هل يمكن تجهيز القاطع الكهربائي من النوع MCCB بوظائف حماية إضافية؟

وظائف الحماية الأساسية لمقاطع الدوائر ذات الغلاف المصبوب (MCCB) — الأساس

مقطع دائرة ذو غلاف مصبوب — mCCB يُعرَّف وفقاً للمعيار الدولي IEC 60947-2 — ويحمي الدوائر من نوعَي أعطال. وتستجيب حماية الحمل الزائد للتيار الزائد المستمر باستخدام شريط ثنائي المعدن يسخن ويُفعِّل آلية الفصل وفق منحنى زمني عكسي. أما حماية الدوائر القصيرة فتستجيب لتيارات العطل التي تتراوح بين ٥ إلى ١٠ أضعاف التيار المقنن خلال جزء من الألف من الثانية عبر سولينويد كهرومغناطيسي. وهذه الآلية الحرارية-المغناطيسية تشكّل الأساس. وهي لا توفر حمايةً من التسرب إلى الأرض أو انخفاض الجهد أو فقدان الطور أو الأوامر البعيدة — وهذه تتطلب وحدات إضافية.

التحميل الزائد، والدوائر القصيرة، وآلية التشغيل الحرارية-المغناطيسية

المعيار mCCB تستخدم وحدة التشغيل الحرارية-المغناطيسية مبدئين. العنصر الحراري — وهو شريط معدني مزدوج يسخن بسبب التيار المار — ينحني بنسبة تتناسب مع قيمة I²t، ليحاكي تسخن الكابلات. وعند تحميل قدره ١,٤٥ مرة من التيار المقنن، يجب أن يُفعَّل القاطع خلال ساعة واحدة وفقًا للمعيار الدولي IEC 60947-2. أما العنصر المغناطيسي فيُفعِّل القاطع فورًا (خلال أقل من ٢٠ مللي ثانية) عند تجاوز التيار عتبة التشغيل. وما لا تقوم به هذه الآلية: اكتشاف تسرب تيار بقيمة ٣٠ مللي أمبير، أو تشغيل القاطع عند هبوط الجهد إلى أقل من ٧٠٪، أو الاستجابة لإشارة عن بُعد من نظام إدارة البطارية (BMS).

حالة واقعية — قام مصنع تصنيع بإضافة حماية ضد تسرب التيار إلى أسطول قواطع التيار الرئيسية (MCCB) الخاصة به

عانى مصنع إلكترونيات متوسط الحجم في أوروبا الشرقية من ثلاث حالات لتشغيل غير مقصود لقاطع الدخل الرئيسي mCCB أكثر من ستة أشهر. وتمت متابعة التحقيق لتحديد المشكلة، والتي تبيّن أنها ناتجة عن تسرب أرضي تراكمي — حيث بلغ تسرب كل جهاز على حدة ما بين ٨ إلى ١٥ مللي أمبير عبر ٤٠ جهازًا، ليصل المجموع إلى أكثر من ٤٠٠ مللي أمبير، مما تسبب في تجاوز العتبة المحددة لمفتاح الدخل البالغة ٥٠٠ مللي أمبير أثناء الطقس الرطب. والحل، الذي صُمِّم بالتعاون مع شركة «هونغ شين آي أو تي» (شيانمن هونغ شين للتقنيات الذكية)، وهي مؤسسة تكنولوجية متقدمة تمتلك خبرة تبلغ ٢٤ عامًا في مجال توزيع الطاقة ضمن الشركة الأم، تمثّل في تركيب وحدات إضافية على دوائر الفروع مزوَّدة بوحدات كشف التسرب الأرضي المُعدَّة لتنشيط الإنذار عند قيمة ١٠٠ مللي أمبير لكل فرع. mCCB وبذلك توقَّفت حالات القصْر غير المبرَّرة تمامًا. كما مكَّنت مراقبة التسرب على مستوى الفروع فرق الصيانة من اكتشاف الزيادة في التسرب قبل حدوث القصْر — ما حوَّل الأعطال المفاجئة إلى عمليات صيانة مجدولة.

