Sulfur hexafluoride circuit breakers

آشنایی با بریکر SF6 و کاربردهای آن

کلید قدرت SF6 چیست؟

سیستم‌های قدرت امروزی، با تعداد زیادی دستگاه الکتریکی مرتبط سروکار دارند. اگر هرگونه خطا شامل اتصال کوتاه، خطای کابل و اضافه بار در تابلو برق رخ دهد، ممکن است تجهیزات و شبکه برق آسیب ببیند. برای مصون ماندن این سیستم ها از بروز آسیب، عیوب باید در اسرع وقت برطرف شوند. بنابراین برای جدا کردن قطعات معیوب و اتصال مجدد آن ها به نوع خاصی از دستگاه کلید برق مانند مدار شکن نیاز است. قطع کننده مدار یا Circuit Breaker یک وسیله الکتریکی است که برای محافظت از سیستم های قدرت در برابر جریان خطا، اضافه بار و اتصال کوتاه استفاده می شود. کلیدهای مدار در بازار انواع مختلفی دارند مانند کلید روغنی، کلید خلا، بادی بلاست، سولفور هگزا فلوراید، داخلی، فنری، پنوماتیکی و غیره. بنابراین، در این مقاله به یکی از انواع بریکرها، یعنی کلید برق SF6 و نحوه کار با آن می پردازیم. 

ویژگی های کلید قدرت SF6 

کلید قدرت سولفور هگزا فلوراید یکی از انواع کلیدهای (CB) است که از گاز سولفور هگزا فلوراید تحت فشار برای خاموش کردن قوس الکتریکی استفاده می کند. این یک گاز دی الکتریک است که دارای خواصی مانند خاموش کردن قوس و خاصیت عایقی برتر است. از این وسیله عمدتاً برای خاموش کردن قوس در بریکرهای ولتاژ بالا در شبکه های برق و نیروگاه های تا 800 کیلو ولت استفاده می شود. زمان کار این کلید برق عمدتاً بر اساس سازندگان آن متفاوت است، اما زمان کار معمولی حدود 18 تا 20 ثانیه است. محدوده ولتاژ قطع کننده مدار Sf6 در شبکه های برق 800 کیلو ولت و در سیستم های توزیع 35 کیلو ولت می باشد. 

ساختار کلید برق sf6

هنگامی که یک قوس در میان کنتاکت های بریکر ایجاد می شود، الکترون های آزاد را از آن جذب می کند و به یون های منفی تبدیل می شود. در مقایسه با الکترون ها، این ها سنگین تر هستند. به دلیل وزن زیاد یون ها، می توان تحرک آن ها را کاهش داد. در گاز SF6 بار دارای تحرک کمتری است که باعث افزایش توان دی الکتریک محیط می شود زیرا حرکت بار مسئول ایجاد جریان است.

خاموش کردن قوس در مدار شکن 

قبل از اینکه در مورد خاموش کردن قوس صحبت کنیم، باید بدانیم قوس چیست. در قطع کننده مدار، در حین باز کردن کنتاکت های حامل جریان، محیط وسط کنتاکت های باز به شدت یونیزه می شود که در سراسر آن جریان قطع کننده خط مقاومت کمتری پیدا می کند و همچنان در سراسر این خط تامین می شود، حتی کنتاکت های حامل جریان از هم جدا می شوند. از نظر فیزیکی وقتی جریان از یک کنتاکت به کنتاکت دیگر می گذرد، خط به حدی گرم می شود که شعله ور می شود. این به عنوان قوس الکتریکی یا Electercal ARC شناخته می شود.

کلید sf6

خاموش کردن قوس همچنین قطع قوس نیز نامیده می شود. اگر می خواهید ولتاژهای بالا را قطع کنید، باید مراقب باشید که مقدار شارش جریان در زمان باز شدن کنتاکت را کاهش دهید تا انتقال فلز کاهش یابد. بنابراین کاهش جریان باعث افزایش عمر کنتاکت ها می شود.

ساختار کلید SF6

قطع کننده مدار SF6 شامل دو بخش اساسی است که عمدتاً واحد قطع کننده و سیستم گاز است.

واحد قطع کننده

در این کلید، واحد قطع کننده شامل کنتاکت های ثابت و متحرک است که در داخل یک محفظه محصور شده اند. کنتاکت های متحرک از طریق بازوی فعال شده توسط یک مکانیسم به جلو و عقب حرکت می کنند. در اینجا این محفظه به عنوان محفظه قطع قوس که شامل گاز SF6 می باشد شناخته می شود. این محفظه را می توان به طور مستقیم به مخزن گاز متصل کرد، جایی که یک مکانیسم سوپاپ اجازه می دهد تا گاز به سمت محفظه قطع قوس برود.

