نظرة عامة على الحماية ثلاثية المراحل

الحماية ثلاثية المراحل هي إستراتيجية حماية التيار الزائد الشائعة المستخدمة في قواطع الدائرة الحديثة ذات الجهد المنخفض (MCCBs، ACBs). وتتمثل فكرتها الأساسية في تقسيم أعطال التيار الزائد إلى ثلاثة مستويات، يتم التعامل مع كل منها وفقًا لحجمها الحالي والتأخير الزمني، مما يضمن إزالة الأعطال بشكل آمن مع الحفاظ على  الانتقائية..

الهدف:  عند حدوث حمل زائد أو قصر في الدائرة، قم بعزل الفرع المعيب فقط دون مقاطعة استمرارية إمداد الطاقة إلى نظام التوزيع بأكمله.

شرح تفصيلي لكل مرحلة

1. الحماية لفترة طويلة (الحمل الزائد)

تكتشف المرحلة الطويلة وتزيل التيارات الزائدة المستمرة التي ليست عالية للغاية (عادةً في حدود 1.0-1.3 × التيار المقنن). وعادة ما يتبع خاصية الزمن العكسي: كلما زاد التيار، كلما قصر وقت التشغيل.

تشمل التطبيقات النموذجية الأحمال الزائدة المستمرة على المحركات أو دوائر التوزيع، أو تحمل التيار المؤقت أثناء بدء تشغيل المعدات. الهدف الأساسي هو منع تلف العزل أو المعدات بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

مثال على صيغة الزمن العكسي (كمرجع):
t = k × (I / I r ) −2

2. الحماية لفترة قصيرة

تستهدف الحماية قصيرة المدى تيارات الدائرة القصيرة متوسطة المستوى، والتي يتم ضبطها عادةً عند تيار مقنن 4 × -10 ×، مع تأخير قدره 0.05 - 0.5 ثانية. يتيح هذا التأخير المتعمد إمكانية  انتقائية الوقت ، مما يسمح للقواطع النهائية بالتحرك أولاً.

في شبكة التوزيع، عندما تتعرض دائرة فرعية لدائرة قصر، يجب أن يعمل قاطع الفرع أو المصهر أولاً. إذا فشلت، فإن الكسارة الأولية - التي تم ضبطها مع تأخير قصير - سوف تتعطل بعد التأخير، وبالتالي حماية قضبان التوصيل والأجهزة ذات المستوى الأعلى.

3. الحماية الفورية

تستجيب الحماية اللحظية على الفور لتيارات الدائرة القصيرة العالية للغاية (التيار المقدر ×10 ×)، مع وقت تشغيل في نطاق المللي ثانية (<10 مللي ثانية). إنه بمثابة خط الدفاع الأخير والأسرع لمنع استمرار القوس أو تلف قضيب التوصيل أو الأخطاء المتتالية.

عادةً لا تحتوي المرحلة اللحظية على أي تأخير متعمد، مما يؤدي إلى قطع الأخطاء الخطيرة على الفور.

مثال هندسي ووضع التوصيات

فيما يلي مثال نموذجي (للإشارة فقط؛ يجب أن تتبع الإعدادات الفعلية سعة الدائرة القصيرة والانتقائية وإرشادات الشركة المصنعة):

• التصنيف الحالي:  في = 400 أ

• وقت طويل: Ir = 1.0 × In = 400 A (إعداد الوقت العكسي)

• وقت قصير: ISD = 5 × In = 2000 A، التأخير = 0.3 ثانية

• لحظية: Ii = 10 × In = 4000 A (رحلة فورية)

مثال التشغيل:
450 أمبير → رحلات في عدة ثوان (طويلة)؛
2500 أمبير → رحلات بعد 0.3 ثانية (وقت قصير)؛
5000 أمبير → رحلات فورية (لحظية).

عند الإعداد، ضع في اعتبارك سعة الدائرة القصيرة للحافلة، وخصائص الحماية النهائية، ومتطلبات استمرارية الطاقة، والتحمل الحراري للمعدات.

مبادئ التنسيق وطرق الاختبار

يمكن تلخيص قاعدة التنسيق على النحو التالي:  'سريع في اتجاه المصب، في اتجاه المنبع بطيء'.  يجب أن تعمل القواطع الأقرب إلى الحمل بشكل أسرع وتكون أكثر حساسية، في حين يجب أن تحتفظ تلك الأقرب إلى المصدر بتأخيرات أطول للحفاظ على الانتقائية.

توصيات التكليف والتحقق:

• إجراء تحليل الانتقائية أثناء التصميم باستخدام منحنيات الخصائص الحالية (TCC).

• قم بإجراء اختبارات الحقن الثانوية أو اختبارات الحقن الحالية للتحقق من وقت الرحلة والتنسيق.

• تسجيل وأرشفة الإعدادات وبيانات الاختبار وصور الموقع لتوثيق القبول.

الامتداد: أربع مراحل وحماية من الأخطاء الأرضية

غالبًا ما تضيف قواطع الدائرة الذكية الحديثة مرحلة رابعة - الحماية من الأعطال الأرضية - بالإضافة إلى المراحل الثلاثة التقليدية. تكتشف الحماية من الأعطال الأرضية التيار غير المتوازن المتبقي على الأرض وتوفر استجابة حساسة، ومناسبة للتطبيقات التي تتطلب سلامة الأفراد وحماية المعدات.

إرشادات الاختبار والقبول

يجب أن تشمل اختبارات القبول، على سبيل المثال لا الحصر، ما يلي:

• التحقق من منحنى التشغيل لفترة طويلة (الحقن متعدد النقاط)

• تأخير لفترة قصيرة واختبار الالتقاط

• اختبار عتبة الرحلة اللحظية (التيار العالي، أقل من حد الجهاز)

• قياس ومقارنة تيار الدائرة القصيرة للنظام للتأكد من أن قيم الإعداد مناسبة

إشعار السلامة:  تعتبر اختبارات التيار العالي خطرة ويجب إجراؤها فقط بواسطة موظفين مؤهلين في ظل ظروف إلغاء تنشيط أو مراقبة. اتبع إجراءات التشغيل القياسية وارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE).