Mis juhtub, kui kasutate keskpinge lülitusseadme asemel madalpinge lülitusseadet?

Elektrisüsteemides,madalpinge (LV) jaotusseadmedjakeskpinge (MV) jaotusseadmedon mõeldud täiesti erinevatele pingevahemikele, rakendustele ja ohutusstandarditele. LV-jaotusseadmed töötavad tavaliselt pingetel kuni 1000 V vahelduvvoolu, samas kui MV jaotusseadmete katted on vahemikus 3 kV kuni 36 kV (või mõnes standardis kuni 38 kV). Madalpingelülitusseadme kasutamine MV jaotusseadme asemel ei ole lihtsalt viga spetsifikatsioonis – see on elektrotehnika põhimõtete ohtlik rikkumine. Allpool on üksikasjalik analüüs selle kohta, mis sellise stsenaariumi korral juhtuks.

1. Vahetu dielektriline rike (isolatsioonirike)

Kõige vahetum ja katastroofilisem tagajärg oleks isolatsiooni purunemine. LV-jaotusseadmed on konstrueeritud nii, et vahekaugused (õhuvahed) ja roomekaugused sobivad ainult kuni 1000 V pingele. Keskpinge (nt 11 kV või 33 kV) allutamisel ioniseeruks siinide, klemmide ja korpuse vaheline õhk ja süttib üle. Tulemuseks on äge sisemine kaarevälk, mis tõenäoliselt põhjustab lülitusseadme plahvatuse.

2. Kaare välk ja tuleoht

Keskpinge rikked vabastavad oluliselt rohkem energiat kui madalpinge rikked. LV-jaotusseadmetel puuduvad keskpinge jaotusseadmetes leiduvad kaarekustutuskambrid, kaarekanalid ja rõhualandusmehhanismid (nagu SF6 gaasi- või vaakumkatkestid). Kui kaar tekib madalpinge jaotusseadmes MV tasemel, võib kaare temperatuur ületada 10 000 °C, aurustades vase ja terase. Rõhulained võivad uksi korpustelt maha puhuda ja läheduses olevaid töötajaid vigastada. Sula metall ja ioniseeritud gaasid võivad ümbritsevaid materjale süüdata. Tulemuseks on suure riskiga tulekahju ja plahvatus, millel on operaatoritele sageli saatuslikud tagajärjed.

3. Kaitselülitite täielik hävitamine

LV-kaitselülititel (nt vormitud korpusega või õhkkaitselülititel) on madalpinge rikete jaoks nimivõimsus (Icu), kuid need ei ole ette nähtud keskpinge rikkevoolu katkestamiseks. Keskpinge rikke ilmnemisel võivad kaitselüliti kontaktid kokku keevitada ebapiisava kontaktrõhu ja kaare katkestusvõime tõttu. Loodusliku voolu nulli ristumisel ei pruugi kaar kustuda, mis viib püsiva kaare tekkeni. Kaitselüliti korpus võib puruneda sisemise kaare rõhu tõttu. Järelikult ei suuda kaitselüliti riket kõrvaldada ja ülesvoolu MV kaitse (nt alajaama toitelüliti) peab välja lülituma - kuid selleks ajaks on madalpinge jaotusseade juba hävinud.

4. Elektriohutuse ja personali kadumise oht

Keskpinge jaotusseadmed sisaldavad kohustuslikke ohutuselemente, mida madalpinge jaotusseadmetel ei ole, sealhulgas maanduslülitid kaablite ohutuks maandamiseks pärast isoleerimist, pinge olemasolu indikaatorid ja katikud fikseeritud kontaktide kohal, blokeeringud, mis takistavad juurdepääsu pingestatud osadele (nt Castell või solenoidblokeeringud), ja kaugrest koos kaarevälgu leevendussüsteemidega. Ilma nende funktsioonideta seisavad operaatorid, kes püüavad säilitada või isoleerida madalpingepaneeli sees MV-ahelat, otsese ohu astme- ja puutepotentsiaalide, mahtuvuslike laengute ja kaarevälgutuse tõttu. Tulemuseks on elektritöötajate rasked vigastused või surm.

5. Ülekuumenemine ja termiline ärajooks

MV lülitusseade on loodud taluma suuremaid pidevaid voolusid ja lühiajalisi voolutugevusi (nt 25 kA 1 kuni 3 sekundit). LV-siinid ja ühendused on väiksemad ja väiksema soojusmassiga. MV tingimustes võib isegi tavaline koormusvool alamõõduliste siinide tõttu põhjustada liigset kuumenemist. Rikke ajal sulatab I²t energia vasest siinid ja isolatsiooni peaaegu koheselt. See toob kaasa isolatsiooni sulamise, faasidevahelised lühised ja kaskaadrikked.

6. Ebausaldusväärne kaitse koordineerimine

LV kaitsereleed (sageli kaitselülititesse integreeritud) on lihtsate väljalülituskõverate ja piiratud sidega. MV-süsteemid nõuavad keerukaid kaitsereleed, millel on sellised funktsioonid nagu diferentsiaalkaitse, suunaline liigvool, kauguskaitse (impedants) ja kaitselüliti rikkekaitse. Keskpinge allikaga ühendatud madalpinge jaotusseade ei suudaks vahet teha väikese ülekoormuse ja suurema rikke vahel. Tulemuseks on häiriv komistamine – või veel hullem, komistamine puudub. Lõppkokkuvõttes võib kogu ülesvoolu alajaama kaitselüliti rakenduda, põhjustades laialdase elektrikatkestuse.

7. Elektrireeglite ja -standardite rikkumine

Maapinge lülitusseadmete kasutamine MV vooluringis rikub peaaegu kõiki olulisi elektrikoode, sealhulgas IEC 61439 (madalpingesõlmed) versus IEC 62271-200 (keskpinge metalliga suletud lülitusseade), NEC (NFPA 70) artikleid 240 ja 490 ning IEEE C37.20.2 MV lülitusseadmeid. Selle tulemuseks on juriidiline vastutus, kindlustuse kehtetuks tunnistamine ja võimalikud kriminaalsüüdistused õnnetuse korral.

8. Järelvoolu seadmete kahjustused

Isegi kui madalpinge jaotusseade püsiks lühikest aega - mis on äärmiselt ebatõenäoline -, oleks pinge teisendus vale. MV-süsteemid varustavad sageli alandatud trafosid. Madalpinge jaotusseadme paigutamine keskpinge/alapinge trafost ülesvoolu on füüsiliselt võimatu, kuna madalpinge jaotusseadme isolatsioon puruneb enne trafo primaarpoolele jõudmist ja trafo sisselülitusvool lülitab välja või hävitab madalpinge kaitselülitid. Tulemuseks on kõigi allavoolu koormuste kadu ja võimalikud trafo kahjustused.

Järeldus – miks seda ei tohi kunagi teha

Kokkuvõtteks võib öelda, et madalpinge jaotusseadmed on ette nähtud pingetele kuni 1 kV, keskpinge jaotusseadmed aga 3 kV kuni 36 kV jaoks. Madalpingelülitusaparatuur tugineb piiratud kaarekatkestusvõimega õhkjahutamisele, samas kui MV jaotusseadmed kasutavad usaldusväärseks kaare kustutamiseks vaakumit või SF6. Madalpingekaitselülitite katkestusvõime on keskpinge rikkevoolude jaoks ebapiisav, mis põhjustab keevitatud kontakte ja plahvatust. Maapinge jaotusseadmete ohutusfunktsioonid on põhilised, samal ajal kui MV jaotusseadmed sisaldavad surmava šoki vältimiseks maanduslüliteid, luugid ja blokeeringud. Lõpuks vastavad madalpinge jaotusseadmed standardile IEC 61439, samas kui keskpinge jaotusseadmed peavad vastama standardile IEC 62271-200 – standardile, millele madalpingeseadmed ei saa vastata.

Lõplik vastus:Madalpinge jaotusseadme kasutamine keskpinge jaotusseadme asemel põhjustab kohese isolatsioonirikke, vägivaldse kaare plahvatuse, seadmete hävimise, personali surmava vigastuse äärmise ohu ja elektriohutuse eeskirjade täieliku rikkumise. See pole kunagi mingil juhul lubatud. Kui vajatakse keskpinge jaotusseadet, on ainus õige lahendus kasutada selle pingeklassi jaoks projekteeritud, testitud ja sertifitseeritud nõuetekohase nimiväärtusega keskpinge lülitusseadmeid.