وحدات حماية إضافية توسِّع من قدرات قواطع المحركات المدمجة (MCCB)

قاطع تحويل مساعد، ووحدة تحرير لانخفاض الجهد، ووحدة كشف التسرب الأرضي، وحماية المحرك

مودرن mCCB يقبل أربعة أنواع من وحدات الحماية الإضافية دون الحاجة إلى استبدال القاطع. وحدة فصل بالتيار الكهربائي (Shunt Trip Release) — التي تُشغَّل بواسطة إشارة جهد خارجية من لوحة إنذار الحريق أو زر الإيقاف الطارئ أو ريليه نظام الإدارة المبنية على المباني (BMS) — تقوم بفصل القاطع عن بُعد خلال ٥٠ مillisecond بعد استلام الإشارة. وحدة فصل عند انخفاض الجهد (UVR) تفصل القاطع عندما ينخفض جهد التغذية إلى ما دون ٧٠٪ وحتى ٣٥٪ من القيمة الاسمية، وتمنع إعادة الإغلاق حتى يعود الجهد إلى ما فوق ٨٥٪، مما يحمي المحركات من الوقوف المفاجئ وإعادة التشغيل تحت الحمل. وحدة كشف التسرب إلى الأرض مع محول تيار متوازن خارجي (CBCT) تكشف التيار المتبقي بدقة تصل إلى ٣٠ مللي أمبير لحماية الأفراد أو من ١٠٠ مللي أمبير إلى ٣٠ أمبير لحماية المعدات، مما يضيف وظيفة قاطع الدائرة المقاوم للتسرب (RCD) إلى قاطع قياسي. وحدة حماية المحرك تضيف وظائف كشف فقدان الطور واختلال التوازن بين الأطوار — وهي وظائف بالغة الأهمية في دوائر المحركات ثلاثية الأطوار، حيث يؤدي التشغيل أحادي الطور إلى تلف ملفات المحرك خلال دقائق.

وحدات الفصل الإلكترونية — البرمجة والاتصال

منحنى انقطاع قابل للضبط، وتسجيل البيانات، والتكامل مع بروتوكول مودبัส/الشبكة الميدانية

يُستَبدَل الميكانيكية الحرارية-المغناطيسية الثابتة داخل القاطع الإلكتروني بوحدة انقطاع إلكترونية. mCCB جهاز حماية يعتمد على المعالج الدقيق. وتتلخص المزايا في ثلاثة جوانب: منحنيات الانقطاع القابلة للضبط — والتي تشمل التيار الأقصى للانقطاع البطيء (من ٠,٤ إلى ١,٠ ضِعف التيار المقنن)، والتيار الأقصى للانقطاع السريع (من ١,٥ إلى ١٠ أضعاف التيار المقنن)، والانقطاع الفوري (من ٢ إلى ١٥ ضِعف التيار المقنن) — ما يمكّن من تنسيق الحماية عبر مستويات متعددة من القواطع دون الحاجة لتغيير أي مكونات مادية. تسجيل البيانات — حيث تسجّل وحدة الانقطاع مقدار ووقت آخر ٥ إلى ١٠ أحداث عطل، بما في ذلك التيارات الخاصة بكل طور ونوع العطل (زيادة الحمل، أو القصر الكهربائي، أو عطل الأرض) — مما يوفّر بيانات تحليلية لتحديد السبب الجذري بعد حدوث الانقطاع. الاتصال — عبر واجهات مودباس آر تي يو (Modbus RTU)، أو مودباس تي سي بي (Modbus TCP)، أو بروفي باس (Profibus) — يدمج القاطع في نظام التحكم الإشرافي واكتساب البيانات (SCADA) الخاص بالمصنع أو نظام إدارة الطاقة، وذلك لمراقبة التيار اللحظية، وقياس استهلاك الطاقة، وإصدار أوامر الانقطاع أو الإغلاق عن بُعد. إن mCCB مع وحدة التحكم الإلكترونية ووحدة الاتصال، يصبح جهاز الحماية مستشعرًا لجودة الطاقة، وليس مجرد جهاز حماية.

