Διακόπτης Γείωσης

Τι είναι ένας διακόπτης γείωσης;

Ένας διακόπτης γείωσης είναι μια προστατευτική μηχανική συσκευή διακοπής που εγκαθίσταται σε μεσαίας τάσης πίνακες διανομής για να συνδέει απενεργοποιημένους αγωγούς, λεωφόρους και εξερχόμενες γραμμές προς τη γη πριν από την έναρξη συντήρησης. Εξαλείφει τον κίνδυνο ακούσιας ενεργοποίησης και αποφορτίζει υπόλοιπα φορτία που παραμένουν ακόμα και μετά το άνοιγμα ενός διακόπτη κυκλώματος. Σε εγκαταστάσεις μεσαίας τάσης με ονομαστική τάση από 12 kV έως 40,5 kV, ένας σωστά προδιαγραφόμενος διακόπτης γείωσης δεν είναι προαιρετικός — αποτελεί το βασικό βήμα σε κάθε διαδικασία ασφαλούς απομόνωσης.

Οι περισσότεροι μηχανικοί που έχουν ασχοληθεί με τη συντήρηση διακοπτικών εξοπλισμών σε υποσταθμούς διανομής αντιμετωπίζουν την ίδια πρόκληση: ο διακόπτης κυκλώματος μπορεί να είναι ανοικτός και η γραμμή λειτουργίας απομονωμένη, αλλά παραμένει υπόλοιπο φορτίο και επαγόμενες τάσεις. Ένας διακόπτης γείωσης (grounding switch) αντιμετωπίζει αυτό απευθείας παρέχοντας ορατή, μηχανικά επιβεβαιωμένη διαδρομή γείωσης, στην οποία οι ομάδες λειτουργίας μπορούν να βασίζονται πριν από οποιαδήποτε πρόσβαση στον χώρο του διακοπτικού εξοπλισμού.

Βασικά Χαρακτηριστικά Προϊόντος

Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει εσωτερικούς διακόπτες γείωσης για μεσαίας τάσης διακοπτικό εξοπλισμό που λειτουργεί σε 12 kV, 24 kV και 40,5 kV. Όλα τα μοντέλα συμμορφώνονται με το πρότυπο IEC 62271-102, το διεθνές πρότυπο που διέπει τους διακόπτες αποσύνδεσης και τους διακόπτες γείωσης εναλλασσόμενου ρεύματος. Σύμφωνα με το IEC 62271-102, ένας διακόπτης γείωσης (grounding switch) που έχει κατηγοριοποιηθεί για καθήκοντα δημιουργίας βραχυκυκλώματος πρέπει να αποδεικνύεται, μέσω δοκιμής τύπου, ότι επιβιώνει μιας δοκιμής κλεισίματος υπό βραχυκύκλωμα χωρίς συγκόλληση των επαφών ή εκτόξευση ανάφλεξης — μια διάκριση που διαχωρίζει τα προϊόντα που έχουν υποστεί δοκιμή τύπου από εκείνα που διαθέτουν μόνο αυτοδηλωθείσα συμμόρφωση.

