آشنایی با کلید فشار قوی خلاء

کلید فشار قوی چیست؟

کلید فشار قوی خلاء از سال 2014 به عنوان تجهیز سوئیچینگ جایگزین برای بریکر گاز فشار قوی ارائه شده است. از طرفی تابلو برق خلاء به مدت 30 سال است که به طور گسترده در سیستم های توزیع برای ایجاد و قطع جریان خطا و سوئیچینگ بارهای مختلف استفاده می شود. سوابق مثبتی از جمله قابلیت اطمینان و عملکرد عالی فناوری سوئیچینگ خلاء در محدوده فشار متوسط ​​(تا 52 کیلو ولت) آنقدر برجسته است که منجر به تسلط فناوری سوئیچینگ خلاء در سیستم های توزیع شده است. 

تاریخچه کلید فشار قوی

قبلاً در دهه 1960، تلاش هایی برای گسترش کاربرد فناوری سوئیچینگ خلاء به سطح ولتاژ انتقال صورت گرفته است. در حدود سال 1980، کلیدهای برق فشار قوی HV VCB، در ژاپن مورد استفاده قرار گرفت و تا سال 2010، حدود 10000 مدارشکن ولتاژ بالا، عمدتاً در کاربردهای صنعتی، نصب و استفاده شد. در برنامه های کاربردی دلیل ترجیح کلید فشار قوی خلاء نسبت به SF6 عمدتاً شامل قابلیت تعویض مکرر و یا هزینه های نگهداری کمتر در مقایسه با SF6 بود.

ویژگی های کلید برق فشار قوی خلاء

سطح ولتاژ تابلو برق نصب شده (به استثنای معدودی) در حال حاضر به 72/84 کیلو ولت محدود شده است و این فناوری منحصراً فلزی است. مطالعات قابلیت اطمینان (روی جمعیت محدودی از کلیدهای مدار) قابلیت اطمینان مشابهی را برای قطع کننده های مدار خلاء ولتاژ بالا و تابلو برق HV SF6 با همان رتبه نشان می دهد. در ایالات متحده، سوئیچ های بانک خازن خلاء برای چند دهه تا 242 کیلو ولت استفاده شده است. در حدود سال 2008، برنامه های تحقیق و توسعه شدید در چین و اروپا به منظور توسعه HV VCB آغاز شد. در این مورد، محرک اصلی عدم وجود گاز SF6 است که به عنوان یک گاز گلخانه ای بسیار قوی شناخته می شود. این منجر به تعدادی از محصولات و برنامه های کاربردی با ولتاژ تا 145 کیلو ولت شد.

دلیل رشد استفاده از بریکر فشار قوی خلاء

در چین، رشد سریع کاربرد در عملیات تجاری با در حال حاضر (2013) صدها قطع کننده مدار خلاء ولتاژ بالا تا سطح ولتاژ 126 کیلو ولت پیش بینی شده است. در اروپا، قبل از اینکه محصولات جدید به بازار بیایند، آزمایشات میدانی بر روی دستگاه های تست شده انجام می شود. تمام محصولات کلید برق فشار قوی خلاء بر اساس فناوری مدار شکن خلاء فشار متوسط ​​هستند. هیچ ویژگی فنی اساسا جدیدی لازم نبود. برون یابی اصلی در هندسه قطع کننده است که باید برای مقابله با درجه ولتاژ بالاتر طراحی شود، به عنوان مثال، با افزایش قطر و طول شکاف تماس. در برخی موارد، برای ولتاژهای بالاتر از 126 کیلو ولت، دو شکاف خلاء به صورت سری اعمال می شود.

