در این مقاله به بررسی دژنکتور میپردازیم و توضیح میدهیم که این دستگاه چیست و چه کاربردی در حوزه الکتروشایل دارد. با ما همراه باشید تا اطلاعات بیشتری در این زمینه کسب کنید. ابتدا به تعریف دژنکتور میپردازیم.
دژنکتور یکی از ابزارهای کلیدی در دامنه قدرت است. واژه "Disjoncteur" یک واژه فرانسوی است که به معنای "مدارشکن" یا "قطع کننده مدار" ترجمه میشود. از دژنکتورها به عنوان یک نوع قطع کننده مدار در دسته ابزارهای کنترل مدارهای قدرت استفاده میشود.
کلید قدرت یک وسیله است که قادر به قطع و وصل مدار قدرت در زمان و شرایط مشخصی است. این کلیدها توانایی کنترل شبکه را در شرایط مطلوب فراهم میکنند و همچنین از آسیب به سیستم جلوگیری میکنند. کلیدهای قدرت به دو دسته قابل قطع زیر بار (از جمله دژنکتور) و غیر قابل قطع زیر بار (از جمله سکسیونر) تقسیم میشوند.
دژنکتور به عنوان یک کلید عملگر قدرت علاوه بر قطع و وصل کردن مدار یا خط، در مواقع اتصال ناخواسته نیز از شبکه حفاظت میکند. این کلید قدرت، قابل قطع زیر بار است، به این معنا که در حالتی که مصرفکننده وصل است و مدار تحت بار قرار دارد، توانایی قطع مدار را دارد. دژنکتورها به تعداد پارامترهای مختلف خط الکتریکی کنترل میکنند، و فرمان عملکرد آنها توسط رلههای اولیه مستقیماً به برق ۲۰ کیلوولت متصل میشود.
در سیستمهای قدرت، با جدا کردن کنتاکتهای کلیدهای فشارقوی، جریان و ولتاژ خط به صفر نمیرسد و تا زمانی که این مقادیر به صفر نرسند، قوس و یا جرقههای الکتریکی خواهیم داشت. یکی از وظایف اصلی کلیدهای قدرت رفع این مشکلات است.
در دژنکتورها، نحوه عملکرد این ابزارهای حیاتی در عملیات قطع و وصل بسیار اساسی است. برای اطمینان از انجام دقیق این عملیات و بازگشت به حالت آماده به کار، دژنکتورها از فنرهای خاصی بهره میبرند که هر یک به یک شفت متحرک وصل شدهاند.
فنرها و انرژی:
فنر وصل در دژنکتور به دو صورت دستی و موتوری شارژ میشود. این فنر قطع نیز توسط انرژی آزاد شده از فنر وصل اجرا میشود. کنترل این فرآیند از طریق تحریک یک ضامن توسط بوبینهای قطع و وصل انجام میپذیرد. بوبینها نیز به صورت دستی یا کنترل از راه دور فرمان میشوند.
مکانیزم شارژ فنری:
بسیاری از دژنکتورها از مکانیزم شارژ فنری برای دریافت انرژی مورد نیاز برای قطع و وصل استفاده میکنند. به عبارت دیگر، انرژی لازم برای کنترل کلید، از انرژی ذخیره شده در فنرها تأمین میشود. این مکانیزم به صورت همزمان تمام ترمینالهای قطع کننده مدار را باز یا بسته میکند.
تقسیم بندی کلیدها از نظر مکانیزم عملکرد یعنی توانایی انجام سریع عملیات قطع و وصل بعد از دریافت فرمان، از اهمیت زیادی برخوردار است. این مکانیزم میتواند به چندین شکل مختلف باشد، از جمله:
- مکانیزم فنری یا فنر قابل شارژ: این مکانیزم از انرژی فنرها برای انجام عملیات قطع و وصل استفاده میکند.
- مکانیزم هیدرولیکی: این نوع مکانیزم از نیروی هیدرولیکی برای اجرای عملیات قطع و وصل استفاده میکند.
- مکانیزم هوای فشرده یا پنیوماتیکی: این مکانیزم از انرژی هوای فشرده برای ایجاد حرکت در عملیات قطع و وصل استفاده میکند.
- دستی: در این نوع مکانیزم، عملیات قطع و وصل به صورت دستی توسط اپراتور انجام میشود.
- مغناطیسی: این مکانیزم از نیروی مغناطیسی برای انجام عملیات قطع و وصل استفاده میکند.
- موتوری: در این مکانیزم، از نیروی موتور برای اجرای عملیات قطع و وصل استفاده میشود.
همه این انواع مکانیزمها در تولید کلیدهای قدرت استفاده میشوند، اما مکانیزم شارژ فنری به عنوان یکی از پرکاربردترین و بهینهترین انتخابات شناخته میشود.
مکانیزم شارژ فنری در دژنکتورها با دو نوع مکانیزم ضامن دار به صورت مستقل عمل میکند، که شامل مکانیزم شارژ برای عملکرد دستی و یا مکانیزم شارژ با موتور محرک و یا حتی یک مکانیزم قابل تنظیم برای استفاده در هر دو حالت میباشد. این ضامنها همچنین دارای پوشش عایقی خاصی هستند که اپراتور را از خطر برق گرفتگی محافظت میکند.
عملکرد مکانیزم شارژ فنری:
در مکانیزم شارژ فنری، هر بار که کلید وصل میشود، نیاز به شارژ فنر وصل داریم. پس از هر وصل شدن، فنر قطع به طور همزمان شارژ میشود و کلید آماده به کار قطع شدن میباشد. همچنین در همزمان با شارژ فنر قطع، توسط سوئیچهای حدی یا لیمیت سوئیچهای داخل دژنکتور، دستور شارژ فنر وصل به موتور که مسئول شارژ فنر وصل است، ارسال میشود. وقتی عمل شارژ انجام شد، سوئیچهای دیگر دستور قطع موتور را ایجاد میکنند. این فرآیند نشان میدهد که چگونه فنرهای قطع و وصل در هر لحظه برای انجام عملیات مورد نیاز آماده میشوند.
