المفاتيح الكهربائية المستخدمة في دائرة الطاقة الكهربائية
بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن أنواع و mintent of switchgear المستخدمة في دائرة الطاقة الكهربائية.
أنواع المفاتيح الكهربائية:
المفاتيح الكهربائية تلعب دورا هاما في دائرة الطاقة الكهربائية.
يستخدم Switchgear:
(1) للتحكم في المعدات عن طريق توصيلها ، أو فصلها عن ،
(2) لحماية الدوائر والمعدات من الأعطال ، لا سيما الحمولات الزائدة والأخطاء الأرضية ، و
(3) عزل أقسام النظام الكهربائي ، عندما تكون المقاطع خاملة ، إذا كان العمل سيجري عليها.
يتم استخدام ثلاثة أنواع من المفاتيح في دوائر الطاقة. يطلق عليهم المقاولين ، قواطع الدوائر ، العوازل ، وفقا للوظيفة التي صممت من أجلها.
1. المقاولين:
تستخدم الموصلات للتحكم في المعدات ، مثل المحركات الكهربائية. عندما يتم إغلاق مقاول ، يتم الانتهاء من الدائرة التي تقدم المعدات ، يبدأ التيار في التدفق وتعمل المعدات. عندما يكون المحرر مفتوحًا ، تكون الدائرة مكسورة ، وتتوقف التدفقات الحالية وتتوقف المعدات عن العمل.
عادة يتم تشغيل الملامسات عن طريق التحكم عن بعد ، وهذا هو ، يتم تشغيل آلية القواطع عن طريق المحرك للملف اللولبي المسمى ملف التشغيل. لإغلاق جهاز الاتصال ، يتم تنشيط ملف التشغيل عن طريق مفتاح أو تتابع يكمل الدائرة من خلاله.
يتم فتح موصل الاتصال عن طريق كسر دائرة لفائف التشغيل ، وبالتالي تحرير آلية القواطع التي تسمح لجهات الاتصال بفتح وكسر دائرة الطاقة.
يتم تشغيل معظم الموصلات ، خاصة تلك المستخدمة في الأنظمة الداخلية ، أي في لوحات نهاية البوابة ، بواسطة دوائر تجريبية منخفضة الجهد. يتم استخدام الدائرة التجريبية لإغلاق مرحل والذي بدوره يكمل الدائرة من خلال ملف التشغيل.
عادة ما يكون جهاز التلامس مزودًا بأجهزة تؤدي إلى فتحه تلقائيًا في حالة حدوث عطل أرضي أو إذا كانت الدائرة مفرطة التحميل. ثم قيل المقاولين في الخروج.
2. قواطع دوائر:
تم تصميم قواطع الدائرة كمفاتيح توزيع. يتم استخدامها لتوصيل الطاقة ، وقطع الكهرباء ، من أقسام النظام الكهربائي. يتم تشغيل قاطع الدائرة يدويًا يدويًا ويتم فتحه أو غلقه عن طريق رافعة مثبتة خارج العلبة ، على الرغم من أن قواطع الدائرة المستخدمة لتشغيل محركات ذات جهد عالٍ أكبر عادة ما تكون مزودة بملف لولبي مدعوم بزنبرك أو آليات تعمل بمحرك.
يتم تزويد قاطع الدائرة الكهربائية بأنظمة الحماية ، أي حماية الحمولة الزائدة وحماية ضد الأعطال الأرضية التي تقوم برحيلها تلقائيًا في حالة حدوث خلل.
ومع ذلك ، عندما يبدأ تشغيل أحد الأقسام ، يتم أولاً إغلاق قواطع الدائرة التي تتحكم في هذا القسم ؛ ثم يتم توصيل الطاقة إلى القضبان في وحدة Contactor التي تتحكم في المحركات بشكل فردي. عندما يتم إغلاق قواطع الدائرة ، يتم إعداد الدائرة من أجل الموصلات لبدء المحركات وإيقافها كما هو مطلوب.
قد تكون هناك حاجة إلى قاطع الدائرة لكسر الدائرة التي يتدفق فيها التيار. في حالة الطوارئ ، قد يقوم المشغل بإيقاف التيار المتدفق في الدائرة عن طريق فتح قاطع الدائرة بالمقبض. بالتناوب ، إذا كان هناك خلل ، فقد ينفصل قاطع الدائرة ، بينما يتدفق التيار.
لا يتم تصميم قواطع الدوائر بشكل أساسي لإكمال الدارة وتشغيل المعدات. يتم تنفيذ هذا الواجب عادة من قبل المقاولين. ومع ذلك ، يمكن استخدام قواطع الدائرة لهذا الغرض ، ويتم استخدامها أحيانًا للتحكم في المحركات التي يلزم التحكم التجريبي فيها.
3. العازلات:
يتم توفير العازلات كإجراء أمان. يتم استخدامها لفصل الدائرة عن الحافالت الحية عندما يتم تنفيذ العمل على الدارة والتأكد من أن التيار ال يمكن التوصية به عن طريق التشغيل غير المقصود لمجموعة المفاتيح الرئيسية.
لا يتم تصميم العوازل عادةً لتصنيع أو كسر دائرة الحمل ، وقد يكون الأمر خطيراً للغاية لفتح بعض أنواع العوازل في حين أن تيار الحمل يتدفق عبر الاتصالات.
ومع ذلك ، يمكن استخدام بعض العوازل لكسر الدائرة في حالة الطوارئ عندما يفشل الموصل الرئيسي في الفتح. وتعرف هذه العوازل باسم كسر العوازل ، والتي تجمع بين وظائف العوازل وبعض وظائف قواطع الدائرة.
تم تصميم العديد من مفاتيح المعزل لاستخدامها كوسيلة لتفريغ الموصلات المعزولة ؛ يتم تزويد هذه العوازل بوضع يمكنها من توصيل الموصلات مباشرة إلى الأرض والتي تسمى عوازل التأريض. يتم استخدام أنواع أخرى من المفاتيح في دوائر الطاقة لأغراض خاصة ، مثل مفاتيح تبديل الطور لتغيير اتجاه دوران محرك التيار المتردد.
