Wat gebeurt er als u een laagspanningsschakelaar gebruikt in plaats van een middenspanningsschakelaar?

In elektrische energiesystemen islaagspanningsschakelapparatuur (LV).Enmiddenspanningsschakelapparatuur (MV).zijn ontworpen voor compleet verschillende spanningsbereiken, toepassingen en veiligheidsnormen. LV-schakelapparatuur werkt doorgaans bij spanningen tot 1.000 V AC, terwijl MV-schakelapparatuur een bereik heeft van 3 kV tot 36 kV (of tot 38 kV in sommige normen). Het gebruik van een LV-schakelapparaat in plaats van een MV-schakelapparaat is niet alleen een fout in de specificatie; het is een gevaarlijke schending van elektrotechnische principes. Hieronder vindt u een gedetailleerde analyse van wat er in een dergelijk scenario zou gebeuren.

1. Onmiddellijke diëlektrische storing (isolatiefout)

Het meest directe en catastrofale gevolg zou het kapot gaan van de isolatie zijn. LV-schakelapparatuur is ontworpen met spelingen (luchtspleten) en kruipafstanden die slechts geschikt zijn voor maximaal 1.000 V. Bij blootstelling aan middenspanning (bijvoorbeeld 11 kV of 33 kV) zou de lucht tussen rails, aansluitklemmen en de behuizing ioniseren en overslaan. Het resultaat is een gewelddadige interne boogflits, die waarschijnlijk leidt tot een explosie van de schakelapparatuur.

2. Vlamboog- en brandgevaar

Bij middenspanningsfouten komt aanzienlijk meer energie vrij dan bij laagspanningsfouten. LV-schakelapparatuur mist de boogdovende kamers, booggoten en drukontlastingsmechanismen die te vinden zijn in MV-schakelapparatuur (zoals SF6-gas- of vacuümonderbrekers). Wanneer er een boog ontstaat in LV-schakelapparatuur op MV-niveaus, kunnen de boogtemperaturen hoger zijn dan 10.000 °C, waardoor koper en staal verdampen. Drukgolven kunnen deuren van behuizingen wegblazen en personeel in de buurt verwonden. Gesmolten metaal en geïoniseerde gassen kunnen omringende materialen doen ontbranden. Het resultaat is een risicovolle brand en explosie, vaak met fatale gevolgen voor de operators.

3. Volledige vernietiging van stroomonderbrekers

LV-stroomonderbrekers (bijvoorbeeld gegoten of luchtstroomonderbrekers) hebben een nominaal uitschakelvermogen (Icu) voor laagspanningsfouten, maar ze zijn niet ontworpen om middenspanningsfoutstromen te onderbreken. Wanneer er een MV-fout optreedt, kunnen de contacten van de onderbreker aan elkaar lassen als gevolg van onvoldoende contactdruk en onvoldoende boogonderbrekingsvermogen. Het is mogelijk dat de boog niet dooft bij een natuurlijke nuldoorgang, wat kan leiden tot aanhoudende boogvorming. De behuizing van de onderbreker kan versplinteren als gevolg van interne boogdruk. Bijgevolg slaagt de stroomonderbreker er niet in de fout te verhelpen en moet de stroomopwaartse MV-beveiliging (bijvoorbeeld een voedingsonderbreker op het onderstation) uitschakelen, maar tegen die tijd is het LV-schakelapparaat al vernietigd.

4. Verlies van elektrische veiligheid en gevaar voor personeel

Middenspanningsschakelapparatuur omvat verplichte veiligheidsvoorzieningen die LV-schakelapparatuur niet heeft, waaronder aardingsschakelaars voor het veilig aarden van kabels na isolatie, spanningsaanwezigheidsindicatoren en luiken over vaste contacten, vergrendelingen om toegang tot delen onder spanning te voorkomen (zoals Castell- of elektromagnetische vergrendelingen) en externe stellingen met systemen voor boogflitsbeperking. Zonder deze functies lopen operators die proberen een MV-circuit in een LV-paneel te onderhouden of te isoleren, onmiddellijk gevaar door stap- en aanrakingspotentialen, capacitieve ladingen en onbeheerste vlambogen. Het resultaat is ernstig letsel of de dood van elektrisch personeel.