مکانیزم شارژ فنری با ارزانی، سهولت در نصب و سرویسدهی، امکان شارژ دستی فنر و قابلیت اطمینان بالا به عنوان یکی از فناوریهای پیشرفته در دژنکتورها شناخته میشود. با وجود مزایا، این مکانیزم نیز معایبی دارد، اما با توجه به سهولت نصب و نگهداری و همچنین سرویسدهی، این فناوری در حال حاضر به عنوان یک گزینه فراگیر برای سطوح ولتاژی تا حدود ۱۴۵ کیلوولت استفاده میشود. به دلیل نیاز کم به قدرت قطع بسیار بالا در این سطوح ولتاژ، و همچنین ساختار ساده مکانیزم شارژ فنری، سازندگان این رویه را به عنوان یک انتخاب محبوب ترجیح میدهند.
دژنکتورها از یک سوییچ ساده تشکیل شدهاند که یک سر آن به یک سیم پیچ و سر دیگر آن به یک بیمتال متصل است. این ساختار همزمان از عملکرد مغناطیسی و حرارتی برای کنترل و قطع و وصل مدار استفاده میکند.
سیم فاز داخل مدار به دو قسمت انتهایی سوییچ متصل است. در وضعیت روشن (ON) سوییچ، جریان الکتریسیته از ترمینال پایینی از داخل سیم پیچ (مگنت برقی) عبور میکند و از طریق کنتاکت متحرک به کنتاکت ثابت منتقل و از ترمینال بالایی خارج میشود.
هنگامی که جریان بیش از حد از بیمتال عبور کند، اثر ژول باعث ایجاد گرما و تغییر شکل آن میشود. این بیمتال به طور مکانیکی تماسی برقرار میکند که مدار الکتریکی محافظت شده را باز میکند. این سیستم الکترومکانیکی، مقاوم و ساده است، اما دقت نسبی دارد و زمان واکنش آن نسبتاً کند است. این دژنکتور هنگامی که مدار با اضافه جریان طولانی مواجه میشود، از مدار حفاظت میکند و بدین ترتیب از آتشسوزی در مدار جلوگیری میکند. این عملکرد به Thermal Effect یا اثر حرارتی نیز اشاره دارد.
تشخیص اتصال کوتاه و تغییر شدید جریان:
تشخیص اتصال کوتاه و تغییر شدید جریان به عهده سیم پیچهای داخل دژنکتور است. این تغییر شدید جریان، طبق قوانین الکترومغناطیس، میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچها ایجاد میکند که جابجایی هسته و قطع مکانیکی بخشهایی از مدار و حتی حفاظت از هادیهای موجود بین منبع و اتصال کوتاه میشود.
حفاظت مغناطیسی:
وظیفه اصلی حفاظت مغناطیسی، حفاظت از تجهیزات در برابر خطاها اعم از اضافه بار تجهیزات، اتصال کوتاه و خرابی است. بنابراین، مدار الکتریکی باید به گونهای محاسبه و جایگذاری شود که کمترین جریان اتصال کوتاه باعث توقف مغناطیسی دستگاه شود.
دژنکتورها دارای دو نوع اصلی هستند:
1. دژنکتورهای دارای تشخیص اضافه جریان:
- با منحنیهای B، C، D و Z
- با آستانههای قطع مغناطیسی بین ۲٫۴ تا ۱۴ برابر جریان نامی دژنکتور
2. دژنکتورهای فاقد تشخیص اضافه جریان:
- با منحنی MA
- با آستانه قطع مغناطیسی در ۱۲ تا ۲۰ برابر جریان نامی دژنکتور
در طراحی دژنکتورها، توجه به جزئیات و ایجاد یک سیستم حفاظتی هوشمندانه، این دستگاهها را از دیگر اجزای حیاتی شبکههای برق تبدیل کرده است. این مکانیزمات نه تنها مسئول قطع و وصل دقیق مدارها در شرایط بار بالا میباشند، بلکه از مکانیزمهایی برای مدیریت جرقه ها در زمان قطع نیز بهره میبرند.
تأمین انرژی حرکتی کنتاکت ها:
در داخل دژنکتور، مکانیزم عملکرد بر اساس سیستم تأمین انرژی حرکتی کنتاکتهای متحرک استوار است. این سیستم به صورت اتوماتیک و دستی قابل کنترل بوده و در شرایط حدی، باعث قطع و وصل دقیق جریان میشود.
محفظه قطع پیشرفته:
محفظه قطع در دژنکتور از دو کنتاکت تشکیل شده که در لحظه وصل یا قطع، به وجود قوس الکتریکی یا جرقه میانجامند. با در نظر گرفتن ولتاژ موجود در خط و توان مصرفی، این محفظه با استفاده از مکانیزمهای پیشرفته جلوی ایجاد جرقه اضافی را میگیرد و سرعت و قدرت قطع را افزایش میدهد.
در نهایت، دژنکتورهای امروزی با استفاده از تکنولوژیهای پیشرفته و مکانیزمهای هوشمند، نه تنها از خطرات اتصال کوتاه و افزایش ناگهانی جریان محافظت میکنند بلکه با مدیریت هوشمندانه جرقهها، ایمنی شبکه الکتریکی را بهبود میبخشند.
در دنیای پیشرفته فناوری، فنرهای دژنکتور باعث تسریع عملیات قطع و وصل مدارها میشوند. این دستگاهها برای حذف جرقهها از روغن، گاز SF6 یا خلأ استفاده میکنند و با بهرهگیری از تکنولوژیهای نوین، توانستهاند ایمنی و کارایی را بهبود بخشند.
دژنکتورهای روغنی، با امکانات بیشتری همراه هستند اما به دلیل نیاز به نگهداری و تعمیرات بیشتر، و همچنین خطر احتمالی انفجار در صورت اتصال، استفاده از آنها کاهش یافته است. امروزه، دو مدل دژنکتور دیگر به علت ایمنی و سادگی در استفاده محبوبتر هستند.
با افزایش ولتاژ موجود در خط، فاصله بین کنتاکتها افزایش مییابد و این باعث افزایش وسعت و شدت قوس میشود. برای مقابله با این چالش، از چندین محفظه قطع بهره برده میشود تا ولتاژ بین کنتاکتها در هر محفظه کاهش یابد و از این رو، جریان عبوری از کلید در تمام محفظهها به تعادل برسد و تغییری نداشته باشد.
