کلید قدرت یا مدار شکن-sf6

  کلید قدرت یا مدار شکن

 مدار شکن   (SF6 circuit breaker)

 SF6 دارای ویژگی عایق بندی و الکترونگاتیوی بالایی است به این معنی که میل ترکیبی برای جذب الکترون آزاد بالایی دارد. هر زمان که یک الکترون آزاد با مولکول گاز SF6 برخورد کند توسط مولکول گاز جذب می شود و به شکل یک ین منفی در می آید.

  اتصال الکترون با مولکول های گاز SF6ممکن است به دو روش مختلف رخ دهد:

 

 

 این یون های منفی به وضوح بسیار سنگین تر از الکترون های آزاد هستند در نتیجه تحرک ذرات باردار در گاز SF6 در مقایسه با گازهای مشترک دیگر بسیار کمتر است. می دانیم که تحرک ذرات باردار باعث ایجاد رسانش الکتریکی در گاز است.  

 

 

از این رو برای ذرات باردار سنگین تر و کم تحرک تر در گاز SF6  قدرت دی الکتریک بالایی بدست می آید.  نه تنها گاز دارای قدرت دی الکتریک خوبی است بلکه دارای ویژگی منحصر به فرد ترکیب سریع بعد از حذف منبع انرژی جرقه است. همچنین گاز خاصیت انتقال حرارت بسیار خوبی دارد. با توجه به ویسکوزیته کم آن (به دلیل تحرک مولکولی کمتر) گاز SF6 می تواند به طور موثر توسط جریان همرفتی حرارت را انتقال بدهد. بکه با توجه به قدرت دی الکتریک بالا و خنک کنندگی بالای آن گاز SF6 در حدود 100 برابر بیشتر از هوا در فروکش کردن آرک موثر است. با توجه به خواص منحصر به فرد این گاز، مدارشکن SF6 در حیطه کاملی از سیستم های قدرت الکتریکی ولتاژ متوسط و ولتاژ بالا استفاده می شود. این مدارشکن ها برای محدوده ولتاژ 33KV تا 800KV و حتی بیشتر در دسترس است.

معایب مدارشکن SF6

گاز SF6 به عنوان یک گاز گلخانه ای تشخیص داده شده است که در بسیاری از کشورها به منظور جلوگیری از انتشار آن به جو، مقررات ایمنی وضع شده است. طرح نوع پافر SF6 انرژی مکانیکی بالایی نیاز دارد که تقریباً پنج برابر بیشتر از مدارشکن های روغنی است.

 

 

انواع مدارشکن SF6  

به طور کلی سه نوع مدار شکن SF6 بسته به سطح ولتاژ وجود دارد:

1.  Single interrupter sf6 cb  که برای سیستم های که ولتاژ 245kv دارند کاربرد دارد. 

2.  Two interrupter sf6 cb  که برای سیستم های که ولتاژ 420kv دارند کاربرد دارد. 

3.  Four interrupter sf6 cb  که برای سیستم های که ولتاژ 800kv دارند کاربرد دارد. 

 

عملکرد مدارشکن SF6

عملکرد مدارشکن SF6 نسل اول کاملاً ساده و تا حدودی شبیه به مدار شکن هوایی با هوای دمیده شده (Air blast Circuit Breaker) بود. در اینجا گاز SF6 فشرده شده و در یک مخزن با فشار بالا ذخیره می شود. در طول بهره برداری از مدارشکن SF6 گاز فشرده شده از طریق آرک در مدارشکن منتشر می شود و در مخزن فشار ضعیف جمع می شود و سپس به مخزن با فشار بالا برای استفاده مجدد پمپ می شود. عملکرد مدارشکن SF6 نسل جدید مقداری متفاوت است. نوآوری طرح نوع پافر (puffer) عملیات مدارشکن SF6 را آسان تر کرده است. در طرح نوع پافر، انرژی قوس الکتریکی برای افزایش فشار در محفظه آرک برای فرو نشاندن آرک مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

 

 

در اینجا مدار شکن با گاز SF6 با فشار مجاز پر شده است. دو کانتکت ثابت مجهز به شکاف کانتکت وجود دارد و یک سیلندر کشویی پل بین کانتکت های ثابت است. سیلندر می تواند در بین کانتکت ها بالا و پایین برود. یک پیستون ساکن در داخل سیلندر است که با دیگر بخش های ساکن مدار شکن SF6 ثابت شده است، در این صورت جایگاه خود را در طول حرکت سیلندر نمی تواند تغییر دهد. چون پیستون ثابت است و سیلندر متحرک و کشویی است، حجم داخلی سیلندر هنگام حرکت سیلندر تغییر می کند.

در طول باز کردن مدارشکن سیلندر به سمت پایین موقعیت پیستون ثابت حرکت می کند در نتیجه حجم داخل سیلندر کاهش می یابد و باعث تولید گاز SF6 فشرده در داخل سیلندر می شود. سیلندر دارای تعدادی دریچه جانبی است که توسط بدنه کانتکت ثابت فوقانی در طول حالت بسته مسدود می شود. وقتی سیلندر بیشتر به سمت پایین حرکت کند این دریچه ها از کانتکت ثابت عبور می کند و رفع انسداد می شود سپس گاز SF6 فشرده شده داخل سیلندر از دریچه ها و با سرعت بالا به سمت قوس الکتریکی بیرون می آید و از میان سوراخ های محوری هر دو کانتکت ثابت عبور می کند. آرک در طول این جریان گاز SF6 فرو مینشیند.

در طول بسته شدن مدارشکن  سیلندر به سمت بالا نسبت به موقعیت پیستون حرکت می کند و در یک ارتفاع ثابت باقی می ماند، حجم سیلندر افزایش می یابد که فشار کم داخل سیلندر نسبت به اطراف را نشان می دهد. با توجه به این اختلاف فشار، گاز SF6 سعی می کند از اطراف وارد سیلندر شود. گاز فشار بالاتر از بین سوراخ های محوری دو کانتکت ثابت  می آید و از طریق دریچه وارد سیلندر می شود و در طول این جریان، گاز قوس الکتریکی را فرو می نشاند.