بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
آشنایی با تجهیزات صنعت برق کلیدهای قدرت (بریکر)
بررسی کلیدهای خلاء و SF6 و مقایسه آنها
اسلاید 2 :
بررسی کلیدهای خلاء و SF6 و مقایسه آنها
اسلاید 3 :
تفاوت های مهم مدارشکنها با سایر تجهیزات نصب شده در شبکه
کلیدها در شرایط کار عادی شبکه و در هنگام وصل بودن، نقش مهمی در تأمین انرژی مصرف کننده ها به عهده ندارند. نقش اصلی آنها تنها در هنگام بروز عیب ظاهر می گردد که قطع و یا وصل فوری کلید در این شرایط ضروری است و با صدور فرمان به طور اتوماتیک و با اطمینان کافی عمل نمایند.
اختلاف عمده کلیدها با سایر تجهیزات شبکه از همین جا ناشی می گردد، در حالی که کلید در شرایط عادی ممکن است برای مدت طولانی مورد استفاده واقع نگردد، قطع و وصل آن در لحظه بروز می بایست با اطمینان کامل انجام شود. بدین ترتیب کلیدهای قدرت تجهیزاتی کاملاً استثنایی از شبکه می باشند که می بایست از قابلیت اطمینان فوق العاده برخوردار بوده و احتمال بروز عیب در آنها و مکانیزم کار آنها حداقل باشد.
هر گونه عیب الکتریکی در شبکه و تجهیزات فشار قوی نظیر ژنراتورها، ترانسفورماتورها و غیره به صورت انواع مختلف اتصالی ظاهر می گردد. رله های حفاظتی پیش بینی شده بروز عیب را در شبکه احساس کرده و فرمان قطع را به کلید قدرت تعیین شده اعلام می دارند.
اسلاید 4 :
نقش کلیدهای قدرت در شبکه
وظیفه ی اصلی حفاظت شبکه توسط کلیدهای قدرت صورت می پذیرد.
با قطع کلید قدرت قسمت معیوب از شبکه ایزوله شده و از این رو عیب به قسمت های دیگر شبکه منتقل نمی شود،حال چنانچه این کلیدها به خوبی کار نکنند عیب در شبکه گسترش یافته و گاها منجر به خاموشی های سراسری می شود ، لذا تاخیر در قطع کلیدها مدت باقی ماندن عیب و برقراری جریان عیب در شبکه را افزایش داده و از این رو بازگشت شبکه را به شرایط عادی دشوارتر می نماید.
عیب در کلید ممکن است ناشی از بروز اشکال در مدار فرمان کلید، بروز عیب در مکانیزم قطع و وصل کلید، عدم توانایی کلید در قطع جریان عیب، افزایش زمان کلید و غیره باشد.
با روشن شدن اهمیت و نقش کلید های قدرت در حفظ شرایط پایداری شبکه جلوگیری از خاموشی های مکرر، درجه اطمینان و قابلیت کلیدهای قدرت تعیین می گردد. این امر موجب می شود تا کلیدها از حداکثر اطمینان و توانایی برخوردار باشند. هر چه عیوب روی داده در کلیدها و مکانیزم کار آنها کمتر باشد، ثبات کار شبکه بیشتر شده و قطعی های شبکه کمتر می گردد..
اسلاید 5 :
کلیدهای فشار قوی از نقطه نظر عایق به کار رفته در محفظه قطع جرقه الکتریکی (ARC)به انواع مختلفی تقسیم می شود که عبارت است از
الف - کلیدهای قدرت روغنی
ب - کلیدهای قدرت با محفظه آبی
ج - کلیدهای قدرت قطع بادی (AIRBLAST)
د - کلیدهای قدرت کم روغن (MINIMUM OIL)
ه - کلیدهای خلاء (VACUUM)
و - کلیدهای گازی SF6
تقسیم بندی کلیدها از نقطه نظر عایق به کار رفته در محفظه قطع قوس الکتریکی
اسلاید 6 :
تاریخچه استفاده از بریکر های ولتاژ متوسط گویای آن است که قبل از سال 1930 کلیدهای با حجم روغن زیاد (bulk oil) تنها انتخاب ممکن بوده اند واین در حالتی است که بعد از سال 1920 متعاقب آتش سوزی های متعددی که در اثر این نوع کلیدها حادث گردیدند و عوارض جانبی آنها ، فکر استفاده از کلید های غیر روغنی و یا حداقل با روغن کمتر با جدیت پیگیری شد.
