كاربردهای ایمنی در سوئیچ‌گیرهای برق

سوئيچ‌گيرهاي برق از جمله ابزارهايي هستند كه متخصصان و كارشناسان و كاربراني در صنعت برق با آنها سروكار دارند. شناخت نحوه كار آنها و ميزان ايمني‌شان براي كاربران مي‌تواند مفيد باشد. در مقاله ترجمه شده زير كه به وسيله مهندس تقي وحيدي كارشناس ارشد تحقيقات و بهره‌وري شركت توزيع نيروي برق خراسان جنوبي ارايه شده نحوه كار سوئيچ‌گيرهايي از نوع سه فاز AC با ولتاژ نامي يك تا ۳۳ كيلوولت و ايمني آنها مورد بررسي قرار گرفته است.
سوئيچ‌گيرهاي مورد بحث در اين مقاله از نوع سه فاز AC با ولتاژ نامي ۱ تا ۳۳ كيلوولت بوده كه مسايلي مانند نحوه انتخاب، بهره‌برداري و نگهداري از آنها در اين نوشتار مطرح شده است. راهكارهاي ارايه شده مربوط به سوئيچ‌گيرهاي روغني، هوايي، گازي (۶SF) و خلاء بوده است. همچنين توصيه‌هاي صورت گرفته درباره بريكرها، كليدها، كليدفيوزها و مقره‌ها و همچنين كنتاكتورهايي با ولتاژ AC در حد يك كيلوولت كاربرد است. اين نوشتار سوئيچ‌گيرهاي DC، سوئيچ‌گيرهاي AC تكفاز و فشار ضعيف تا سطح ولتاژ يك كيلوولت را شامل نمي‌شود.

● سوئيچ‌‌گيرهاي برق
به طور كلي، سوئيچ‌گيرها قابليت راه‌اندازي و اطمينان مناسبي داشته و عيب و نقص در آنها به ندرت رخ مي‌دهد اما وقوع عيب، ممكن است سبب بروز حوادثي همچون انفجار، سوختن روغن، ايجاد ابرهاي گازي، و بروز جراحات جدي در افراد شده و حتي در مواردي منجر به مرگ و مير و نيز آسيب به كارخانه‌ها و ساختمان‌هاي مجاور شود و زيان‌هاي مالي را نيز به وجود آورد. سوئيچ گيرهاي گازي (۶SF) و خلاء، خطرات ناشي از آتش‌‌سوزي روغن را نداشته اما ممكن است ضايعات ديگري در آنها روي دهد كه براي پيشگيري از آن نياز به مديريت و سازماندهي است. تجربه‌هاي گذشته نشان داده كه عيب و نقص معمولاً پس از راه‌اندازي يا اندكي پس از راه‌اندازي سوئيچ‌گير روي مي‌دهد. بنابراين نحوه راه‌اندازي سوئيچ‌گير، موقعيت نصب آن و شرايط شبكه در لحظه راه‌اندازي، شاخص مهمي در بهره‌برداري ايمن سوئيچ‌گير هستند.
سيستم‌هاي مديريتي براي بهره‌برداري ايمن سوئيچ‌گير و پيشگيري از ضايعات بايد قابليت ثبت اطلاعات شبكه را داشته و روش‌هاي نصب، راه‌اندازي، بهره‌برداري، نگهداري و تعويض تجهيزات را مشخص كند. همچنين ضرورت دارد در سيستم‌هاي مديريتي مزبور علاوه بر آموزش كاركنان سيستم مميزي براي كنترل اثربخشي روش‌هاي به كار رفته تعريف شود.