5. Oververhitting en thermische runaway

MV-schakelapparatuur is ontworpen om hogere continue stromen te verwerken en kortdurende stroomsterkten te weerstaan ​​(bijvoorbeeld 25 kA gedurende 1 tot 3 seconden). LV-rails en aansluitingen zijn kleiner en hebben een lagere thermische massa. Onder MV-omstandigheden kan zelfs normale belastingsstroom overmatige verwarming veroorzaken als gevolg van te kleine rails. Tijdens een storing zou de I²t-energie koperen rails en isolatie vrijwel onmiddellijk doen smelten. Dit leidt tot het smelten van de isolatie, fase-naar-fase kortsluiting en cascadefouten.

6. Onbetrouwbare beschermingscoördinatie

LV-beveiligingsrelais (vaak geïntegreerd in onderbrekers) hebben eenvoudige uitschakelcurves en beperkte communicatie. MV-systemen vereisen geavanceerde beveiligingsrelais met functies zoals differentiële bescherming, directionele overstroom, afstandsbeveiliging (impedantie) en bescherming tegen onderbrekerstoringen. Een LV-schakelapparaat dat is aangesloten op een MV-bron zou geen onderscheid kunnen maken tussen een kleine overbelasting en een grote fout. Het resultaat is hinderlijk struikelen – of erger nog, helemaal niet struikelen. Uiteindelijk kan de gehele onderbreker stroomopwaarts van het onderstation struikelen, waardoor een wijdverspreide stroomuitval ontstaat.

7. Overtreding van elektrische codes en normen

Het gebruik van LV-schakelapparatuur op een MV-circuit is in strijd met bijna elke belangrijke elektrische code, inclusief IEC 61439 (LV-assemblages) versus IEC 62271-200 (MV-metaalomsloten schakelapparatuur), NEC (NFPA 70) artikelen 240 en 490, en IEEE C37.20.2 voor MV-schakelapparatuur. Dit resulteert in wettelijke aansprakelijkheid, ongeldigverklaring van de verzekering en mogelijke aanklachten wegens strafrechtelijke nalatigheid in geval van een ongeval.

8. Schade aan stroomafwaartse apparatuur

Zelfs als de LV-schakelapparatuur een korte tijd zou overleven – wat uiterst onwaarschijnlijk is – zou de spanningstransformatie verkeerd zijn. MV-systemen leveren vaak step-down transformatoren. Het plaatsen van een LV-schakelapparaat stroomopwaarts van een MV/LV-transformator is fysiek onmogelijk omdat de isolatie van het LV-schakelapparaat zou falen voordat het de primaire zijde van de transformator bereikt, en de inschakelstroom van de transformator de LV-onderbrekers zou uitschakelen of vernietigen. Het resultaat is verlies van alle stroomafwaartse belastingen en mogelijke schade aan de transformator.

Conclusie – Waarom dit nooit mag gebeuren

Samenvattend: laagspanningsschakelapparatuur is geschikt voor spanningen tot 1 kV, terwijl middenspanningsschakelapparatuur is ontworpen voor 3 kV tot 36 kV. LV-schakelapparatuur is afhankelijk van luchtdoving met beperkte boogonderbrekingsmogelijkheden, terwijl MV-schakelapparatuur vacuüm of SF6 gebruikt voor betrouwbare boogdoving. Het breekvermogen van LV-onderbrekers is onvoldoende voor MV-foutstromen, wat leidt tot lascontacten en explosies. Veiligheidsvoorzieningen in LV-schakelapparatuur zijn van fundamenteel belang, terwijl MV-schakelapparatuur aardingsschakelaars, luiken en vergrendelingen bevat om fatale schokken te voorkomen. Ten slotte voldoet LV-schakelapparatuur aan IEC 61439, terwijl MV-schakelapparatuur moet voldoen aan IEC 62271-200 – een norm waaraan LV-apparatuur niet kan voldoen.

Uiteindelijk antwoord:Het gebruik van een laagspanningsschakelaar in plaats van een middenspanningsschakelaar zal resulteren in onmiddellijk falen van de isolatie, een gewelddadige vlamboogexplosie, vernietiging van apparatuur, een extreem risico op dodelijk letsel voor personeel en een volledige overtreding van de elektrische veiligheidsvoorschriften. Het is onder geen enkele omstandigheid toegestaan. Als een middenspanningsschakelaar vereist is, is de enige juiste oplossing het gebruik van goed beoordeelde MV-schakelapparatuur die is ontworpen, getest en gecertificeerd voor die spanningsklasse.