• Ικανότητα δημιουργίας βραχυκυκλώματος: Ένας διακόπτης γείωσης μπορεί κατά λάθος να κλείσει σε ενεργό κύκλωμα. Η συσκευή πρέπει να αντέξει το αποτελούμενο τόξο βλάβης χωρίς να συγκολληθεί ή να προκαλέσει συμβάν τόξου-έκρηξης. Η ονομαστική κορυφαία τιμή ρεύματος δημιουργίας σε αυτήν την κλίμακα φτάνει τα 50 kA (JN15A-12) και 80 kA (JN17-12 με κινητήρα). Επαληθεύστε αυτήν την τιμή σε σχέση με το προβλεπόμενο ρεύμα βλάβης στο σημείο εγκατάστασης — πρόκειται για μέγιστη τιμή που έχει δοκιμαστεί τύπου, όχι γενική επιφάνεια ασφαλείας.
• Ρεύμα σύντομης ανοχής: Μετά το κλείσιμο υπό συνθήκες βλάβης, ο διακόπτης πρέπει να μπορεί να διαβιβάζει το αποτελούμενο ρεύμα βλάβης για την ονομαστική διάρκεια. Οι ονομαστικές τιμές σε αυτήν την κλίμακα καλύπτουν 20 kA για 4 δευτερόλεπτα (JN15A-12) και 31,5 kA για σύντομη ανοχή (JN17-12). Αν το επίπεδο βλάβης του συστήματός σας πλησιάζει την ονομαστική τιμή, αξιολογήστε εάν υπάρχει επαρκής περιθώριο ασφαλείας για μελλοντικές αλλαγές στο δίκτυο.
• Ταυτόχρονη λειτουργία τριών φάσεων: Όλα τα μοντέλα χρησιμοποιούν κεντρικό άξονα κίνησης για συγχρονισμένη λειτουργία τριών πόλων, εξαλείφοντας τον κίνδυνο να μείνει μία φάση αγείωτη — μία αιτία αποτυχίας που εμφανίζεται συχνότερα σε παλαιότερα σχέδια με λειτουργία ενός πόλου.
• Λειτουργικό καθεστώς: Χειροκίνητη λειτουργία με μοχλό για τυπικές εσωτερικές πλάκες με παρουσία χειριστή· ηλεκτροκίνητη λειτουργία σε εναλλασσόμενο ή συνεχές ρεύμα 110 V ή 220 V για υποσταθμούς με απομακρυσμένο έλεγχο και έλεγχο μέσω SCADA· μηχανισμοί γρήγορης κλείσιμος με ελατήριο για εργασίες δημιουργίας βραχυκυκλώματος σε συστήματα 40,5 kV (JN22B-40.5).
• Κατασκευή μονωτήρων: Μονωτήρες από εποξική ρητίνη σε όλες τις τάσεις λειτουργίας παρέχουν υψηλή διηλεκτρική αντοχή και αντίσταση στο τόξο. Για τα μοντέλα 24 kV και 40,5 kV, οι βελτιωμένοι μονωτήρες από εποξική ρητίνη αντιμετωπίζουν την υψηλότερη ηλεκτρική τάση σε αυτά τα επίπεδα τάσης.
• Ανατροφοδότηση θέσης: Αισθητήρες θέσης ενσωματωμένοι σε εποξική ρητίνη και ενσωματωμένα μπλοκ βοηθητικών διακοπτών παρέχουν σήματα κατάστασης «ανοιχτό/κλειστό» στις πλάκες προστασίας με ρελέ, υποστηρίζοντας αξιόπιστη λογική ασφαλείας στα δευτερεύοντα συστήματα υποσταθμών.

Εύρος μοντέλων και επιλογή τάσης

Κατά την επιλογή διακόπτη γείωσης, το πρώτο βήμα είναι η επιβεβαίωση της ονομαστικής τάσης της πίνακα γείωσης. Τα μοντέλα διακοπτών δεν είναι ανταλλάξιμα μεταξύ κλάσεων τάσης, ακόμα και όταν οι φυσικές διαστάσεις φαίνονται παρόμοιες. Εάν η ουδέτερη γραμμή του συστήματος είναι γειωμένη απευθείας και η τάση εγκατάστασης εμπίπτει σε μία μόνο κλάση, η επιλογή μοντέλου είναι απλή. Ελέγξτε κάθε πίνακα ξεχωριστά σε εγκαταστάσεις που συνδυάζουν διαφορετικά επίπεδα τάσης.