تفاوت کلید خلاء و بریکر SF6

هر دو فن آوری خلاء و SF6 به یک اندازه برای انجام وظایف استاندارد مربوط به سوئیچینگ جریان خطا و بار مناسب هستند. با این وجود، به دلیل اصول اساسی متفاوت قطع جریان، تفاوت‌های خاصی وجود دارد که مربوط به کاربرد در سیستم‌های ولتاژ بالا است. برخی از تفاوت های این دو بریکر در ادامه اشاره شده است:

• بررسی کیفیت ماده ایجاد کننده وقفه (interruption medium) در کلیدهای مدار SF6 آسانتر از کلید خلاء است. 
• به دلیل استقامت بیشتر سیستم تماس VCB در قوس، تعداد عملیات سوئیچینگ احتمالی با کلید فشار قوی خلاء بیشتر از SF6 است.
• در درجه بندی معمولی 72.5 کیلو ولت، انرژی درایو قطع کننده مدار خلاء ممکن است به اندازه 20 درصد انرژی قطع کننده مدار SF6 معادل باشد. اندازه دستگاه های خلاء و SF6 قابل مقایسه است.
• ولتاژ قوس VCB بسیار کمتر از SF6 CB است، چند ده ولت در برابر چند صد ولت.
• انتشار اشعه ایکس از HV VCB با ولتاژ نامی ≤ 145 کیلو ولت در محدوده استاندارد 5 μSv/h در شرایط عملیاتی عادی است. کلیدهای مدار SF6 اشعه ایکس ساطع نمی کنند.
• مدت زمان قوس الکتریکی در سوئیچینگ خطا در تابلو برق خلاء کوتاه تر است. زیرا حداقل زمان قوس در HV VCB معمولاً 5-7 میلی ثانیه در مقابل 10-15 میلی ثانیه برای SF6 CB است.

خصوصیات عملیاتی کلید برق فشار قوی خلاء 

با توجه به جریان های معمولی تا محدوده 2500 آمپر، تفاوت قابل توجهی بین بریکرها وجود ندارد، اما بالاتر از آن، رویت جریان های عادی در کلید برق خلاء فشار قوی چالش برانگیز است. این به دلایلی مختلفی روی می دهد. اعم از تولید گرما توسط ساختار کنتکات بریکر فشار قوی خلاء و توانایی محدود انتقال حرارت توسط آن و مواردی دیگر. یک مدارشکن وکیوم فشار قوی ممکن است به بیش از یک قطع کننده سری بالای 145 کیلو ولت نیاز داشته باشد. در فناوری SF6، CB های تک بریک تا 550 کیلو ولت از سال 1994 در خدمت قرار گرفته اند و به طور گسترده در بسیاری از کشورها نصب می شوند.

تعداد عملیات سوئیچینگ احتمالی VCB عموماً به طور قابل توجهی بیشتر از بریکر SF6 است.

ویژگی های الکتریکی کلید خلاء فشار قوی

• قطع جریان خطا همراه با نرخ افزایش بسیار شدید ولتاژ بازیابی گذرا به دلیل بازیابی دی الکتریک بسیار سریع آن ها در مقایسه با SF6 نسبت به قطع کننده های خلاء برتری دارد.
• آمار شکست خلاء و شکاف SF6 متفاوت است. اگرچه یک شکاف خلاء در اصل دارای ولتاژ شکست بسیار بالایی است، اما احتمال بسیار کمی از خرابی در ولتاژ نسبتاً متوسط ​​وجود دارد.
• شکاف‌های خلاء به‌عنوان خرابی دیررس خود به خودی، تا صدها میلی‌ثانیه پس از قطع جریان شناخته شده‌اند. با این حال، عواقب چنین رویدادی بسیار محدود است زیرا شکاف خلاء بلافاصله عایق آن را بازیابی می کند. مفاهیم سیستمی آن هنوز به طور کامل درک نشده است.

در صورت شکست دیرهنگام شکاف SF6، که بسیار نادر است، شکاف به طور کلی نمی تواند بهبود یابد.