با بهرهگیری از یک مکانیزم فرمان مشترک برای کنتاکتهای متحرک در محفظههای مختلف، حرکت آنها به صورت همزمان و دقیق انجام میشود. این نوآوری به دژنکتورها امکان ارائه یک عملکرد هماهنگ و ایمن در تمام شرایط را میدهد.
مکانیزم عمل کننده در دژنکتورها به شکلی منحصر به فرد طراحی شده است تا بتواند کنترل مدار را به صورت اتوماتیک و دستی در شرایط باری حتی با احتمال اتصال کوتاه، به کار گیرد. این مکانیزم ابتدا فرمانهای حفاظتی یا تابلوهای کنترل را دریافت کرده و سپس انرژی لازم برای حرکت کنتاکت متحرک را فراهم میکند. این عمل باعث قطع یا وصل شدن مدارها میشود.
برای تأمین انرژی کنتاکتها، از یک اهرم به عنوان ایزولهکننده استفاده میشود که به کنتاکت متحرک وصل شده و انرژی مورد نیاز برای حرکت آن را بهطور مؤثر از طریق این اهرم منتقل میکند. این مکانیزم عمل کننده از ترکیب فنر شارژ شده، روغن تحت فشار یا هوای فشرده برای ذخیره انرژی استفاده میکند.
برخلاف دیگر سیستمها، این مکانیزم از تاخیر زمانی جلوگیری میکند. با استفاده از فنرهای شارژ شده یا روغن تحت فشار، انرژی مکانیکی لازم برای حرکت کنتاکتها را بهصورت ذخیرهشده تأمین میکند. این امکان به دژنکتور اجازه میدهد که بلافاصله پس از دریافت فرمان، انرژی مورد نیاز را به کنتاکتها منتقل کرده و عملکرد قطع یا وصل شدن مدارها را بدون هیچ تاخیری انجام دهد.
پایان دادن به قوس الکتریکی در محفظه قطع کلید دژنکتور یک فرآیند حیاتی است که در آن اهمیت زیادی به فاصله بین کنتاکتها اختصاص داده میشود. این فاصله باید به گونهای باشد که امکان تشکیل یک قوس بزرگ باشد و در عین حال، به شدتی از شدت و قدرت قوس کاسته شود.
با فاصله گرفتن تدریجی کنتاکتهای متحرک و ثابت، توانایی برد قوس افزایش مییابد، اما همزمان با افزایش فاصله، شدت و قدرت قوس کاهش مییابد. این پدیده به شکلی است که با فاصله گرفتن بیشتر، ولتاژ در فاصله مابین کنتاکتها کاهش مییابد و احتمال تشکیل قوس در این شرایط کاهش مییابد.
استفاده از مواد دیالکتریک مانند روغن، هوای فشرده، گاز SF6 و خلاء در فاصله بین کنتاکتها به منظور تسریع در آمادهسازی فضای محفظه قطع از اهمیت خاصی برخوردار است. این مواد با دارا بودن خواص دیالکتریک بالاتر به ایزولاسیون مؤثرتری کمک میکنند. در ولتاژهای بالاتر، استفاده از گاز SF6 و خلاء به دلیل خواص ایزولاسیون بیشتر، ضروری است تا در کمترین زمان ممکن بتوانند قوس الکتریکی را خاموش کنند.
در دنیای پیچیده و حساس تجهیزات برق، دو دسته کلیدهای قدرت، یعنی دژنکتور و سکسیونر، نقش مهمی در اتصال و قطع مدارهای برق ایفا میکنند. این دو تجهیز به نظر ممکن است مشابه به نظر بیایند، اما تفاوتهای بسیاری در کاربردها و عملکرد آنها وجود دارد.
دژنکتور به عنوان یک کلید قابل قطع زیر بار در ولتاژهای بالا عمل میکند. وقتی که در خط ولتاژ دچار مشکلات شود، دژنکتور قدرت قطع و وصل مدار را تحت بار دارد و میتواند مدار را در لحظات حیاتی قطع کند. از سوی دیگر، سکسیونر به عنوان یک کلید غیرقابل قطع زیر بار شناخته میشود و انواع مختلفی دارد.
البته با اضافه کردن سیستم شارژ فنری به سکسیونر، قابل قطع زیر بار تبدیل میشود و میتوان قدرت قطع آن را افزایش داد. این امکان به اپراتورها این امکان را میدهد که با سکسیونرها به طور معمولی عمل کنند و در مواقع نیاز، قدرت قطع را افزایش دهند.
سکسیونرها نقش ایزولاتوری نیز دارند و میتوانند به عنوان ایزولاتورها در ورودی و خروجی دژنکتورها قرار گیرند. این امکان به اپراتوران این امکان را میدهد که دژنکتورها را به طور کامل از شبکه خارج کرده و در صورت نیاز تعمیر یا تعویض کنند.
استفاده از سکسیونرها در ترانسهای کاهنده روی تیر برقها نیز یکی از کاربردهای آنهاست. این تجهیزات با استفاده از شارژ خازنی به تخلیه شارژ خازنی کمک میکنند و ایمنی مدار را تضمین میکنند.
در نهایت، این تجهیزات با توجه به نیازهای مختلف در سیستمهای برق انتخاب میشوند و نقش حیاتی در ایمنی و بهرهوری این سیستمها دارند.
در سیستمهای برق با فشار قوی، حفظ ایمنی و انجام صحیح عملیات تعمیر و نگهداری از تجهیزات امری بسیار حیاتی است. اینترلاکهای مناسب نقش کلیدی در ورود و خروج تجهیزات از مدارها و دسترسی به آنها برای پرسنل تعمیر و نگهداری ایفا میکنند. این اینترلاکها عملیاتی متناسب با نیازهای مدارها را اجرا میکنند و مجموعهای از کلیدزنیهای مناسب را انتخاب مینمایند.
هدف اصلی این اینترلاکها، جلوگیری از کلیدزنی غیرمجاز در پستهای برق است و به این ترتیب، ایمنی پرسنل برای دسترسی به پست تضمین میشود.
