معرفی کلیدهای روغنی و رفتار آن

کلید روغنی

کلیدهای روغنی از اولین سری کلیدها برای قطع و وصل جریان در ولتاژهای بالا می­باشد. تاریخ استفاده از آن به اواخر قرن ۱۹ برمی­گردد

از معایب عمده این نوع کلید امکان انفجار و اشتعال و هزینه تعمیرات زیاد آن می­باشد، در ضمن اینکه هر قطره روغن باعث آلودگی یک مترمربع خاک می­شوند.

کشف خاموش شدن بهتر جرقه در روغن نسبت به هوا شاید یکی از اتفاقات مهم برای صنعت برق بوده است. در ظاهر تصور اینکه روغن قابل اشتعال ماده کم نظیری برای خاموش کردن جرقه باشد دور از انتظار بود. به هرحال، روغن بدلیل هدایت حرارتی بالای گاز هیدروژن تولید شده با واسطه جرقه درون روغن تا زمانی که درجه حرارت و فشار گازهای تجزیه شده درون کلید به حد انفجار نرسیده است عایق قابل قبولی است.

با افزایش توان جرقه نیاز به حجم بیشتر روغن خواهد بود. طراحی محفظه­­های قطع کلیدهای روغنی بیشتر با روش­های تجربی در آزمایشگاه­ها انجام شده است.

برای قطع کردن جرقه در جریان متناوب، از عبور طبیعی جریان از صفر استفاده می­شود. وظیفه اصلی محفظه قطع کننده جرقه این است که هنگامی که جریان به صفر رسید و جرقه خود به خود قطع شد، گازهای گرم و ذرات باردار به وجود آمده در محفظه­ای که کنتاکت­ها در آن قرار دارند پاک و دیونیزه شوند. این عمل باعث می­شود استقامت دی­الکتریک بین جفت کنتاکت­های کلید مجدداً بالا رود و در موقع برگشت ولتاژ بخصوص در قطع جریان کاپاسیتیو مانع برگشت مجدد جرقه شود.

بهتر است عوامل خاموش کننده، خنک کردن و دیونیزه کردن خیلی شدید نباشد، زیرا در قطع جریان اندوکتیو در اثر بریده شدن جریان قبل از رسیدن به صفر طبیعی، ولتاژ زیادی در دو سر کنتاکت­های کلید پدیدار می­شود که موجب برگشت مجدد جرقه می­شود.

محفظه­های قطع در این کلیدها به سه دسته عرضی و طولی و ترکیب آنها تقسیم­بندی می­شوند.

در روش عرضی جرقه در هنگام قطع جفت کنتاکت از مقابل سوراخ­هایی عبور می­کند که گرمای حاصل از جرقه باعث تبخیر روغن و تشکیل گاز به­ویژه هیدروژن می­شود که در نتیجه باعث افزایش فشار و آشوب روغن شده و جرقه را به سمت سوراخ­ها هدایت نموده که در نتیجه طول جرقه زیاد شده و در نقطه صفر عبور جریان جرقه خاموش می­شود.

درمحفظه ­های قطع طولی نیز روش عملکرد مشابه روش عرضی است. شکل (۱۰) اصول عملکرد آنها را نمایش می­دهد.

مشکل این دو روش خاموش کردن جرقه زمانی است که در هنگام قطع جریانهای سنگین فشار داخل محفظه قطع به حد انفجار برسد که برای جلوگیری از انفجار نیاز
به سوپاپ تخلیه فشار می­باشد و همچنین برای قطع جریان­های کوچک انرژی پایین جرقه امکان گرم کردن روغن تا حد تولید گاز را ندارد که در این حالت یک پیستون کمکی به همراه حرکت کنتاکت متحرک عمل جابجایی روغن را انجام می­دهد.

قطع موفقیت­آمیز جریان و خاموش کردن جرقه به طراحی محفظه قطع و اساساً به ولتاژ و جریان قطع وابسته است. زمان قطع جرقه بایستی در حداقل زمان ممکن بوده بطوریکه انرژی جرقه باعث سوختن کنتاکت­ها نشود.

در عمل مشاهده شده است که تقریباً امکان کم کردن زمان جرقه اتصال کوتاه در هنگام قطع کلید روغنی به کمتر از ۲۰ میلی ثانیه ناممکن است.

قطع جریان­های کم:

در قطع جریان­های کم، جرقه نیز قدرت کمی خواهد داشت و ممکن است مقدار گازی که در این زمان بسیار کوتاه (نیم پریود) ایجاد می­شود آنقدر کم باشد که نتواند فشار لازم را برای بالا بردن استقامت الکتریکی بین دو کنتاکت را پیدا کند، بنابراین در اثر برگشت ولتاژ جرقه مجدداً شروع می­شود و تا چند پریود نیز ادامه خواهد داشت. چنانچه مشاهده می­شود قطع جریان در کلید کم روغن تابع شدت جریان است، از این جهت برای کوتاه کردن زمان جرقه در جریان کم باید قسمت فوقانی محفظه را خیلی کوچک درست کرد، در نتیجه تراکم گاز زیاد شده و برای خنک کردن گازهای گرم باید روغن را در اطراف جرقه خیلی سریع به جریان انداخت.