• 12 kV: Το JN15A-12 είναι σχεδιασμένο για εγκατάσταση στον χώρο καλωδίων του πίνακα KYN28-12, με ονομαστικό ρεύμα κλεισίματος 50 kA (κορυφή) και λεπίδες επιχρυσωμένες με ασήμι, ενώ το πλαίσιό του είναι κατασκευασμένο από γαλβανισμένο χάλυβα. Ο μηχανοκίνητος διακόπτης γείωσης JN17-12 (grounding switch) διαθέτει ενσωματωμένο κινητήρα για απομακρυσμένη λειτουργία υπό έλεγχο SCADA, με ονομαστικό ρεύμα κλεισίματος 80 kA (κορυφή) και ονομαστικό ρεύμα σύντομης διαρκείας 31,5 kA.
• 24 kV: Το συνδυαστικό μοντέλο JN15-24/(D)31.5 υποστηρίζει χειροκίνητη ή κινητήρια λειτουργία με προσαρμόσιμη απόσταση μεταξύ των πόλων για πίνακες KYN28, XGN και HXGN. Το τριφασικό σχέδιο JN17-24 είναι κατάλληλο για υποσταθμούς διανομής 24 kV της ΔΕΗ και βιομηχανικά συστήματα ισχύος.
• 35 kV / 40,5 kV: Ο διακόπτης γείωσης JN22B-40,5 (grounding switch) διαθέτει μηχανισμό γρήγορης ενεργοποίησης με ελατήριο για λειτουργία δημιουργίας βραχυκυκλώματος σε υποσταθμούς μεταφοράς, βαριά βιομηχανικά συστήματα ισχύος και εγκαταστάσεις ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που λειτουργούν σε 35 kV και 40,5 kV.

Μηχανικός ασφαλισμός και μακροχρόνια αξιοπιστία

Η μηχανική ασφάλεια μεταξύ του κύριου διακόπτη κυκλώματος και της πόρτας του θαλάμου καλωδίων είναι τυποποιημένη σε όλα τα μοντέλα αυτής της κατηγορίας. Η ασφάλεια επιβάλλει τη σωστή σειρά ενεργοποίησης: ο διακόπτης κυκλώματος πρέπει να είναι ανοικτός πριν από το κλείσιμο του διακόπτη γείωσης· ο διακόπτης γείωσης πρέπει να είναι ανοικτός πριν από την εισαγωγή (rack-in) του διακόπτη. Αυτό αποτρέπει το πιο επικίνδυνο λάθος κατά τις εργασίες συντήρησης ΜV: το κλείσιμο ενός διακόπτη γείωσης (grounding switch) σε ενεργό λεωφορείο (bus) ή την εισαγωγή (rack-in) ενός διακόπτη εναντίον υφιστάμενης γείωσης.

Οι μηχανικοί ασφαλειακοί μηχανισμοί στις μεσαίας τάσης (MV) διακόπτουσες εγκαταστάσεις λειτουργούν συνήθως σωστά κατά την παράδοση. Αυτό που είναι δυσκολότερο να παρατηρηθεί είναι πώς συμπεριφέρεται η γλώσσα του γειωτικού ασφαλειακού μηχανισμού μετά από αρκετά χρόνια λειτουργίας — και εάν η φθορά της γεωμετρίας του μανδάλου μειώνει σταδιακά την αξιοπιστία της ασφαλούς ακολουθίας. Για εγκαταστάσεις με ενεργές κύκλους διακοπής ή μακροχρόνια διαστήματα συντήρησης, η κατάσταση του ασφαλειακού μηχανισμού πρέπει να επαληθεύεται κατά τη διάρκεια της προγραμματισμένης συντήρησης, όχι μόνο κατά την αρχική παράδοση. Η τεκμηρίωση του αποτελέσματος του λειτουργικού ελέγχου του ασφαλειακού μηχανισμού ως μέρος του ετήσιου αρχείου συντήρησης παρέχει την απαιτούμενη επακόλουθη επαλήθευση, εάν αργότερα διερευνηθεί κάποιο συμβάν διακοπής.

Κοινή εφαρμογή

Ένας γειωτικός διακόπτης (grounding switch) σε αυτήν την κατηγορία χρησιμοποιείται σε μια ευρεία ποικιλία τύπων εγκαταστάσεων μεσαίας τάσης:

• Εσωτερικές πίνακες διακοπτικού εξοπλισμού KYN28, KYN61, HXGN και GIS σε υποσταθμούς διανομής των εταιρειών ηλεκτρικής ενέργειας, όπου απαιτείται ασφαλής απομόνωση πριν από τη συντήρηση
• Βιομηχανικά συστήματα ισχύος σε εγκαταστάσεις κατασκευής, εξόρυξης και επεξεργασίας, όπου η τακτική απομόνωση για συντήρηση αποτελεί μέρος του προγράμματος διαχείρισης ασφάλειας
• Εγκαταστάσεις παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας, όπου οι υποσταθμοί συλλογής μέσης τάσης (MV) απαιτούν καθορισμένες διαδικασίες γείωσης για τη συντήρηση καλωδίων τροφοδοσίας και μετασχηματιστών
• Αυτόματοι υποσταθμοί ελεγχόμενοι μέσω SCADA και χωρίς παρουσία προσωπικού, όπου απαιτείται απομακρυσμένη κινητοποιούμενη λειτουργία για τακτικές εργασίες συντήρησης ή για αντιμετώπιση βλαβών
• Διακοπτικός εξοπλισμός σύνδεσης στο δίκτυο για βιομηχανικά φορτία σε αγορές όπου ο τοπικός φορέας δικτύου απαιτεί τεκμηριωμένες διαδικασίες γείωσης πριν από την πρόσβαση για συντήρηση

Πώς να επιλέξετε το κατάλληλο διακόπτη γείωσης

Οι αγοραστές που εργάζονται με προδιαγραφές διακόπτη γείωσης μέσης τάσης (διακόπτη γείωσης) συναντούν συχνά το ίδιο πρόβλημα: τα ονομαστικά χαρακτηριστικά στα φύλλα δεδομένων είναι διαθέσιμα, αλλά η λογική λήψης αποφάσεων για την ταύτισή τους με μία συγκεκριμένη εγκατάσταση δεν τεκμηριώνεται πάντα σαφώς. Τα παρακάτω βήματα καλύπτουν τις κύριες αποφάσεις επιλογής:

1. Επιβεβαιώστε την τάση λειτουργίας του συστήματος: Προσδιορίστε την ονομαστική τάση της συναρμολόγησης διακοπτικού εξοπλισμού — 12 kV, 24 kV ή 40,5 kV. Το επίπεδο μόνωσης του διακόπτη πρέπει να αντιστοιχεί στην πινακίδα, όχι μόνο στην ονομαστική τάση λειτουργίας.
2. Επαληθεύστε το επίπεδο βραχυκυκλώματος στο σημείο εγκατάστασης: Λάβετε το προβλεπόμενο ρεύμα βραχυκυκλώματος στην γραμμή τροφοδοσίας (busbar). Το ονομαστικό κορυφαίο ρεύμα κλεισίματος του διακόπτη γείωσης (grounding switch) πρέπει να υπερβαίνει αυτήν την τιμή. Η επιλογή ακριβώς στο υπολογισμένο επίπεδο βραχυκυκλώματος δεν παρέχει περιθώριο για μελλοντικές αυξήσεις φορτίου — ενώ η επιλογή σημαντικά υψηλότερης τιμής αυξάνει το κόστος με τρόπο που ενδέχεται να μην δικαιολογείται, εάν οι υποθέσεις για την ανάπτυξη του φορτίου είναι αβέβαιες.
3. Επιλέξτε τον τρόπο λειτουργίας: Χειροκίνητο μοχλό για πινακίδες με παρουσία χειριστή· ηλεκτροκίνητο (AC/DC 110 V ή 220 V) για αυτόνομες υποσταθμούς ή υποσταθμούς ενσωματωμένους σε σύστημα SCADA. Επιβεβαιώστε τη διαθέσιμη τάση βοηθητικής τροφοδοσίας στην πινακίδα προτού καθορίσετε την έκδοση με ηλεκτροκινητήρα.
4. Επιβεβαιώστε τη συμβατότητα με την πινακίδα: Ελέγξτε την απόσταση μεταξύ των πόλων, την απόσταση φάσης και τις διαστάσεις στήριξης στο πλαίσιο σε σχέση με τον συγκεκριμένο τύπο πίνακα. Είναι διαθέσιμη προσαρμοστική απόσταση μεταξύ των πόλων για μη τυποποιημένες διαμορφώσεις, συμπεριλαμβανομένων μη τυποποιημένων εκδόσεων KYN28 και XGN.
5. Ζητήστε την τεκμηρίωση δοκιμής τύπου: Για τις υποβολές έργων και τις εγκρίσεις από τις υπηρεσίες χορήγησης ηλεκτρικής ενέργειας, οι τεχνικοί αξιολογητές απαιτούν ολοένα και περισσότερο αναφορές δοκιμής τύπου IEC 62271-102 που αναφέρονται στην τρέχουσα έκδοση του προτύπου — όχι απλώς μια δήλωση συμμόρφωσης. Αυτό ισχύει για οποιοδήποτε διακόπτη γείωσης (grounding switch) που προμηθεύεται για εφαρμογές σύνδεσης σε ρυθμιζόμενο δίκτυο.