در تاسیساتی که دژنکتور و سکسیونر بهکار رفتهاند، حوصله استفاده از سکسیونر به عنوان کلید قطع زیر بار و مکمل دژنکتور وجود ندارد. برای جلوگیری از مشکلات، ابتدا باید برق اصلی یا بار مدار توسط دژنکتور قطع گردد. همچنین، در نصب این دو تجهیز به شبکه، باید به توالی صحیح رعایت شود. به عبارت دیگر، ابتدا سکسیونر نصب شود و سپس دژنکتور به شبکه افزوده شود. این توالی برای اجتناب از مشکلات در قطع و وصل این دو تجهیز به شبکه ضروری است.
واضح است که در هنگام قطع کلید، کنتاکت متحرک از کنتاکت ثابت جدا میشود و کلید قطع میشود. از اینرو، در ساختمان سکسیونرها، هیچ وسیلهای برای قطع جرقه در نظر گرفته نشده است. این موضوع ایمنی عملیات را تضمین میکند و جلوی هرگونه مشکلات جانبی در هنگام قطع را میگیرد.
به منظور افزایش ایمنی و جلوگیری از احتمالات خطرناک، اینترلاکها و سیستمهای مدیریتی به عنوان یک پیشگیری موثر در پستهای برق با فشار قوی به کار میروند.
در سیستمهای برق با فشار قوی، استفاده از اینترلاکها یک راهکار اساسی برای حفظ ایمنی و جلوگیری از حوادث ناخواسته میباشد. اینترلاکها نقش مهمی در جلوگیری از عملکرد غیرمجاز در مدارها بازی میکنند و از این طریق، خطرات و خسارات احتمالی برای اپراتورها را به حداقل میرسانند.
سکسیونرها به دو نوع قابل قطع زیر بار و غیرقابل قطع زیر بار تقسیم میشوند. سکسیونرهای قابل قطع زیر بار در عملیات قطع و وصل تجهیزات برقی موثر هستند. در مقابل، سکسیونرهای غیرقابل قطع زیر بار به عنوان ایزولاتورها در تعمیرات و ایمنیهای لازم استفاده میشوند.
یکی از کاربردهای مهم سکسیونرها، تست بی برق بودن مدار در حین تعمیرات است. به کمک سکسیونرها میتوان به راحتی و بهصورت مشاهدهپذیر، بدون خطر برق گرفتگی، بی برق بودن مدارها را تأیید کرد.
دژنکتورها و فیوزها هر دو نقش اساسی در دسته مدارشکنها را ایفا میکنند. اما تفاوتهای مهمی نیز بین آنها وجود دارد:
- دژنکتورها در رنج جریان برق فشار قوی بهکار میروند درحالیکه فیوزها در رنج جریان ضعیف تر عمل میکنند.
- فیوزها ادوات یکبار مصرف هستند و بلافاصله پس از ذوب شدن باید تعویض گردند. بهطور مقابل، دژنکتورها قابلیت استفاده مجدد را دارند و میتوانند حتی بعد از استفاده، مجدداً به شبکه متصل شوند.
- دژنکتورها تنها عمل قطع خطا را انجام میدهند، درحالیکه فیوزها عمل تشخیص اضافه بار را نیز دارند و در صورت وقوع، جریان را قطع میکنند.
- زمان قطع در دژنکتورها برخلاف فیوزها بسیار کمتر است، که این امر به سرعت عمل و ایمنی بیشتر در مواجهه با خطاهای برقی اشاره دارد.
در نهایت، انتخاب بین دژنکتورها و فیوزها بستگی به نیازها و شرایط خاص هر سیستم برق دارد.
دژنکتور در مقایسه با کلید مینیاتوری
در مقایسه با کلید مینیاتوری (MCB)، دژنکتور نیز برای تشخیص اضافه جریان از عملکرد بیمتال و برای تشخیص اتصال کوتاه از عملکرد رلهای بهره میبرد. با این حال، تفاوت اساسی در رنج جریانی است که هر یک از این دستگاهها مورد استفاده قرار میگیرند. کلیدهای مینیاتوری در رنج جریان پایین فعالیت میکنند، درحالیکه دژنکتورها در رنج جریان بالا یا همان فشار قوی مورد استفاده قرار میگیرند.
دژنکتور در مقایسه با بریکر
گاهی از واژه "بریکر" برای توصیف دژنکتور استفاده میشود، اما بریکرها به طور علمیتر به قطع کنندههایی اطلاق میشوند که در رنج جریانهای کم و فشارهای ضعیف فعالیت میکنند، مانند کلیدهای اتوماتیک و کلیدهای مینیاتوری. از این جهت، مصطلح "بریکر" برای دژنکتور بهطور دقیق مناسب نیست.
دژنکتور در مقایسه با ریکلوزر
در مقایسه با ریکلوزر(ReCloser)، که یک نوع رله است، دژنکتور به عنوان یک قطعکننده زیر بار در رنج جریان فشار متوسط و قوی عمل میکند. بهطور کلی، ریکلوزر وظیفه فرمان دادن برای وصل مجدد کلید قدرت را بر عهده دارد. ریکلوزر قابلیت قطع و وصل جریان را در صورت رخ دادن اتصال کوتاه برای چندین بار دارد. این ویژگی به عنوان یک راهکار در مواجهه با خطاهای موقتی در شبکه برق مورد استفاده قرار میگیرد.
انواع دژنکتورها بر اساس محفظه قطع
در دنیای دژنکتورها، تنوع زیادی بر اساس نوع محفظه قطع (Arc) یا قوس الکتریکی وجود دارد. این دستگاهها بر اساس محفظه قطع به دستههای مختلفی تقسیم میشوند:
دژنکتور با محفظه قطع آبی
دژنکتورهای با محفظه قطع آبی در گذشته بسیار رایج بودند. این دستگاهها از آب به عنوان مایع موجود در محفظه قطع برای خنک کردن جرقه الکتریکی استفاده میکردند. با تبخیر آب در اثر حرارت جرقه، جرقه مهار و خاموش میشد. این نوع دژنکتور اما اکنون کاربرد کمتری دارد.
دژنکتور با محفظه قطع روغنی
در دنیای مدرن، دژنکتورهای با محفظه قطع روغنی (OCB یا OCBS) از رواج کمتری برخوردارند. این دستگاهها از یک تانک فولادی پر از روغن به عنوان مایع خنککننده استفاده میکنند. با تغییرات تکنولوژی، مدلهای جدیدتر و با قابلیتهای بهتر مانند گاز یا خلأ به جای دژنکتورهای با محفظه قطع روغنی جایگزین شدهاند.
