелер басқаша тәсілді қолданады: стандартты «қос-жұмыс істейтін» компоненттерді пайдаланып, қажеттілікке қарай постепен ұлғайтуға мүмкіндік береді. 2024 жылғы өнеркәсіптік деректерге сәйкес, осындай модульді жинақтар жаңарту шығындарын шамамен 40 пайызға азайтады. Сонымен қатар, олар дизайнға енгізілген изоляциялық функциялар арқылы қуат әлі де қосылған күйде жөндеу жұмыстарын жүргізуге мүмкіндік береді, сондықтан жалпы тоқтату уақыты азаяды. Алайда модульді жүйеге көшу бастапқыда шамамен 15–25 пайызға қымбатқа түседі және қызметкерлерді доғалық соққы қауіпсіздігі бойынша дұрыс дайындау қажет. Сұраныстағы тербелістерді күтетін, автоматтандыру жүйелерін интеграциялағысы келетін немесе электрлік кеңейтуді кезеңді түрде жоспарлайтын өнеркәсіптік объектілер үшін модульді архитектура ұзақ мерзімді тұрғыдан алғанда қаржылық тұрғыдан тиімдірек болып табылады. Дегенмен, барлық осы компоненттердің бір-біріне дұрыс келуін және бірдей цифрлық тілде «сөйлеуін» қамтамасыз ету керек, сонда кейіннен қайта жабдықтау (ретрофиттік) процесі тағы бір шешілмеген мәселе болып қалмасын.

Орнату, іске қосу және жұмыс істеу өмірлік циклы бойынша ең жақсы тәжірибелер

Дұрыс орнату төмен кернеумен жұмыс істейтін қосқыш қондырғыларының қауіпсіз және сенімді жұмыс істеуінің негізін қалайды. Қондырғыларды орнатқан кезде өндірушінің құрылғыны дұрыс орналастыру, жерге қосу тәжірибелері және бөлменің температурасы, құрылғының айналасындағы ауа ағысы, сондай-ақ аймақтағы мүмкін болатын жер сілкінісіне байланысты нақты талаптары туралы көрсеткен нұсқаулықтарға қатаң бағыну қажет. Қондырғының маңында жеткілікті орын болуын қамтамасыз етіңіз: бұл қондырғының дұрыс суытуы үшін, техникалық қызмет көрсету кезінде оған оңай қол жеткізу үшін және маңызды электр доғасының қауіпсіздік шекараларын сақтау үшін қажет. Барлық шиналы қосылыстарды берілген техникалық сипаттамаларға сәйкес дәл осылай ғана бекітуді ұмытпаңыз. Осындай бекітудің бұзылуы кейінірек ауыр проблемаларға әкелуі мүмкін, себебі дұрыс бекітілмеген қосылыстар осындай жүйелерде жылулық ақаулардың пайда болуының негізгі себептерінің бірі болып табылады.

Жабдықты іске қосқан кезде біз шынымен қарапайым аппараттық құрылғыларды нақты әлемдегі жағдайларда сенімді жұмыс істейтін жүйеге айналдырамыз. Алдымен негізгі инжекциялық сынақтарды жүргізіңіз — олар электр тізбегіндегі апаттық жағдайларды модельдеу арқылы өшіргіштердің қажетті уақытта істеп тұратынын тексереді. Содан кейін екіншілік инжекциялық сынақтарға көшіңіз — олар релелердің дұрыс жауап беруін, дұрыс уақытта істеп тұруын және компоненттер арасында күтілетіндей қарым-қатынас орнатуын тексереді. Сонымен қатар физикалық сынақтарды да ұмытпаңыз: механикалық блоктау құрылғыларын тексеріңіз, есіктердің дұрыс ретпен ашылуы мен жабылуын қамтамасыз етіңіз және авариялық тоқтату құрылғыларының дәл құрылған сияқты жұмыс істеуін растаңыз. Барлық сынақтар бойынша толық құжаттама жүргізіңіз, өйткені бұл құжаттар кейінірек біздің сілтеме нүктемізге айналады. Олар келешекте пайда болатын ақауларды диагностикалауға көмектеседі және өндірушілердің тұжырымдамаларына қарсы кепілдіктерді растау үшін міндетті.