● ثبت اطلاعات
ضرورت دارد اطلاعات مربوط به تمام سوئيچ‌گيرها، دياگرام‌ها و آرايش‌هاي شبكه شامل خطاهاي موجود در نقاط مختلف شبكه ثبت و كنترل شده و از قابليت دسترسي به آنها و به روزبودن اطلاعات اطمينان حاصل شود. اطلاعات ثبت شده بايد حاوي مواردي چون دياگرام‌هاي شبكه و ارتباطات بين سوئيچ‌گيرها و ساير اقلام باشد. ضمناً سطوح خطا، نوع تجهيزات و اطلاعات مرتبط با آنها از قبيل نام سازنده، شماره سريال و سال ساخت، تاريخ نصب، ولتاژ و جريان نامي، جريان اتصال كوتاه نامي و مكانيسم راه‌اندازي مدنظر قرار بگيرد و نيز اطلاعات مربوط به محدوديت‌هاي بهره‌برداري مانند احتمال بروز شوك‌هاي الكتريكي و نيز اطلاعات مربوط به نحوه نگهداري اقلام داخلي سوئيچ‌گير و تعداد عمليات رفع خطا از بريكرهايي كه تحت جريان نگهداري قرار گرفته‌اند، در آن موجود باشد. اين موارد همچنين جزئيات تمامي اصلاحات و رفع عيوب انجام شده را بايد ارايه دهد. براي مثال مواردي مانند تنظيم اهرم‌هاي فرمان وصل تجهيزات در برابر عكس‌العمل‌هاي مكانيكي هنگام وصل و … را بيان كرده و نيز اطلاعات مربوط به وسايل كنترل قوس الكتريكي در بريكرهاي روغني را ثبت كند.
● روش‌هاي نصب و راه‌اندازي، بهره‌برداري
به كمك اطلاعات ثبت شده، بايد سوئيچ‌گيرها و شبكه‌هاي برق مورد ارزيابي قرار گيرند تا امكان شناسايي خطرات و مشكلات بالقوه از قبيل شوك‌هاي مكانيكي موثر بر سوئيچ‌گير، وجود تجهيزات راه‌اندازي با فرمان دستي، عدم وجود اهرم‌هاي فرمان وصل به گونه اي كه در برابر عكس‌العمل‌هاي مكانيكي حين وصل مقاوم باشند، و نيز وسايل نامناسب حفاظت در برابر آتش‌سوزي ميسر شود. پس از ارزيابي مي‌توان اقدامات مورد نياز را براي حصول اطمينان از عملكرد ايمن تجهيزات و سيستم‌ها، شناسايي كرد. اين اقدامات شامل جلوگيري از راه‌اندازي سوئيچ‌گير در حالت اتصال به شبكه و قرار داشتن تحت شوك مكانيكي از طريق غيرفعال كردن قابليت راه‌اندازي اتوماتيك تجهيزات تا زمان رفع خطاي سيستم است. جلوگيري از امكان دسترسي به سوئيچ‌گير در حالت اتصال به شبكه، كاهش سطوح خطاي شبكه در نقاط مختلف از طريق آرايش مجدد شبكه‌ها، جلوگيري از راه‌اندازي كليدهاي با مكانيسم دستي در حالت برقدار بودن شبكه تحت شرايط دقيق كنترلي و جايگزيني سوئيچ‌گيرهاي تحت شوك مكانيكي نيز مدنظر است. ساير اقدامات اضطراري و ضروري پس از ارزيابي نيز عبارتند از: تغيير مكانيزم وصل براي سوئيچ‌گيرهاي با راه‌انداز دستي (در غير اين صورت بايد نسبت به جايگزيني سوئيچ‌گير اقدام شود). تنظيم اهرم‌هاي فرمان وصل در برابر عكس‌العمل‌هاي مكانيكي تجهيزات در هنگام وصل آنها به شبكه، و اقدامات اصلاحي براي حفاظت در برابر آتش‌گرفتگي.
براي انجام اقدامات فوق بايد طرحي ارايه شده و جدول زماني انجام آن تهيه شود. همچنين بايد روش‌هاي راه‌اندازي توسعه يافته و گروه مناسبي از كاركنان براي انجام فعاليت‌هاي مورد نياز در بهره‌برداري، بازرسي، تعمير، نگهداري و تست سوئيچ‌گيرها انتخاب شوند. از سوي ديگر كاركنان مربوطه بايد دانش مناسبي از قوانين ايمني و اعمال آنها داشته و در صورت لزوم نسبت به آموزش كاركنان اقدام شود. همچنين ضرورت دارد به صورت منظم كل سوئيچ‌گير و ملحقات آن، بازرسي، نگهداري و تست شوند. همچنين موادي از قبيل روغن و گاز ۶SF نيازمندي‌هاي خاصي از لحاظ كاركرد، تميزي، جلوگيري از كثيفي، محل استقرار روغن و گردش آن داشته و همچنين خطرهايي در ارتباط با كاربرد آنها وجود دارد. ايستگاههاي توزيع نيز بايد به صورت دوره‌اي بازرسي شده و اقدامات اصلاحي طبق اولويت به انجام رسند. اين اقدامات شامل كارهاي فوري (در زمان به خطرافتادن ايمني ايستگاه و مكان استقرار آن) و فعاليت در اسرع وقت و اقدامات آينده است. آيتم‌هايي از قبيل محل استقرار سوئيچ‌گير، وجود علايم حاكي از رطوبت و آب، وجود علايم حاكي از دسترسي به تجهيزات و اختلال در آنها توسط افراد غيرمجاز، وجود تجهيزات آتش‌نشاني و تابلوهاي هشداردهنده، علايم حاكي از افزايش درجه حرارت، بوي مواد داغ و اوزن وجود دود نيز قابل بررسي است.
علايم حاكي از نشت روغن و ساير شرايط غيرطبيعي، وجود دوده و مواد آلاينده، خوردگي سوئيچ‌گير، كنترل سطح سيال، وجود برچسب‌ها، درستي اتصالات و اينترلاك‌هاي اصلي، وجود تجهيزات حفاظتي و ابزار دقيق و موقعيت تجهيزات كمكي از قبيل باتري‌ها و شارژرها و تابلوهاي فرمان بايد در برنامه بازرسي لحاظ شوند. از سوي ديگر برنامه نگهداري بايد در فواصل زماني منظم و از پيش تعيين شده انجام شده و عمليات نگهداري درباره بريكرهاي روغني به كار رفته و اين اقدام بلافاصله پس از فرمان قطع بريكرها در اثر خطاي موجود در شبكه، به انجام رسد. برخي اوقات از سوئيچ‌گيرهاي ۶ SF و يا سوئيچ‌گيرهاي خلاء به عنوان سوئيچ‌گيرهايي ياد مي‌شود كه ”نياز كمي به نگهداري“ دارند، اما اين موضوع بدين معني نيست كه اين سوئيچ‌گيرها نياز به برنامه نگهداري ندارند. براي امر نگهداري بايد با توجه به عواملي از قبيل نوع سوئيچ‌گير، عمر آن و تعداد دفعات راه‌اندازي، برنامه‌ريزي صورت گيرد. همچنين بايد تاريخچه نگهداري سوئيچ‌گير بررسي شده و نيز اطلاعات مربوط به هر آيتم ثبت شود تا امكان شناسايي عوامل منجر به بروز تغييرات در تجهيزات فراهم شود. به دنبال آن فاصله زماني بين دوره‌هاي نگهداري را مي‌توان تنظيم كرد. در صورتي كه ارزيابي نشان دهد كه سوئيچ‌گير نياز به جايگزيني دارد، بايد موارد زير لحاظ شده و در صورت لزوم به تصويه‌هاي مربوطه عمل شود:

۱) جايگزيني كامل سوئيچ‌گير:
مزيت اين كار در اين است كه نصب سوئيچ بورد جديد مطابق با آخرين طراحي پيشنهادي از سوي سازندگان خواهد بود.