توسعهی تکنولوژی در زمینه دژنکتورها باعث شده است که مدلهای مدرنتر و کارآمدتر به کار گرفته شود و تنوع در انتخاب دستگاههای مطمئن و پرکاربرد را فراهم آورد.
ویژگیها و مزایای کلیدهای مدارشکن بادی (هوای فشرده)
1. عملکرد با سرعت بالا:
کلیدهای مدارشکن بادی با سرعت بالا به عنوان یکی از ویژگیهای اصلی خود، جلوهای بینظیر در مدارات بزرگ ایجاد میکنند. فواصل زمانی کوتاه بین جدا شدن کنتاکتها و ایجاد جرقه، از اهمیت زیادی برخوردار است و استفاده ادامهای از این قطع کننده در سیستمهای برقی بزرگ حیاتی است تا پایداری و امنیت سیستم حفظ شود.
2. مناسب برای تعویض مکرر:
فاقد روغن و با سطح تماس کم با شبکه، کلیدهای مدارشکن بادی امکان تعویض مکرر را به وجود میآورند. در صورت برنامهریزی برای سوئیچینگ مکرر، تهیه منبع کافی هوا برای این کلید الزامی است.
3. نگهداری آسان:
برنامهریزی به صورت سوئیچ مکرر و عدم وجود روغن، نگهداری این کلیدها راحت و کارآمد میسازد. ترتیب و نظم در عملیات نگهداری، هزینههای نگهداری را کاهش میدهد.
4. اندازه بهینه:
سرعت بالای دمیده شدن هوا در کلیدهای بادی باعث افزایش سریع مقاومت بین کنتاکتها میشود. این موضوع مجاز به ایجاد فاصله کمتری بین کنتاکتها میشود و نیاز به فضای بزرگ برای حرکت کنتاکتها را کاهش میدهد. این مزیت نهایی به افزایش کارایی و کاهش ابعاد نسبت به کلیدهای روغنی منجر میشود.
5. انواع قطعکننده بادی:
با توجه به نوع جریان انفجار فشرده، کلیدهای بادی به سه دسته عرضی، محوری و شعاعی تقسیم میشوند. هرکدام با ویژگیهای خاص خود، در شرایط مختلف استفاده میشوند.
معایب و مزایای قطعکنندههای گازی (GCB
1. نیاز به هوای فشرده با فشار صحیح:
همواره برای قطعکنندههای گازی لازم است که هوای فشرده با فشار صحیح در دسترس باشد. این نیاز گاها باعث نصب یک کمپرسور بزرگتر یا حتی دو یا چند کمپرسور میشود که در نتیجه به افزایش اندازه آنها منجر میشود.
2. هزینه بالا در ولتاژهای پایین:
به دلیل نگهداری برای جلوگیری از خروج و نشت هوا در اتصالات، در ولتاژهای پایین هزینهها به نسبت دژنکتورهای گازی بیشتر است.
3. صدای بلند:
یکی از ایرادات اصلی این نوع قطعکنندهها، صدای بلندی است که از دمیدن هوا ایجاد میشود. این موضوع اهمیت خاصی در محیطهای مسکونی دارد و نیاز به تعبیه صداگیرها را در این شرایط الزامی میکند.
قطعکننده گازی (GCB)
- عملکرد بدون نگهداری:
قطعکنندههای گازی از گاز SF6 یا هگزا فلوراید گوگرد به عنوان عایق استفاده میکنند. این گاز به دلیل خصوصیاتی چون پایداری بالا، بدون بو و مزه، و عدم سمیت، برخورداری و همچنین بازیافت قدرت عایقی بسیار کاربرد دارد.
- سازگاری با استانداردها:
این نوع قطعکنندهها بر اساس استانداردهای وزارت نیرو برای ولتاژهای ۶۳ کیلوولت به بالا مطرح شدهاند. این کلیدها توانایی رقابت کیفی با دیگر انواع قطعکنندهها را ندارند.
- کاربرد گسترده:
این قطعکنندهها معمولا در صنعت، مناطق مسکونی، و پستهای انتقال انرژی برای محافظت بهره میروند.
- مقادیر قدرت قطع بالا:
دارای جریان نامی ۴ کیلوآمپر تا ۴۰ کیلوآمپر و قدرت قطع ۵۰ کیلوآمپر تا ۲۷۵ کیلوآمپر هستند.
- کاهش اثرات گلخانهای:
گاز SF6 به عنوان یکی از گازهای گلخانهای قویترین گازها است. اما به دلیل خصوصیات خود، نقش مؤثری در حفظ کره زمین دارد و اثرات زیستمحیطی نسبت به دیگر گازها را کاهش میدهد.
1. کارکرد آرام با خصوصیات منحصر به فرد:
گاز SF6 خصوصیاتی نظیر عدم تخلیه گاز داغ و کارکرد آرامتر نسبت به هوا دارد.
2. نیاز به کمپرسور ندارد:
برای حفظ فشار، نیازی به کمپرسور ندارد، این امر به کاهش هزینهها و سادگی عملیات کمک میکند.
3. فضای کمتر و وزن کمتر:
مقاومت بالای دیالکتریک گاز باعث میشود که فاصله کمتری بین کنتاکتها نیاز باشد. این امر به ایجاد قوس الکتریکی سریعتر و کاهش اندازه و وزن دژنکتور منجر میشود.
4. عدم نیاز به عایقهای مایع:
مکانیزم سادهتر دژنکتور به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد و خطر آتش سوزی به علت نبود عایقهای مایع از بین میرود.
5. خصوصیات زیستمحیطی:
گاز SF6 بدون بو و بی رنگ است، غیر سمی، و غیر قابل اشتعال.
6. استحکام در دماهای بالا:
این گاز در دماهای بالا خاصیت خود را حفظ میکند.
7. جذب الکترونهای آزاد:
قابلیت جذب الکترونهای آزاد این گاز باعث مقاومت در برابر جرقه میشود.
8. زمان قطع کوتاه:
با فاصله کم بین کنتاکتها، زمان قطع تنها حدود ۳۵ میلیثانیه است.
