كلیدهای فشار قوی (CIRCUIT BREAKER) =cb=disjoncteur

[saghar... 6,666]

مقدمه :

 

پس از ترانسفورماتورهای قدرت كلیدهای فشار قوی گرانترین عناصر از مجموعه تجهیزات پست را تشكیل میدهند. علاوه بر مساله گرانبها بودن كلیدهای فشار قوی ، اهمیت آنها از نظر فنی و عملكرد در پست نیز سوق الجیشی است. كلیه وظایف قطع و وصل عادی و قطع و وصل غیرعادی بر عهده كلیدها قرار دارد.

عیب در كلید و یا عدم كارآیی آن بهنگام اتفاق خطا باعث خسارت عمده‌ای در بقیه تجهیزات پست خواهد گردید. لذا میتوان نتیجه گرفت كه ارزش جایگاهی كلیدهای فشار قوی بیش از ارزش مالی آنهاست و بدیهی است كه این ارزش در شینه بندی مختلف پست متغیر خواهد بود.

 

عواملی كه در ارزیابی كلیدها موثر است را میتوان به دو بخش تقسیم بندی نمود. بخش اول شامل موارد زیر است :

 

- سازنده

- كشور سازنده

- فروشنامه در سطح جهان (Reference List)

- فروشنامه در ایران (Reference List)

 

صرفنظر از اینكه كارخانه سازنده و كشور سازنده در یك جا باشند و یا اینكه كارخانه سازنده در كشور دیگری تحت لیسانس تولید نماید ، گواهی تایپ تست از آزمایشگاههای معتبر بین‌المللی ملاك قابل قبول بودن كلید را تشكیل میدهد.

بخش دوم به مشخصات فنی اجزاء تشكیل دهنده خود كلید قدرت مربوط می شود كه قبل از آنكه به بررسی اجزاء پرداخته شود مختصری راجع به كلیات كلید قدرت توضیح داده خواهد شد .

 

ویژگیهای سیستم

این ویژگیها كه عبارت از ولتاژ نامی و ماكزیمم ، فركانس ، تعداد فاز و نحوه زمین كردن نوترال ، شرایط محیطی محل نصب ، ... را تشكیل میدهند از طرف طراح پروژه تعیین گردیده و در جداول فنی نیز نباید هیچگونه انحرافی از آنها دیده شود ، در غیر اینصورت پیشنهاد مردود می باشد.

 

مشخصات كلید

در مشخصات كلید مواردی از قبیل نوع كلید و نوع محفظه خاموش كننده به شرح زیر مشخص میگردند :

 

- كلیدهای با هوای فشرده خاموش كننده

- كلیدهای SF6

- كلیدهای خلاء

- كلیدهای روغنی

 

انتخاب نوع خاموش كننده معمولا" در اسناد مناقصه قطعی میگردد.

- امروزه كلیدهای SF6 برای سطوح ولتاژ متوسط تا بالا و كلیدهای خلاء برای سطوح ولتاژ متوسط مورد استفاده بیشتری دارند.

كلیدهای SF6 در ولتاژهای بالا امروزه عمومیت پیدا كرده و علت اصلی آن احتیاج كم به تعمیرات و كاهش تعداد محفظه‌های قطع و وصل میباشد. گاز SF6 در مجاورت رطوبت و ذرات معلق حساس بوده و تحت چنین شرایطی خواص عایقی خود را به شدت از دست میدهد.

تمهیداتی در محفظه‌های SF6 جهت جذب رطوبت انجام میگیرد كه این نقطه ضعف را پوشش میدهد و از نقطه نظر نگهداری صرفا" تعویض محفظه‌های رطوبت‌گیر جهت كاركرد طولانی این نوع كلید كافی میباشد. مگر اینكه كلید در معرض چند ده اتصال كوتاه قرار بگیرد كه در این صورت محفظه نیاز به تعمیرات اساسی خواهد داشت.

در ولتاژهای فشار متوسط كلیدهای خلاء از نظر اقتصادی از كلیدهای SF6 گران تر می باشند و در مواردی كه فضای مورد نیاز و یا وزن تجهیزات محدودیتهایی را بر طراح تحمیل نماید ، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند .

 

- كلیدهای روغنی عموما" مصرفی در سیستمهای ایران ندارند اما با توجه به كاركرد بسیار خوب آنها در محیطهای بسیار سرد در مناطقی از كانادا و آمریكا هنوز كاربرد وسیعی دارند.

 

مكانیسم عملكرد

انواع مكانیسم‌ها بشرح زیر خلاصه میشوند :‌

1- مكانیسم فنر- فنر

2- مكانیسم پنوماتیك - فنر

3- مكانیسم هیدرولیك

4- مكانیسم پنوماتیك

 

امروزه سازندگان مختلف بسته به تكنولوژی‌های مختلفی كه دارند یكی از مكانیسم‌های فوق‌الذكر را مورد استفاده قرار میدهند.

در رده ولتاژهای متوسط تا 145 كیلوولت مكانیزم فنر - فنر عمومیت بیشتری دارند. قدرت قطع این مكانیزم كمتر و همچنین زمان قطع و وصل آن بالاتر است.

در مواردیكه تعداد C-0 های مورد نیاز بیشتر از حد استاندارد باشد ، این مكانیزم بهیچ وجه پاسخگو نیست.

همچنین بعلت اثرات فشار هوا و نیروی جاذبه این مكانیزم در ارتفاعات بالا كارآیی كمتری دارد.

برخی سازندگان با تغییراتی از جمله جداسازی فنرهای قطع از وصل كیفیت این مكانیزم را بالا برده و در ولتاژهای بسیار بالا نیز از این مكانیسم استفاده میكنند. اما باید توجه كرد كه این بهبود به بهای افزایش حجم مكانیزم و وزن كلی كلید به دست می‌آید.

در مواردیكه ارتفاع نصب تجهیزات بالا باشد جهت وصل كلید عموما" از مكانیسم فنری و جهت قطع آن از مكانیزم پنوماتیك استفاده میشود.

[saghar... 6,666]

مكانیسم هیدرولیك

این مكانیسم در ولتاژهای 230 كیلوولت و بالاتر سریعترین زمان قطع و وصل را دارا میباشد. جهت زمانهای كمتر از 40 میلی ثانیه استفاده از این مكانیزم الزامی است.

از معایب این مكانیزم خراب شدن دائمی واشرها و كاسه نمدهای بكار رفته تحت فشار زیاد میباشد كه امروزه با بهبود مواد بكار رفته تا حدی از این عیب كاسته شده است.

 

- كلاس كلید كه بصورت Indoor-Outdoor تعریف میشود بسته باینكه كلید در فضای روباز و یا بصورت داخلی نصب خواهد شد ذكر میگردد. گرچه از كلیدهای محوطه باز میتوان در سالن هم استفاده نمود ولی این امر باعث افزایش هزینه‌های ساختمانی پست خواهد شد.

بدیهی است كه از كلیدهای نوع Indoor نمیتوان در محوطه استفاده نمود، زیراكه این كلیدها فاقد مقره‌های مضرس بوده و عایق آنها فقط از یك لوله تشكیل میگردد.

- جریان نامی بر اساس محاسبات پخش بار و جریان اتصال كوتاه برحسب محاسبات اتصال كوتاه انتخاب میشوند. اهمیت تحمل اتصال كوتاه كلید بالاتر از بقیه پارامترهای جریانی میباشد. همچنین این پارامتر بایستی طی گواهی‌های تایپ تست به اثبات رسیده باشد. بقیه مواردیكه تحت عنوان CURRENT DATA ذكر میشوند بایستی حین آزمایشهای تیپ مشخص شده و در ضمن با مشخصات خواسته شده نیز تطبیق نمایند. امتیازدهی به این عوامل بسته به نحوه اتصال كلید است جریان قطع بار خازنی خط در مورد كلیدهای متصل به خطوط هوایی مهم است در صورتیكه جریان قطع بار خازنی شارژ كابل در مورد كلیدهای وصل به كابل و یا بانكهای خازنی اهمیت بیشتری دارد.

