Какво ще се случи, ако използвате разпределителна уредба за ниско напрежение вместо разпределителна уредба за средно напрежение?

В електрическите системи,разпределителна апаратура за ниско напрежение (НН).иразпределителна уредба за средно напрежение (MV).са проектирани за напълно различни диапазони на напрежение, приложения и стандарти за безопасност. Разпределителната апаратура за НН обикновено работи при напрежения до 1000 V AC, докато разпределителната апаратура за средно напрежение обхваща диапазони от 3 kV до 36 kV (или до 38 kV в някои стандарти). Използването на разпределителна уредба за ниско напрежение вместо разпределителна уредба за средно напрежение не е просто грешка в спецификацията - това е опасно нарушение на принципите на електротехниката. По-долу е даден подробен анализ на това какво би се случило при такъв сценарий.

1. Незабавен диелектричен пробив (повреда на изолацията)

Най-незабавната и катастрофална последица би била повреда на изолацията. Разпределителната апаратура за НН е проектирана с хлабини (въздушни междини) и разстояния на пълзене, подходящи само за до 1000 V. Когато е подложен на средно напрежение (напр. 11 kV или 33 kV), въздухът между шините, клемите и корпуса ще се йонизира и ще прескочи. Резултатът е силна вътрешна дъгова светкавица, която вероятно води до експлозия на разпределителната уредба.

2. Дъгова светкавица и опасност от пожар

Повредите със средно напрежение освобождават значително по-висока енергия от повредите с ниско напрежение. В комутационните апарати за ниско напрежение липсват дъгогасителни камери, дъгогасителни канали и механизми за освобождаване на налягането, които се намират в комутационните апарати за средно напрежение (като SF6 газ или вакуумни прекъсвачи). Когато възникне дъга в разпределителна уредба НН при нива на средно напрежение, температурите на дъгата могат да надвишат 10 000°C, изпарявайки медта и стоманата. Вълните под налягане могат да издухат вратите на загражденията и да наранят близкия персонал. Разтопеният метал и йонизираните газове могат да запалят околните материали. Резултатът е високорисков пожар и експлозия, често с фатални последици за операторите.

3. Пълно унищожаване на прекъсвачите

Прекъсвачите за НН (напр. лят корпус или въздушни прекъсвачи) имат номинален капацитет на прекъсване (Icu) за повреди с ниско напрежение, но не са проектирани да прекъсват токове на повреда със средно напрежение. Когато възникне повреда в средно напрежение, контактите на прекъсвача могат да се заварят заедно поради недостатъчно контактно налягане и способност за прекъсване на дъгата. Дъгата може да не изгасне при преминаване на естествения ток през нулата, което води до продължителна дъга. Корпусът на прекъсвача може да се счупи поради вътрешното налягане на дъгата. Следователно, прекъсвачът не успява да изчисти повредата и защитата на MV нагоре по веригата (напр. захранващ прекъсвач в подстанцията) трябва да се задейства - но дотогава разпределителната уредба за НН вече е унищожена.

4. Загуба на електрическа безопасност и опасност за персонала

Комутационната апаратура за средно напрежение включва задължителни функции за безопасност, които комутационната апаратура за НН няма, включително заземителни превключватели за безопасно заземяване на кабели след изолиране, индикатори за наличие на напрежение и капаци над фиксирани контакти, блокировки за предотвратяване на достъп до части под напрежение (като блокировки на Castell или соленоиди) и дистанционни стелажи със системи за смекчаване на дъгова светкавица. Без тези функции операторите, които се опитват да поддържат или изолират верига за средно напрежение в панел за НН, са изправени пред непосредствена опасност от потенциали на стъпка и докосване, капацитивни заряди и незадържана дъгова светкавица. Резултатът е тежко нараняване или смърт на електрическия персонал.