Γιατί αυτή η κατηγορία έχει σημασία για αγοραστές που επικεντρώνονται στην ασφάλεια

Η επίγνωση του κινδύνου της τόξου έκρηξης και η εφαρμογή των προτύπων ασφάλειας έχουν αυξηθεί σημαντικά στις βιομηχανικές και δημόσιες υπηρεσίες. Για εφαρμογές διακοπτών γείωσης (grounding switches), το σχετικό ζήτημα είναι εάν η συσκευή μπορεί να περιορίσει ένα γεγονός κλεισίματος υπό βλάβη. Ένας διακόπτης γείωσης (grounding switch) με την κατάλληλη ονομαστική ικανότητα και υποβληθείς σε δοκιμές τύπου — με το ονομαστικό κορυφαίο ρεύμα κλεισίματος επιβεβαιωμένο υπό επιτήρηση — περιορίζει το τόξο βλάβης και αποτρέπει την εξέλιξή του σε επικίνδυνο γεγονός τόξου έκρηξης. Μια συσκευή χωρίς ονομαστική ικανότητα ή χωρίς επαρκείς δοκιμές δεν παρέχει την ίδια εγγύηση.

Ένα βήμα εγκατάστασης που συχνά αναβάλλεται λόγω πιέσεων χρονοδιαγράμματος είναι ο έλεγχος της συνέχειας της γείωσης σε όλη τη σειρά των πίνακων διανομής, συμπεριλαμβανομένης της σύνδεσης γείωσης των καλωδιακών διαδρόμων και των γειωτικών συνδέσεων των πορτών. Αυτός ο έλεγχος είναι ένας από τους δυσκολότερους να διορθωθούν μετά την ενεργοποίηση, και η απουσία του είναι η δυσκολότερη να ανιχνευθεί μέχρι να συμβεί ένα γεγονός βραχυκυκλώματος προς γη που υπερβαίνει τα αναμενόμενα όρια τάσης αφής. Συνιστάται να συμπεριληφθεί ο έλεγχος της συνέχειας της γείωσης ως επίσημο στοιχείο επικύρωσης στον κατάλογο ελέγχου εγκατάστασης, ανεξάρτητα από τις πιέσεις του χρονοδιαγράμματος.

Για αγοραστές που αναζητούν διακόπτη γείωσης (διακόπτη εδάφους) για υποσταθμούς στη Ρωσία, τη Βραζιλία, την Ινδονησία, την Τουρκία, την Αίγυπτο ή το Βιετνάμ, η συμμόρφωση προς το πρότυπο IEC 62271-102 δεν ικανοποιεί αυτόματα όλους τους τοπικούς κώδικες δικτύου. Επιβεβαιώστε εάν ο φορέας ή ο λειτουργός του δικτύου στην αγορά σας απαιτεί επιπλέον μορφές τύπου έγκρισης, τεκμηρίωση σε τοπική γλώσσα ή συγκεκριμένη πιστοποίηση εργαστηρίου δοκιμών πριν από την υποβολή παραγγελίας. Οι εκθέσεις δοκιμών τύπου που εκδίδονται από πιστοποιημένα εργαστήρια τρίτων μερών έχουν σημαντικά μεγαλύτερο βάρος στις τεχνικές αξιολογήσεις υποβολών από τις δηλώσεις αυτοεπιβεβαίωσης του κατασκευαστή. Εάν ο διακόπτης γείωσης (διακόπτης εδάφους) πρόκειται να παραδοθεί ως μέρος μιας πλήρους συναρμολόγησης πίνακα, επιβεβαιώστε εάν το εύρος της εργοστασιακής ενσωμάτωσης και δοκιμής περιλαμβάνει την επαλήθευση της λειτουργικότητας και των μηχανισμών ασφαλείας του διακόπτη γείωσης πριν από την αποστολή.