۲) جايگزيني يا رفع عيب سوئيچ بورد در تأسيسات موجود:
در اين حالت مي‌توان قطعات انفرادي سوئيچ‌گير را تعويض كرده يا نسبت به رفع عيب سوئيچ بوردها اقدام كرد. همچنين در مورد بريكرها مي‌توان نسبت به ارتقاي سوئيچ‌گير اقدام كرد قبل از تصميم‌گيري درمورد تعويض سوئيچ‌گير، لازم است عايق تجهيزات مستقر بر روي سيستم باس بار فشار قوي، محفظه ترانسفورماتور جريان، كابل‌ها و ترمينال‌ها و غيره بررسي شده و عمر مفيد آنها بررسي شوند تا هزينه‌هاي جايگزيني موردي تجهيزات، رفع عيب آنها يا نصب تجهيزات جديد قابل توجيه باشد. ضروري است كه ارزيابي كلي از سوئيچ‌گير انجام شود كه اين ارزيابي شامل بررسي عايق تجهيزات فشار قوي به كمك روش‌هاي موردي مانند اندازه‌گيري عايق به روش تخليه الكتريكي و بررسي اطلاعات ناشي از آزمايش مزبور طبق استانداردهاي موجود است. براي بررسي بريكرها ضروري است مواردي همچون اتصالات خروجي كليد، تجهيزات كنترلي و حفاظتي، اينترلاك و ارت كردن تجهيزات مطابق استانداردهاي ايمني، مقادير نامي اتصال كوتاه، مجراي خروج گازهاي ايجاد شده در كليد و مقادير نامي تجهيزات مورد بررسي و مورد بازرسي قرار گيرند. همچنين دسترسي به قطعات يدكي در فرايند تصميم‌گيري نقش اساسي دارد. بنابراين ضرورت دارد كه از موجود بودن اقلام استراتژيك (مانند بوشينگ‌ها، ترانسفورماتورهاي جريان، سركابل‌ها، مكانيزم‌هاي راه‌اندازي) و نيز اقلام روتين مورد استفاده در برنامه نگهداري (از قبيل كنتاكت‌هاي اتصال جريان الكتريكي، درزبندها، كنتاكت‌هاي خاص عبور روغن جهت خاموش كردن جرقه، و سيم پيچ‌هاي فرمان قطع و وصل) اطمينان حاصل شود. علاوه بر آن بايد از لحاظ اقتصادي بررسي شود كه آيا ارتقاي تجهيزات و يا تعويض اقلام موردي آن به منظور رفع عيب از سيستم به صرفه است و يا بايد نسبت به جايگزيني تجهيزات اقدام كرد.
از طرف ديگر كاركناني كه وظيفه راه‌اندازي، بهره‌برداري، بازرسي، نگهداري و تست سوئيچ‌گيرهاي شبكه را برعهده دارند، بايد با روش‌ها و قوانين ايمني به ويژه درمورد سوئيچ‌گيرهاي فشار قوي آشنا بوده و بايد مسووليت‌هايشان ايشان به آنان يادآوري شده و در صورت لزوم تحت آموزش قرار گيرند تا بتوان از كار ايمن و بدون خطر تجهيزات اطيمنان حاصل كرد.

● سيستم مميزي براي كنترل اثربخشي روش‌ها
به كار بردن سيستم مميزي براي حصول اطمينان از روش‌هاي مورد استفاده جهت كاركرد درست تجهيزات بسيار مهم است. همچنين سيستم مميزي بايد دربردارنده وسايلي باشد كه شناسايي و رفع خطاهاي شبكه را ممكن سازد؛ از جمله موارد مهم محدودكردن آتش‌سوزي بوده و بايد دانست كه عيب و نقص در سوئيچ‌گير مي‌تواند منجر به آتش‌سوزي شود كه در صورت استفاده از تجهيزات روغني، حادثه مي‌تواند وخيم‌تر باشد. تكنيك‌هايي وجود دارند كه مي‌توان آنها را به طور انفرادي يا به صورت جمعي به كار برد تا سبب كاهش اثرات ناشي از آتش‌سوزي شده و منجر به محدودكردن گسترش دود شود. همچنين مي‌توان تجهيزات موجود در پست را با سيستم‌هاي مقاوم در برابر آتش ايزوله كرد تا از سرايت آتش به اقلام تأثيرگذار جلوگيري شود. بايد توجه داشت كه اين مورد خروج دود و گازهاي ناشي از آتش را كه عامل مهمي براي ايمني در برابر انفجار هستند، محدود مي‌سازد. در صورت مجهز بودن به وسايل آتش‌نشاني يا كنترل آتش، جداسازي تجهيزات اقدام مفيدي خواهد بود. در سيستم‌هاي آتش‌نشاني از مواد خاموش‌كننده نظير هالون و دي‌اكسيدكربن استفاده مي‌شود.
استفاده از هالون به دليل ملاحظات زيست محيطي، انتخاب ايده‌آلي نيست اما در مناطقي كه خطرات آتش جدي بوده و بر دستگاه‌هاي مجاور اثر منفي دارد، استفاده از آن ضروري است. از سوي ديگر سيستم‌هاي آتش‌نشاني مزبور زماني فعال مي‌شوند كه آتش به آنها اثر كند و غالباً به صورت اتوماتيك به آشكارسازي آتش مي‌پردازند. بنابراين ضرورت دارد اقدامات ايمني را به كار برد تا سيستم به صورت غيراتوماتيك نيز قابل فرمان باشد تا قبل از سرايت آتش به مناطق حساس بتوان نسبت به خاموش كردن آن اقدام كرد. همچنين بايد اطلاعيه ها و دستورالعمل‌هاي هشداردهنده مناسبي در نقاط مورد نظر نصب شده و به وضوح قابل رؤيت باشند. در اين دستورالعمل‌ها بايد قوانين ايمني لحاظ شوند.
علاوه بر موارد يادشده، ضرورت دارد چگونگي تهيه و استفاده از كپسول‌هاي پرتابل آتش‌نشاني و روش‌هاي كنترل آنها و نيز سيستم‌هاي ثابت آتش‌نشاني بررسي شوند. زماني كه در طراحي، راه‌اندازي و يا در خلال بازرسي سيستم‌هاي آتش‌نشاني، مشكلات مورد شناسايي قرا رگرفت بايد از انجام اقدامات اصلاحي از قبيل جايگزيني، شارژ و نصب مجدد سيستم‌ها و اقداماتي از اين قبيل اطمينان حاصل كرد. مناسب‌ترين اقدام كنترلي جلوگيري از آتش است. راهكارهايي كه بايد براي مقابله با آتش به كار برد، عبارتند از: مديريت مناسب بر اقلام داخلي تجهيزات و كنترل كيفيت آنها (زيرا احتمال بروز حادثه پس از جايگزيني يا اتمام پروسه نگهداري تجهيزات وجود دارد)، كنترل دقيق هرگونه كاهش در روغن و عايق دي‌الكتريك، كاهش منابع احتمالي بروز جرقه و آتش سوزي و مراقبت مناسب از تجهيزات. يك سيستم مناسب و اتوماتيك آشكارسازي آتش را مي‌توان در منطقه يا اتاق استقرار تجهيزات تعبيه كرد كه آتش را به زودي آشكار كرده و سريعاً آلارم دهد. اين سيستم همچنين مي‌تواند با سيستم كنترل و بازرسي لينك شده تا پاسخ سريعي درباره كنترل يا بازرسي آتش ارايه دهد.

برگردان: مهندس تقي وحيدي كارشناس ارشد تحقيقات و بهره‌وري شركت توزيع نيروي برق خراسان جنوبي
منبع: اينترنت

مجله پيک برق