کلیدهای قدرت و کاربرد آن ها در سیستم قدرت

کلیدهای قدرت به منظور قطع و وصل خطوط انتقال انرژی، و سایر تجهیزات فشار قوی بکار می‌روند. تجهیزات فشار قوی توسط کلید قدرت به شبکه متصل و یا از شبکه جدا می‌گردند.

هنگامیکه لازم است تا دو قسمت شبکه از یکدیگر جدا شده و یا ارتباط دو قسمت برقرار گردد از کلید فشار قوی استفاده می‌شود. همچنین زمانی که عیبی در تجهیزات و خطوط انتقال انرژی روی دهد و لازم است تا قسمت معیوب فوراً از شبکه جدا گردد، کلیدهای قدرت بطور اتوماتیک قطع شده و از ادامه برقراری عیب در شبکه جلوگیری می‌نماید.

 

انواع قطع و وصل کلیدهای قدرت

قطع و وصل کلیدهای قدرت در شبکه به دو صورت مختلف زیر انجام می‌گیرد:

1- قطع کلید با برنامه قبلی و با اطلاع مسئولان شبکه به منظور انجام تعمیرات، سرویس، بازرسی تجهیزات غیره در این حالت کلید بطور دستی توسط اپراتور قطع و وصل می‌شود.

2- قطع کلید بدون برنامه قبلی که در نتیجه بروز عیب در شبکه روی میدهد. در این حالت کلید بطور اتوماتیک توسط رله‌های حفاظتی و سایر سیستم های کنترل اتوماتیک قطع می‌گردد. در پاره‌ای از تجهیزات نظیر خطوط فشار قوی ممکن است کلید بطور اتوماتیک مجدداً وصل گردد.

بنابراین کلیدهای قدرت یکی از تجهیزات اصلی و پر اهمیت شبکه بوده که در هنگام بروز عیب و یا ضرورت برق‌دار یا بی‌برق نمودن شبکه قطع و وصل می‌گردند.

 

نقش کلیدهای قدرت در سیستم قدرت

نقش اصلی کلیدها در پی بروز عیب در شبکه ظاهر می گردد. چنانچه با بروز عیب و ضرورت قطع اتوماتیک خط، کلید خط به عللی عمل نکرده و یا موفق به قطع جریان عیب نگردد، شبکه با خاموشی موضعی مواجه می‌گردد. ولی درصورتی که به عللی خاموشی کامل باشد این خاموشی توأم با صدمات وخسارات جبران ناپذیر خواهد بود. کلیدها در شرایط کار عادی شبکه و در هنگام وصل بودن، نقش مهمی در تأمین انرژی مصرف کننده‌ها به عهده ندارند نقش اصلی آنها تنها در هنگام بروز عیب ظاهر می‌گردد. در هنگام بروز عیب که قطع و یا وصل فوری آنها ضروری است، ‌باید با صدور فرمان بطور اتوماتیک و با اطمینان کافی عمل نمایند. اختلاف عمده کلیدها با سایر تجهیزات شبکه از همین جا ناشی می‌گردد، در حالیکه کلید در شرایط عادی ممکن است برای مدت طولانی مورد استفاده واقع نگردد، قطع و وصل آن در لحظه بروز عیب می‌بایست از اطمینان فوق‌العاده برخوردار بوده و احتمال بروز عیب در آنها و مکانیزم کار آنها حداقل باشد. هرگونه عیب الکتریکی در شبکه و تجهیزات فشارقوی بصورت انواع مختلف اتصالی ظاهر می گردد. 

رله‌های حفاظتی پیش‌بینی شده بروز عیب را در شبکه احساس کرده و فرمان قطع را به کلید قدرت تعیین شده اعلام می‌دارند. با قطع کلید، قسمت معیوب و صدمه دیده که عیب در آن روی داده است از قسمت های سالم شبکه جدا می گردد. بروز عیب در شبکه امری عادی بوده و قابل پیش‌بینی نمی‌باشد. بطوریکه هیچگاه نمی‌توان بطور کامل و صد در صد از بروز آن جلوگیری نمود و تنها می‌توان با قطع سریع و به موقع کلیدها از ادامه عیب و اثرات مخرب آن در شبکه جلوگیری نمود و خسارات و صدمات ناشی از عیب را به حداقل کاهش داد.

قطع و وصل کلیدها در هنگام بروز عیب و بطور اتوماتیک، بیش از قطع و وصل دستی آن ها اهمیت دارد. در هنگام بروز عیب، جریان خطایی که از کلید می‌گذرد تا چندین کیلو آمپر رسیده و بسیار بیش از جریان عبور کرده از کلید در هنگام قطع و وصل دستی کلید می‌باشد. لذا قطع و وصل کلید در هنگام بروز عیب با دشواری بیشتری صورت گرفته و در شرایط سنگین مربوط به عبور جریان عیب انجام می‌گردد.

عمل اصلی حفاظت شبکه در هنگام بروز اتصال ها و برقراری جریان عیب توسط کلیدهای قدرت صورت می‌پذیرد. با قطع کلید قدرت، قسمت معیوب شبکه از قسمت های بدون عیب و در حال کار شبکه جدا شده و ادامه کار و ثبات شبکه تأمین می‌گردد. بروز هر گونه عیبی در کلید قدرت، بطوریکه با بروز عیب در شبکه و بکار افتادن رله‌های حفاظتی، کلید عمل نکرده و به موقع قسمت معیوب شبکه را جدا ننماید، قطع بی مورد و نابجای سایر کلیدها و از کار افتادن قسمتی از شبکه را به همراه خواهد داشت. عیب در کلید ممکن است ناشی از بروز اشکال در مدار فرمان کلید، بروز عیب در مکانیزم قطع و وصل کلید، عدم توانائی کلید در قطع جریان عیب، افزایش زمان قطع کلید و غیره باشد. 

با توجه به تعداد عیوبی که درخطوط انتقال انرژی و سایر تجهیزات شبکه در سال روی می‌دهند و در کلیه عیوب روی داده کلیدهای قدرت نقش اصلی را در قطع قسمت معیوب و حفظ شرایط عادی شبکه عهده‌دار می‌باشند، اهمیت کلیدهای قدرت و تأثیر آنان در ادامه کار عادی شبکه روشن می‌گردد. عدم قطع به موقع و بجای کلیدها در هنگام بروز عیب منجر به قطع سایر کلیدها در نقاط دیگری از شبکه شده و قسمت های بیشتری از شبکه را با قطع برق و خاموشی مواجه می‌نمایند. تأخیر در قطع کلیدها، مدت باقی بودن عیب و برقراری جریان عیب در شبکه را افزایش داده و بازگشت شبکه را به شرایط عادی دشوارتر می‌نماید.

با روشن شدن اهمیت و نقش کلیدهای قدرت در حفظ شرایط پایداری شبکه و جلوگیری از خاموشی‌های مکرر، درجه اطمینان و قابلیت کلیدهای قدرت تعیین می گردد. این امر موجب می‌شود تا کلیدها از حداکثر اطمینان و توانائی برخوردار باشند. هر قدر عیوب روی داده در کلیدها و مکانیزم کار آنها کمتر باشد، ثبات کار شبکه بیشتر شده و قطعی‌های شبکه کمتر می‌گردد. دستیابی به حداکثر اطمینان در عملکرد کلیدهای قدرت در شبکه و توانائی کامل آنها در قطع جریان عیب، موجب می‌گردد تا بررسی‌های لازم به منظور تعیین توانائی آن ها در قطع جریان عیب و تعیین نوع مناسب آن ها با دقت زیاد و با توجه به کلیه پارامترهای شبکه صورت پذیرد. 

انواع کلید های قدرت

ابتدا کلیدهای قدرت را مطابق با سطح ولتاژ آن ها طبقه بندی می کنیم. بیشترین استفاده کلیدهای قدرت در این سه نوع طبقه بندی می باشد.

1-    کلیدهای قدرت فشار ضعیف

2-   کلیدهای قدرت فشار متوسط

3- کلیدهای قدرت فشار قوی

 

دسته بندی دیگری وجود داردکه بر مبنای مکانیسم عملی که مورد استفاده قرار می گیرد تا کلید را بکار بیندازد شامل سه دسته زیر می باشد:

-       مکانیزم فنری (Spring Mechanism)

-       مکانیزم هیدرولیکی (Hydraulic Mechanism)

-       مکانیزم هوای فشرده یا پنیوماتیکی(Peneumatic Mechanism)

 

یکی دیگر از دسته بندی های بسیار مهم جایی است که بریکرها استفاده می شود. این ممکن است در ابتدا کمی عجیب به نظر برسد ولی موقع نصب یک کلید قدرت شما باید دقت کنید که آن درون ساختمان یا هر جایی از بیرون نصب شود. این بخاطر این است که بدنه مکانیکی بیرونی بریکرها براساس دوام و حفاظتی که از آسیب مدارهای داخلی جلوگیری می کنند، طراحی شد. بنابراین دو نوع دسته بندی بر این اساس وجود دارد:

1-    کلیدهایقدرتبیرونیOutdoor Circuit Breakers

2-  کلیدهایقدرتداخلی Indoor Circuit Breakers

 

 

مسئله اصلی در کلید قدرت، خاموش سازی قوس و نیز تحمل اضافه ولتاژهای پس از خاموش سازی قوس می باشد. روش خاموش سازی قوس، عامل اصلی در طراحی و نیز تعیین ظرفیت کلید قدرت می باشد. بر این اساس کلیدهای قدرت با توجه به روش خاموش سازی قوس به صورت زیر دسته بندی می شوند:

 - کلید روغنی

 - کلید هوایی

  - کلید خلأ

 - کلیدSF6