المفاتيح الكهربائية (المعروفة أيضًا باسم المفاتيح الكهربائية المغلقة أو معدات التوزيع المجمعة) عبارة عن نظام كهربائي متكامل يتكون أساسًا من قواطع الدائرة وأجهزة التحكم ذات الصلة.
فهو يجمع بين مكونات مثل قواطع الدائرة، ومفاتيح فصل الحمل، وفواصل الاتصال، والصمامات، ومحولات الأجهزة، وأجهزة الحماية من زيادة التيار، وقضبان التوصيل، وأنظمة العزل داخل حاوية معدنية.
يتم تجميع هذه المكونات وفقًا لمخطط كهربائي محدد ذو خط واحد، مما يشكل وحدة توزيع موحدة وموحدة.
تشمل الوظائف الرئيسية للمفاتيح الكهربائية ما يلي:
تُستخدم المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض عادةً في شبكات التوزيع حتى 1000 فولت تيار متردد، بينما يتم استخدام المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط في الأنظمة التي تتراوح من 3.6 كيلو فولت إلى 40.5 كيلو فولت.
يمكن تصنيف المفاتيح الكهربائية على أساس مستوى الجهد، وتكنولوجيا العزل، والتصميم الهيكلي، ووظيفة التطبيق.
| وجه | المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض | المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط |
| نطاق الجهد | ≥1000 فولت | 3.6 كيلو فولت - 40.5 كيلو فولت |
| المهمة الأساسية | التوزيع والتحكم (المحطة) | الاستلام والحماية (الخط الرئيسي) |
| المكون الأساسي | قاطع الدائرة المقولب (MCCB)، قاطع الدائرة الهوائية (ACB) | قاطع الدائرة الفراغية (VCB)، قاطع الدائرة SF₆ |
| نماذج نموذجية | GGD، GCK، GCS، MNS | KYN28، XGN، C-GIS |
| التركيز على السلامة | حماية من الصدمات، فلاش قوس | صارمة خمسة منع المتشابكة، التحكم في مسافة العزل |
ويستخدم الهواء كوسيلة العزل الأساسية. إنه يتميز بالهيكل الناضج، سهولة الصيانة، ويستخدم على نطاق واسع في أنظمة التوزيع التقليدية. تشمل الأمثلة النموذجية خزانات الجهد المنخفض وأنظمة المفاتيح الكهربائية المغلقة بالمعدن ذات الجهد المتوسط.
فهو يضم جميع المكونات ذات الجهد العالي داخل حجرة محكمة الغلق مملوءة بـ SF₆ أو النيتروجين أو الهواء الجاف. إنه يقدم أداء عزل ممتاز، هيكل مدمج، وقدرة قوية على التكيف البيئي.
ويستخدم راتنجات الايبوكسي لتغليف المكونات الحية، مما يوفر مقاومة قوية للبيئات القاسية مثل الرطوبة والغبار والتلوث.
يتم تثبيت جميع المكونات داخل الخزانة. إنه يتميز ببنية بسيطة وتصميم فعال من حيث التكلفة، وهو شائع الاستخدام في أنظمة التوزيع القياسية.
يتم تركيب قاطع الدائرة أو الوحدة الوظيفية على عربة متحركة، مما يسمح بسهولة الصيانة والاستبدال. يعمل هذا الهيكل على تحسين النمطية والمرونة التشغيلية. تعتبر المفاتيح الكهربائية المثبتة على المركز ذات الجهد المتوسط مثالاً نموذجيًا.
الوحدات الرئيسية الحلقية هي أنظمة توزيع مدمجة مصممة لإمدادات الطاقة للشبكة الحلقية. يستخدمون مفاتيح فصل التحميل جنبًا إلى جنب مع حماية الصمامات للتحكم في الأخطاء وعزلها.
تُستخدم وحدات الإزالة على نطاق واسع في شبكات التوزيع الحضرية والمجتمعات السكنية والمباني التجارية والمرافق الصناعية. وهي متوفرة بتصميمات معزولة بالهواء والغاز، مما يوفر حجمًا صغيرًا وتشغيلًا بسيطًا وأداءً موثوقًا به.
المفاتيح الكهربائية المثبتة في المنتصف عبارة عن نظام توزيع جهد متوسط قابل للسحب ومغطى بالمعدن، يستخدم عادة عند 3.6 كيلو فولت - 12 كيلو فولت.