إرشادات تكوين قواطع الدوائر المُخصصة للتطبيق

المباني التجارية، والتحكم في المحركات الصناعية، وأنظمة الطاقة المتجددة

التوزيع في المباني التجارية — أ mCCB يُستفاد من تركيب وحدة كشف التسرب إلى الأرض بحساسية ٣٠٠ مللي أمبير لحماية المبنى من الحرائق وفقًا للمعيار الدولي IEC 60364 عند حماية لوحة التوزيع الفرعية التي تغذّي دوائر الإضاءة ومآخذ التوصيل. أما في أنظمة التحكم في المحركات الصناعية — فيتطلب القاطع الذي يغذّي محرك طلمبة بقدرة ٣٠ كيلوواط وحدة حماية للمحركات مع اكتشاف فقدان الطور وإطلاق تحت الجهد لمنع إعادة التشغيل التلقائي بعد انخفاض الجهد. وفي أنظمة الطاقة المتجددة — فإن صناديق الجمع التيار المتناوب لمُحوِّلات الطاقة الشمسية تتطلّب قواطع ذات تصنيف يسمح بالتيار ثنائي الاتجاه ودرجات حرارة محيطة مرتفعة (من ٥٠°م إلى ٦٠°م داخل غلاف المحوّل) مع خفض التصنيف المناسب. وتوفّر شركة HONGXINAIOT حلول توزيع طاقة مخصصة — بما في ذلك mCCB الوحدات المجمعة مع تكوينات وحدات إضافية مخصصة للتطبيق — للأسواق العالمية التي تتطلب الامتثال لمعايير محددة حسب المنطقة.

الأسئلة الشائعة

هل يمكن لمقاطع الدائرة متعددة القطب (MCCB) اكتشاف تسرب التأريض؟

المعيار mCCB لا يكتشف تسرب التأريض. ويُمكِن إضافة وحدة اكتشاف تسرب التأريض مع محول تيار خارجي ذي توازن نواة للكشف عن التيار المتبقي من ٣٠ ملي أمبير إلى ٣٠ أمبير، وذلك حسب الوحدة المختارة. وتوفّر شركة HONGXINAIOT وحدات إضافية متوافقة.

ما الفرق بين جهاز الإطلاق بالانحراف (Shunt Trip) وإطلاق الجهد المنخفض (Undervoltage Release)؟

جهاز الإطلاق بالانحراف على مقاطع الدائرة متعددة القطب (MCCB) mCCB يُفعِّل المقاطع عند استلامه إشارة جهد خارجية — ويُستخدم في دمج أنظمة إنذار الحريق وإيقاف الطوارئ. أما إطلاق الجهد المنخفض فيُفعِّل المقاطع عند انخفاض جهد التغذية ويمنع إعادة الإغلاق حتى يعود الجهد إلى مستواه الطبيعي — ويُستخدم لحماية المحركات.

هل يمكن لمقاطع الدائرة متعددة القطب (MCCB) التواصل مع نظام إدارة المباني؟

نعم. mCCB مع وحدة إلكترونية للتحكم في الرحلة ووحدة اتصالات Modbus RTU‏/TCP أو Profibus، ويُرسل بيانات التيار والجهد والطاقة والأعطال في الوقت الفعلي إلى نظام إدارة البطاريات (BMS) أو نظام الإشراف والتحكّم في البيانات (SCADA) لمراقبة العمليات عن بُعد وإدارة الطاقة.

ما الحماية الإضافية المطلوبة لدائرة المحرك باستخدام قاطع الدائرة متعدد الوظائف (MCCB)؟

دائرة محرك mCCB يجب أن تكون مزودة بكشف فقدان الطور وخلل توازن الأطوار، وقاطعة تحرير عند انخفاض الجهد لمنع إعادة التشغيل أثناء حالات انخفاض الجهد، وبشكل اختياري وحدة كشف التسرب إلى الأرض. ووحدة القطع الحرارية-المغناطيسية القياسية وحدها غير كافية لحماية المحرك.

كيف يتم تنسيق الحماية بين عدة قواطع دوائر متعددة الوظائف (MCCBs)؟

تنسيق الحماية بين mCCB الوحدات يعتمد على تحليل منحنيات الزمن-التيار؛ حيث يجب أن ينفصل القاطع السفلي قبل القاطع العلوي لأي تيار عطل ضمن منطقته. وتُبسّط وحدات القطع الإلكترونية ذات المنحنيات القابلة للضبط عملية التنسيق دون الحاجة لتغييرات في المعدات المادية.

هل يمكن استخدام قاطع الدائرة متعدد الوظائف (MCCB) في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)؟

نعم. mCCB يجب أن تكون المقاومات في صندوق تجميع التيار المتردد للكهروضوئية الشمسية مُصنَّفة للتيار ثنائي الاتجاه، ومُخفَّضة التصنيف لدرجة حرارة محيطة تتراوح بين ٥٠°م و٦٠°م داخل الغلاف، ويجب اختيارها وفقًا لتصنيف الجهد المستمر المناسب إذا استُخدمت على جانب التيار المستمر. وتوفِّر شركة HONGXINAIOT تشكيلات مقاومات مخصصة للتطبيقات.