كاربردهای ایمنی در سوئیچگیرهای برق
كاربردهای ایمنی در سوئیچگیرهای برق
سوئیچگیرهای برق از جمله ابزارهایی هستند كه متخصصان و كارشناسان و كاربرانی در صنعت برق با آنها سروكار دارند. شناخت نحوه كار آنها و میزان ایمنی‌شان برای كاربران می‌تواند مفید باشد. در مقاله ترجمه شده زیر كه به وسیله مهندس تقی وحیدی كارشناس ارشد تحقیقات و بهره‌وری شركت توزیع نیروی برق خراسان جنوبی ارایه شده نحوه كار سوئیچ‌گیرهایی از نوع سه فاز ac با ولتاژ نامی یك تا ۳۳ كیلوولت و ایمنی آنها مورد بررسی قرار گرفته است.
سوئیچگیرهای مورد بحث در این مقاله از نوع سه فاز ac با ولتاژ نامی ۱ تا ۳۳ كیلوولت بوده كه مسایلی مانند نحوه انتخاب، بهره‌برداری و نگهداری از آنها در این نوشتار مطرح شده است. راهكارهای ارایه شده مربوط به سوئیچگیرهای روغنی، هوایی، گازی (۶sf) و خلاء بوده است. همچنین توصیه‌های صورت گرفته درباره بریكرها، كلیدها، كلیدفیوزها و مقره‌ها و همچنین كنتاكتورهایی با ولتاژ ac در حد یك كیلوولت كاربرد است. این نوشتار سوئیچگیرهای dc، سوئیچگیرهای ac تكفاز و فشار ضعیف تا سطح ولتاژ یك كیلوولت را شامل نمی‌شود.
● سوئیچگیرهای برق
به طور كلی، سوئیچ‌گیرها قابلیت راه‌اندازی و اطمینان مناسبی داشته و عیب و نقص در آنها به ندرت رخ می‌دهد اما وقوع عیب، ممكن است سبب بروز حوادثی همچون انفجار، سوختن روغن، ایجاد ابرهای گازی، و بروز جراحات جدی در افراد شده و حتی در مواردی منجر به مرگ و میر و نیز آسیب به كارخانه‌ها و ساختمان‌های مجاور شود و زیان‌های مالی را نیز به وجود آورد. سوئیچ گیرهای گازی (۶sf) و خلاء، خطرات ناشی از آتشسوزی روغن را نداشته اما ممكن است ضایعات دیگری در آنها روی دهد كه برای پیشگیری از آن نیاز به مدیریت و سازماندهی است. تجربه‌های گذشته نشان داده كه عیب و نقص معمولاً پس از راه‌اندازی یا اندكی پس از راه‌اندازی سوئیچ‌گیر روی می‌دهد. بنابراین نحوه راه‌اندازی سوئیچ‌گیر، موقعیت نصب آن و شرایط شبكه در لحظه راه‌اندازی، شاخص مهمی در بهره‌برداری ایمن سوئیچ‌گیر هستند.
سیستم‌های مدیریتی برای بهره‌برداری ایمن سوئیچ‌گیر و پیشگیری از ضایعات باید قابلیت ثبت اطلاعات شبكه را داشته و روش‌های نصب، راه‌اندازی، بهره‌برداری، نگهداری و تعویض تجهیزات را مشخص كند. همچنین ضرورت دارد در سیستم‌های مدیریتی مزبور علاوه بر آموزش كاركنان سیستم ممیزی برای كنترل اثربخشی روش‌های به كار رفته تعریف شود.
● ثبت اطلاعات
ضرورت دارد اطلاعات مربوط به تمام سوئیچ‌گیرها، دیاگرام‌ها و آرایش‌های شبكه شامل خطاهای موجود در نقاط مختلف شبكه ثبت و كنترل شده و از قابلیت دسترسی به آنها و به روزبودن اطلاعات اطمینان حاصل شود. اطلاعات ثبت شده باید حاوی مواردی چون دیاگرام‌های شبكه و ارتباطات بین سوئیچ‌گیرها و سایر اقلام باشد. ضمناً سطوح خطا، نوع تجهیزات و اطلاعات مرتبط با آنها از قبیل نام سازنده، شماره سریال و سال ساخت، تاریخ نصب، ولتاژ و جریان نامی، جریان اتصال كوتاه نامی و مكانیسم راه‌اندازی مدنظر قرار بگیرد و نیز اطلاعات مربوط به محدودیت‌های بهره‌برداری مانند احتمال بروز شوك‌های الكتریكی و نیز اطلاعات مربوط به نحوه نگهداری اقلام داخلی سوئیچ‌گیر و تعداد عملیات رفع خطا از بریكرهایی كه تحت جریان نگهداری قرار گرفته‌اند، در آن موجود باشد. این موارد همچنین جزئیات تمامی اصلاحات و رفع عیوب انجام شده را باید ارایه دهد. برای مثال مواردی مانند تنظیم اهرم‌های فرمان وصل تجهیزات در برابر عكس‌العمل‌های مكانیكی هنگام وصل و ... را بیان كرده و نیز اطلاعات مربوط به وسایل كنترل قوس الكتریكی در بریكرهای روغنی را ثبت كند.