وينقسم هيكلها إلى ثلاث أقسام:
يعمل هذا التصميم على تحسين السلامة والعزلة بين الوحدات الوظيفية. يتم استخدامه على نطاق واسع في محطات الطاقة والمرافق الصناعية والمحطات الفرعية ولبدء تشغيل المحركات ذات الجهد العالي. كما أنه يدعم وظائف الحماية المتشابكة لضمان التشغيل الآمن للنظام.
تحتوي مجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز على جميع المكونات الكهربائية داخل غلاف معدني مغلق مملوء بالغاز العازل.
إنه مقاوم للغاية للتأثيرات البيئية مثل الرطوبة والغبار والتلوث والأجواء المسببة للتآكل. يتم استخدامه على نطاق واسع في النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية ومصانع البتروكيماويات والمعادن والمناطق المرتفعة.
بالمقارنة مع الأنظمة المعزولة بالهواء، يعد نظام C-GIS أكثر إحكاما، ويتطلب مساحة تركيب أقل بكثير ويوفر عمر خدمة طويل مع الحد الأدنى من متطلبات الصيانة.
تستخدم المفاتيح الكهربائية على نطاق واسع في:
تُستخدم وحدات RMU بشكل شائع في شبكات التوزيع والمحطات الفرعية المدمجة. يتم تطبيق المفاتيح الكهربائية المثبتة على المركز بشكل رئيسي في أنظمة التحكم في الجهد المتوسط وأنظمة تشغيل المحرك. يُفضل استخدام المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز في البيئات القاسية ذات المساحة المحدودة.
| سيناريو | نوع الخزانة المناسب | الاستخدام النموذجي |
| محطات توليد الطاقة، والمحطات الفرعية الكبيرة | مثبت في المنتصف (KYN28)، مجموعة مفاتيح MV | تسليم المولدات، استقبال المحولات الرئيسية |
| المناطق الصناعية والمؤسسات المتوسطة الحجم | محمولة على المركز، RMU | التوزيع واستقبال الطاقة |
| المناطق السكنية الحضرية والمباني الشاهقة | RMU، خزائن التوزيع LV | إمدادات الطاقة للشبكة الدائرية، التوزيع النهائي |
| المناطق المرتفعة والرطبة والملوثة | ج-نظم المعلومات الجغرافية | التوزيع في البيئات القاسية |
| التعدين والبتروكيماويات والنقل بالسكك الحديدية | ج-نظم المعلومات الجغرافية | إمدادات الطاقة في ظروف شديدة |
| المباني التجارية والمستشفيات ومراكز البيانات | المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض (GCK/GCS/MNS) | الإضاءة والتكييف وتوزيع المعدات |
يتطلب اختيار مجموعة المفاتيح الكهربائية المناسبة تقييم عدة عوامل رئيسية:
يجب مراعاة مستوى الجهد والقدرة الحالية والتردد وخصائص الحمل لضمان التشغيل المستقر والآمن.
تؤثر درجة الحرارة والرطوبة والارتفاع والمستوى الزلزالي ودرجة التلوث بشكل مباشر على أداء العزل وعمر المعدات.
يجب أن تتطابق قدرة تحمل التيار والكسر لفترة قصيرة مع مستويات خطأ النظام. تستخدم أنظمة الجهد المتوسط عادةً تصنيفًا مدته 3 ثوانٍ، بينما تستخدم أنظمة الجهد المنخفض غالبًا تصنيفات مدتها ثانية واحدة.
تتطلب أنواع الأحمال المختلفة تكوينات مختلفة، مثل لوحات قواطع الدائرة أو أنظمة مفاتيح فصل الأحمال.
تستخدم المنشآت الجديدة عادةً أنظمة حديثة وعالية الكفاءة، بينما قد تتبع المشاريع التحديثية التكوينات الحالية.
يجب أن يسمح تصميم المعدات بسهولة الصيانة، مع أداء قوي ضد التآكل ومكافحة التلوث.
تدمج المحطة الفرعية الجاهزة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي، والمحولات، والمفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض، وأنظمة التحكم في حاوية مدمجة.
تتضمن المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط مثل أنظمة KYN28A-12 أو RMU، المجهزة بمرحلات حماية وأنظمة اتصالات.
تستخدم عادة المحولات المغمورة بالزيت أو من النوع الجاف مع فقدان منخفض وكفاءة عالية.
يستخدم أنظمة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض من النوع المسحوب لسهولة الصيانة وتوزيع الطاقة بشكل موثوق.