• در سوئیچینگ بار القایی، به ویژه، سوئیچینگ راکتور شنت، تعداد احتراق های مکرر (در یک جریان فرکانس توان صفر) به طور قابل توجهی در خلاء بیشتر از SF6 است. این به دلیل توانایی خلاء برای قطع جریان فرکانس بالا است که پس از احتراق مجدد رخ می دهد. عواقب این امر برای دستگاهی که با گذرا احتراق مجدد در تعامل است در حال حاضر ناشناخته است. به عنوان مثال، گیره های RC و برقگیرهای اکسید فلز ممکن است برای کاهش این مورد استفاده شوند.

• هنگام سوئیچینگ بانک های خازن با تابلوی خلاء، باید از جریان هجومی بسیار زیاد خودداری شود. این به این دلیل است که سیستم تماس می تواند توسط قوس قبل از ضربه به طور دی الکتریک خراب شود. این وظیفه برای SF6 نیز یک چالش است. کاهش را می توان با قرار دادن یک راکتور سری یا سوئیچینگ کنترل شده انجام داد، اگرچه هیچ تجربه میدانی با فناوری دوم برای HV VCB وجود ندارد.

قطع کننده های مدار خلاء فشار قوی در عمل

در سال 2018 یک تحقیق برای سؤال از کاربران تابلو برق HV در مورد نقاط قوت و ضعف فرضی هر دو فناوری برای استفاده در سیستم HV آن ها تنظیم شد. حدود 120 پاسخ از 28 کشور دریافت شد. اکثریت قریب به اتفاق عدم وجود SF6 را مزیت اصلی تابلو برق خلاء می دانند (به شرطی که عایق خارجی بدون SF6 باشد). در همان زمان، عدم تجربه سرویس در سطح ولتاژ انتقال به عنوان یک تردید عمده برای کاربرد قطع کننده مدار خلاء HV ذکر شد. اکثریت بزرگی از پاسخ دهندگان مایلند یک پروژه آزمایشی را با کلید برق فشار قوی در سیستم خود شروع کنند تا تجربه فناوری خلاء را به دست آورند.

استاندارد بریکر فشار قوی خلاء

با توجه به استانداردسازی، مشخص شده است که استاندارد IEC 62271-100 قطع کننده مدار فعلی IEC تمرکز زیادی بر فناوری سوئیچینگ SF6 دارد. وظایف آزمایشی که برای SF6 چالش برانگیز هستند، مانند تست های خطای خط کوتاه، ممکن است برای خلاء حیاتی نباشند. از سوی دیگر، استفاده از ولتاژ بازیابی پیوسته در آزمایش مصنوعی ممکن است برای SF6 مرتبط نباشد، اما ممکن است برای خلاء در نظر گرفته شود، با توجه به نشان دادن عدم وجود خرابی دیرهنگام.

خلاصه مطلب

شرکت های طراح و سازنده تابلو برق به طور مداوم به دنبال جایگزین هایی برای فناوری SF6 هستند و متعهد هستند که هر گونه جایگزینی که از نظر صنعتی قابل دوام باشد را در دسترس قرار دهند. یکی از فناوری های جایگزین که دارای مزایای مختلفی است، کلید برق فشار قوی خلاء می باشد. در این مقاله ضمن معرفی این کلید، به مقایسه آن با فناوری عایق گاز پرداختیم. با این حال، فناوری SF6 برای شبکه‌های انتقال ضروری باقی خواهد ماند تا زمانی که فناوری جدیدی پیدا شود که بتواند همه رتبه‌بندی‌ها را پوشش دهد.

ساخت تابلو برق فشار متوسط

اگر به دنبال سفارش خرید تابلو برق فشار متوسط برای مجتمع صنعتی خود هستید، هم اکنون ضمن تماس با کارشناسان شرکت آداک بهین نیرو، طراح و سازنده انواع تابلو برق فشار ضعیف و فشار متوسط، پست کمپکت و سازه فلزی مورد نیاز برای تابلو برق، از مشاوره رایگان بهره مند شوید. 

دفتر تهران: 02144491255

دفتر مرکزی: 02634156000