اتصال كوتاه و زمان آن یكی از پارامترهای اصلی كلید است. باید توجه داشت كه زمان اتصال كوتاه طی تایپ تست مشخص شده باشد و جهت تعیین زمان و جریانی متفاوت نمی توان صرفا" از فرمول استفاده كرد. همچنین در مواردیكه كلید در طرف ترانسفورماتور و یا راكتور قرار گرفته باشد قدرت قطع جریانهای اندوكتیو كم هم (قطع و وصل در حالت بی‌باری) از اهمیت خاصی برخوردار است.

- ضریب First to pole clear بسته به نحوه زمین شدن شبكه دارد جهت شبكه‌های زمین شده موثر این عدد 3/1 و جهت شبكه‌های غیر موثر 5/1 در نظر گرفته میشود. باید توجه نموده كه شبكه‌های 230 و 400 كیلوولت همگی بطور موثر زمین شده‌اند و علاوه بر آن تحمل افزایش ولتاژ با ضریب 5/1 امكان پذیر نمیباشد. لذا معمول است كه شبكه‌های 230 و 400 كیلوولت با ضریب 3/1 و 63 و 132 معمولا" با 5/1 در نظر گرفته شوند.

 

در هر حال زمان قطع سریعتر (مخصوصا" در شبكه‌های ولتاژ بالا) از نقطه نظر حفظ پایداری سیستم و كم كردن اثرات اتصال كوتاه حائز اهمیت است كه این مورد در امتیاز دهی بایستی لحاظ گردد .

مطابـــق استــاندارد بــرای مــواردیكه باز بست مجــدد سریع مد نظر باشد سیكل عملكـــرد O-0.3s-CO-3mm-CO مد نظر بوده و برای سایر موارد سیكل O-3min-CO-3min انتخاب میشود.

موتورهای كلید در صورتیكه از نوع UNIVERSAL باشند امتیاز بیشتری دارند، زیرا كه هم با ولتاژ AC و هم DC كا خواهند كرد.

این ولتاژها در هر حالت باید مشابه ولتاژ سیستمهای AC و DC پست باشند.

 

موارد مهم در ارزیابی كلید قدرت

1- سازنده ،‌كشور سازنده و لیست فروش

2- میزان تحمل نیروهای استاتیكی و دینامیكی

3- زمان قطع كامل جریان خطا در زمان وصل جریان

4- مقدار ولتاژهای برگشتی بر روی ترمینالها

5- سرعت عملكرد موتورها و سیستم شارژر فنرها

6- تعداد كویلهای تریپ ، بستن و كنتاكتهای كمكی

7- میزان نشتی گاز در دوره مشخص

8- وزن و ابعاد كلید

9- مقره بیرونی از نظر سازنده و كلاس

10- نیروهای قابل تحمل توسط ترمینالها

[saghar... 6,666]

نکاتی در مورد بریکر:

دژنکتور کلیدی است که علاوه بر قطع و وصل خط، حفاظت شبکه را نیز بر عهده دارد و در شرایط اتصال کوتاه شدن شبکه بوسیله عملکرد رله ها قسمت معیوب را مجزا می نماید. دژنکتور ها طوری طراحی شده اند که بطور اتوماتیک از طریق رله یا بطور دستی از اتاق فرمان و همچنین از محل ، در شرایط تحت ولتاژ و زیر بار و در زمان اتصال کوتاه که جریان عبوری از مدار ممکن است تا 10 برابر جریان نامی در دژنکتور باشد، قادرند مدار را قطع نمایند بدون آنکه آسیبی به آن برسد.

مدار وصل دژنکتور :

با فرمان از راه دور (REMOTE) از اتاق فرمان و از نزدیک (LOCAL) بوبین وصل دژنکتور که بوسیله برق DC تغذیه می شود، تحریک و دژنکنور وصل می گردد.