ﻻ ﯾُﻘﺻد ﻋﺎدة ﻋﮐس ﻣﻔﺎﺗﯾﺢ اﻟﻌﮐس ، ﻣﺛل ﻣﻔﺎﺗﯾﺢ اﻟﻌزل ، ﻓﻲ ﺣﯾن ﯾﺗدﻓق اﻟﺗﯾﺎر ﮐﻣﺎ أﻧﮫ ، ﺑﺳﺑب ﺗﺷﻐﯾﻟﮭﺎ اﻟﺑطﻲئ واﻟدﻟﯾل ﺑﺷﮐل ﻋﺎم ، ﯾﺻﺑﺢ ﻣﻣﺎرﺳﺔ ﺧطرة. لذلك ، يُنصح أن يكون المعزل متشابكًا مع قاطع الدائرة وعزل التأريض.
أي ، عند الفتح ، يجب فتح قاطع الدائرة "أولاً ، ثم المعزل ، وبعد ذلك فقط يجب إغلاق معزل التأريض. عند إغلاق الدائرة ، يتم فتح عازل التأريض ، ثم يغلق المعزل ، وأخيرًا يتم إغلاق قاطع الدائرة.
جهات الاتصال:
المواد المستخدمة لجهات الاتصال:
إن المواد الأكثر شيوعًا المستخدمة في الاتصالات في دائرة الطاقة هي النحاس ، لأن النحاس موصل جيد للكهرباء ويمكن أن يصقل سطحه إلى تلميع ناعم.
عموما المقاومة من النحاس الموصلية عالية ملون هو 0. 17241 أوم / مربع. مم. لكل متر عند 20 درجة مئوية ، وصفت المواد التي لها هذه المقاومة لديها الموصلية بنسبة 100 في المائة حسب معيار النحاس الملدن الدولي ، باختصار ، IACS
في الواقع ، الفضة فقط مع 106 في المائة IACS لديها قدر أكبر من الموصلية ، ولكن ارتفاع سعرها وعوامل أخرى تحد من استخدامها العام. من ناحية أخرى ، لا يمكن استخدام مادة ألومنيوم أرخص كمواد اتصال ، حيث إن توصيلها لا يتجاوز 62٪ فقط من IACS
النحاس ، ومع ذلك ، عادة ما تتضرر أسطح التلامس المعدنية اللينة والنحاس في الاستخدام خاصة عندما يكون هناك تشغيل / إيقاف متكرر. لذلك ، تتشكل أسطح التلامس النحاسية من معادن أصعب مثل الفضة الملبدة أو التنجستين القادرة على مقاومة التلف والتلف.
عند استخدام معدن خاص لسطح تلامس فعلي ، فإن الممارسة المعتادة هي جعل الجسم الرئيسي للاتصال بالنحاس وربط المادة السطحية به.
يتم استخدام أنواع مختلفة من جهات الاتصال ، لكل منها إجراء إغلاق مختلف. يتم استخدام أطراف الاتصال مع جميع أجهزة الربط ذات الضغط المتوسط والمتوسط وقواطع الدائرة ، وبعض المفاتيح الكهربائية ذات التوتر العالي. يتم العثور على اتصالات منزلقة على مجموعة المفاتيح الرئيسية لتوزيع الضغط العالي. الشكل 13.1. يعرض أنواعًا مختلفة من جهات الاتصال المستخدمة بشكل عام.
استخدامات جهات الاتصال:
الأجزاء الأساسية لأي محول هي جهات الاتصال الخاصة به. يجب أن يكون هناك اتصالان على الأقل لكل خط كهربائي يتم قطعه أو كسره بواسطة المحول ، أي جهة اتصال ثابتة واتصال متحرك. عادة ما يتم تركيب جهة الاتصال الثابتة على مادة عازلة ويتصل بها موصل صلب إما بمطراف صادر أو مستقبِل.
يتم نقل الاتصال عن طريق آلية التبديل ، والتي يمكن أن تجعله في اتصال مع الاتصال الثابت لجعل الدائرة ، أو نقله بعيدا عن الاتصال الثابت لكسر الدائرة. يتصل الاتصال المتحرك مع طرفه إما من خلال جزء من آلية التبديل ، أو عن طريق موصل مرن مثل جديلة النحاس.
بعض أنواع المفاتيح الكهربائية ، وخاصة تلك المصممة للاستخدام في دائرة التوتر العالي ، قد يكون لها زوجان من الاتصالات في سلسلة في كل سطر.
يتم توصيل كل من جهتي الاتصال الثابتتين بمطراف بينما تتصل جهتا الاتصال ببعضهما البعض. ولكن عندما يتم إغلاق المفتاح ، تقوم جهات الاتصال بنقل جهات الاتصال الثابتة ومن ثم إكمال المسار الحالي. يتغلب هذا الترتيب على صعوبة توفير موصل مرن لتيار ثقيل ، كما يكسر الدائرة في مكانين في وقت واحد ، مما يساعد على تقليل الانحناء.
بعض المفاتيح المستخدمة في دوائر الجهد المنخفض ، لديها أيضا اتصال واحد متحرك يربط بين اثنين من الاتصالات الثابتة. بشكل عام ، تحتوي المفاتيح التي تم تصميمها لنقل تيار ثقيل على مجموعتين أو أكثر من الاتصالات في كل سطر ، وبالتالي يتم زيادة إجمالي مساحة الاتصال في كل سطر.
التبديل الذي يعزل الدائرة التي تسيطر عليها ، لديه جانب حي والجانب الميت. الجانب الميت هو المعزول عن الإمداد ، أي المعبر المنتهية ولايته ؛ والجانب الحي هو ذلك الذي يتصل به العرض ، أي المطاريف الواردة. ومع ذلك ، يمكن فقط جعل الجانب المباشر من رمز التبديل ميتًا من خلال فتح مفتاح إضافي مرة أخرى في نظام التوزيع.
وبالتالي ، فإن الجانب الحي ، أي أن قضبان الربط من طرف موصل نهاية يمكن فقط أن تكون معزولة وموتة عن طريق فتح مفتاح التبديل المناسب. يجب عدم تعريض الجانب الحي من مفتاح التبديل مطلقًا إلا إذا كان مفتاح العزل معروفًا بأنه تم فتح وصنع خطوات لمنع تبديل المفتاح عن طريق الخطأ. ويمكن القيام بذلك عن طريق قفل المفتاح بالكامل في وضع إيقاف التشغيل.
تنشأ مسألة "الجانب الحي" و "الجانب الميت" فقط عندما يكون المفتاح مفتوحًا.
يجب أن نضع في الاعتبار أنه عند إغلاق المحول ، يجب أن يكون المسار الحالي من خلال مفاتيح الاتصال منخفض المقاومة قدر الإمكان. إذا كانت مقاومة التلامس عالية ، لا يمكن للجهاز رسم متطلباته الحالية بالكامل من العرض ، بحيث لا يعمل بكفاءة. ارتفاع مقاومة الاتصال أيضا ارتفاع درجة حرارة الاتصالات نفسها.
في حالة شديدة الخطورة ، يمكن أن يتسبب التطاول على التدفئة لفترات طويلة في اندماج الفتحات معًا ، مما يجعل من الممكن للتبديل كسر الدائرة إذا تطلب الأمر ذلك. يجب أن يكون المحول قادراً على أن يأخذ ، على الأقل لفترة قصيرة ، تياراً أثقل بكثير مما هو متوقع عادةً للتدفق ، دون ارتفاع درجة الحرارة بشكل خطير.
يمكن أن تتدفق موجة كبيرة من التيار من خلال الاتصالات بسبب وجود دائرة كهربائية قصيرة أو خطأ في الأرض. يتم تحديد مقاومة التلامس عن طريق منطقة الاتصال ونوعية أسطح التزاوج وضغط التلامس ونظافة جهات الاتصال. لذا يجب على مهندس في المنجم أن يعير اهتماما منتظما لهذه العوامل الأربعة الهامة المسؤولة عن زيادة ونقص مقاومة التلامس.
دعونا نناقش هذه العوامل الأربعة باختصار:
(أ) منطقة الاتصال:
في أي جهة اتصال ، تكون منطقة جهة الاتصال جزءًا من كل سطح تزاوج يتلامس مع الآخر. يوضح الشكل 13.3 الحالة. كما هو الحال بالنسبة للموصل ، لحمل تيار معين معين بكفاءة ، يجب أن يكون له حد أدنى لمنطقة المقطع العرضي ، لذلك يجب على زوج من جهات الاتصال الحفاظ على الحد الأدنى من مساحة الاتصال لحمل التيار المطلوب.
يتم تحديد منطقة الاتصال بشكل أساسي من خلال حجم وشكل جهات الاتصال. ومع ذلك ، قد يتم تقليل مساحة الاتصال عن طريق تلف أسطح التلامس ، مثل التنقر. لذلك يجب تجنب الاتصالات الموصومة دائما ، حيث أن جودة أسطح التزاوج لها أهمية حيوية للاتصال بالمقاومة.
ومع ذلك ، لا توجد أسطح على نحو سلس تمامًا إذا تمت مشاهدتها تحت المجهر. إذا تم النظر إليه تحت المجهر ، يمكن رؤية حتى السطح المعدني المصقول بدرجة عالية غير متساوٍ ، مع وجود نقاط عالية عليه. وبالتالي ، فإن مساحة الاتصال الفعلية بين الأسطح أقل مما تبدو عليه من الفحص البصري العادي.
إذا كانت الأسطح خشنة نسبيًا تكون مساحة الاتصال الفعلية أقل بكثير مما تبدو عليه ، وبالتالي تكون الاتصالات أقل كفاءة. يوضح الشكل 13.2 الاتصالات التالفة.
ومع ذلك ، عندما تكون الاتصالات قيد الاستخدام لبعض الوقت ، فإن الأسطح سوف تصبح باهظة. ستظل الاتصالات البالية غير متساوية ، ولكن بما أن الاتصالات مستمرة باستمرار في الأماكن نفسها ، هناك ميل لارتداء سطوح التزاوج معًا ، بحيث تزداد مساحة الاتصال الفعلية.
على سبيل المثال ، تميل البقع العالية الموجودة على سطح تلامس واحد إلى مطابقة التجاويف في السطح الآخر. ولكن ما لم يحدث ذلك بشكل موحد فإن منطقة الاتصال لا تزيد في الممارسة. لذلك ، على الرغم من أنه يمكن تفسيره نظريًا ، ولكن من الناحية العملية ، فقد وجد أن الاتصالات التي تآكلت مرة واحدة تتعرض للتلف بشكل تدريجي.
لذلك ، إذا كانت جهات الاتصال تعمل في حالة طبيعية ، فإن كفاءة الاتصالات تزيد بعد الاستخدام ، ولكن بعد عدة خلل بواسطة جهات الاتصال ، فإنها تصبح متآكلة بشكل غير متكافئ مما يؤدي إلى وجود فجوات بدلاً من زيادة المساحة.
لذلك ، كما هو موضح في وقت سابق ، عندما يحدث شرارة ، أو يتم توليد حرارة مفرطة لا ينبغي أن تبقى الاتصالات في الخدمة ، وإلا سوف تحصل على حرارة مرتفعة وتضر بالأجزاء الأخرى ، والعزل كذلك ، في النظام.
(ب) ضغط الاتصال:
يعد ضغط الاتصال أكثر أهمية من أجل كفاءة عمل الاتصالات في أي محول. ومع ذلك ، فإن سطوح التلامس تكون سوية إذا كانت تلامس بعضها ببعض ، إلا أن البقع العالية لأسطح التلامس تلامس بعضها البعض ، بحيث تكون منطقة التماس الفعلية صغيرة جدًا وبالتالي تتسبب في حرارة مفرطة.
لكن من الناحية العملية ، تجري اتصالات معاً تحت الضغط ، بحيث تميل البقع العالية لكل سطح إلى التشابك مع تجاويف السطح الآخر. يتم زيادة مساحة الاتصال الفعلية ، تحت الضغط ، بشكل كبير. عادة ما يتم الاحتفاظ بالضغط على الاتصال بواسطة الينابيع ، مثل الربيع اللولبي ، الربيع ورقة ، الربيع ملفوف ، أيهما مفيد في شرط معين.
يعتمد ضغط التلامس المطلوب على تصميم المفتاح والضغط المطلوب. ولكن في مفاتيح التبديل والناقلات الأصغر ، تكون جهات الاتصال نفسها مصنوعة من مواد نوابض ، أو مصنوعة من هذا الشكل الذي يمكن تحقيقه من أجل إعطاء الضغط الملامس المطلوب.
ولكن في حالة تبديل العوازل ، أو الملامسات ذات التصنيف العالي ، مثلاً فوق 50A ، يجب تقديم ترتيب منفصل للربيع. أدناه ، يتم إعطاء قائمة لضغط الاتصال التقريبي في Kg / M 2 من تصنيف الحالي مختلفة في الجهد المتوسط.
(ج) نظافة جهات الاتصال:
تكون أسطح التلامس أكثر فعالية عندما تكون ساطعة ونظيفة. فالفيلم الموجود على أسطح التلامس التي قد تكون بسبب الأكسدة ، على سبيل المثال ، يميل إلى زيادة مقاومة التلامس عن طريق إدخال طبقة رقيقة من العزل بين أسطح التزاوج.
الأشكال الأخرى من الأوساخ ، مثل الغبار أو الحصى ، بالإضافة إلى تأثير العزل الخاص بها ، تؤثر بشكل أكبر على مقاومة التلامس عن طريق منع الأسطح الملامسة من الفراش معا بشكل صحيح. وهذا موضح في الشكل 13.4.
ومع ذلك ، تم تصميم معظم الاتصالات لتكون التنظيف الذاتي. اتصالات السكين من العوازل والاتصالات إسفين كما هو موضح في الشكل 13.2. من المفاتيح ذات التوتر العالي ، لديها عمل انزلاقي واضح يساعدها على إبقائها خالية من الأوساخ والأوساخ.
لذلك ، تم تصميم معظم ترتيبات الاتصال بحيث يتم إغلاقها باستخدام إجراء المسح والتدحرج عند فرض ضغط الاتصال. عملية المسح أو الدوران كافية للحفاظ على نظافة منطقة التلامس تحت ظروف التشغيل العادية ، إذا تم تصميم المسح والتدحرج بشكل صحيح.
تحكم القوس:
في الوقت الذي تحمل فيه دارة الطاقة تيارًا ثقيلًا ، أي عندما يتم كسر دارة محرك نقل ، يميل الحث العالي للدائرة إلى إطالة تدفق التيار. بينما يتم فصل جهات الاتصال ، يتم رسم قوس. بينما يستمر القوس ، يتدفق التيار في الدائرة.
من الممكن أن يستمر الجهاز في العمل من التيار الكهربائي المتصل من خلال القوس ، وإذا لم يتم إطفاء القوس الذي تم فصله عندما انفصل الاتصال بسرعة ، فإن التحكم في الدائرة سوف يُفقد. يعتبر التحكم في القوس مهمًا أيضًا لأن التشابك بين جهات الاتصال يؤدي بسرعة إلى إبعاد سطوح التلامس.
تصبح أسطح التلامس متقلبة ، وتتزايد مقاومة التلامس. لذلك تصبح الاتصالات غير مجدية وتحتاج إلى استبدال. ولكن إذا تم التحكم في القوس ، يمكن حفظ الاتصالات من ضرر سابق لأوانه.
ومع ذلك ، بما أنه من غير الممكن بشكل عام منع سحب القوس في اللحظة التي يكون فيها جزء الاتصالات ، فإن أحد العوامل الهامة في تصميم المفاتيح الكهربائية هو الكفاءة التي يستمد بها القوس من الاتصالات الرئيسية ويقمعها. في بعض الأحيان لتحويل شدة القوس من جهات الاتصال الرئيسية ، فمن المستحسن استخدام أطراف قوس أو نصائح arcing.
يتم استخدام العلاقات مع أربطة الاتصالات بشكل أساسي مع جهات الاتصال من النوع. وهي تتكون من جهات اتصال صغيرة مثبتة على جهات الاتصال الرئيسية وترتب بحيث تقاطع الدائرة بعد فصل جهات الاتصال الرئيسية. في الواقع ، في وقت انقطاع جهات الاتصال الرئيسية ، لا تزال جهات الاتصال المتفرعة توفر مسارًا حاليًا بحيث لا يتم سحب أي قوس من جهات الاتصال الرئيسية.
بعد لحظة ، تنكسر اتصالات التقوس ويتم سحب القوس بينهما. على هذا النحو لا تتأثر الاتصالات الرئيسية بالقوس ، على الرغم من تلف اتصالات المتفرعة بسبب تأثير الانحناء. لكن الاتصالات الرئيسية لا تتأثر.
ومع ذلك ، يتم تصميم اتصالات المجاري بطريقة تسمح بتجديدها بسهولة ويجب تجديدها / استبدالها قبل أن تصبح مقاومة الاتصال بها أكبر من الفجوة القوسية ، وإلا فإنها لن تمنع القوس بين جهات الاتصال الرئيسية.
في بعض الأحيان يتم استخدام نصائح arcing في عناوين butt بدلاً من جهات الاتصال arcing. في هذه الحالة ، لا تشكل تلميحات arcing أي جزء من منطقة الاتصال. في الواقع ، يتم رسم القوس بين جهات الاتصال الرئيسية ، لكن نصائح الأقواس توفر نقطة محورية للقوس بحيث يتم نقلها مباشرة إليهم.
قمع قوس:
1. قوس- قمع في النفط كسر مفاتيح التحويل (OCB):
دعونا نرى الآن كيف يحدث كبت القوس في مفاتيح القطع لكسر الزيت (OCB). عندما يتم كسر دارة بواسطة جهات الاتصال تحت الزيت ، ويتم سحب قوس ، فإن الحرارة المتولدة من القوس تنكسر مباشرة وتبخر غازات النفط المحيطة بها ، وتُعطى نسبة كبيرة من الهيدروجين في مسار القوس.
تحتل هذه الغازات مساحة أكبر بكثير من النفط الذي تشكلت منه بحيث يتم إبعاد النفط عن جهات الاتصال. وبما أن الغازات أخف بكثير من النفط ، فإنها تميل إلى الارتفاع ، بحيث يتم سحب المزيد من النفط فوقها مباشرة بعد نفاد النفط من الاتصالات. وبالتالي ، فإن إنتاج الغاز عن طريق الانحناء ، يخلق اضطرابا كبيرا في النفط.
إن الاضطراب الذي تم تركيبه في الزيت يبرد ويوزع القوس. جهات الاتصال ، عادة ، في OCBs هذه ، محاطة بعلبة أو وعاء مع منافذ محدودة للغاية. يتم ترتيب المنافذ بحيث ، عندما يتم تشكيل الغاز بواسطة قوس يتم بناء ضغط عالٍ داخل الوعاء وحيث يتم إجبار الزيت عبر المنافذ ، يتم سحب تيار النفط عبر القوس.