1. تولید گازهای مضر:
در شکست قوس الکتریکی با گاز SF6، گازهای مرتبه پایینی تولید میشود که برخی از آنها برای چشم و سیستم تنفسی مضر و تحریککننده هستند.
2. وزن مولکولی بالا:
وزن مولکولی گاز SF6 به نسبت هوا سنگینتر است که نیاز به احتیاط در ورود آن به محفظه قطع را افزایش میدهد.
3. تبدیل به مایع در دمای پایین:
در دماهای پایین، گاز SF6 به مایع تبدیل میشود که باعث کاهش توانایی قطع جریان خطا میشود و نیاز به هیتر دارد.
4. کاهش فشار گاز:
نشت گاز ممکن است باعث کاهش فشار در دژنکتورها شود، که نیاز به سنسورهایی برای تشخیص فشار گاز دارند.
5. شیب بالا در ولتاژ گذرای:
ولتاژ گذرای ایجاد شده در این مدار شیب زیادی دارد که برای کاهش آن نیاز به استفاده از خازن دارد.
مناسبی است که در انتخاب استفاده از دژنکتورهای گازی SF6، مزایا و معایب آنها به دقت مورد بررسی قرار گیرد و با توجه به نیازهای خاص هر سیستم، تصمیم گیری شود.
اجزای کلید SF6
1. محفظه گاز SF6:
- محفظه حاوی گاز SF6 جهت عملکرد بهینه دژنکتور.
2. نشانگرها و ترمینالها:
- نشانگر میزان فشار گاز در مخزن.
- ترمینالهای ورودی و خروجی کلید برای اتصال به سیستم.
3. دکمههای کلید:
- دکمه قطع کلید برای قطع جریان.
- دکمه وصل کلید جهت برقراری اتصال.
4. نشانگرها:
- نشانگر وضعیت قطع و وصل کلید.
- نشانگر وضعیت شارژ فنر.
5. اهرم دستی شارژ فنر:
- امکان شارژ دستی فنر برای عملکرد بهینه.
6. شمارشگر تعداد عملیات:
- ثبت تعداد دفعات قطع و وصل کلید.
7. قفل کلید:
- ابزاری برای جلوگیری از دستکاری کلید توسط افراد غیرمجاز.
8. فیوز فشار قوی:
- فیوز جهت حفاظت از کلید در برابر جریانهای اتصال کوتاه زیاد.
دژنکتور گازی:
- دستگاهی برای تشخیص گازهای مخرب و حفظ کارایی کلید SF6.
دژنکتور با محفظه قطع خلاء (VCB):
- اطلاعات در مورد دژنکتورهای خلاء با کنتاکتهای قرار گرفته در محفظه خلاء برای کاهش صدا و افزایش کارایی در محیطهای صنعتی.
با توجه به تنوع و کاربردهای گسترده این اجزا، استفاده از تجهیزات SF6 در مدارهای ولتاژ متوسط و بالا تضمینکننده عملکرد پایدار و ایمن در سیستمهای برقی میباشد.
با پیشرفت تکنولوژی و بهرهمندی از دژنکتورهای خلاء، عملکرد سیستمهای برق در سطوح مختلف بهبود یافته و مزایای فراوانی را برای صنایع مختلف ارائه دادهاند. این دژنکتورها به دلیل صدای بسیار کم تولیدی، بخصوص در سیستمهای انتقال برق تاسیساتی، واحدهای تولید برق، سیستمهای توزیع نیرو برای راهآهن، و برنامههای کوره قوس و کارخانههای صنعتی عالی عمل میکنند.
یکی از مزایای اصلی این نوع دژنکتورها، آببندی بالا است که باعث تولید صدای بسیار کمی میشود. این دژنکتورها در ابتدا برای پستهای برق و در ادامه برای کاربران نهایی در شبکه برق استفاده میشوند. در طراحی کلید، حتماً به دقت فشار خلاء در آن تنظیم شود تا همواره کارایی بالایی داشته باشد.
ویژگیهای کلید:
- مواد کنتاکت:
- توانایی شکست بالا
- هدایت الکتریکی عالی
- رسانایی گرمایی کم
- ظرفیت گرمایی بالا
- قابلیت بالای انتشار الکترون حتی در حالت کم
- مقاومت در برابر فرسایش الکتریکی:
- مقاومت در برابر فرسایش الکتریکی
- ولتاژ شکست بالا
- مقاومت در برابر جوشکاری:
- دارای آلیاژهای مقاوم در برابر جوشکاری
- ظرفیت جریان قطع پایین:
در دژنکتورهای خلاء، در خلاء کامل بدلیل عدم حضور هیچ حامل باردار یا مادهی یونیزهای، انتظار میرود در لحظه باز شدن کنتاکتها، هیچ گونه آرک یا قوس الکتریکی ایجاد نشود. اما در عمل به دلیل عواملی مانند تبخیر مختصر مواد از روی کنتاکتها، قوت الکتریکی دارای حاملهای باردار شده و این موضوع باعث برقراری قوس الکتریکی میشود. اما با توزیع قوس در خلاء، الکترونها، بخارات فلزی و یونهای تولید شده توسط آرک به سرعت بر روی سطح کنتاکتهای بریکر جمع شده و سریعاً سرد میشوند. این پدیده باعث بهبود قدرت دی الکتریک کلید میشود و قوس الکتریکی به سرعت خاموش میشود. این ویژگی باعث میشود که دژنکتورهای خلاء با ایمنی و کارایی بالا در سیستمهای برق عمل کنند.
در دهه ۱۹۰۰، قطعکنندههای خلاء به عنوان یک دستگاه نوآورانه و مؤثر ظاهر شدند. اولین اختراعات این دستگاهها در اوایل قرن ۱۹ ثبت شدند. در سال ۱۹۲۶، گروهی از پژوهشگران در کالیفرنیا به بررسی کلیدهای سوئیچساز خلاء پرداختند و در آزمایشهای خود به جنبههای اصلی قطع قوس پرداختند. همین سال، کاربرد تجاری این دستگاهها پیشبینی شد.