ساختار کنتاکت ثابت و متحرک

کنتاکت ثابت یک کنتاکت استوانه‌ای توخالی است که از طریق یک شیپور قوس دار متصل می‌شود، در حالی که کنتاکت متحرک می‌تواند یک استوانه توخالی از طریق سوراخ‌های مستطیلی در طرفین باشد. این سوراخ‌ها به گاز اجازه می‌دهند که یک بار در امتداد و در سراسر قوس جریان پیدا کند. کنتاکت ها از طریق یک ماده مس- تنگستن پوشیده شده اند. گاز SF6 گران است. بنابراین پس از هر عملیات قطع کننده مدار، از طریق سیستم کمکی مناسب تمیز و بازیابی می شود.

سیستم گاز

گاز SF6 بسیار پرهزینه است و انتشار گازهای حاصل از آن برای محیط اطراف خطرناک است. بنابراین، هر جا که این گاز مورد استفاده برای پردازش مجدد ترکیب شود، از یک سیستم گاز بسته استفاده می شود. فشار آن نیز حفظ می شود. زیرا قدرت دی الکتریک آن تا حد زیادی به آن بستگی دارد. هنگامی که فشار گاز بسیار زیاد است، باید مراقب بود که با ایجاد پوسته‌گیری ایده‌آل، از نشت گاز در محل اتصالات جلوگیری شود.

یک مقاله مفید دیگر بخوانید: رله و کاربردهای آن

اتصال هر دو سیستم فشار ضعیف و فشار قوی را می توان از طریق هشدار دهنده های مبتنی بر فشار پایین و چندین کلید قفل انجام داد که در صورت کاهش فشار گاز تحت یک مقدار مشخص، هشدار می دهند، در غیر این صورت استحکام دی الکتریک کاهش می یابد و ظرفیت خاموش کردن قوس الکتریکی کاهش می یابد. دمای 20 درجه سانتیگراد برای جلوگیری از مایع شدن گاز SF6 در محفظه فشار بالا استفاده می شود. یک بخاری با دمای کمتر در محفظه فشار بالا متصل می شود. هنگامی که دمای محیط به کمتر از 16 درجه سانتیگراد رسید، یک ترموستات برای روشن شدن وصل می شود.

مدار شکن SF6 چطور کار می کند؟

به طور کلی، کنتاکت های کلید برق در شرایط کاری عادی بسته می شوند. هنگامی که خطا در سیستم رخ می دهد، کنتاکت های مدار شکن به طور جداگانه کشیده می شوند و یک قوس بین آن ها ایجاد می شود. جابجایی کنتاکت های متحرک را می توان از طریق دریچه ای که با فشار 16kg/cm^2 وارد گاز پرفشار داخل محفظه قطع کننده قوس می شود، هماهنگ کرد. گاز SF6 الکترون‌های آزاد را در خط قوس جذب می‌کند تا یون‌هایی را تشکیل دهد که در آن یون‌ها مانند یک حامل بار عمل نمی‌کنند. این یون ها قدرت دی الکتریک گاز را افزایش می دهند، بنابراین قوس می تواند خاموش شود. این روش نیروی گاز را تا 3 کیلوگرم بر سانتی متر مربع کاهش می دهد. 

مدار شکن SF6 در مقابل کلید خلا

تفاوت بین قطع کننده مدار SF6 و کلید خلا در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

کلید برق خلا کلید برق SF6
فناوری جدید تر فناوری قدیمی تر 
 نیاز به انرژی عملیاتی کم است انرژی مورد نیاز عملیاتی بالا است
 انرژی قوس بسیار کم است انرژی قوس کمتر است
فرسایش تماسی آن بسیار کم است فرسایش تماسی آن کم است
تعداد عملیات اتصال کوتاه بین 30 تا 100  تعداد عملیات اتصال کوتاه بین 10 الی 50
چندان قابل اطمینان نیست بسیار قابل اطمینان است
خاصیت دی الکتریکی پایین خاصیت دی الکتریکی بسیار بالا
هزینه مواد اولیه بالا و هزینه ساخت پایین هزینه مواد اولیه کم اما هزینه ساخت بالا

انواع مدارشکن SF6

سه نوع کلید برق SF6 وجود دارد که شامل موارد زیر می شود.

  • نوع غیر پافری
  • نوع پافری تک فشاری
  • نوع پافری دو فشاری

نوع غیر پافری

اولین مدارشکن یا CB اختراع شده Nonpuffer است که حاوی سیلندر پافری نیست. اصل کار این کلید برق مشابه Air Blast بریکر است.

کلید sf6 غیرپافری

نوع پافری تک فشار

این نوع کلید قدرت عمدتا حاوی سیلندر پافری است که یک سیلندر توخالی متغیر است. این سیلندر مانند یک پل بین دو تماس پایدار عمل می کند. از طریق کنتاکت ها به صورت محوری به سمت بالا و پایین می لغزد تا تماس بین دو کنتاکت پایدار برقرار و قطع شود. در این نوع کلید برق، گاز SF6 را می توان از طریق سیلندر متحرک فشرده کرد و در حین خاموش شدن قوس، گاز را در سرتاسر نازل رها کرد. این نوع قطع کننده مدار برای طیف وسیعی از ولتاژها که از 13.6 کیلو ولت تا 760 کیلو ولت متغیر است بسیار محبوب است.

