Ce se va întâmpla dacă utilizați un aparat de comutație de joasă tensiune în loc de un aparat de comutație de medie tensiune?

În sistemele de energie electrică,aparate de comutare de joasă tensiune (BT).şiaparate de comutare de medie tensiune (MT).sunt proiectate pentru game de tensiune, aplicații și standarde de siguranță complet diferite. Aparatul de comutație JT funcționează în mod obișnuit la tensiuni de până la 1.000 V AC, în timp ce aparatele de comutare MT acoperă intervale de la 3 kV la 36 kV (sau până la 38 kV în unele standarde). Folosirea unui aparat de comutație JT în locul unui aparat de comutație MT nu este doar o eroare de specificație - este o încălcare periculoasă a principiilor ingineriei electrice. Mai jos este o analiză detaliată a ceea ce s-ar întâmpla într-un astfel de scenariu.

1. Defecțiune dielectrică imediată (defecțiune a izolației)

Cea mai imediată și catastrofală consecință ar fi defectarea izolației. Aparatul de comutare BT este proiectat cu spații libere (gauri de aer) și distanțe de curgere adecvate doar pentru până la 1.000 V. Atunci când este supus la tensiune medie (de exemplu, 11 kV sau 33 kV), aerul dintre barele colectoare, terminale și carcasă se ionizează și fulgerează. Rezultatul este un arc violent intern, care poate duce la o explozie a aparatului de comutare.

2. Arc Flash și pericol de incendiu

Defecțiunile de medie tensiune eliberează energie semnificativ mai mare decât defecțiunile de joasă tensiune. Dispozitivele de comutație BT nu dispun de camerele de stingere a arcului, jgheatoarele de arc și mecanismele de reducere a presiunii găsite în aparatele de comutație MV (cum ar fi întreruptoarele cu gaz SF6 sau cu vid). Când apare un arc în aparatele de comutație de JT la niveluri de MT, temperaturile arcului pot depăși 10.000°C, vaporizând cuprul și oțelul. Undele de presiune pot arunca ușile din incinte și pot răni personalul din apropiere. Metalul topit și gazele ionizate pot aprinde materialele din jur. Rezultatul este un incendiu și o explozie cu risc ridicat, adesea cu consecințe fatale pentru operatori.

3. Distrugerea completă a întrerupătoarelor

Întreruptoarele de circuit JT (de exemplu, întrerupătoarele cu carcasă turnată sau cu aer) au o capacitate de întrerupere nominală (Icu) pentru defecțiuni de joasă tensiune, dar nu sunt proiectate pentru a întrerupe curenții de defect de medie tensiune. Când apare o defecțiune de MT, contactele întreruptorului se pot suda împreună din cauza presiunii de contact insuficiente și a capacității de întrerupere a arcului. Este posibil ca arcul să nu se stingă la trecerea cu zero a curentului natural, ceea ce duce la un arc susținut. Carcasa întreruptorului se poate sparge din cauza presiunii arcului intern. În consecință, întrerupătorul nu reușește să înlăture defecțiunea, iar protecția MT din amonte (de exemplu, un întrerupător de alimentare la substație) trebuie să se declanșeze - dar până atunci, instalația de comutare JT a fost deja distrusă.

4. Pierderea siguranței electrice și pericol pentru personal

Aparatajul de medie tensiune încorporează caracteristici obligatorii de siguranță pe care nu le are aparatul de distribuție de JT, inclusiv întrerupătoare de împământare pentru împământarea în siguranță a cablurilor după izolare, indicatoare de prezență a tensiunii și obloane peste contactele fixe, interblocări pentru a preveni accesul la părțile sub tensiune (cum ar fi blocarea Castell sau solenoid) și rafturi la distanță cu sisteme de atenuare a arcului electric. Fără aceste caracteristici, operatorii care încearcă să întrețină sau să izoleze un circuit de MT în interiorul unui panou de JT se confruntă cu un pericol imediat din cauza potențialului de pas și atingere, încărcături capacitive și arc neconținut. Rezultatul este rănirea gravă sau moartea personalului electric.