شرکت جنرال الکتریک، پس از خرید حق ثبت اختراع این تکنولوژی در سال ۱۹۲۷، به توسعه تجاری آن پرداخت. از سال ۱۹۷۰ به بعد، سوییچهای خلاء به تدریج سوییچهای کمروغن را جایگزین کردند. پس از گذر زمان، تولید و توسعه قطعکنندههای خلاء به میزان بیشتری افزایش یافت و اکنون با مزایای فراوانی که دارند، در مدلها و کاربردهای گوناگونی تولید میشوند. این پیشرفت تکنولوژیک نشاندهنده راهپیمایی مستمر و بهروز شدن این تجهیزات برای مواجهه با نیازهای متغیر صنعت برق است.
1. عدم نیاز به تعمیر و نگهداری اضافی:
دژنکتورهای خلاء به دلیل طراحی پیشرفته خود، نسبت به دژنکتورهای دیگر نیاز به تعمیرات و نگهداری فراوانی ندارند.
2. بدون خطر آتش سوزی:
عدم وجود عایقهایی نظیر روغن، این دستگاهها را از خطرات آتشسوزی مصون میسازد.
3. ساکت و بدون آلودگی صوتی:
با آببندی بسیار بالا، دژنکتورهای خلاء هیچ صدایی تولید نمیکنند و محیط را از هرگونه سروصدا و آلودگی صوتی محافظت میکنند.
4. قدرت دیالکتریک بالا:
نسبت به سایر عایقها، خلاء دارای قدرت دیالکتریک بالاتری است. این ویژگی سرعت بالای خاموشی را افزایش میدهد و اطمینان از عملکرد بالا در مقایسه با دژنکتورهای دیگر فراهم میکند.
5. ساختار با کیفیت:
ساختار مقاوم این دستگاهها باعث میشود حتی با قدرت و فشار کم به درستی عمل کنند و از انرژی کمتری برای عملکرد بهرهمند شوند.
6. کاربرد گسترده:
به دلیل مزایای زیاد، دژنکتورهای خلاء در رنج ولتاژها و جریانهای بالا کاربرد وسیعی دارند.
7. ابعاد کم و حجم کوچک:
با سرعت بالای خاموشی آرک، فضای حرکتی کمی نیاز است و این امر منجر به ابعاد کم و حجم کوچکتر این دستگاهها میشود.
8. کارایی حرارتی بالا:
پتانسیل گرمایشی کمتر از گاز SF6، این دژنکتورها را به گزینهای با کارایی حرارتی بالا تبدیل میکند.
9. طول عمر بالا:
ساختار ساده و مکانیزم عملیاتی ساده فنر، به دژنکتورهای خلاء عمر بالایی میبخشد.
10. سازگاری با محیط زیست:
خلاء نسبت به گاز SF6، سازگاری بیشتری با محیط زیست دارد.
با توجه به این مزایا، دژنکتورهای خلاء به عنوان یک گزینه مطمئن و کارآمد در سیستمهای برق مورد توجه و استفاده قرار میگیرند.
1. وابستگی به برقگیر:
در استفاده از دژنکتور خلاء برای تخلیه ولتاژهای اضافه، لازم است از برقگیر یا صاعقهگیر استفاده شود. در مقابل، دژنکتورهای دیگر بدلیل فاصله بیشتر بین کنتاکتها، نیاز کمتری به برقگیر دارند.
2. عمر محدود:
این کلیدها با وجود عمر طولانی، در صورت خرابی نیاز به تعویض دارند و قابل تعمیر نیستند. برای بهبود این مسئله، تحقیقات بر روی تکنولوژیهای تعمیرپذیر در حال انجام است.
3. خاموشکردن آرک:
دژنکتور خلاء دارای خاصیت ترمیم دیالکتریک است، که باعث میشود یک قطعکننده عالی برای جریانهای فرکانس بالا باشد.
- تنظیم هدایت حرارتی:
کاهش هدایت حرارتی، باعث کاهش سطح خاموشی جرقه میشود. انتخاب مواد با هدایت حرارتی مناسب تأثیرگذار است.
4. مقاومت دیالکتریک:
- مواد باخرد متفاوت:
انتخاب موادی با امکان پخش سریع فلز بخار میتواند با جریان اضافه کم، حذف آرک را تسهیل کند.
- تحقیق در زمینه مقاومت دیالکتریک:
تحقیقات بیشتر در زمینه مقاومت دیالکتریک، میتواند عملکرد دژنکتورهای خلاء را بهبود بخشد.
در نهایت، بهرهبرداری از دژنکتورهای خلاء با ادغام راهکارهای فناورانه و بهبود فنی، میتواند مشکلات معایب فنی را حل کرده و به بهرهوری بیشتر در سیستمهای برقی منجر گردد.
خاموشکردن آرک یا جرقه در دژنکتور خلاء یک فرآیند پیچیده است که به فشار بخار و خصوصیات انتشار الکترون ماده مرتبط است. سطح خاموشی جرقه نیز به هدایت حرارتی وابسته است، به گونهای که هرچه هدایت حرارتی کاهش یابد، سطح خاموشی نیز پایینتر خواهد بود.
در تلاش برای خاموشکردن آرک در دژنکتور خلاء، انتخاب مواد مناسب با توان فراهمکنندگی بخار فلزی میتواند با جریان اضافه کم، آرک را حذف کند. این مسئله به عنوان یک چالش فنی مطرح است که نیازمند تحقیقات بیشتر در زمینه بهبود مقاومت دیالکتریک مواد مورد استفاده است.
خلاء با مقاومت دیالکتریک بسیار بالا، در جریان صفر سریعاً مقاومت دیالکتریکی برقرار میشود و قوس الکتریکی به سرعت خاموش میشود. این بازگشت مقاومت دیالکتریک به وجود فلز بخار نسبت دارد که به دلیل عدم وجود مولکولهای گاز، به سرعت در بین کنتاکتها پخش میشود.
استفاده از دژنکتورهای کم روغن به عنوان جایگزین صحیح در تجهیزات برقی امروزه به منظور صرفهجویی در هزینههای تولید برق اهمیت یافته است. این دسته از دژنکتورها نسبت به نوع کامل روغنی، نیمی از میزان روغن مصرفی را مصرف میکنند.
در دژنکتورهای کم روغن، روغن به عنوان عایق میان کنتاکتها به کار نمیرود و صرفاً جهت خنککردن قوس الکتریکی استفاده میشود. این باعث میشود مصرف روغن در این کلیدها به شدت کاهش یابد. همچنین حجم محدود محفظه جرقه در این دسته از دژنکتورها باعث میشود که با ایجاد آرک، روغن به سرعت گرم شده و فشار بخار متصاعد شده از آن، آرک را به راحتی خاموش کند.