من الشكل 13.5 نرى القسم الخاص بصندوق مغلق نموذجي شيد من مادة عازلة ليفية. الآن نوضح كيف يحدث قمع قوس عندما يتم كسر اتصال دبوس ومأخذ.
عندما يتم إجراء الاتصالات ، يتم حظر منافذ القدر بشكل فعال من قبل جهات الاتصال المتحركة. عند انكسار الاتصال ، يتم سحب قوس مما يؤدي إلى تزييت بعض الزيت كما هو موضح في الشكل 13.5. وحيث أن الزيت لا يستطيع الهروب على الفور من الوعاء ، فإن الضغط العالي يتراكم في الوعاء ، مما يؤدي إلى إجبار الغازات على إخراج النفط كما هو موضح في الشكل (13.5 ب).
عندما يتم سحب الاتصال المتحرك من خلال الوعاء إلى النقطة التي يتم فيها فتح المخرج الأول ، ينفد النفط في مجرى مائي عنيف ، مما يدفع القوس نحو جانب القدر. كما تتعرض منافذ الثاني والثالث يصبح القوس أكثر موهبة.
يوضح الشكل 13.5c تأثير التبريد للتيارات الزيتية والتأثير الممزق للقوس الذي يصيب الحواف الداخلية لفتحات التهوية مما يؤدي إلى إطفاء القوس بسرعة كبيرة ، ويظهر ذلك في الشكل 13.5. د.
من المهم أن نتذكر أن قوس التيار المتناوب ينطفئ عادة بالقرب من نهاية الدورة النصفية ، في اللحظة التي يتدفق فيها تيار قليل ، وبالتالي يكون القوس ضعيفًا. سوف يؤدي إخماد فعال إلى إطفاء قوس بعد حوالي ثلاث دورات نصف ، مما يعني أنه في أقل من 1/25 من الثانية بعد انقطاع الاتصال ، سيتم إطفاء القوس.
2. في قمع الهواء في قواطع دوائر الهواء (acb):
عندما يحدث قوس داخل حقل مغناطيسي ، يميل القوس إلى الابتعاد عن النقاط التي ضربها. يتم إنشاء وضع يشبه إلى حد كبير ذلك الذي يؤدي إلى مبدأ المحرك ، باستثناء أن التيار لا يتدفق في موصل صلب. يصبح القوس موهناً ويمكن كسره وإطفائه بسهولة أكبر.
يتكون جهاز انقراض القوس في ACB من لفائف مغناطيسية ، مترابطة في سلسلة مع الدائرة المراد كسرها ، وشارة قوس ، وهي عبارة عن غلاف على شكل صندوق يحتوي على عدد من زعانف التبريد المحددة بزاوية قائمة مسار القوس.
قد تكون هذه الزعانف إما مصنوعة من مواد عازلة ، حيث تعمل كقطاعات قوس ، أو قد تكون مصنوعة من مواد موصلة ، حيث تشكل شبكة ديون أيون التي تكسر القوس عن طريق تحويل التيار من مسار القوس الرئيسي.
كلما يتم تنشيط الدائرة ، يتم تنشيط ملف النفخ المغناطيسي ، الموجود في الدائرة الرئيسية. عندما يتم قطع الاتصال وقوسًا ، لا يزال التيار يتدفق في الدائرة ، بحيث لا يزال يتم تنشيط ملف النفخ.
يجذب مجال ملف التفجير القوس إلى مجرى القوس حيث يتم تفتيته وإطفائه. ويساعد تثبيط القوس على تأثير التبريد لتيارات الحمل التي يتم تركيبها في الهواء.
كما يتم إطفاء قوس التيار يتدفق توقف تدفق وتنفيد لفائف تنشيط. العملية برمتها موضحة بشكل تخطيطي في الشكل 13.6. الآن ، بما أن قوة المجال المغناطيسي المنفوخ تعتمد على التيار في ملف النفخ ، يكون تأثير النفخ أقوى بكثير عند كسر تيار ثقيل ، أي في حالة تدفق تيار الدائرة القصيرة في الدائرة .
لذلك ، في حدود التبديل ، يكون تثبيط القوس فعالا مع التيارات الثقيلة كما هو الحال مع التيارات الحمولة العادية. في بعض قواطع الدائرة الهوائية ذات الضغط العالي (Air Blast switchgear) يتم تزويدها بنظام الهواء المضغوط لقمع الانحناء. في اللحظة التي يكون فيها جزء الاتصالات ، ينفجر انفجار الهواء الموجه إليهم ويبرد القوس.
3. SF 6 قمع قوس:
على الرغم من أن مجموعة المفاتيح SF قمع قوس 6 الآن في تصنيع في الهند ، يتم استيراد غاز SF6. لذلك ، يجب أن يعرف القليل من وظائفهم لمهندس كهربائي في المناجم. يتم وضع قاطع الدائرة في غلاف محكم الضغط تمامًا ينقسم إلى ثلاث مقصورات أنبوبي مسوّرة بواجهة زجاجية بحيث يتم فحص كل مرحلة على حدة.
تحتوي كل حجرة على اتصالات بنوع السنون والمقبس مع مكبس منظم لتوجيه طائرة من غاز SF6 عبر القوس عندما يتم سحب الاتصال المتحرك من المجموعة الثابتة ، وبالتالي مساعدة الانقراض قوس سريع.
في الواقع ، الغاز SF 6 ، عند ضغط 45-50 رطل لكل بوصة مربعة لديه قوة عازلة مماثلة لتلك التي من النفط العازلة وخصائص إطفاء قوس ما يقرب من 100 مرة أفضل من الهواء. في الواقع ، وجد أن قوة عازلة غاز SF6 عند الضغط الجوي تقارب 2.3 مرة من الهواء. علاوة على ذلك ، ليس لديها أي تفاعل كيميائي مع المواد الهيكلية. كما أنه لا يتحلل حتى 600 درجة مئوية.
في درجات الحرارة الأعلى ، يصبح تدريجيا SF 4 و SF 2 ولكن هذه مرة أخرى تجمع لتشكل SF 6 . إنها حقيقة أنه بسبب تأثير القوس ، يتحلل الغاز إلى SF 4 و SF 2 وبعض الفلورايد الفلزي ، والذي هو في حد ذاته قوة عازلة جيدة ، وبالتالي نرى أن الانحناء في غرفة SF 6 في الطريقة تقلل من قوة عازلة الغاز.
في الشكل 13.7 ، يمكننا أن نرى رسمًا لجهاز إخماد قوس SF6. عند سحب الاتصال (7) من جهة الاتصال الثابتة (8) عن طريق إجراء التسرب من الآلية ، يتم رسم قوس بين جهات الاتصال الثابتة والمتحركة.
بينما يتحرك الاتصال المتحرك صعودًا ، يتم ضغط الغاز بين السطح العلوي للمكبس المتحرك (4) وأعلى الأسطوانة الثابتة (2). يجبر هذا الغاز على طول المركز المجوف للمكبس (4) في الفراغ الحلقي بين الاتصال المتحرك (7) والأنبوب العازل (6) ثم محوريا على طول مسار القوس حيث ترويش القوس.
المسار الحالي هو من الاسطوانة الثابتة (2) من خلال الاتصالات التمريرية (5) في جهة الاتصال المتحركة (7) ، من جهة الاتصال المتحركة إلى جهات الاتصال الثابتة (8) ومن ثم إلى حامل الاتصال. ترتبط الاسطوانة الثابتة (2) وحامل التلامس الثابت بجذع الجلبة العلوي والسفلي على التوالي.
ومع ذلك ، يتم تركيب محول تبديل الضغط إلى الخزان لجعل التبديل معطلاً إذا تم الكشف عن فقدان زائد للضغط. يتم تركيب الصمامات في العلبة لشحن غاز SF 6 ولإجراء اختبار دوري لضغط الغاز باستخدام مقياس الضغط ، وأيضاً لإخراج عينات الغاز الدورية للتحقق من قوة العزل الكهربائي.
4. قوس قمع في فراغ Interrupter:
قاطع الفراغ هو مفتاح مغلق أحادي القطب يتم فيه غلق الاتصالات في فراغ عالي. يتم تشغيل ثلاث وحدات من هذا النوع معًا لتشكيل موصل ثلاثي الطور أو قاطع الدائرة الكهربائية ، حسب الحاجة.
من خلال تصميم فعال ومناسب ، يمكن أن يتسبب بخار المعدن من القوس في الانتشار بسرعة ، ويتم ترسبه على سطح البناء المحيط مما يعطي تحكمًا فعالًا في القوس ، ويتيح للوحدة العمل بقدرات عالية مع فصل اتصال فقط حوالي 2.5 ملم (0.100 بوصة.)
يتم الآن تصنيع قاطع دارة مفرغ يصل إلى 33 كيلوفولت في الهند. ولكن في المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية ، تم تطوير المقاطعات ذات الدائرة المفرغة التي تصل إلى 300 كيلوفولت بنجاح ، وقد تم استخدامها بالفعل. بسبب جدارة ممتازة ، واستخدامها في الجهد العالي للغاية وكذلك الصيانة المتواضعة ، ينبغي تطوير هذه في الهند.
ولكن لسوء الحظ ، بسبب عدم وجود الدراية التقنية الدقيقة والبحوث المناسبة والتطوير من قبل الشركات الهندية ، فإن هذه المنتجات لم يتم تطويرها حتى الآن لتلبية المعايير الدولية للجودة.
حماية من زيادة الحمولة:
في أي نظام كهربائي الزائد يكاد يكون ظاهرة منتظمة. على هذا النحو ، لحماية المعدات من التأثير السلبي للحمل الزائد ، تم تصميم نظام الحماية. يحدث الحمل الزائد عندما يتم تجاوز تيار التشغيل العادي إلى ما بعد الحد المسموح به. يمكن أن يكون سبب ذلك لأسباب عديدة ، مثل توقف محرك ، دائرة قصر بين اثنين من خطوط الكهرباء ، والمرحلة الواحدة الخ.
تأثير الحمل الزائد هو زيادة سخونة الكابلات والأجهزة التي تتدفق من خلالها. عندما يكون الحمل الزائد شديدًا ، سيكون هناك خطر حدوث أضرار بالغة بسبب تدفق المياه ، مما يتسبب في نشوب حريق بسبب احتراق المواد العازلة ، أو أي مواد أخرى تتلامس مع الموصلات الساخنة. يمكن أن يؤدي الحمل الزائد أيضًا إلى إتلاف الجهاز نفسه إذا لم يكن محميًا بشكل صحيح ، مع مرور الوقت.
هناك العديد من أنواع أجهزة حماية التحميل الزائد. جهاز حماية التحميل الزائد هو المصهر. يتم حماية بعض المعدات الكهربائية في المناجم بواسطة الصمامات. تتكون الصمامات المستخدمة لهذه الأغراض من عنصر قابل للانصهار يتم احتواؤه بعناية داخل خرطوشة زجاجية. ومع ذلك ، فإن الصمامات التي قد تضطر إلى كسر الدوائر التي تحمل التيارات الثقيلة يجب أن تكون ذات قدرة عالية على الانكسار.
هذه الصمامات (HRC Fuses) لها نوع خاص من حشوة الكوارتز التي تتفاعل مع العنصر المنصهر في لحظة الحرق ، وتشكل سدادة من مركب عازل يمنع الانحناء بين أطراف الصمام المنفوخ. الشكل 13.8. يوضح بناء الصمامات HRC. في الفصل 21 مزيد من المناقشات المفصلة حول الصمامات HRC.
لكن المصهر لا يلبي الاحتياجات التشغيلية في دائرة طاقة تحت الأرض ، حيث تتطلب استجابة أكثر تحكمًا. غالباً ما يكون من الضروري إعادة تشكيل الدائرة بسرعة بعد أن يعطلها الحمل الزائد القصير وهذا لا يمكن القيام به في حالة تركيب فتيل ، لأن حاوية التبديل يجب أن يتم فتحها لتلائم واحدة جديدة.
تحتاج أنظمة حماية التحميل الزائد لدائرة طاقة إلى التمييز بين زيادة التيار التي قد تحدث عند بدء تشغيل المحرك التعريفي ، وزيادة الحمل المستدام الذي ينتج عن عطل في الدائرة.
يتم الحصول على الخصائص المطلوبة عن طريق توصيل مرحل الحمولة الزائدة ، مع dashpot ، في كل سطر من الإمداد الذي سيؤدي إلى الخروج من الموصل أو قاطع الدائرة في حالة الحمل الزائد كما هو موضح في الشكل 13.9. يتكون كل مرحل وناقل من ملف ، في سلسلة مع واحد من خطوط الكهرباء ، والتي تعمل المكبس.
يتم توصيل مكبس الكباس بمكبس مغمور في أسطوانة مملوءة بالنفط ، والتي تقاوم حركتها. ترتبط كل مكبس ترحيل بجهاز تعشيق عادي حتى عندما يتم سحب أي مكبس ، فإنه يخرج من الدائرة.
ومع ذلك ، عندما يتدفق تيار أقل من الحد الأقصى المقنن خلال لفائف الترحيل ، فإن القوة الكهرومغناطيسية التي تم إنشاؤها لا تكفي للتغلب على مقاومة المكبس بحيث يظل المفتاح مغلقاً. في حالة الحمل الزائد ، تكون القوة الكهرومغناطيسية كافية للتغلب على المقاومة الميكانيكية للمكبس. ويتحرك المكبس ببطء ضد السحب النفطي.
إذا كان الحمل الزائد مدته قصيرة فقط ، فسيتوقف المكبس قبل فتح المفتاح ، وسيتوقف تشغيل الدائرة إذا تم الحفاظ على الحمل الزائد ، ومع ذلك ، سيصل المكبس في النهاية إلى نهاية سفره وخروجه مفتاح كهربائي. ولكن في حالة حدوث حمل زائد للغاية ، فإن القوة الكهرومغناطيسية ستكون أكبر وسيتحرك المكبس بسرعة أكبر بعد فترة قصيرة من الزمن.
حماية الزائد الحراري:
يستخدم الشكل الآخر للحماية من التحميل الزائد عنصر ثنائي معدن. عنصر ثنائي معدن هو شريط يتكون من معدنين مرتبطين ببعضهما البعض. عند تسخين العنصر ، يتمدد المعدنين بمعدلات مختلفة بحيث يتم ربط العنصر.
تم تصميم وحدة الحماية بحيث يتم تسخين عنصر ثنائي المعادن من خلال التيار المتدفق في خط الطاقة ، إما أن يكون العنصر نفسه متصلاً في سلسلة مع خط الطاقة ، أو يتم التحكم فيه بواسطة لفائف السخان.
إذا كان التيار الزائد يتدفق في الخط يتم تسخين عنصر ثنائي معدن أكثر من المعتاد وينحني إلى ما بعد وضعه الطبيعي. يتم استخدام هذه الحركة الإضافية لتشغيل جهاز تنطلق للدارة الرئيسية. يوضح الشكل 13.10 مبدأ الحمل الزائد الحراري.
في الواقع ، يتميز جهاز التحميل الزائد الحراري بخاصية زمنية مشابهة لجهاز dashpot لأنه في حالة حدوث حمل زائد طفيف ، سوف ينفد في وقت ما قبل أن يتم تسخين العنصر الثنائي المعدن إلى درجة الحرارة اللازمة للخروج من الدائرة. إذا كان الحمل الزائد شديدًا ، فإن ارتفاع درجة الحرارة في عنصر ثنائي المعادن سيكون سريعًا وسرعان ما يخرج المفتاح.
الآن ، إذا تم تصميم بداية لتحمل تيار ثقيل ، فقد لا يتم توصيل مرحلات الحمل الزائد أو عناصر ثنائية المعادن مباشرة في خطوط الكهرباء. سيتم توصيل المحولات الحالية في خطوط الطاقة ، ويتم استخدام مخرجاتها الثانوية لتشغيل أي من المرحلات بمقابس أو عناصر ثنائية المعادن.
نظرًا لأن مخرجات التحويلات تتناسب مع التيارات التي تتدفق في خطوط الطاقة ، يمكن ضبط أجهزة التحميل الزائد بدقة للخروج من المحول عندما تتدفق أي قوة معطاة في خط الطاقة.
كسر القدرات:
قد يحتاج أي جهاز تشغيل مزود بقاطع مفرط إلى كسر دائرته عندما يتدفق التيار عدة مرات من التيار العادي. يتم أخذ هذه الحقيقة في الاعتبار عند تصميم المبدئ. إن الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يقطعه المحول عند جهد مرجعي معلن ، بدون أي أضرار لنفسه ، يُسمى كقدرة كسر.
في الواقع ، يتم التعبير عن هذه القدرة على كسر بطريقتين:
(1) متناظرة و
(2) قدرة كسر غير متناظرة.
أي ، التيار المتناظر الأقصى والتيار غير المتناظر ، القاطع قادر على المقاطعة في جهد إعادة ضبط مرجعي محدد. ومع ذلك ، يتم التعبير عن سعة القطع المقدرة في القيمة المضافة المضافة كمنتج لسعة القطع المقننة مثل كسر التيار في KA ، والجهد المقنن في KV ، وعامل الضرب اعتمادًا على عدد المراحل.
الآن ما هو كسر تيار قاطع الدائرة؟ تيار الكسر في عمود معين من قاطع الدائرة الكهربائية هو التيار في لحظة فصل جهات الفصل.
يتم التعبير عنه على النحو التالي:
1. متناظرة كسر الحالي:
هذه هي قيمة rms لمكون التيار المتردد للتيار ، في عمود معين ، في لحظة فصل الاتصالات.
2. غير متناظرة كسر الحالية:
هذه هي قيمة جذر متوسط التربيع لمجموع مكونات التيار المتناوب والتيار المستمر للتيار في قطب معين في لحظة فصل جهة الاتصال:
الآن ، ما هو صنع الحالي من قاطع الدائرة؟ عندما يكون قاطع الدائرة مغلقًا أو "مصنوع" على دائرة كهربائية قصيرة ، يكون تيار التصنع في KA هو قيمة الذروة لأقصى تيار حالي ، بما في ذلك المكون DC في الدورة الأولى للتيار ، بعد إغلاق القاطع.
ثم ، ما هو جعل قدرة قاطع الدائرة؟
هذا هو التيار الذي يكون قاطع الدائرة قادرًا على صنعه وفقًا للجهد المقنن المحدد. يتم التعبير عن هذه القدرة على التصنيع أيضًا في القيمة المضافة المضافة.
تقدير قدرة التصنيع = 1.8 ×
Maintenance of Switchgear:
The operations to carry out regular maintenance are given below. The maintenance schedule for each individual piece of equipment, giving the frequency of inspection and the checks which must be made on each occasion, will be laid down by the colliery electrical engineer, must be followed closely, if safety is to be ensured. However, a time schedule is given by the author for easy guidance, based on experience.
1. Isolate the Circuit:
Before any cover of any switch is removed, the conductors within the enclosure must be isolated. Most switches eg all gate-end contactors, have an isolator switch which can be used to isolate the conductors in the contactor-enclosure. The cover is always interlocked with the isolator, so that it cannot be removed or opened when the isolator switch is closed.
Some type of high tension switchgears are designed so that the whole unit can be disengaged from the busbar section. The connection between the circuit breaker units and the busbar is made by a form of plug and socket, the plug pins being on the circuit breaker unit.
When the circuit breaker has been fully disengaged a blanking shutter drops over, or is bolted over the busbar socket. Sometimes a separate earthing switch is used to discharge the circuit controlled by the circuit breaker. This cannot be closed until the circuit breakers main operating handle has been returned to the off position.
2. Examine Contacts:
After the circuit is isolated, carefully examine the contacts from time to time, to ensure that they are in good operating condition, clean and free from pitting or burning. When the contacts are dirty, they should be cleaned with clean cloth or burnishing tool. But contacts which are badly burned or pitted must be replaced without any further delay.
It is not at all advisable to attempt to remove the burns or pits by filing as it is impossible to maintain the contact shape, as such the contact bedding is lost, creating more contact resistance and causing heat. However, lightly burned or pitted contacts may be successfully treated by burnishing with a wire brush, but on no account, hard abrasives are to be used.
3. Examine Alignment of Contact Arrangement:
The alignment of each pair of contact must be checked to ensure that full contact area is being obtained and that their make and break action is satisfactory. While doing this the contact shaft alignment and movements must be checked thoroughly. Some contacts, like wedge contacts, are self-aligned, ie, slight misalignment is accommodated by the action of the contacts itself.
4. Examine Contact Pressures:
From time to time the contact pressure must be checked with a perfect spring balance. The contacts are held in the closed position with the magnet closed. The spring balance is then attached to the moving contact and the moving contact is pulled away from the fixed contact by the spring balance.
The spring balance will register the contact pressure at the moment when the moving contact just separates from the fixed contact. The correct contact pressure must be obtained from the manufactures. This will be essential to maintain the contact pressures. It must be remembered that the life of contacts greatly depends on the contact pressure.
5. Check Flexible Connection:
The flexible connections to the main contacts are inspected for signs of wear and abrasion. The points at which the connections are anchored are checked for tightness and security, and insulation.
6. Check Arc-Control Devices:
The arcing contacts or tips are examined for dirt and burns. It is usually necessary to clean and burnish them. Any small burn and blister should be removed by scraping. Arcing contacts which have been burned beyond repair must be renewed.
The connections to blow-out coils are examined for security. The coils themselves are examined for general condition. The arc chutes are also examined for general condition. Any shoot, or copper deposit, is removed, and any burned cooling fins are replaced by new ones.
7. Check Busbar Chamber:
The busbur connections are examined for security, and the busbars for signs of flush-over. The insulators are carefully examined to ensure that they are securely fastened. Any loose or broken or discoloured insulator bases must be renewed without further delay, otherwise this might be a cause of serious flush-over.
8. Check Isolator & Mechanical Interlock:
When an isolator switch is fitted its contacts are examined for cleanliness and freedom from pitting burns, etc. If there is a mechanical interlock between the isolator and the main contactor mechanism it is examined thoroughly to ensure that it is functioning correctly. Any doubt should be removed by attending to the mechanism.
9. Check Insulator and General Condition:
The ON-OFF, and tripping, and O/L mechanism, are examined generally for condition and freedom of movement. In particular, all cutters, pins, screws levers, brushes, springs are examined to ensure that they are secured, and properly set. All internal connections and wirings are examined for right conditions. The interior of all compartments must be clean and dry.
An insulation resistance test is carried out with an insulation resistance tester of suitable voltage like 500 volt or 1000 volt Megger or Metro between all live parts and earth, and between each phase line. All insulation materials within switch enclosure must be examined for signs of cracking or deterioration, and for sign of flush-over.
10. Special Check for Oil-Filled Gears:
In addition to the tests and inspections mentioned above, the oil in oil-filled switchgear must be examined at regular intervals, say, every three months for normal rate of clearing faults. However, it is advisable to check oil after every severe fault cleared by the breaker.
The level of the oil is noted and fresh oil is added if necessary to maintain the correct oil level. If the oil level has fallen appreciably, the container should be examined for leaks.
Any marked change in the colour or smell of the oil should be carefully noted. Such a change may indicate that the oil has become acidic, and the condition of the oil should be further tested for dielectric strength.
And if the test shows acidic oil, the whole oil should be replaced by new oil after cleaning the container thoroughly before filling with fresh oil. In fact, if the acidic oil is allowed to stay on the contacts and the other parts, these will get corroded.
It must be made sure that no sludge is present in the oil container. Sludge can be seen as a sticky deposit on the contacts, on the sides and on the bottom of the container. Its presence tends to increase contact resistance and causes overheating. If sludge is found, the oil must be drained out and the container and the contacts must be cleaned thoroughly before new oil is added.
It is therefore most desirable that for a trouble free long service, every three months, three samples of oil may be sent to a laboratory for testing of dielectric strength and acidity. Below, important limiting values of transformer oil used in the oil circuit breaker are given for guidance of the electrical maintenance staff.
Samples taken from top and bottom of the tanks must meet the following requirements:
(1) يجب أن تكون العينات بحد أدنى 40 كيلوفولت لمدة دقيقة واحدة.
(2) في اختبار الحموضة ، يجب أن تحتوي العينات على أقل من 0.5mg KOH / gm.
(3) يجب أن يكون الحمأة أقل من 1.5٪.
(4) يجب أن تكون اللزوجة عند 70 درجة فهرنهايت حوالي 3 / cs.
(5) يجب أن يكون اختبار عمل تلون النحاس سلبي.
ومع ذلك ، في المناجم أو في أي موقع ، يتم إجراء الاختبار الأول بشكل عام عن طريق مجموعة اختبار فلاش محمولة مع فجوة شرارة عند 2.5 مم / 4 مم ، بين الأقطاب الكهربائية.