Өмірлік циклді басқару күнделікті тексерулерден әлдеқайда кеңірек. Бұл дәлелге негізделген техникалық қызмет көрсету қағидасын қабылдаңыз:

• Қосылыстардың босауын, жүктеменің теңсіздігін немесе гармоникалық қызуды анықтау үшін жыл сайын инфрақызыл термографиялық сканерлеу жүргізіңіз
• Диэлектрлік денсаулығын бағалау және ылғалдың немесе ластанудың енуін анықтау үшін жыл сайын екі рет изоляциялық кедергіні сынаңыз
• Қорғаныс реле firmware-ын және логикасын жоспарланған тоқтатулар кезінде жаңартыңыз — соңғы киберқауіпсіздік және координация талаптарымен сәйкестендіріңіз
• Электромеханикалық компоненттерді (мысалы, контакттың әжептәуір әсерленуі, серіппенің шаршағыштығы) олардың бұзылуынан бұрын ауыстырыңыз

Соңында, операциялық топтар үшін мақсатты оқытуға инвестициялаңыз — тек жұмыс істеу тәртібін ғана емес, сонымен қатар диагностикалық көрсеткіштерді интерпретациялауды (мысалы, қосқыш журналындағы аномалиялар, жылулық трендтер) және қауіпсіз авариялық жауап беруді орындауды да қамтиды. Бұл интеграцияланған тәсіл құрыптардың қызмет ету мерзімін максималды деңгейге көтереді, жоспарланбаған тоқтатуларды азайтады және өнеркәсіптік электр энергиясын тарату желілеріндегі жүйенің төзімділігін нығайтады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Төмен кернеу қосқыш құрылғысы қандай мақсатта қолданылады?

Төменгі кернеу қондырғылары ашық және қысқа тұйықталу кезіндегі асып кетуден электр желілерін қорғау үшін, техникалық қызмет көрсету кезінде қауіпсіз изоляциялау үшін және жүйедегі энергия ағымын бақылау үшін қолданылады.

Қандай себептермен жоғары сапалы төменгі кернеу қондырғылары жаңартылатын энергияны интеграциялау үшін маңызды?

Жоғары сапалы төменгі кернеу қондырғылары жаңартылатын энергияны интеграциялау үшін маңызды, өйткені олар жел электростанциялары мен күн энергиясын пайдаланатын панельдер сияқты көздерден тұрақсыз электр өндіруді басқаруға көмектеседі, сонымен қатар жүйенің тепе-теңдігін қамтамасыз етеді және желідегі ақауларға жылдам реакция береді.

Төменгі кернеу қондырғыларының негізгі компоненттері қандай?

Негізгі компоненттерге ток өткізгіштер (автоматтық қосқыштар), шиналар және қорғаныс релелері кіреді. Бұл компоненттер өнеркәсіптік қолданыста кернеуді қауіпсіз басқару мен бақылау үшін ынтымақтастықта жұмыс істейді.

IEC 61439 және UL 845 стандарттары арасындағы негізгі айырмашылықтар қандай?

IEC 61439 стандарты сертификатталған жобалау тексеру есептері мен модульдік өзара әрекеттестікті қамтиды, ал UL 845 стандарты зауыттық тексерулерге, доғалық ұстау талаптарына және қауіпсіз корпус құрылысына назар аударады.

Қолданыс үшін дұрыс төмен кернеу қосқыш құрылғысын қалай таңдауға болады?

Таңдау жүктеме сипаттамаларын, қысқа тұйықталуға төзімділік деңгейлерін сәйкестендіруді және орташа жағдайларды ескеруді қамтиды. Сондай-ақ инженерлер масштабтау мен жөндеу үшін қатаң немесе модульдік жобалау нұсқаларының қайсысы олардың қажеттіліктеріне ең жақсы сай келетінін бағалауы керек.