امروزه استفاده از دژنکتورهای کم روغن به دلیل کاهش خطر انفجار مخزن روغن، به عنوان یک گزینه ایمنتر و اقتصادی به شمار میآید.
در دنیای برق، دژنکتورها با جریانهای نامی مختلف در اختیار ما قرار میگیرند:
- ۶۳۰، ۸۰۰، ۱۲۵۰، ۱۶۰۰، ۲۰۰۰، ۲۵۰۰ و ۳۱۵۰ آمپر.
همچنین، توان قطع دژنکتورها نیز به مقادیر زیر است:
- ۱۲، ۲۰، ۲۵، ۳۱٫۵ و ۴۰ کیلو آمپر.
در مواقعی که نیاز به توانایی بالاتر از ظرفیت قطع معمول دژنکتور وجود دارد، میتوان با اتصال سری چند دژنکتور، به منظور دستیابی به ولتاژ موردنظر از این ترکیبات استفاده کرد.
اطلاعات تخصصی مدارشکنها ولتاژ متوسط به وسیله استانداردهای بینالمللی ارائه شده است؛ یکی از مهمترین استانداردها، IEC 62271 میباشد.
به منظور انتخاب یک دژنکتور مناسب برای مدار، خصوصیات زیر مد نظر قرار میگیرند:
- ولتاژ نامی: ولتاژ مجاز برای عملکرد نرمال مدار.
- حداکثر ولتاژ نامی: حداکثر ولتاژ مجاز برای عملکرد نرمال مدار.
- فرکانس نامی: فرکانس مجاز جهت عملکرد نرمال مدار.
- جریان نامی: جریان مجاز جهت عملکرد نرمال مدار.
- مقدار قطع جریان اتصال کوتاه.
- مقدار وصل جریان اتصال کوتاه.
- سطح عایقی.
- مقدار ولتاژ گذرا: مقدار ولتاژ پس از قطع در دو سر کنتاکتها، قبل از رسیدن به مقدار نامی.
- ترتیب زمانی قطع و وصل.
- مدت زمان قطع.
- مدت زمان وصل.
در طراحی دژنکتورها، اجزاء جانبی نیز نقش مهمی ایفا میکنند:
- استراکچر: ساختار فیزیکی دژنکتورها که معمولاً از پوشش گالوانیزه ساخته میشود.
- مقره: نقطهای که دژنکتور به سازه متصل میشود.
- ترمینالهای فشار قوی: اتصالهای مخصوص به منظور انتقال جریانهای بزرگ.
- وسیله اندازهگیری فشار گاز: برای نظارت بر وضعیت داخل دژنکتور.
- تابلو کنترل: تجهیزات مدیریت و کنترل عملکرد دژنکتور
- پایههای نگهدارنده: اجزاء بهکاررفته برای نصب و نگهداری دستگاه در محل موردنظر.
در علم برق، مقره به عنوان عنصری بسیار مهم در ارتباط بین فازهای خط و دکلهای زمیندار شناخته میشود. این عنصر با مقاومت بسیار زیاد خود، مسئولیت عایقبندی میان هادیها و همچنین هادیها با یکدیگر را برعهده دارد. مقره باید مقاومت کافی داشته باشد تا در شرایط نامساعد هواشناسی، مانند باران، رعد و برق، و رطوبت، به اتصال الکتریکی نیفتد.
از جنسهای متنوعی مانند چینی، پلاستیکی و شیشهای تولید میشود. جنس انتخابی باید توانایی تحمل وزن هادیها برای نگهداری سیمهای هوایی بر پایهها و دکلها در شرایط سخت محیطی را داشته باشد و بتواند حداکثر فشار مکانیکی وارده را تحمل کند.
تفاوتهای بین انواع مختلف مقره به اندازه و کاربرد آنها در شبکه بستگی دارد:
- مقره چرخی
- مقره بشقابی
- مقره بشقابی استانداد
- مقره بشقابی ضد مه
- مقرههای بشقابی آئرودینامیک
- مقره سوزنی
- مقره زنگولهایشکل
- مقرههای یکپارچه
- مقرههای بوشینگ
ترمینالهای فشار قوی مکانهایی هستند که برای اتصال شبکه و انتقال جریان به کار میروند. این ترمینالها باید از جنسهایی باشند که توانایی تحمل نیروهای وارده را داشته باشند. معمولاً از جنس آلیاژ آلومینیوم ساخته میشوند.
این وسیله با دو کنتاکت مجهز به یک آلارم جهت اندازهگیری فشار گاز در دژنکتور میباشد. این دو کنتاکت به طور همزمان چگالی گاز را نظارت میکنند. کنتاکت اول با کاهش سطح چگالی گاز، قبل از قطع کلید، اطلاعاتی را ارائه میدهد. کنتاکت دوم نیز در وضعیتی که قطع کلید امکان پذیر نیست و شرایط خطر آفرین هستند، آلارم داده و اخطار میدهد.
تابلو کنترل، به عنوان واسطه ای بین تجهیزات حفاظتی در کلیدها و تجهیزات کنترلی در اتاق کنترل مورد استفاده قرار میگیرد. این تابلوها اغلب از جنس ورق فولادی تهیه میشوند و رنگ کورهای را به خود گرفتهاند. این انتخاب رنگ به دلیل نیاز به داشتن درجه حفاظت IP54 است که باید از گرد و خاک و باران در محیطهای مختلف محافظت کند.
پایههای نگهدارنده علاوه بر ارائه ساختاری محکم، به منظور قرارگیری صحیح کلیدها بر روی تابلو کنترل تعبیه شدهاند. این پایهها به عنوان سازههای نگهدارنده نقش مهمی در استقرار و ثبت کلیدها بر روی تابلوهای کنترلی ایفا میکنند.
سپاس از همراهی شما که تا انتهای این مقاله با ما بودید. اطلاعات بیشتری در مقالات دیگر ما در انتظار شماست. جهت خرید دژنکتور و مشاوره بیشتر، میتوانید با کارشناسان الکتروشایلی تماس حاصل فرمایید.