از این رو در ساللهای بعد از 1930 ابتدا کلیدهای هوایی اعم از هوا با فشار معمولی و یا هوای فشرده (air break and air blast) به میزان کم و پس از چند سال کلیدهای باا روغن کم (m.o.v) به میزان زیاد تولید و این نوع کلید تا این زمان نیز سهم قابل توجهی از بازار را در اختیار دارند.
تاریخچه استفاده از انواع بریکر ها
اسلاید 7 :
با وجود آنکه در این مقاله موضوع سخن بیشتر متوجه کلید های نوع خلا و sf6 می باشد ، این بدان معنی نیست که کلیدهای نوع روغنی (m.o.v) سهمی از بازار مصرف را نداشته و قابل بحث نمی باشند ، علی رغم اینکه نرخ افزایش تعداد کلیدهای نوع خلا و sf6 کاملا محسوس می باشد ولی تولید کلیدهای روغنی و سهم انها از بازار نیز درخور توجه است .
ضمنا این مطلب که در ایران تنها سازنده کلیدهای ولتاژ متوسط نیز ساخت کلیدهای روغنی را در خط تولید دارد بیشتر اهمیت کلیدهای روغنی را در شرایط فعلی نشان می دهد ، اما بطوریکه اشاره شد این دو نوع جدیدتر در حال حاضر بیشتر مورد توجه سازندگان بوده و عموما بصورت آلترناتیو یکدیگر مطرح می گردند و لذا اهمیت بررسی و مقایسه بین آنها ضرورت می یابد
اسلاید 8 :
اجزاء تشکیل دهنده کلید
اجزای تشکیل دهنده کلید عبارتند است از:
محفظه قطع
مکانیزم عملکرد
تابلوی کنترل
ترمینالهای فشار قوی
مقره ها
پایه های نگهدارنده
اسلاید 9 :
اهمیت مکانیزم عملکرد
زمان عملکرد مکانیزم در کاهش زمان قطع کلید از سایر مؤلفه ها مؤثرتر و مهم تر بوده و از جمله پارامترهای بسیار حساس در انتخاب کلید محسوب می شود
با توجه به مطالعات انجام شده و آمارهای به دست آمده اکثر مشکلاتی که در عملکرد کلیدها روی می دهد به علت بروز عیب در مکانیزم عملکرد می باشد که میزان این تأثیر با توجه به نتایج به دست آمده از پرشس نامه های فنی- آماری به حدود 65 درصد می رسد.
در حال حاضر از سه نوع مکانیزم فنری، پنوماتیک (هوای فشرده) هیدرولیکی به طور وسیع استفاده می گردد. مکانیزم نسبتاً جدیدی نیز به اسم فنری – هیدرولیک و موتور درايو اخیراً توسط بعضی سازندگان معرفی گردیده است
اسلاید 10 :
نمایی از مکانیزم فنری کلید خلاء
اسلاید 11 :
اصول کارکرد کلید های خلا(vacuum circuit breaker)
این کلید ها با اصول متفاوتی از دیگر کلید ها کار می کنند ، زیرا هیچ ماده ای برای یونیزه شدن در موقع باز شدن کنتاکت ها وجود ندارد . این کلیدها کاملا آب بندی می باشند ودر نتیجه ساکت بوده و هیچگاه در معرض آلودگی هوا قرار نمی گیرند .
عامل هدایت جریان و ایجاد قوس الکتریکی در هنگام جدا شدن کنتاکتها از یکدیگر حاملهای باردار یا یونها هستند، در خلاء کامل هیچ ماده یونیزه یا حامل باردار وجود ندارد لذا جدا شدن کنتاکتها بصورت تئوریک می بایستی بدون ایجاد قوس باشد، البته در عمل به علت تبخیر مختصر سطوح کنتاکتها ،محیط حامل یونها باردار ، که مناسب برقراری قوس الکتریکی است ایجاد می شود. با عبور جریان از نقطه صفر ، این ذرات معلق فلز ، سریعا سرد شده و بر روی کنتاکتها می نشینند و نتیجتا جرقه خاموش می شود. در واقع در کلید خلاء از مقاومت بالای خلاء در مقابل بازگشت ولتاژ و نبود یا کمبود ذرات هادی جریان در فضای مابین کنتاکتها استفاده می شود.
اکثرا این کلیدها تا ولتاژ 36kvبکار می روند و برای ولتازهای بالاتر از اتصال سری چند کلید استفاده می شود . از کاربردهای این کلید ها می توان به کاربردشان در سیستم ها مترو اشاره کرد.