مدار قطع دژنکتور:

به طور اتوماتیک از طریق رله و به طریق رله و به طریق دستی از راه دور و نزدیک بوبین قطع دژنکتور انرژی دار شده و باعث قطع دژنکتور می گردد ، چنانچه عمل قطع صورت نگیرد ، اشکالات زیر ممکن است وجود داشته باشند:

مدار قطع دژنکتور اشکال دارد که در این صورت بایستی آلارمTRIP CIRCUIT FAILURE روی تابلو آلارم ها روشن باشند.

مکانیزم دژنکتور و یا سیستم خاموش کننده جرقه اشکال دارد که در این صورت آلارم CIRCUIT BREAKER FAILURE دریافت می شود.

اگر اپراتور موفق به رفع اشکالات مذکور نگردید ، بایستی گروه رلیاژ برای بند 1 و گروه تعمیرات الکترومکانیک برای بند 2 در محل حاضر و رفع اشکال نمایند.

2- ***یونر DS Isolator – Disconnect or Switch

کلیدی است غیر قابل قطع زیر بار و جریان اتصال کوتاه را از خودش عبور می دهد ، یا بعبارت دیگر جهت ایزوله کردن خطا بکار می رود، قابل قطع زیر بار نیست و جریان اتصال کوتاه را تحمل می کند.

این کلیدها ساختمان بسیار ساده ای دارد که از یک مکانیزم مکانیکی که در دو سر کنتاکت ها را به هم ارتباط داده یا قطع می کند تشکیل می شود . قطع و وصل این کلید با فرمان دستی مکانیکی از محل و یا فرمان الکتریکی از اتاق فرمان یا محل صورت می گیرد. این کلید فقط زمانی که مدار تحت ولتاژ و یا کلاً بی برق باشد ، قطع و وصل می گردد چون کنتا کت های آن قابل رؤیت است ، برای حفاظت جان افراد بعنوان یکی از تقاط ضمانت استفاده می گردد.

مثلاً زمانی که احتیاج به انجام تعمیرات روی یکی از تجهیزات اصلی پست باشد، با باز کردن ***یونرهای دو طرف آن می توان دستگاه مورد نظر را کاملاً از منابع برقدار جدا نمود.

یا بعبارت دیگر:

وسیله قطع و وصل سیستم هایی که تقریباً بدون جریان هستند بعبارت دیگر ***یونر قطعات و وسایلی را که فقط زیر ولتاژ هستند از شبکه جدا می سازد. بدین معنی که ***یونر یک کلید نیست بلکه یک ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستمها است بدون اینکه مداری بسته شود. سیکسیونر باید در حالت بسته یک لرتباط گالوانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار سازد و مانع افت ولتاژ گردد.

موارد استعمال سیکسیونر:

از آنجایی که سیکسیونر باعث قطع و یا وصل جریان الکتریکی نمی شود برای باز کردن دستگاه بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگر خواهیم داشت بنام کلید قدرت که قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز نمی کند و ***یونر وسیله است برای ارتباط کاید قدرت به شین یا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است لذا طبق قوانین متداول الکتریکی جلوی هر کلید قدرت از 1KV به بالا و یا هر دو طرف در صورتیکه آن خط از دو طرف پتانسیل می گیرد سیکسیونر نصب می گردد.

برای جلوگیری از قطع و یا وصل بی موقع و در زیر بار سیکسیونر ، معمولاً بین سیکسیونر و کلید قدرت بست اینترلاک ( مکانیکی و الکتریکی ) بنحوی برقرار می شود که با وصل بودن کلید قدرت نتوان سیکسیونر را قطع یا وصل نمود.

انواع مختلف سیکسونر استفاده شده در پست فولاد

1)سیکسیونر تیغه ای 2)سیکسیونر دورانی

1)***یونر تیغه ای

این ***یونر بصورت یک پل و مورد استفاده در SVC قرار داده شده است دارای تیغه هایی است که در ضمن قطع کلید عمود بر سطح افق حرکت می کنند و رد بالای ایزولاتور قرار می گیرند.

2)***یونر دورانی

***یونرهای مورد استفاده درپست فولاد از نوع ***یونر دورانی است که دارای دو تیغه متحرک و دورانی می باشد که با برخورد آنها بهم ارتباط الکتریکی برقرار می شود .