نوع پمپ فشار دوگانه

مدار شکن فشاری دوگانه اشامل گاز فشرده SF6 در داخل یک سیلندر برای خاموش کردن قوس است. در این بریکر، گاز را می توان از سیستم فشار قوی به سیستم فشار پایین با استفاده از یک نازل در طول فرآیند خاموش شدن قوس آزاد کرد. این نوع طراحی قدیمی است، بنابراین دیگر چندان از آن استفاده نمی شود.

مزایای کلید برق SF6

از مزایای کلید برق SF6 می توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • خاصیت گاز SF6 خاموش کردن قوس است که در مقایسه با هوا 100 برابر موثر است.
  • زمان قوس بسیار کوتاه
  • استحکام دی الکتریک به دلیل الکترونگاتیوی بالاست
  • جریان بزرگ می تواند به دلیل قدرت دی الکتریک بالا قطع شود
  • طراحی فشرده و جمع و جوری دارد 
  • تمام انواع سوئیچینگ را انجام می دهد.
  • این CB شامل یک سیستم گاز مدار بسته بدون نشتی است.
  • قابل استفاده در شرایط آب و هوایی سخت
  • عملکرد بدون صدا
  • نیاز به نگهداری کمی دارد

معایب مدارشکن سولفور هگزا فلوراید

از معایب این وسیله می توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • در مقایسه با اکسیژن، سنگین تر است.
  • این بریکرها گران هستند
  • نشتی آن باید کنترل شود
  • نیاز به حمل و نقل ویژه دارد
  • بازسازی و ترکیب مجدد این گاز نیاز به تجهیزات اضافی دارد

کاربردهای کلید SF6

از کاربردهای این کلید می توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • این بریکرها برای محافظت از مدارهای مبتنی بر ولتاژ بسیار بالا تا 800 کیلو ولت استفاده می شوند
  • این می تواند یک مدار مبتنی بر ولتاژ بالا را برای هر نوع تعمیر و نگهداری و بازرسی قطع کند
  • این کلید از سیستم های توزیع و انتقال نیرو محافظت می کنند.
  • این تجهیز در شبکه های برق و نیروگاه های تولید برق استفاده می شود
  • خطوط توزیع و کنترل برق
  • مورد استفاده در مدارهای قدرت برای حفاظت از خط
  • در مدارهای یکسو کننده و خازن استفاده می شود
  • در حفاظت ترانسفورماتور استفاده می شود

سوالات متداول

1-چرا از SF6 در کلید برق استفاده می شود؟

دلایل استفاده از این گاز در کلیدهای مدار شامل غیرقابل اشتعال بودن، خواص عایق الکتریکی بالا، سمی نبودن، هزینه رقابتی و نیاز کم به نگهداری است.

2-آیا SF6 قابل اشتعال است؟

این گاز غیر قابل اشتعال با پایداری شیمیایی بالا است و از طریق واکنش های شیمیایی بین گوگرد و گاز فلوئوردار به دست می آید.

3-چه زمانی از مدارشکن خلا استفاده می کنید؟

بریکرهای خلاء عمدتاً در جایی استفاده می شوند که سطوح ولتاژ سیستم تا 72 کیلو ولت باشد.

4-هدف از گاز SF6 در کلیدهای برق مدار چیست؟

هدف بکارگیری از این گاز، خاموش کردن قوس است. این یک گاز دی الکتریک است که با خاصیت خاموش کردن قوس و خواص عایقی برتر موجود است.

5-فشار SF6 در مدار شکن چقدر است؟

فشار گاز در CB حدود 2.8 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است

ساخت و تولید تابلو برق صنعتی

اگر به دنبال خرید تابلو برق فشار ضعیف و تابلو فشار متوسط هستید، هم اکنون با کارشناسان آداک بهین نیرو تماس گرفته و دستگاه مورد نظر خود را سفارش دهید. به پشتوانه سال ها تجربه درخشان و همکاری با صدها شرکت و مجتمع بزرگ در سطح منطقه ای، کشوری و بین المللی، مفتخر به اجرای پروژه شما به صورت صفر تا صد خواهیم بود. برای استعلام قیمت ساخت تابلو برق کد زیر را اسکن نموده و یا با مشاوران ما تماس حاصل فرمایید.

تولید کننده تابلو برق

5/5 - (4 امتیاز)

روش های تماس با آداک

دفتر مرکزی: کرج، عظیمیه. بلوار 45 متری کاج، پلاک 199، واحد 1 و 3

تلفن: 02634156000

ایمیل: [email protected]

دفتر تهران: بزرگراه اشرفی اصفهانی، خیابان مخبری، پلاک 10 واحد 6

تلفن: 02144491255

ایمیل: [email protected]

کارخانه: شهرک صنعتی صفادشت، بلوار فروردین، خیابان فروردین نهم غربی، پلاک 104

تلفن: 02634156000