Ano ang Mangyayari Kung Gumamit Ka ng Low-Voltage Switchgear Sa halip na Medium Voltage Switchgear?

Sa mga sistema ng kuryente,mababang boltahe (LV) switchgearatmedium-voltage (MV) switchgearay idinisenyo para sa ganap na magkakaibang mga saklaw ng boltahe, aplikasyon, at mga pamantayan sa kaligtasan. Ang LV switchgear ay karaniwang gumagana sa mga boltahe hanggang 1,000V AC, habang ang MV switchgear ay sumasaklaw sa mga saklaw mula 3kV hanggang 36kV (o hanggang 38kV sa ilang pamantayan). Ang paggamit ng LV switchgear sa halip ng isang MV switchgear ay hindi lamang isang error sa detalye — ito ay isang mapanganib na paglabag sa mga prinsipyo ng electrical engineering. Nasa ibaba ang isang detalyadong pagsusuri sa kung ano ang mangyayari sa ganitong sitwasyon.

1. Agarang Dielectric Breakdown (Insulation Failure)

Ang pinaka-kaagad at sakuna na kahihinatnan ay ang pagkasira ng pagkakabukod. Ang LV switchgear ay idinisenyo na may mga clearance (air gaps) at mga creepage na distansya na angkop lamang sa hanggang 1,000V. Kapag sumailalim sa katamtamang boltahe (hal., 11kV o 33kV), ang hangin sa pagitan ng mga busbar, terminal, at ang enclosure ay mag-iion at mag-flash. Ang resulta ay isang marahas na internal arc flash, malamang na humahantong sa isang pagsabog ng switchgear.

2. Arc Flash at Fire Hazard

Ang mga medium-voltage fault ay naglalabas ng mas mataas na enerhiya kaysa sa mga low-voltage na fault. Kulang ang switchgear ng LV ng mga arc-quenching chamber, arc chute, at pressure relief mechanism na makikita sa MV switchgear (gaya ng SF6 gas o vacuum interrupter). Kapag naganap ang isang arko sa LV switchgear sa mga antas ng MV, ang temperatura ng arko ay maaaring lumampas sa 10,000°C, nagpapasingaw ng tanso at bakal. Ang mga pressure wave ay maaaring pumutok sa mga pinto sa mga enclosure at makapinsala sa mga kalapit na tauhan. Ang natunaw na metal at mga ionized na gas ay maaaring mag-apoy sa mga materyales sa paligid. Ang resulta ay isang mataas na panganib na sunog at pagsabog, kadalasang may nakamamatay na kahihinatnan para sa mga operator.

3. Kumpletong Pagkasira ng mga Circuit Breaker

Ang mga LV circuit breaker (hal., molded case o air circuit breaker) ay may rated breaking capacity (Icu) para sa mga low-voltage fault, ngunit hindi ito idinisenyo upang matakpan ang medium-voltage fault currents. Kapag nagkaroon ng MV fault, maaaring mag-weld ang mga contact sa breaker dahil sa hindi sapat na contact pressure at kakayahan sa arc interruption. Maaaring hindi mapatay ang arko sa natural na kasalukuyang zero crossing, na humahantong sa sustained arcing. Maaaring mabasag ang pabahay ng breaker dahil sa panloob na presyon ng arko. Dahil dito, nabigo ang circuit breaker na i-clear ang fault, at ang upstream na proteksyon ng MV (hal., isang feeder breaker sa substation) ay dapat na masira — ngunit sa oras na iyon, ang LV switchgear ay nasira na.

4. Pagkawala ng Kaligtasan sa Elektrisidad at Panganib sa Tauhan

Isinasama ng medium-voltage switchgear ang mga mandatoryong feature sa kaligtasan na wala sa LV switchgear, kabilang ang mga earthing switch para sa ligtas na pag-ground ng mga cable pagkatapos ng paghihiwalay, mga indicator ng presensya ng boltahe at shutter sa mga fixed contact, mga interlock upang maiwasan ang pag-access sa mga live na bahagi (gaya ng Castell o solenoid interlocks), at remote racking na may mga arc-flash mitigation system. Kung wala ang mga feature na ito, ang mga operator na sumusubok na mapanatili o ihiwalay ang isang MV circuit sa loob ng isang LV panel ay nahaharap sa agarang panganib mula sa mga potensyal na hakbang at pagpindot, mga capacitive charge, at uncontained arc flash. Ang resulta ay matinding pinsala o pagkamatay ng mga tauhan ng kuryente.

5. Overheating at Thermal Runaway

Ang MV switchgear ay idinisenyo upang mahawakan ang mas matataas na tuluy-tuloy na agos at panandaliang pagtiis ng mga agos (hal., 25kA sa loob ng 1 hanggang 3 segundo). Ang mga LV busbar at koneksyon ay mas maliit at may mas mababang thermal mass. Sa ilalim ng mga kondisyon ng MV, kahit na ang normal na load current ay maaaring magdulot ng labis na pag-init dahil sa maliit na laki ng mga busbar. Sa panahon ng isang fault, ang enerhiya ng I²t ay matutunaw ang mga tansong busbar at pagkakabukod halos kaagad. Ito ay humahantong sa pagtunaw ng pagkakabukod, mga phase-to-phase na maikling circuit, at mga pagkabigo ng cascading.

6. Hindi Maaasahang Koordinasyon sa Proteksyon

Ang mga LV protective relay (kadalasang isinama sa mga breaker) ay may mga simpleng trip curve at limitadong komunikasyon. Ang mga MV system ay nangangailangan ng mga sopistikadong proteksyon relay na may mga feature gaya ng differential protection, directional overcurrent, distance protection (impedance), at breaker failure protection. Ang isang LV switchgear na konektado sa isang MV source ay walang paraan upang makita ang diskriminasyon sa pagitan ng isang maliit na labis na karga at isang malaking pagkakamali. Ang resulta ay istorbo tripping — o mas masahol pa, walang tripping. Sa huli, ang buong upstream substation breaker ay maaaring mabali, na magdulot ng malawakang blackout.

7. Paglabag sa Mga Kodigo at Pamantayan ng Elektrisidad

Ang paggamit ng LV switchgear sa isang MV circuit ay lumalabag sa halos lahat ng pangunahing electrical code, kabilang ang IEC 61439 (LV assemblies) kumpara sa IEC 62271-200 (MV metal-enclosed switchgear), NEC (NFPA 70) Articles 240 at 490, at IEEE C37.20.2 para sa MV switchgear. Nagreresulta ito sa legal na pananagutan, invalidation ng insurance, at mga potensyal na kaso ng criminal negligence sa kaso ng aksidente.

8. Pinsala sa Downstream Equipment

Kahit na ang LV switchgear ay nakaligtas sa isang maikling panahon - na kung saan ay lubhang hindi malamang - ang pagbabago ng boltahe ay magiging mali. Ang mga MV system ay kadalasang nagbibigay ng mga step-down na transformer. Ang paglalagay ng LV switchgear sa itaas ng isang MV/LV transformer ay pisikal na imposible dahil ang pagkakabukod ng LV switchgear ay mabibigo bago maabot ang pangunahing bahagi ng transformer, at ang inrush current ng transformer ay magtadtad o masisira ang mga LV breaker. Ang resulta ay pagkawala ng lahat ng downstream load at potensyal na pagkasira ng transformer.

Konklusyon – Bakit Hindi Ito Dapat Gawin

Upang buod, ang low-voltage switchgear ay na-rate para sa mga boltahe hanggang 1kV, habang ang medium-voltage switchgear ay idinisenyo para sa 3kV hanggang 36kV. Ang LV switchgear ay umaasa sa air quenching na may limitadong arc interruption capability, samantalang ang MV switchgear ay gumagamit ng vacuum o SF6 para sa maaasahang arc extinction. Hindi sapat ang breaking capacity ng LV breakers para sa MV fault currents, na humahantong sa mga welded contact at pagsabog. Pangunahin ang mga feature na pangkaligtasan sa LV switchgear, habang ang MV switchgear ay kinabibilangan ng mga earthing switch, shutter, at interlock upang maiwasan ang malalang shock. Panghuli, ang LV switchgear ay sumusunod sa IEC 61439, samantalang ang MV switchgear ay dapat matugunan ang IEC 62271-200 — isang pamantayan na hindi matutugunan ng LV equipment.

Panghuling sagot:Ang paggamit ng switchgear na may mababang boltahe sa halip na katamtamang boltahe na switchgear ay magreresulta sa agarang pagkabigo sa pagkakabukod, marahas na pagsabog ng arc flash, pagkasira ng kagamitan, matinding panganib ng nakamamatay na pinsala sa mga tauhan, at kumpletong paglabag sa mga electrical safety code. Ito ay hindi kailanman pinahihintulutan sa anumang pagkakataon. Kung kinakailangan ang isang medium-voltage switchgear, ang tanging tamang solusyon ay ang paggamit ng wastong na-rate na MV switchgear na dinisenyo, sinubukan, at na-certify para sa klase ng boltahe na iyon.