در این نوع کلید تیغه ها به موازات سطح افق و یا عمود بر سطح محور پایه ها انجام می گیرد و دارای این مزیت است که با کوچک بودن طول بازوی تیغه فاصله هوایی لازم بین دو تیغه بوجود می آید و چون تیغه ها با گردش پایه ها باز و بسته می شوند، عوامل خارجی مثل فشار باد و برف و غیره نمی تواند باعث وصل بی موقع آن گردد. یا به علت یخ زدگی کنتاکت ها در زمستان احتیاج به نیروهای اضافی برای بازکردن آنها نیست.

***یونر دورانی در پست فولاد بصورت تکفاز ساخته شده است و بسته به نوع شین بندی شبکه سه تای آن بصورت متوالی در کنار هم در شبکه سه فاز نصب می گردد. تمام قطب ها توسط اهرم و میله بطور مکانیکی بهم متصل و مرتبط می شوند و دارای فرمان واحد می باشند که معمولاً موتوری و در حالت اضطراری دستی است.

هر یک از ***یونرهای یک فاز دارای دو پایه عایقی که محور داخلی قابل گردش می باشند که تیغه ها در روی آنها نصب شده است بطوریکه در موقع قطع و یا وصل س***یونر پایه ها حول محور خود در خلاف جهت یکدیگر به اندازه 90 درجه می چرخند و باعث قطع و یا وصل کنتاکت ها می شوند.

3)***یونر زمین ES یا EDS

Earth Disconnector Switch

***یونر ارت ***یونری است که خط یا باسبار را ارت می نماید . این ***یونرمعمولاً در روی پایه ***یونر خط نصب می شود و با آن اینترلاک میباشد .

معمولاً در هنگام تعمیرات به منظور تخلیه بارهای موجود از قبل و جلوگیری از القای الکتریسیته از خطوط مجاور و بی خطر کردن عملیات تعمیراتی روی دستگاهها توسط ***یونر زمین، اتصال زمین برقرار می شود قبل از وصل ***یونر زمین رعایت موارد زیر ضروری است:

1- دار منبع انرژی جدا شده باشد که وصل ***یونر زمین باعث بروز حادثه نگردد.

2- ***یونر مورد عمل کاملاً شناخته شده باشد و برای انجام عملیات قطع و وصل از دستکش عایق متناسب با ولتاژ استفاده گردد.

3- از نظر ایمنی قبل از انجام عملیات مکانیزم هوایی و اتصالات ***یونر فوق قبل از عمل، دقیقاً مورد بازرسی قرار گیرد.

4- پس از وصل ***یونر ارت هر سه فاز بازرسی شود که بطور کامل بسته شده باشند.

لازم به توضیح است که بسته شدن ***یونر زمین در حالی که خط برق دار است ، باعث آسیب رسیدن به اپراتور و وارد شدن خسارات به دستگاهها و بروز اختلال در برق رسانی می گردد.

برای مما نعت از این اتفاقات سیستم اینترلاک بین ***یونر خط و ***یونر زمین وجود دارد و فقط هنگامی که ***یونر خط قطع باشد ، امکان وصل ***یونر زمین وجود دارد .

اگر چه سیستم اینترلاک مانع بروز حادثه می گردد ولی این وسیله کافی نبوده و اپراتور می بایست دقیقاً بازرسی لازم از شرایط موجود به عمل آورد تا مطمئن شود که دستگاه مجزا شده از طریق منابع دیگر برقدار نمی شود. جهت محدود کردن خطا هایی که اپراتورها سهواً مرتکب آن می شوند ، بهترین روش استفاده از دستورالعمل هایی است که برای مجزا نمودن دستگاههای مختلف توسط سرپرست پست تهیه و معمولاً در اتاق فرمان موجود است .

4) برقگیر LA Lighting Arrester

برای جلوگیری از امواج اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه و کلید زنی استفاده میشود . برای اطمینان بیشتر تمام تجهیزات یک پست در حدود 650 KV را می توانند تحمل کنند (برای مدت کوتاه) ولی برقگیر از ولتاژ 500 KV به بالا را برش داده و نمی گذارد به تجهیزات آسیبی برسد . ورود اضافه ولتاژها به تجهیزات باعث آسیب رسیدن به عایق تجهیزات می رسد.

محل نصب برقگیر برابر طراحی صورت می گیرد ، ابتدای ورود خط، نزدیک ترانس، باسبار و ...

وسایل مهم در پست مانند ترانسفورماتور قدرت در دو طرف آن( ورودی و خروجی) برقگیر نصب می کنند.

برقگیرهای مورد استفاده عموماً از نوع برقگیر با مقاومت غیر خطی است که از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است.

وجود این خازنها و فواصل هوایی لازم است چون در زمان کار عادی از وجود جریان الکتریکی ، برقگیر جلوگیری به عمل می آید.

زمانی که ولتاژ سیستم به علتی بالا رود ، فواصل هوایی بین خازنها هادی جریال الکتریسیته خواهد شد و قوس الکتریکی در این فواصل تشکیل می شود . از این پس جریانی که از مقاومت غیر خطی عبور می کند میزان افت ولتاژ در دو سر برقگیر و در نهایت در دو سر سیستم مورد حفاظت را تعیین می نماید.

معمولاً مقاومت های غیر خطی که در برقگیرها به کار برده می شوند از کاربید سیلیسیوم ساخته می شوند .

این مقاومت های غیر خطی در برابر موج جریان اصلی از صاعقه یا عوامل دیگر مقاومت کمی نشان می دهند و بدین ترتیب این امواج را داخل خود هدایت کرده و سطح ولتاژ را در حد معینی نگه می دارند. اما زمانی که موج ولتاژ از داخل برقگیر عبور کرده و به حالت عادی برگردد مقاومت های غیر خطی ، به یک مقاومت بزرگ تبدیل شده و جریان عبوری از داخل برق گیر به طور قابل ملاحظه ای کاهش مییابد. کم شدن جریان باعث می شودکه قوس الکتریکی در فواصل هوایی ناپایدار شده و در لحظه ای که ولتاژ سیستم از صفر عبور کند ـ قوس به طور کامل خاموش می شود .

فواصل هوایی موجود در یک برقگیر باید در برابر بیشترین مقدار ولتاژ سیستم مقاومت نموده بدون اینکه امکان تخلیه الکتریکی این فواصل هوایی وجود داشته باشد. همچنین این فواصل هوایی باید بنحوی باشند که پس از هدایت موج جریان زیاد حاصل از عاعقه با عوامل دیگر ، موقعی که ولتاژ سیستم به حالت عادی بر میگردد جریان حاصله را در اولین نقطه صفر و ولتاژ را قطع کند.

کنتور برقگیر:

جهت مشخص شدن تعداد دفعات عملکرد برقگیر را از داخل دستگاهی بنام کنتور برقگیر عبور می دهند.

نکاتی که در مورد نصب برقگیر ها باید مورد توجه قرار گیرد:

اثر حفاظتی حتی برقگیر های خوب در اثر کاربرد نامتناسب بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد، در موقع نصب برقگیر باید نکات زیر مورد توجه قرار گیرد:

1-باید اختلاف پتانسیل زمین برقگیر کامل باشد.

2- برقگیر باید در مجاورت دستگاه حفاظت شونده قرار داده شود ، هر قدر که برقگیر به دستگاه مورد حفاظت نزدیکتر باشد اختلاف پتانسیل کمتری بین ترمینال برقگیر و دستگاه وجود دارد.

3- سیم زمین برقگیر باید به اتصال زمین مشترک پست وصل شود.

4- سیم اتصال زمین نباید هیچگونه پیچش یا حلقه ای داشته باشد زیرا این باعث می شود که اندوکتانس اضافه در مقابل جریان تخلیه بوجود آید.

5- در موقع نصب برقگیر باید توجه داشت که هرگونه هادی فازی ، چه دارای ولتاژ متفاوتی با ولتاژ سیستم و چه زمین باشد در خارج یک کره فرضی به شعاع R و دور برقگیر باشد.