در شکل(۱۱) به جریان انداختن روغن مستقل از شدت جریان توسط حرکت کنتاکت لوله­ای شکل (۲) به طرف پایین صورت می­گیرد. در هنگام حرکت کنتاکت مذکور، روغن از قسمت پایین پل دژنگتور و از طریق کنتاکت لوله­ای شکل به سمت بالا پمپ شده و مستقیماً به جرقه پاشیده خواهد شد.

قطع جریان­های زیاد:

در هنگام جدا شدن جفت کنتاکت کلید در جریان­های زیاد در محیط روغن، جریانی که از آخرین نقطه تماس کنتاکت می­گذرد باعث گداخته شدن و تبخیر فلز کنتاکت شده و بدین واسطه جرقه الکتریکی یا قوس الکتریکی بین دو کنتاکت پایه­گذاری می­شود.

جریان زیاد جرقه روغن اطراف قوس را تبخیر و تولید حباب­های گاز با فشار زیاد می­کند. به محض اینکه پایه جرقه در قسمت پایین کلاهک عایقی (۳) به محل فشرده شده منبع روغن (۶) می­رسد، گازهای یونیزه داغ تحت فشار ایجاد شده در اثر قوس، روی سطح روغن فشار وارد کرده و موجب می­شود روغن در محفظه (۷) به طرف پایین جریان پیدا کند و از مجرایی که در شکل (۱۱) نشان داده شده (۴) به اطراف ستون جرقه فشار وارد کرده و باعث شود گازهائی که در اطراف کنتاکت ثابت (۱) جمع شده­اند به داخل حفره توخالی کنتاکت ثابت کشیده شوند.

در آنجا تبادل فشار صورت می­گیرد و قسمت زیادی از گازها و بخار روغن دوباره جذب روغن می­شود. درست موقعی که فاصله دو کنتاکت به حداقل می­رسد عمل خنک کردن و تخلیه گاز و دیونیزه شدن انجام می­گیرد.

طراحی ساختار پل­ها مسیر هدایت عبور روغن از کانال­ها و سوراخ­ها به نحوی است که به صورت شعاعی و در تمام طول جرقه به اطراف قوس فشار وارد ­کنند؛ بدون آنکه طول آن را زیاد کند تا باعث برگشت مجدد جرقه شوند.

سرعت قطع کلیدهای روغنی برای ولتاژهای متوسط ۱۲ تا ۳۶ کیلو ولت حدود ۳ تا ۵ متر بر ثانیه می­باشند.

 

تعمیر ونگهداری کلیدهای روغنی

بدلیل تجزیه روغن در هنگام جرقه­زنی، روغن داخل محفظه قطع به سرعت کربونیزه شده که در نتیجه قدرت عایقی آنرا کاهش می­دهد. بنابراین محفظه قطع و روغن آن بایستی بصورت دوره­ای فیلتر و یا تعویض شوند. توصیه سازندگان بطور معمول بین ۳ تا ۵ سال و بسته به تعداد عملکرد کلید دارد و در ضمن اینکه پس از چند بار اتصال کوتاه حتماً بایستی روغن کلید تعویض شوند.

قابل به ذکر است که تعداد دفعات قطع جریان اتصال کوتاه نامی در کلیدهای روغنی خیلی پایین بوده و به بیش از ۵ بار نمی­رسد.

کلید Air-­Blast

کلیدهای Air-Blast مدرن در فشار حدود ۱۰ تا ۲۰ اتمسفر کار می­کنند. در این فشار تحمل دی­الکتریک هوای فشرده با روغن قابل قیاس است. در بیشتر کلیدهای Air-Blast از هوای فشرده بعنوان ماده عایقی در محفظه­های قطع استفاده می­شود. عملاً برای انواع کلیدهای مذکور هوای مورد استفاده بایستی رطوبت­زدایی شود. رطوبت پایین در ضمن باعث جلوگیری از خوردگی قطعات داخل کلید خواهد شد.

در کلیدهای Air-Blast هنگام قطع، هوای فشرده بسرعت از محفظه قطع به خارج تخلیه می­شود و حرکت جفت کنتاکت­ها نیز طولانی بوده و قطع آن قابل رؤیت است (که این یکی از مزایای استفاده از این کلید است) ولی صدای زیاد تخلیه هوا از مشکلات عمده
آن به حساب می­آید.

تخلیه هوا و نیاز به تجهیزات جانبی مانند کمپرسور و منابع ذخیره هوا و لوله­کشی و هزینه نگهداری و سرویس در این نوع کلید از مشکلات عمده آن به حساب می­آید، شکل(۱۲) نمایی از یک کلید هوای فشرده فشار قوی را نشان می دهد.

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: ۰ میانگین: ۰]

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *