توضیحات

کلیدهای خلاء و کلیدهای SF6

کلیدهای خلاء و کلیدهای SF6 از تجهیزات کلیدی در سیستم‌های قدرت هستند که برای قطع و وصل جریان الکتریکی در مدارهای فشار متوسط و فشار قوی استفاده می‌شوند. این کلیدها عمدتاً برای حفاظت از تجهیزات و قطع جریان‌های عادی و غیرعادی (مانند جریان اتصال کوتاه) به کار می‌روند. در این مطلب، به معرفی، مزایا، معایب و کاربردهای این دو نوع کلید می‌پردازیم.

1. کلیدهای خلاء (Vacuum Circuit Breaker – VCB)

تعریف:

کلیدهای خلاء از یک محفظه خلاء به‌عنوان محیط خاموش‌کننده قوس الکتریکی استفاده می‌کنند. در این کلیدها، قوس الکتریکی که در زمان قطع مدار ایجاد می‌شود، به سرعت در محیط خلأ خاموش می‌شود.

اجزای اصلی کلید خلاء:

1. محفظه خلاء:
   محفظه‌ای مهروموم‌شده که در آن هیچ هوایی وجود ندارد.

2. الکترودها (کنتاکت‌ها):
   شامل کنتاکت‌های متحرک و ثابت که با جدا شدن از یکدیگر، قوس الکتریکی را تشکیل می‌دهند.

3. مکانیزم قطع و وصل:
   سازوکاری که برای باز و بسته کردن کنتاکت‌ها استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد:

هنگامی که کنتاکت‌های کلید از هم جدا می‌شوند، قوس الکتریکی بین آن‌ها تشکیل می‌شود. به دلیل وجود خلاء، الکترون‌ها و یون‌های آزاد که باعث ادامه قوس می‌شوند، به‌سرعت پراکنده شده و قوس خاموش می‌شود.

مزایای کلیدهای خلاء:

1. خاموش شدن سریع قوس:
   به دلیل خلأ، قوس الکتریکی به سرعت خاموش می‌شود.
2. طول عمر بالا:
   به دلیل عدم وجود گاز یا مواد مصرفی، این کلیدها دوام بالایی دارند.
3. نگهداری کم:
   نیازی به شارژ گاز یا تعویض مکرر قطعات نیست.
4. عدم آلودگی محیط زیست:
   کلیدهای خلاء دوستدار محیط زیست هستند زیرا از گازهای آلاینده استفاده نمی‌کنند.
5. ابعاد کوچک و وزن سبک:
   نسبت به برخی کلیدهای دیگر، فضای کمتری اشغال می‌کنند.

معایب کلیدهای خلاء:

1. محدودیت ولتاژ:
   کلیدهای خلاء معمولاً برای ولتاژهای متوسط (تا حدود 36 کیلوولت) مناسب هستند.
2. هزینه اولیه بالا:
   هزینه ساخت محفظه‌های خلاء نسبتاً بالا است.
3. محدودیت در خاموش‌کردن جریان‌های بالا:
   در مقایسه با کلیدهای SF6، ممکن است در خاموش‌کردن جریان‌های بسیار بالا ضعیف‌تر عمل کنند.

کاربردهای کلیدهای خلاء:

• سیستم‌های فشار متوسط (Medium Voltage).
• صنایع، نیروگاه‌ها و ایستگاه‌های توزیع.
• حفاظت از تجهیزات حساس مانند ترانسفورماتورها و موتورها.

2. کلیدهای SF6 (Sulfur Hexafluoride Circuit Breaker)

تعریف:

کلیدهای SF6 از گاز هگزافلوراید گوگرد (SF6) به‌عنوان محیط خاموش‌کننده قوس الکتریکی و عایق الکتریکی استفاده می‌کنند. این کلیدها برای ولتاژهای بالا و جریان‌های قوی طراحی شده‌اند.

اجزای اصلی کلید SF6:

1. محفظه گاز:
   محفظه‌ای مهروموم‌شده که حاوی گاز SF6 است.

2. کنتاکت‌ها:
   شامل کنتاکت‌های ثابت و متحرک که باز و بسته می‌شوند.

3. سیستم کمپرسور:
   برای فشرده‌سازی و تزریق گاز SF6 به محفظه.

4. شیرها و سنسورها:
   برای کنترل فشار و اطمینان از عملکرد مناسب گاز.

نحوه عملکرد:

هنگامی که کنتاکت‌ها از هم جدا می‌شوند، قوس الکتریکی در محیط گاز SF6 ایجاد می‌شود. این گاز دارای خاصیت خاموش‌کنندگی قوس بسیار بالا است و باعث کاهش سریع دما و انرژی قوس می‌شود.

مزایای کلیدهای SF6:

1. توانایی خاموش‌کردن جریان‌های بالا:
   این کلیدها برای ولتاژهای بالا (تا 800 کیلوولت) و جریان‌های شدید مناسب هستند.
2. عایق‌بندی بسیار قوی:
   گاز SF6 خاصیت عایق‌بندی بسیار بالایی دارد.
3. عملکرد قابل‌اعتماد:
   در شرایط سخت و محیط‌های حساس به خوبی عمل می‌کند.
4. طول عمر بالا:
   در صورت نگهداری صحیح، طول عمر این کلیدها بسیار طولانی است.

معایب کلیدهای SF6:

1. اثر زیست‌محیطی:
   گاز SF6 یکی از گازهای گلخانه‌ای بسیار قوی است و تأثیر زیادی بر گرمایش جهانی دارد.
2. هزینه بالا:
   هزینه گاز SF6 و تجهیزات مرتبط با آن زیاد است.
3. نیاز به نگهداری دقیق:
   نیاز به نظارت مداوم بر فشار و کیفیت گاز دارد.
4. ابعاد بزرگتر:
   کلیدهای SF6 معمولاً فضای بیشتری نسبت به کلیدهای خلاء اشغال می‌کنند.

کاربردهای کلیدهای SF6:

• سیستم‌های فشار قوی (High Voltage) و فوق فشار قوی (Extra High Voltage).
• پست‌های انتقال و توزیع برق.
• حفاظت از شبکه‌های برق در ولتاژهای بسیار بالا.
• سیستم‌های قدرت در صنایع سنگین.

مقایسه کلیدهای خلاء و کلیدهای SF6

نتیجه‌گیری:

• کلیدهای خلاء برای ولتاژهای متوسط و کاربردهایی که نیاز به نگهداری کم و عملکرد پایدار دارند، ایده‌آل هستند.
• کلیدهای SF6 برای ولتاژهای بالا و سیستم‌های فشار قوی که نیاز به عایق‌بندی قوی و خاموش‌کردن جریان‌های شدید دارند، مناسب‌اند.

انتخاب بین این دو نوع کلید به محدوده ولتاژ، شرایط عملیاتی و نیازهای زیست‌محیطی بستگی دارد.

سرفصل ها:

• مقدمه
• تاریخچه
• منع استفاده از SF6
• توسعه کلیدها
• کلید هوایی
• کلید خلاء
• کلید SF6
• مقایسه بین کلید خلاء و کلید SF6
• کلید خلاء
• قابلیت اطمینان
• قطع جریان های خطا
• قطع جریان های القایی کوچک
• مدرنیزه کردن کلید های خلاء
• ارزشیابی وسایل
• مدرنیزه شدن کلید های قطع کننده
• نگه داری
• پیاده سازی / تعویض
• قطع جریان در خلاء
• تعمیرات و نگه داری
• سازگاری با شرایط محیطی
• تعداد قطع و وصل
• آزمون های زمانی
• سوییچ قطع
• قطع کننده
• دژنکتور

• و…