5. Прегряване и термично бягане

Комутационната апаратура за средно напрежение е проектирана да работи с по-високи непрекъснати токове и краткотрайни токове (напр. 25kA за 1 до 3 секунди). НН шините и връзките са по-малки и имат по-ниска топлинна маса. При условия на средно напрежение, дори нормален ток на натоварване може да причини прекомерно нагряване поради по-ниски размери на шините. По време на повреда I²t енергията би стопила медните шини и изолацията почти моментално. Това води до стопяване на изолацията, междуфазови къси съединения и каскадни повреди.

6. Ненадеждна координация на защитата

Защитните релета за НН (често интегрирани в прекъсвачи) имат прости криви на изключване и ограничена комуникация. Системите за средно напрежение изискват усъвършенствани защитни релета с функции като диференциална защита, насочен свръхток, дистанционна защита (импеданс) и защита при повреда на прекъсвача. Разпределителна уредба НН, свързана към източник на средно напрежение, няма да има начин да разграничи незначително претоварване от голяма повреда. Резултатът е неприятно задействане — или по-лошо, никакво задействане. В крайна сметка, целият прекъсвач на подстанцията нагоре по веригата може да се задейства, причинявайки масово прекъсване на тока.

7. Нарушаване на електрическите кодекси и стандарти

Използването на разпределителна уредба НН във верига за средно напрежение нарушава почти всеки основен електрически кодекс, включително IEC 61439 (комплекти за НН) срещу IEC 62271-200 (разпределителна уредба за средно напрежение), членове 240 и 490 на NEC (NFPA 70) и IEEE C37.20.2 за разпределителна уредба за средно напрежение. Това води до правна отговорност, анулиране на застраховка и потенциални такси за престъпна небрежност в случай на злополука.

8. Повреда на оборудването надолу по веригата

Дори ако разпределителната уредба LV оцелее за кратко време - което е изключително малко вероятно - трансформацията на напрежението би била погрешна. Системите за средно напрежение често доставят понижаващи трансформатори. Поставянето на разпределителна уредба НН преди трансформатор СрН/НН е физически невъзможно, тъй като изолацията на разпределителната уредба НН би се провалила, преди да достигне първичната страна на трансформатора, а пусковият ток на трансформатора би изключил или разрушил прекъсвачите НН. Резултатът е загуба на всички натоварвания надолу по веригата и потенциална повреда на трансформатора.

Заключение – защо това никога не трябва да се прави

За да обобщим, разпределителната апаратура за ниско напрежение е проектирана за напрежения до 1kV, докато комутационната апаратура за средно напрежение е проектирана за 3kV до 36kV. Комутационните апарати за НН разчитат на въздушно гасене с ограничена способност за прекъсване на дъгата, докато комутационните апарати за средно напрежение използват вакуум или SF6 за надеждно гасене на дъгата. Изключвателната способност на прекъсвачите НН е недостатъчна за токове на повреда средно напрежение, което води до заварени контакти и експлозия. Функциите за безопасност в разпределителната уредба за НН са основни, докато разпределителната уредба за средно напрежение включва заземителни превключватели, щори и блокировки за предотвратяване на фатален удар. И накрая, разпределителната апаратура за НН отговаря на IEC 61439, докато разпределителната апаратура за средно напрежение трябва да отговаря на IEC 62271-200 - стандарт, който оборудването за НН не може да удовлетвори.

Окончателен отговор:Използването на разпределителна уредба за ниско напрежение вместо разпределителна уредба за средно напрежение ще доведе до незабавна повреда на изолацията, силна експлозия на дъгова дъга, унищожаване на оборудването, изключителен риск от фатално нараняване на персонала и пълно нарушение на правилата за електрическа безопасност. Никога не е допустимо при никакви обстоятелства. Ако е необходима разпределителна уредба за средно напрежение, единственото правилно решение е да се използва разпределителна уредба с правилно номинално ниво, проектирана, тествана и сертифицирана за този клас на напрежение.