Mitä tapahtuu, jos käytät pienjännitekojeistoa keskijännitekojeiston sijaan?

Sähköjärjestelmissä,pienjännitekojeistot (LV).jakeskijännitekojeistoton suunniteltu täysin erilaisille jännitealueille, sovelluksille ja turvallisuusstandardeille. Pienjännitekojeistot toimivat tyypillisesti jännitteillä aina 1 000 V AC:iin asti, kun taas keskijännitekojeistot kattavat 3 kV - 36 kV (tai joissakin standardeissa jopa 38 kV). Pienjännitekojeiston käyttäminen keskijännitekojeiston tilalla ei ole vain virhe spesifikaatiossa, vaan se on vaarallinen sähkötekniikan periaatteiden rikkominen. Alla on yksityiskohtainen analyysi siitä, mitä tällaisessa skenaariossa tapahtuisi.

1. Välitön dielektrinen rikkoutuminen (eristysvika)

Välittömin ja katastrofaalisin seuraus olisi eristyksen rikkoutuminen. Pienjännitekojeistossa on välykset (ilmavälit) ja ryömintäetäisyydet, jotka sopivat vain 1000 V:iin asti. Keskijännitteellä (esim. 11 kV tai 33 kV) ilmavirtakiskojen, liittimien ja kotelon välinen ilma ionisoituisi ja välähtäisi. Seurauksena on voimakas sisäinen valokaaren välähdys, joka todennäköisesti johtaa kojeiston räjähtämiseen.

2. Kaaren välähdys ja tulipalon vaara

Keskijännitevioista vapautuu huomattavasti enemmän energiaa kuin pienjännitevioista. Pienjännitekojeistosta puuttuvat kaaren sammutuskammiot, kaarikourut ja paineenalennusmekanismit, joita löytyy MV-kojeistoista (kuten SF6-kaasu- tai tyhjökatkaisijat). Kun pienjännitekojeistossa syntyy kaari MV-tasolla, kaaren lämpötilat voivat ylittää 10 000 °C höyrystäen kuparia ja terästä. Paineaallot voivat puhaltaa ovia pois koteloista ja vahingoittaa lähellä olevia henkilöitä. Sula metalli ja ionisoidut kaasut voivat sytyttää ympäröivät materiaalit. Seurauksena on korkean riskin tulipalo ja räjähdys, jolla on usein kohtalokkaat seuraukset käyttäjille.

3. Katkaisijoiden täydellinen tuhoaminen

Pienjännitekatkaisijat (esim. valetut kotelo- tai ilmakatkaisijat) omaavat nimelliskatkaisukapasiteetin (Icu) pienjännitevikoja varten, mutta niitä ei ole suunniteltu katkaisemaan keskijännitteisiä vikavirtoja. Kun MV-vika ilmenee, katkaisijakoskettimet voivat hitsata yhteen riittämättömän kosketuspaineen ja valokaaren katkaisukyvyn vuoksi. Valokaari ei välttämättä sammu luonnollisen virran nollapisteessä, mikä johtaa jatkuvaan valokaareen. Katkaisijan kotelo voi särkyä sisäisen kaaren paineen vuoksi. Näin ollen katkaisija ei pysty poistamaan vikaa, ja ylävirran MV-suojan (esim. sähköaseman syöttökatkaisijan) täytyy laukea - mutta siihen mennessä pienjännitekojeisto on jo tuhoutunut.

4. Sähköturvallisuuden menettämisen ja henkilökunnan vaara

Keskijännitekojeistot sisältävät pakollisia turvaominaisuuksia, joita pienjännitekojeistoissa ei ole, mukaan lukien maadoituskytkimet kaapeleiden turvalliseen maadoitukseen eristyksen jälkeen, jännitteen ilmaisimet ja sulkimet kiinteiden koskettimien päällä, lukitukset, jotka estävät pääsyn jännitteisiin osiin (kuten Castell- tai solenoidilukitus), ja etäteline valokaaren vaimennusjärjestelmillä. Ilman näitä ominaisuuksia käyttäjät, jotka yrittävät ylläpitää tai eristää MV-piiriä pienjännitepaneelin sisällä, kohtaavat välittömän vaaran askel- ja kosketuspotentiaalin, kapasitiivisten varausten ja rajoittamattoman valokaaren vuoksi. Seurauksena on sähköhenkilöstön vakava loukkaantuminen tai kuolema.