5. Supraîncălzire și fuga termică

Aparatul de comutare MT este proiectat să suporte curenți continui mai mari și curenți de scurtă durată (de exemplu, 25 kA timp de 1 până la 3 secunde). Barele și conexiunile BT sunt mai mici și au o masă termică mai mică. În condiții de MT, chiar și curentul normal de sarcină poate provoca încălzire excesivă din cauza barelor colectoare subdimensionate. În timpul unei defecțiuni, energia I²t ar topi barele de cupru și izolația aproape instantaneu. Acest lucru duce la topirea izolației, scurtcircuite fază la fază și defecțiuni în cascadă.

6. Coordonare nesigură a protecției

Releele de protecție JT (adesea integrate în întrerupătoare) au curbe de declanșare simple și o comunicare limitată. Sistemele MT necesită relee de protecție sofisticate cu caracteristici precum protecție diferențială, supracurent direcțional, protecție la distanță (impedanță) și protecție împotriva întreruptorului. Un aparat de comutare JT conectat la o sursă de MT nu ar avea nicio modalitate de a discrimina între o suprasarcină minoră și o defecțiune majoră. Rezultatul este declanșarea neplăcută - sau mai rău, nicio împiedicare. În cele din urmă, întregul întrerupător al stației din amonte se poate declanșa, provocând o întrerupere larg răspândită.

7. Încălcarea Codurilor și Standardelor Electrice

Utilizarea aparatului de comutație BT pe un circuit MT încalcă aproape toate codurile electrice majore, inclusiv IEC 61439 (ansambluri BT) față de IEC 62271-200 (aparatură de comutație MV cu carcasă metalică), articolele 240 și 490 NEC (NFPA 70) și IEEE C37.20.2 pentru comutatoare. Acest lucru are ca rezultat răspunderea legală, invalidarea asigurării și potențiale acuzații de neglijență penală în cazul unui accident.

8. Deteriorarea echipamentelor din aval

Chiar dacă aparatul de comutare de JT ar supraviețui pentru o perioadă scurtă de timp - ceea ce este extrem de puțin probabil - transformarea tensiunii ar fi greșită. Sistemele MT furnizează adesea transformatoare descendente. Plasarea unui aparat de comutație JT în amonte de un transformator MT/JT este imposibil din punct de vedere fizic, deoarece izolația aparatului de JT ar defecta înainte de a ajunge la partea primară a transformatorului, iar curentul de pornire al transformatorului ar declanșa sau distruge întreruptoarele de JT. Rezultatul este pierderea tuturor sarcinilor din aval și deteriorarea potențială a transformatorului.

Concluzie – De ce nu trebuie să se facă niciodată

Pentru a rezuma, aparatele de comutație de joasă tensiune sunt evaluate pentru tensiuni de până la 1 kV, în timp ce aparatele de comutație de medie tensiune sunt proiectate pentru 3 kV până la 36 kV. Aparatul de comutație BT se bazează pe stingerea aerului cu o capacitate limitată de întrerupere a arcului, în timp ce aparatura de comutare MV utilizează vid sau SF6 pentru stingerea fiabilă a arcului. Capacitatea de rupere a întrerupătoarelor de JT este insuficientă pentru curenții de defect MT, ceea ce duce la contacte sudate și la explozie. Caracteristicile de siguranță ale aparatului de comutare JT sunt de bază, în timp ce aparatele de comutație MT includ întrerupătoare de împământare, obloane și dispozitive de blocare pentru a preveni șocurile fatale. În cele din urmă, aparatele de comutație de JT respectă IEC 61439, în timp ce aparatele de comutație de MT trebuie să îndeplinească IEC 62271-200 - un standard pe care echipamentele de JT nu îl pot satisface.

Raspuns final:Utilizarea unui aparat de comutație de joasă tensiune în locul unui aparat de comutație de medie tensiune va duce la defecțiunea imediată a izolației, explozie violentă cu arc electric, distrugerea echipamentului, risc extrem de rănire mortală a personalului și încălcarea completă a codurilor de siguranță electrică. Nu este niciodată permis în nicio circumstanță. Dacă este necesar un aparat de comutație de medie tensiune, singura soluție corectă este să utilizați un aparat de comutație de medie tensiune, evaluat corespunzător, proiectat, testat și certificat pentru acea clasă de tensiune.