اسلاید 12 :
از عوامل منفی در این کلید ها می توان به تولید Reignition Surge اشاره کرد .خاصیت دی الکتریک ما بین الکترودها تابعی است از سطح آرک و حرارت ناشی از آن ، از این رو چنانچه جریان فالت بزرگی در حدود بیش از 10 کیلو آمپر در این کلیدها رخ دهد یون ها و الکترون هایی در ناحیه پلاسمای مابین الکترودها پس از لحظه صفر بوجود می آیند که تا به آن حد زیاد هستند که مجددا قوس الکتریکی بزرگی ما بین الکترودها زده می شود. در قسمت انتهایی قوس به دلیل بالا بودن دانسیته جریان و حرارت شاهد ذوب شدن الکترود خواهیم بود، و لذا بخارهای مازاد تولید شده از الکترود قدرت خاصیت عایقی مابین الکترودها را کاهش داده و باعث افزایش زمان خاموش شدن قوس و افزایش ولتاژ ما بین دو سر کنتاکت ها می شود ، این امر باعث برقراری مجدد قوسی به نام Reignation current خواهد شد چنانچه این پدیده پیاپی تکرار شود Multiple Reignation Surge نامیده می شوند.
چند تعریف مهم درکلیدهای خلا
Reignation Surge
اسلاید 14 :
چنانچه جریان مابین الکترودها جریانی ناچیز باشد و جنس الکترودها به نحوی باشد که تولید حامل در این جریان از نزول آن کمتر باشد (حامل کافی برای عبور جریان نداشته باشیم) در این صورت با قطع کلید، جریان پس از صفر شدن، صفر نمی ماند وتنها به شکل گسسته در زمان قطع کلید صفر می شود، از این رو به این پدیده برش جریان یا Current Chopping می گویند. این پدیده در بارهای سلفی بدلیل تغییرات ناگهانی جریان در بار، تشدید ولتاژ را به همراه خواهند داشت .
Current Chopping
اسلاید 15 :
همانطور که در بررسی این دو پدیده ذکر شد عامل اصلی به وجود آمدن آنها، آهنگ تولید و نزول حامل ها می باشد از این رو با استفاده از کاهش عمر قوس از طریق تغییر آهنگ رشد حامل ها و پراکنده کردن قوس بر روی الکترودها می توان اثر این دو عامل را به شکل مطلوبی کاهش داد.
تمهیداتی برای کاهش اثر Reignation Surge و Chopping Current
اسلاید 16 :
برای حذف اثر Current Chopping از آلیاژ CuCr به جای Cu استفاده می کنیم، این آلیاژ نسبت به مس برای تولید حامل ها مستعدتر می باشد و از طرفی آهنگ نزول حامل در آن نسبت به مس شیب کمتری دارد ، لذا میان تولید حامل و نزول آن مصالحه ای به نفع حذف اثر Current Chopping با هدایت جریان تا نقطه صفر صورت می پذیرد.
حذف اثر Current Chopping
اسلاید 18 :
همان طور که پیشتر گفته شد، عوامل اصلی بروز پدیده ی Reignition Surge وجود حرارت بالا و کاهش دیر هنگام دانسیته ی بخار فلز بودند، از این رو حدی بحرانی برای دانسیته ی بخار مجاور الکترود در نظر گرفته شده که برابر 3e15 اتم به ازای هر سانتیمتر مکعب می باشد، این مقدار دانسیته در واقع مقداری است که چنانچه چگالی بخار فلز اطراف الکترود از آن بیشتر شود، الکترود ذوب شده و به شکل برگشت ناپذیری تخریب می شود، با به کار گیری آلیاژ CuCr می توان این دانسیته را تا حد 1e15 کاهش داده و با کاهش زمان نزول بخار اثر این پدیده را تا حد زیادی کاهش داد.
حذف اثر Reignition Surge
اسلاید 20 :
در درون محفظه ی قطع سطح کنتاکت دچار جوشش شده و از این رو ذرات تشکیل دهنده ی آن به اطراف پراکنده می شود، لذا بر روی کنتاکت ها ناهمواری هایی در نتیجه ی این جوشش به وجود می آید، با استفاده از آلیاژ CuCr می توان این به هم ریختگی سطحی را به شکل مطلوبی کاهش داد.
اثر به هم ریختگی سطح کنتاکت
مزیت دیگر استفاده از آلیاژ کروم مس