5. Ylikuumeneminen ja terminen karkaaminen

Keskijännitekojeisto on suunniteltu käsittelemään suurempia jatkuvia virtoja ja lyhytaikaisia ​​kestovirtoja (esim. 25 kA 1-3 sekuntia). LV-virtakiskot ja liitännät ovat pienempiä ja niillä on pienempi lämpömassa. MV-olosuhteissa jopa normaali kuormitusvirta voi aiheuttaa liiallista kuumenemista alimitoitettujen virtakiskojen vuoksi. Vian aikana I²t-energia sulattaisi kuparikiskot ja eristyksen lähes välittömästi. Tämä johtaa eristeen sulamiseen, vaiheiden välisiin oikosulkuihin ja kaskadihäiriöihin.

6. Epäluotettava suojauksen koordinointi

Pienjännitesuojareleillä (usein integroituina katkaisimiin) on yksinkertaiset laukaisukäyrät ja rajoitettu tiedonsiirto. MV-järjestelmät vaativat kehittyneitä suojareleitä, joissa on ominaisuuksia, kuten differentiaalisuoja, suunnattu ylivirta, etäisyyssuoja (impedanssi) ja katkaisijavikasuoja. MV-lähteeseen kytketyllä pienjännitekojeistolla ei olisi mitään keinoa erottaa pientä ylikuormitusta ja suurta vikaa. Seurauksena on häiritsevä laukaisu - tai mikä pahempaa, ei kompastumista ollenkaan. Lopulta koko ylävirran sähköaseman katkaisija voi laueta, mikä aiheuttaa laajan sähkökatkon.

7. Sähkösäännösten ja -standardien rikkominen

Pienjännitekojeiston käyttö MV-piirissä rikkoo lähes kaikkia merkittäviä sähkösäännöksiä, mukaan lukien IEC 61439 (pienjännitekokoonpanot) vastaan ​​IEC 62271-200 (keskijännitekojeistot), NEC (NFPA 70) -artikkelit 240 ja 490 sekä IEEE C37.20.2 MV-kytkinlaitteet. Tämä johtaa lailliseen vastuuseen, vakuutuksen mitätöimiseen ja mahdollisiin rikosoikeudellisiin laiminlyönteihin onnettomuuden sattuessa.

8. Loppupään laitteiden vauriot

Vaikka pienjännitekojeisto kestäisi lyhyen ajan – mikä on erittäin epätodennäköistä – jännitteen muunnos olisi väärä. MV-järjestelmät toimittavat usein alennusmuuntajia. Pienjännitekojeiston sijoittaminen ylävirtaan MV/LV-muuntajasta on fyysisesti mahdotonta, koska pienjännitekojeiston eristys epäonnistuisi ennen kuin se saavuttaisi muuntajan ensiöpuolen, ja muuntajan kytkentävirta laukaisisi tai tuhoaisi pienjännitekatkaisijat. Seurauksena on kaikkien myötävirtakuormien menetys ja mahdollinen muuntajavaurio.

Johtopäätös – miksi tätä ei saa koskaan tehdä

Yhteenvetona voidaan todeta, että pienjännitekojeistot on mitoitettu jännitteille enintään 1 kV, kun taas keskijännitekojeistot on suunniteltu 3 kV - 36 kV jännitteille. Pienjännitekojeistossa käytetään ilmakarkaisua rajoitetulla valokaaren katkaisukyvyllä, kun taas keskijännitekojeistossa käytetään tyhjiötä tai SF6:ta luotettavaan valokaaren sammutukseen. Pienjännitekatkaisijoiden katkaisukyky on riittämätön MV-vikavirroille, mikä johtaa hitsattuihin koskettimiin ja räjähdyksiin. Pienjännitekojeiston turvaominaisuudet ovat perusominaisuuksia, kun taas keskijännitekojeistossa on maadoituskytkimet, sulkimet ja lukitukset tappavan sähköiskun estämiseksi. Lopuksi, pienjännitekojeistot ovat standardin IEC 61439 mukaisia, kun taas keskijännitekojeiston on täytettävä IEC 62271-200 – standardi, jota pienjännitelaitteet eivät voi täyttää.

Lopullinen vastaus:Pienjännitekojeiston käyttäminen keskijännitekojeiston sijaan johtaa välittömään eristysvikaan, voimakkaaseen kaariräjähdykseen, laitteiden tuhoutumiseen, äärimmäiseen hengenvaaralliseen henkilövahinkoon ja sähköturvallisuusmääräysten täydelliseen rikkomiseen. Se ei ole koskaan sallittua missään olosuhteissa. Jos keskijännitekojeistoa tarvitaan, ainoa oikea ratkaisu on käyttää oikein mitoitettua MV-kytkinlaitetta, joka on suunniteltu, testattu ja sertifioitu kyseiselle jänniteluokalle.