● روش‌های نصب و راه‌اندازی، بهره‌برداری
به كمك اطلاعات ثبت شده، باید سوئیچ‌گیرها و شبكه‌های برق مورد ارزیابی قرار گیرند تا امكان شناسایی خطرات و مشكلات بالقوه از قبیل شوك‌های مكانیكی موثر بر سوئیچ‌گیر، وجود تجهیزات راه‌اندازی با فرمان دستی، عدم وجود اهرم‌های فرمان وصل به گونه ای كه در برابر عكس‌العمل‌های مكانیكی حین وصل مقاوم باشند، و نیز وسایل نامناسب حفاظت در برابر آتشسوزی میسر شود. پس از ارزیابی می‌توان اقدامات مورد نیاز را برای حصول اطمینان از عملكرد ایمن تجهیزات و سیستم‌ها، شناسایی كرد. این اقدامات شامل جلوگیری از راه‌اندازی سوئیچ‌گیر در حالت اتصال به شبكه و قرار داشتن تحت شوك مكانیكی از طریق غیرفعال كردن قابلیت راه‌اندازی اتوماتیك تجهیزات تا زمان رفع خطای سیستم است. جلوگیری از امكان دسترسی به سوئیچ‌گیر در حالت اتصال به شبكه، كاهش سطوح خطای شبكه در نقاط مختلف از طریق آرایش مجدد شبكه‌ها، جلوگیری از راه‌اندازی كلیدهای با مكانیسم دستی در حالت برقدار بودن شبكه تحت شرایط دقیق كنترلی و جایگزینی سوئیچگیرهای تحت شوك مكانیكی نیز مدنظر است. سایر اقدامات اضطراری و ضروری پس از ارزیابی نیز عبارتند از: تغییر مكانیزم وصل برای سوئیچگیرهای با راه‌انداز دستی (در غیر این صورت باید نسبت به جایگزینی سوئیچ‌گیر اقدام شود). تنظیم اهرم‌های فرمان وصل در برابر عكس‌العمل‌های مكانیكی تجهیزات در هنگام وصل آنها به شبكه، و اقدامات اصلاحی برای حفاظت در برابر آتش‌گرفتگی.
برای انجام اقدامات فوق باید طرحی ارایه شده و جدول زمانی انجام آن تهیه شود. همچنین باید روش‌های راه‌اندازی توسعه یافته و گروه مناسبی از كاركنان برای انجام فعالیت‌های مورد نیاز در بهره‌برداری، بازرسی، تعمیر، نگهداری و تست سوئیچ‌گیرها انتخاب شوند. از سوی دیگر كاركنان مربوطه باید دانش مناسبی از قوانین ایمنی و اعمال آنها داشته و در صورت لزوم نسبت به آموزش كاركنان اقدام شود. همچنین ضرورت دارد به صورت منظم كل سوئیچ‌گیر و ملحقات آن، بازرسی، نگهداری و تست شوند. همچنین موادی از قبیل روغن و گاز ۶sf نیازمندی‌های خاصی از لحاظ كاركرد، تمیزی، جلوگیری از كثیفی، محل استقرار روغن و گردش آن داشته و همچنین خطرهایی در ارتباط با كاربرد آنها وجود دارد. ایستگاههای توزیع نیز باید به صورت دوره‌ای بازرسی شده و اقدامات اصلاحی طبق اولویت به انجام رسند. این اقدامات شامل كارهای فوری (در زمان به خطرافتادن ایمنی ایستگاه و مكان استقرار آن) و فعالیت در اسرع وقت و اقدامات آینده است. آیتم‌هایی از قبیل محل استقرار سوئیچ‌گیر، وجود علایم حاكی از رطوبت و آب، وجود علایم حاكی از دسترسی به تجهیزات و اختلال در آنها توسط افراد غیرمجاز، وجود تجهیزات آتش‌نشانی و تابلوهای هشداردهنده، علایم حاكی از افزایش درجه حرارت، بوی مواد داغ و اوزن وجود دود نیز قابل بررسی است.
علایم حاكی از نشت روغن و سایر شرایط غیرطبیعی، وجود دوده و مواد آلاینده، خوردگی سوئیچ‌گیر، كنترل سطح سیال، وجود برچسب‌ها، درستی اتصالات و اینترلاك‌های اصلی، وجود تجهیزات حفاظتی و ابزار دقیق و موقعیت تجهیزات كمكی از قبیل باتری‌ها و شارژرها و تابلوهای فرمان باید در برنامه بازرسی لحاظ شوند. از سوی دیگر برنامه نگهداری باید در فواصل زمانی منظم و از پیش تعیین شده انجام شده و عملیات نگهداری درباره بریكرهای روغنی به كار رفته و این اقدام بلافاصله پس از فرمان قطع بریكرها در اثر خطای موجود در شبكه، به انجام رسد. برخی اوقات از سوئیچگیرهای ۶ sf و یا سوئیچگیرهای خلاء به عنوان سوئیچ‌گیرهایی یاد می‌شود كه ”نیاز كمی به نگهداری“ دارند، اما این موضوع بدین معنی نیست كه این سوئیچ‌گیرها نیاز به برنامه نگهداری ندارند. برای امر نگهداری باید با توجه به عواملی از قبیل نوع سوئیچ‌گیر، عمر آن و تعداد دفعات راه‌اندازی، برنامه‌ریزی صورت گیرد. همچنین باید تاریخچه نگهداری سوئیچ‌گیر بررسی شده و نیز اطلاعات مربوط به هر آیتم ثبت شود تا امكان شناسایی عوامل منجر به بروز تغییرات در تجهیزات فراهم شود. به دنبال آن فاصله زمانی بین دوره‌های نگهداری را می‌توان تنظیم كرد. در صورتی كه ارزیابی نشان دهد كه سوئیچ‌گیر نیاز به جایگزینی دارد، باید موارد زیر لحاظ شده و در صورت لزوم به تصویه‌های مربوطه عمل شود:
مزیت این كار در این است كه نصب سوئیچ بورد جدید مطابق با آخرین طراحی پیشنهادی از سوی سازندگان خواهد بود.
در این حالت می‌توان قطعات انفرادی سوئیچ‌گیر را تعویض كرده یا نسبت به رفع عیب سوئیچ بوردها اقدام كرد. همچنین در مورد بریكرها می‌توان نسبت به ارتقای سوئیچ‌گیر اقدام كرد قبل از تصمیم‌گیری درمورد تعویض سوئیچ‌گیر، لازم است عایق تجهیزات مستقر بر روی سیستم باس بار فشار قوی، محفظه ترانسفورماتور جریان، كابل‌ها و ترمینال‌ها و غیره بررسی شده و عمر مفید آنها بررسی شوند تا هزینه‌های جایگزینی موردی تجهیزات، رفع عیب آنها یا نصب تجهیزات جدید قابل توجیه باشد. ضروری است كه ارزیابی كلی از سوئیچ‌گیر انجام شود كه این ارزیابی شامل بررسی عایق تجهیزات فشار قوی به كمك روش‌های موردی مانند اندازه‌گیری عایق به روش تخلیه الكتریكی و بررسی اطلاعات ناشی از آزمایش مزبور طبق استانداردهای موجود است. برای بررسی بریكرها ضروری است مواردی همچون اتصالات خروجی كلید، تجهیزات كنترلی و حفاظتی، اینترلاك و ارت كردن تجهیزات مطابق استانداردهای ایمنی، مقادیر نامی اتصال كوتاه، مجرای خروج گازهای ایجاد شده در كلید و مقادیر نامی تجهیزات مورد بررسی و مورد بازرسی قرار گیرند. همچنین دسترسی به قطعات یدكی در فرایند تصمیم‌گیری نقش اساسی دارد. بنابراین ضرورت دارد كه از موجود بودن اقلام استراتژیك (مانند بوشینگ‌ها، ترانسفورماتورهای جریان، سركابل‌ها، مكانیزم‌های راه‌اندازی) و نیز اقلام روتین مورد استفاده در برنامه نگهداری (از قبیل كنتاكت‌های اتصال جریان الكتریكی، درزبندها، كنتاكت‌های خاص عبور روغن جهت خاموش كردن جرقه، و سیم پیچ‌های فرمان قطع و وصل) اطمینان حاصل شود. علاوه بر آن باید از لحاظ اقتصادی بررسی شود كه آیا ارتقای تجهیزات و یا تعویض اقلام موردی آن به منظور رفع عیب از سیستم به صرفه است و یا باید نسبت به جایگزینی تجهیزات اقدام كرد.
