تفاوت بین قطع کننده مدار ولتاژ بالا و سوئیچ ایزوله چیست؟

قطع کننده مدار ولتاژ بالا (یا سوئیچ ولتاژ بالا) تجهیزات اصلی کنترل برق در پست برق است که دارای ویژگی خاموش کننده قوس الکتریکی است و در هنگام عملکرد عادی سیستم، می‌تواند جریان بدون بار و جریان بار را از طریق خط و تجهیزات الکتریکی مختلف قطع کند. هنگامی که خطا در سیستم رخ می‌دهد، می‌تواند به سرعت جریان خطا را قطع کند و از گسترش دامنه حادثه جلوگیری کند.

کلید قطع اتصال فاقد وسیله خاموش کننده قوس الکتریکی است. اگرچه مقررات تصریح می‌کنند که می‌توان آن را در شرایطی که جریان بار کمتر از 5 آمپر است، به کار انداخت، اما معمولاً با بار کار نمی‌کند. با این حال، کلید قطع اتصال ساختار ساده‌ای دارد و وضعیت عملکرد آن را می‌توان با یک نگاه از ظاهر آن مشاهده کرد. در حین تعمیر و نگهداری، یک نقطه قطع اتصال آشکار وجود دارد.

به قطع کننده مدار در حال استفاده "سوئیچ" و به قطع کننده مدار در حال استفاده "ترمز چاقویی" گفته می‌شود و این دو اغلب به صورت ترکیبی استفاده می‌شوند. تفاوت‌های بین قطع کننده مدار ولتاژ بالا و قطع کننده مدار به شرح زیر است:

۱) سوئیچ بار ولتاژ بالا می‌تواند با بار شکسته شود، با عملکرد قوس خود خاموش شونده، اما ظرفیت شکست آن بسیار کم و محدود است.

۲) سوئیچ قطع ولتاژ بالا عموماً با قطع بار همراه نیست، هیچ ساختار پوشش قوسی وجود ندارد، همچنین یک سوئیچ قطع ولتاژ بالا وجود دارد که می‌تواند بار را قطع کند، اما ساختار آن با سوئیچ بار متفاوت است و نسبتاً ساده است.

۳) کلید بار ولتاژ بالا و کلید قطع ولتاژ بالا می‌توانند یک نقطه شکست آشکار را تشکیل دهند. اکثر کلیدهای مدار ولتاژ بالا عملکرد جداسازی ندارند و تعداد کمی از کلیدهای مدار ولتاژ بالا عملکرد جداسازی دارند.

۴) سوئیچ قطع ولتاژ بالا عملکرد حفاظتی ندارد، حفاظت سوئیچ بار ولتاژ بالا عموماً حفاظت فیوز است، فقط قطع سریع و جریان بیش از حد.

۵) ظرفیت قطع مدارشکن‌های ولتاژ بالا می‌تواند در فرآیند تولید بسیار بالا باشد. عمدتاً برای محافظت به ترانسفورماتور جریان با تجهیزات ثانویه متکی هستند. می‌توانند دارای حفاظت اتصال کوتاه، حفاظت اضافه بار، حفاظت نشتی و سایر عملکردها باشند.

طبقه بندی مکانیسم های عامل سوئیچ

۱. طبقه‌بندی مکانیزم عملکرد سوئیچ

اکنون با سوئیچ‌هایی مواجه می‌شویم که عموماً به روغن بیشتر (مدل‌های قدیمی‌تر، که اکنون تقریباً دیده نمی‌شوند)، روغن کمتر (برخی از ایستگاه‌های کاربری هنوز)، SF6، خلاء، GIS (لوازم برقی ترکیبی) و انواع دیگر تقسیم می‌شوند. همه اینها مربوط به محیط جرقه‌زنی سوئیچ است. برای ما ثانویه، مکانیسم عملکرد سوئیچ ارتباط نزدیکی با آن دارد.

نوع مکانیسم را می‌توان به مکانیسم عملکرد الکترومغناطیسی (نسبتاً قدیمی، عموماً در روغن یا کمتر، بریکرهای روغنی به این مکانیسم مجهز هستند) تقسیم کرد؛ مکانیسم عملکرد فنری (در حال حاضر رایج‌ترین، SF6، خلاء، GIS که عموماً به این مکانیسم مجهز هستند)؛ ABB اخیراً نوع جدیدی از عملگر آهنربای دائمی (مانند بریکرهای خلاء VM1) را معرفی کرده است.

۲. مکانیسم عملکرد الکترومغناطیسی

مکانیسم عملکرد الکترومغناطیسی کاملاً به مکش الکترومغناطیسی تولید شده توسط جریان بسته شدن که از طریق سیم پیچ بسته شدن عبور می‌کند، برای بسته شدن و فشار دادن فنر قطع کننده متکی است. قطع کننده عمدتاً برای تأمین انرژی به فنر قطع کننده متکی است.

بنابراین، جریان تریپ این نوع مکانیزم عملکرد کوچک است، اما جریان بسته شدن بسیار بزرگ است، و می‌تواند به بیش از ۱۰۰ آمپر برسد.

به همین دلیل است که سیستم جریان مستقیم پست باید شین را باز و بسته کند تا شین را کنترل کند. مادرِ بسته شونده، توان بسته شدن را فراهم می‌کند و مادرِ کنترل، توان حلقه کنترل را تأمین می‌کند.

باس بسته شدن مستقیماً به باتری متصل است، ولتاژ بسته شدن همان ولتاژ باتری است (معمولاً حدود ۲۴۰ ولت)، از اثر دشارژ باتری برای ایجاد جریان زیاد هنگام بسته شدن استفاده می‌شود و ولتاژ هنگام بسته شدن بسیار تیز است. و باس کنترل از طریق زنجیره سیلیکونی کاهنده و مادر به هم متصل است (معمولاً با ۲۲۰ ولت کنترل می‌شود)، بسته شدن بر پایداری ولتاژ باس کنترل تأثیری نخواهد گذاشت. از آنجا که جریان بسته شدن مکانیسم عملکرد الکترومغناطیسی بسیار زیاد است، مدار بسته شدن محافظ مستقیماً از طریق سیم‌پیچ بسته شدن نیست، بلکه از طریق کنتاکتور بسته شدن است. مدار قطع مستقیماً به سیم‌پیچ قطع متصل است.

بوبین کنتاکتور بسته شونده معمولاً از نوع ولتاژی است و مقدار مقاومت آن زیاد است (چند کیلوولت). هنگامی که حفاظت با این مدار هماهنگ می‌شود، باید به بسته شدن توجه شود تا استارت عمومی حفظ شود. اما این مشکلی ایجاد نمی‌کند، تریپ باعث می‌شود که TBJ به طور کلی بتواند استارت شود، بنابراین عملکرد ضد پرش همچنان وجود دارد. این نوع مکانیزم زمان بسته شدن طولانی (120 میلی‌ثانیه تا 200 میلی‌ثانیه) و زمان باز شدن کوتاهی (60 تا 80 میلی‌ثانیه) دارد.

۳. مکانیسم عملکرد فنر

این نوع مکانیزم رایج‌ترین مکانیزم مورد استفاده در حال حاضر است، باز و بسته شدن آن برای تأمین انرژی به فنر متکی است، سیم‌پیچ بسته شدن فنر فقط انرژی لازم برای بیرون کشیدن پین موقعیت‌یابی فنر را فراهم می‌کند، بنابراین جریان بسته شدن فنر عموماً زیاد نیست. ذخیره انرژی فنر توسط موتور ذخیره انرژی فشرده می‌شود.

حلقه ثانویه عملگر ذخیره انرژی فنر

برای مکانیسم عملکرد الاستیک، باس بسته شدن عمدتاً نیرو را به موتور ذخیره انرژی تأمین می‌کند و جریان زیاد نیست، بنابراین تفاوت زیادی بین باس بسته شدن و باس کنترل وجود ندارد. محافظت با هماهنگی آن، به طور کلی نیازی به توجه ویژه به مکان ندارد.

۴. عملگر آهنربای دائمی

عملگر آهنربای دائم مکانیزمی است که توسط ABB در بازار داخلی به کار گرفته شده و اولین بار در بریکر خلاء VM1 10kV آن به کار گرفته شد.

اصل آن تقریباً شبیه به نوع الکترومغناطیسی است، شفت محرک از جنس آهنربای دائمی ساخته شده است، آهنربای دائمی در اطراف سیم پیچ الکترومغناطیسی قرار دارد.

در شرایط عادی، سیم‌پیچ الکترومغناطیسی شارژ نمی‌شود، وقتی سوئیچ باز یا بسته می‌شود، با تغییر قطبیت سیم‌پیچ با استفاده از اصل جاذبه یا دافعه مغناطیسی، باز یا بسته می‌شود.

اگرچه این جریان کم نیست، اما سوئیچ توسط یک خازن با ظرفیت بالا «ذخیره» می‌شود که برای تأمین جریان زیاد در حین کار، دشارژ می‌شود.

مزایای این مکانیزم اندازه کوچک، قطعات مکانیکی انتقال کمتر است، بنابراین قابلیت اطمینان بهتر از مکانیزم عملکرد الاستیک است.

در ارتباط با دستگاه حفاظتی ما، حلقه قطع ما یک رله حالت جامد با مقاومت بالا را فعال می‌کند که در واقع ما را ملزم به ارائه پالس عمل به آن می‌کند.

بنابراین، سوئیچ، حلقه را نگه دارید، قطعاً نمی‌تواند شروع شود، حفاظت از پرش شروع نخواهد شد (خود مکانیزم با پرش).

با این حال، باید توجه داشت که به دلیل ولتاژ عملیاتی بالای رله حالت جامد، منفی TW طراحی مرسوم به مدار بسته متصل می‌شود که باعث عملکرد رله حالت جامد نمی‌شود، اما ممکن است به دلیل ولتاژ جزئی بیش از حد، باعث عدم شروع به کار رله موقعیت شود.

۱. سیلندر عایق بالایی (با محفظه خاموش کننده قوس الکتریکی تحت خلاء)

2. سیلندر عایق را پایین بیاورید

۳. دسته بازشونده دستی

۴. شاسی (مکانیسم عملکرد آهنربای دائمی داخلی)

ترانسفورماتور ولتاژ

۶. زیر سیم

۷. ترانسفورماتور جریان

۸. آنلاین

این وضعیت در عمل با آن مواجه می‌شود، فرآیند تحلیل و پردازش خاص را می‌توان در بخش مورد اشکال‌زدایی این مقاله مشاهده کرد، توضیحات مفصلی وجود دارد.

همچنین محصولاتی با مکانیزم عملکرد آهنربای دائمی در چین وجود دارد، اما کیفیت آنها قبلاً کاملاً مطابق با استاندارد نبوده است. در سال‌های اخیر، کیفیت آنها به تدریج به بازار عرضه شده است. با توجه به هزینه، مکانیزم آهنربای دائمی داخلی عموماً ظرفیت خازنی ندارد و جریان مستقیماً توسط باس بسته شونده تأمین می‌شود.

مکانیزم عملکرد ما توسط کنتاکتور روشن-خاموش (که عموماً از نوع جریان انتخاب شده است) هدایت می‌شود، و معمولاً می‌توان آن را در حالت توقف و ضد پرش قرار داد.

نوع 5.FS "سوئیچ" و دیگران

آنچه در بالا به آن اشاره کردیم، بریکرهای مدار (که معمولاً به عنوان سوئیچ شناخته می‌شوند) هستند، اما ممکن است در ساخت نیروگاه‌ها با چیزی که کاربران آن را سوئیچ‌های FS می‌نامند، مواجه شویم. سوئیچ FS در واقع مخفف کلید بار + فیوز سریع است.

از آنجا که سوئیچ گران‌تر است، از این مدار FS برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها استفاده می‌شود. جریان عادی توسط سوئیچ بار حذف می‌شود و جریان خطا توسط فیوز سریع حذف می‌شود.

این نوع مدار در سیستم نیروگاهی ۶ کیلوولت رایج است. حفاظت در رابطه با چنین مداری اغلب برای جلوگیری از قطع یا امکان حذف سریع جریان فیوز با تأخیر در زمانی که جریان خطا بزرگتر از جریان قطع مجاز سوئیچ بار است، مورد نیاز است. برخی از کاربران نیروگاه ممکن است مایل به محافظت از حلقه نگهدارنده نباشند.

به دلیل کیفیت پایین کلید، ممکن است کنتاکت کمکی در جای خود قرار نگرفته باشد و پس از شروع مدار نگهدارنده، قبل از بازگشت باید به کنتاکت کمکی بریکر برای باز شدن متکی باشد، در غیر این صورت جریان بسته شدن جامپ به سیم‌پیچ بسته شدن جامپ اضافه می‌شود تا سیم‌پیچ بسوزد.

سیم‌پیچ اتصال کوتاه طوری طراحی شده است که برای مدت کوتاهی انرژی داشته باشد. اگر جریان برای مدت طولانی اضافه شود، به راحتی می‌سوزد. و ما قطعاً می‌خواهیم یک حلقه نگهدارنده داشته باشیم، در غیر این صورت سوختن کنتاکت‌های محافظ بسیار آسان است.

البته، اگر کاربر میدانی اصرار داشته باشد، حلقه نگهدارنده نیز می‌تواند برداشته شود. به طور کلی، روش ساده این است که خطی را که روی برد مدار قرار دارد و کنتاکت معمولاً باز رله را با مادگی کنترل مثبت نگه می‌دارد، قطع کنید.

در محل اشکال‌زدایی باید به این نکته توجه شود که اگر سوئیچ روشن و خاموش شود، نشانگر موقعیت خاموش است. (به استثنای فنر که انرژی ذخیره نشده است، که در این صورت پنل هشدار عدم ذخیره انرژی فنر را نشان می‌دهد.) برای جلوگیری از سوختن سیم‌پیچ سوئیچ، باید فوراً برق کنترل را خاموش کرد. این یک اصل اساسی است که باید در نظر داشته باشید.