از طرف دیگر كاركنانی كه وظیفه راه‌اندازی، بهره‌برداری، بازرسی، نگهداری و تست سوئیچگیرهای شبكه را برعهده دارند، باید با روش‌ها و قوانین ایمنی به ویژه درمورد سوئیچگیرهای فشار قوی آشنا بوده و باید مسوولیت‌هایشان ایشان به آنان یادآوری شده و در صورت لزوم تحت آموزش قرار گیرند تا بتوان از كار ایمن و بدون خطر تجهیزات اطیمنان حاصل كرد.
● سیستم ممیزی برای كنترل اثربخشی روش‌ها
به كار بردن سیستم ممیزی برای حصول اطمینان از روش‌های مورد استفاده جهت كاركرد درست تجهیزات بسیار مهم است. همچنین سیستم ممیزی باید دربردارنده وسایلی باشد كه شناسایی و رفع خطاهای شبكه را ممكن سازد؛ از جمله موارد مهم محدودكردن آتشسوزی بوده و باید دانست كه عیب و نقص در سوئیچ‌گیر می‌تواند منجر به آتشسوزی شود كه در صورت استفاده از تجهیزات روغنی، حادثه می‌تواند وخیم‌تر باشد. تكنیك‌هایی وجود دارند كه می‌توان آنها را به طور انفرادی یا به صورت جمعی به كار برد تا سبب كاهش اثرات ناشی از آتشسوزی شده و منجر به محدودكردن گسترش دود شود. همچنین می‌توان تجهیزات موجود در پست را با سیستم‌های مقاوم در برابر آتش ایزوله كرد تا از سرایت آتش به اقلام تأثیرگذار جلوگیری شود. باید توجه داشت كه این مورد خروج دود و گازهای ناشی از آتش را كه عامل مهمی برای ایمنی در برابر انفجار هستند، محدود می‌سازد. در صورت مجهز بودن به وسایل آتش‌نشانی یا كنترل آتش، جداسازی تجهیزات اقدام مفیدی خواهد بود. در سیستم‌های آتش‌نشانی از مواد خاموش‌كننده نظیر هالون و دی‌اكسیدكربن استفاده می‌شود.
استفاده از هالون به دلیل ملاحظات زیست محیطی، انتخاب ایده‌آلی نیست اما در مناطقی كه خطرات آتش جدی بوده و بر دستگاه‌های مجاور اثر منفی دارد، استفاده از آن ضروری است. از سوی دیگر سیستم‌های آتش‌نشانی مزبور زمانی فعال می‌شوند كه آتش به آنها اثر كند و غالباً به صورت اتوماتیك به آشكارسازی آتش می‌پردازند. بنابراین ضرورت دارد اقدامات ایمنی را به كار برد تا سیستم به صورت غیراتوماتیك نیز قابل فرمان باشد تا قبل از سرایت آتش به مناطق حساس بتوان نسبت به خاموش كردن آن اقدام كرد. همچنین باید اطلاعیه ها و دستورالعمل‌های هشداردهنده مناسبی در نقاط مورد نظر نصب شده و به وضوح قابل رؤیت باشند. در این دستورالعمل‌ها باید قوانین ایمنی لحاظ شوند.
علاوه بر موارد یادشده، ضرورت دارد چگونگی تهیه و استفاده از كپسول‌های پرتابل آتش‌نشانی و روش‌های كنترل آنها و نیز سیستم‌های ثابت آتش‌نشانی بررسی شوند. زمانی كه در طراحی، راه‌اندازی و یا در خلال بازرسی سیستم‌های آتش‌نشانی، مشكلات مورد شناسایی قرا رگرفت باید از انجام اقدامات اصلاحی از قبیل جایگزینی، شارژ و نصب مجدد سیستم‌ها و اقداماتی از این قبیل اطمینان حاصل كرد. مناسب‌ترین اقدام كنترلی جلوگیری از آتش است. راهكارهایی كه باید برای مقابله با آتش به كار برد، عبارتند از: مدیریت مناسب بر اقلام داخلی تجهیزات و كنترل كیفیت آنها (زیرا احتمال بروز حادثه پس از جایگزینی یا اتمام پروسه نگهداری تجهیزات وجود دارد)، كنترل دقیق هرگونه كاهش در روغن و عایق دی‌الكتریك، كاهش منابع احتمالی بروز جرقه و آتش سوزی و مراقبت مناسب از تجهیزات. یك سیستم مناسب و اتوماتیك آشكارسازی آتش را می‌توان در منطقه یا اتاق استقرار تجهیزات تعبیه كرد كه آتش را به زودی آشكار كرده و سریعاً آلارم دهد. این سیستم همچنین می‌تواند با سیستم كنترل و بازرسی لینك شده تا پاسخ سریعی درباره كنترل یا بازرسی آتش ارایه دهد. ۱) جایگزینی كامل سوئیچ‌گیر: ۲) جایگزینی یا رفع عیب سوئیچ بورد در تأسیسات موجود:
