دليل شامل لقواطع الدائرة المفرغة: البناء والعمل والصيانة

في أنظمة الطاقة الحديثة، تعتبر قواطع الجهد الكهربي بمثابة الأبطال المجهولين الذين يأتون لحماية النظام من أي فشل. وهي قادرة على تعزيز موثوقية نظام معين وهي مفيدة بشكل خاص في التطبيقات ذات الجهد المتوسط ​​إلى العالي.

في هذا الدليل، سنلقي نظرة على قواطع الدائرة المفرغة بالتفصيل بما في ذلك كيفية عملها، وبنيتها وصيانتها. لذا، استمر في القراءة لترى كيف تضمن هذه الأدوات الرائعة الأمان في شبكاتك الكهربائية!

 

1) مقدمة ل قواطع الدائرة الفراغية

قواطع دوائر الفراغ هي أجهزة تستخدم في التركيبات ذات الجهد العالي لحماية الآلات من التلف عن طريق مقاطعة تدفق التيار الكهربائي. تعمل هذه الأجهزة عن طريق استخدام الفراغ، أي مساحة خالية من الغاز، في حجرتها لمنع حدوث أقواس كهربائية أثناء انقطاع الدائرة.

يمكن العثور على هذه القواطع في الأنظمة التي تطبق جهدًا يتراوح بين 1,000 إلى 35,000 فولت. يضمن الفراغ عدم مرور أي تيار بعد انقطاع الدائرة، حيث أن غياب الهواء أو الغاز يجعل من المستحيل إعادة إشعال القوس الكهربائي. وهي سريعة بشكل استثنائي مع القدرة على إطفاء القوس الكهربائي في غضون 0.02 ثانية، وبالتالي حماية النظام من الضرر المفرط.

2) مبدأ عمل قواطع الدائرة الفراغية

يتم استخدام قاطع الدائرة الفراغية في النظام الكهربائي لإيقاف تدفق الكهرباء عند حدوث أي عطل. دعونا نناقش آلية عمله!

الخطوة 1) الأداء الطبيعي

• في سيناريوهات التشغيل العادية، يتم تشغيل جهات الاتصال داخل القاطع مما يسمح بتدفق الكهرباء عبر جهات الاتصال.

الخطوة 2) اكتشاف الخطأ

• عند حدوث خطأ ما مثل ماس كهربائي أو زيادة في الحمل، تدخل آلية الحماية حيز التنفيذ. فهي تعمل على تشغيل قاطع الدائرة.

الخطوة 3) فصل جهات الاتصال

• ستلاحظ أن عناصر الاتصال الأساسية الموجودة داخل قاطع الدائرة ستبدأ في الانفصال. وعندما تبدأ جهات الاتصال في الفتح، يتشكل قوس كهربائي بين جهات الاتصال.

الخطوة 4) تشكيل القوس

• عندما تنفصل نقاط الاتصال داخل قاطع الدائرة، تتشكل شرارة كهربائية صغيرة تسمى القوس الكهربائي. يحدث هذا لأن الهواء المحيط بنقاط الاتصال يتحول إلى غاز، وتحاول الكهرباء المرور عبره. إذا لم يتم إيقاف القوس الكهربائي، فإنه يستمر في التدفق، مما قد يؤدي إلى حرق النظام أو إتلافه.

الخطوة 5) إطفاء القوس الكهربائي في الفراغ

• هذا هو المكان الذي يحدث فيه الجزء الأكثر أهمية حيث يتم نقل القوس إلى حجرة التفريغ. وذلك لأنه في الفراغ لا توجد جزيئات تسمح للقوس بالامتداد مما يؤدي بدوره إلى إخماد القوس بشكل أسرع إلى حد كبير.

الخطوة 6) استعادة العزل.

• عندما يتم إيقاف القوس، فإن القوة العازلة للفراغ والتي تبلغ ثمانية أضعاف القوة العازلة للهواء تضمن عدم إغلاق الدائرة وعدم تدفق التيار من خلالها.

الخطوة 7) إعادة الإغلاق

• بمجرد إعادة ضبط القاطع، يمكنك أنت أو النظام التأكد من الإغلاق الآمن للقاطع واستعادة التدفق الطبيعي للكهرباء.

تبلغ فترة استرداد الفشل مللي ثانية، وهذا هو السبب في أن قواطع VCB مناسبة بشكل استثنائي لجميع أنظمة الجهد العالي.

3) بناء قواطع الدائرة الفراغية

تهدف قواطع الدائرة الفراغية إلى تعزيز الموثوقية من خلال جعل جميع الأجزاء تعمل معًا لخدمة أغراضها المحددة. دعنا نلقي نظرة سريعة على مكوناتها وطريقة عملها!

i) قاطع الفراغ

يتم تركيب هذا المكون في منتصف القاطع حيث يتم إطفاء القوس الكهربائي، ويتكون من الأجزاء التالية:

• جهات الاتصال: يمكن تصنيف هذه الأجهزة إلى فئتين. مجموعة واحدة ثابتة بينما المجموعة الأخرى متحركة وتوجد على لوحة سياج قوسية تفصل بينهما لتعطيل الدائرة.

• الحماية (درع القوس): يتم تطبيق هذا على غرفة التفريغ لمنع التداخل مع الحرارة الناتجة عن القوس.

• مغلف الفراغ: يحافظ على الفراغ لمنع القوس من الاشتعال مرة أخرى.

2) آلية التشغيل

هذه الآلية مسؤولة عن الحركة النسبية لتلك الاتصالات. هناك نوعان من آليات التشغيل الأكثر شيوعًا والتي يتم تسليط الضوء عليها أدناه؛

• آلية الربيع: يتم استخدام الطاقة الميكانيكية المخزنة لفتح وإغلاق جهات الاتصال المعنية.

• الآلية المغناطيسية: تطبق هذه الآلية القوة الكهرومغناطيسية لضمان حركة اتصال أفضل.

ثالثا) نظام العزل

يمنع تغليف المكونات الداخلية حدوث فقدان للتيار الكهربائي، وبالتالي توفير طبقة إضافية من الأمان.

رابعا) الأجزاء الموصلة

عندما تكون دائرة القوس في وضع مغلق، يتم استخدام هذه الأجزاء لأنها تساعد القاطع على الاحتفاظ بأقل قدر من فقدان الطاقة.

v) نظام إطفاء القوس الكهربائي

ويهدف إلى مقاومة القوس الكهربائي وإطفائه بكفاءة خلال أجزاء من الثانية.

سادسا) الإسكان (السياج)

يُطلق على هذا المكون اسم الحاجز الذي يحمي العناصر الداخلية من الغبار والأمطار والأضرار المادية.

7) المكونات المساعدة

تساعد المكونات المساعدة في مراقبة حالة الدائرة، وهي من ثلاثة أنواع، على سبيل المثال:

• المؤشرات الميكانيكية: يسمح لك بمراقبة الحالة التشغيلية للقاطع وفقًا لحالته الحالية مثل مفتوح أو مغلق أو متعطل.

• الدوائر الثانوية: ترسل هذه الدوائر إشارات وتمكن من التحكم التلقائي في وظائف القاطع مما يعزز استخدامه بطريقة آمنة.

• مؤشرات تخزين الطاقة: بمساعدة هذه المؤشرات، يمكنك قياس الطاقة المخزنة في الوحدة مما يضمن قدرة القاطع على العمل عندما تنشأ الحاجة.

viii) القاعدة والموصلات

الغرض من هذه العناصر هو ضمان دعم الجهاز وربطه بالشبكة الكهربائية الأساسية.

4) أنواع قواطع الدائرة الفراغية

في عالم قواطع الدائرة الفراغية، توجد عدة أنواع مميزة لتلبية مستويات مختلفة من الجهد والتطبيقات الكهربائية. لذا، دعونا نلقي نظرة على أنواعها!

i) حسب تصنيف الجهد

• قواطع الدائرة الفراغية ذات الجهد المنخفض: تم تصميمها للتعامل مع جهد يصل إلى 1000 فولت. الوضع النموذجي الذي يتم فيه استخدام هذه القواطع هو داخل المنازل السكنية أو الإعدادات الصناعية الخفيفة.

• قواطع الدائرة الفراغية ذات الجهد المتوسط: يمكنها التعامل مع نطاقات الجهد بين 11-33 كيلو فولت. الاستخدام الشائع لـ قواطع الدائرة الفراغية المتوسطة يتضمن التشغيل في المنشآت الصناعية والمصانع وأنظمة توزيع الطاقة الحضرية.

• قواطع الدائرة الفراغية ذات الجهد العالي: في حين أنها متفوقة كهربائيًا مثل الاحتفاظ بجهد أعلى من 3500 فولت، فإن هذه الأنواع من القواطع قادرة على العمل بسلاسة مع أحمال التيار الكبيرة. تشمل بعض حالات الاستخدام شبكات الطاقة الكهربائية وأنظمة نقل الطاقة.

ii) عن طريق التطبيق

• قواطع الدائرة الفراغية الداخلية: يمكن استخدام الأنواع الداخلية من هذه القواطع في المصانع أو المحطات الفرعية أو أي مبنى أو هيكل آخر يتمتع ببيئة خاضعة للرقابة. تعمل هذه القواطع الكهربائية الداخلية على حماية المعدات الكهربائية وعادة ما تكون ذات أبعاد صغيرة.

• قواطع دوائر الفراغ الخارجية: يمكن نشرها في محطات فرعية مفتوحة، أو على أعمدة التركيب حيث تتعرض باستمرار للرياح والأمطار ودرجات الحرارة المنخفضة أو المرتفعة.  

5) مزايا قواطع الدائرة المفرغة

+ موثوقية كبيرة: يمكن الاعتماد على قواطع الدائرة المفرغة نظرًا لموثوقيتها وأدائها في مختلف البيئات. فهي تضمن أداءً عاليًا وثابتًا يقلل من الأخطاء في أي دوائر كهربائية.

+ عمر خدمة طويل: يمكن أن تدوم هذه القواطع لمدة تتراوح بين عشرين إلى ثلاثين عامًا دون أي تآكل أو تآكل. وذلك لأنها تعمل في فراغ مما يمنع معظم الأضرار التي تسببها عادةً عملية تكوين القوس الكهربائي.

+ تصميم مضغوط: إن حجمها يجعل تركيبها وبنائها أسهل بكثير. بالإضافة إلى ذلك، عند وضعها في محطات فرعية كهربائية فإنها تشغل مساحة أصغر بكثير من الأنواع التقليدية مما يسمح ببنائها بسهولة أكبر.

+ صديق للبيئة: هم SF6سداسي فلوريد الكبريت، وهو ما يجعل قواطع الدائرة المفرغة من الهواء أكثر استدامة من الناحية البيئية من النوع التقليدي. SF6 عبارة عن مادة كيميائية شديدة الخطورة تستخدم للمساعدة في عملية الكسر.

6) عيوب قواطع الدائرة المفرغة

في حين أن قواطع الدائرة المفرغة (VCBs) معروفة على نطاق واسع بمزاياها، إلا أنها تأتي مع بعض القيود:

- تكاليف أولية أعلى: على الرغم من أن قواطع الدائرة الفراغية متفوقة من حيث التكنولوجيا ولها فوائد طويلة الأجل، إلا أن تكلفتها أعلى بكثير من قواطع الدائرة الزيتية أو الهوائية. مثل هذه التكلفة العالية ستعيق بشكل أساسي التطبيقات ذات الحجم الصغير.

- القدرة على قطع التيار المحدود: أفضل استخدام لقواطع الدائرة المفرغة هو في تطبيقات الجهد المتوسط ​​(11-33 كيلو فولت) والتي لا يمكن استخدامها على مستويات جهد عالية جدًا. وبالتالي، فإن هذا يحد من استخدامها في بعض التطبيقات الصناعية أو تطبيقات شبكات الطاقة.

- الحساسية لتغيرات درجات الحرارة: يمكن أن تكون قواطع الدائرة المفرغة في بعض الأحيان حساسة للغاية تحت درجات الحرارة الساخنة والباردة للغاية مما قد يتسبب في حدوث خلل فيها.

7) تطبيقات قواطع الدائرة المفرغة

? المحطات الفرعية: تُعد هذه القواطع ذات قيمة كبيرة في محطات التوزيع حيث يتعين التحكم في مستويات الجهد المتوسط.

? الطاقة الشمسية وطاقة الرياح: تعتبر قواطع الدائرة المفرغة فعالة في مجال الطاقات المتجددة بسبب حجمها الصغير.

? الآلات الصناعية: أثناء التشغيل مع الآلات الكبيرة في القطاعات الصناعية، تعمل قواطع الدائرة المفرغة كحماية ضد الأحمال الزائدة والأعطال مما يضمن تشغيل الآلات في جميع الأوقات.

 

8) احتياطات صيانة قاطع الدائرة المفرغة

• التفتيش المنتظم: على الرغم من أنها تتطلب الحد الأدنى من الصيانة، إلا أنه يجب إجراء فحص منتظم بحثًا عن أي تلف أو فقدان للفراغ في المقاطعة لأنه يؤثر على تشغيلها.

• التنظيف: من الضروري تنظيف قواطع الفراغ لإزالة الغبار والأوساخ المتراكمة. وبالتالي، تستمر المكونات الداخلية في العمل بأفضل ما يمكن.

• فحص الختم: يجب عليك أيضًا البحث عن ختم فراغ محكم الغلق ضد التسرب. حتى الكسر الجزئي للختم قد يؤثر على كفاءة القاطع.

• اختبار التشغيل الميكانيكي: افحص آلية التشغيل الميكانيكية بحثًا عن أي علامات تشير إلى وجود عيوب. يتضمن هذا الاختبار فحص الزنبرك أو أي محرك آلية مغناطيسي آخر يستخدم لتشغيل القاطع. قد يساعد تشحيم المكونات المتحركة وبعض المكونات الأخرى في تجنب الأعطال الناتجة عن الاحتكاك.

• اختبار إطفاء القوس الكهربائي: قم بإجراء اختبارات على قدرة قاطع الفراغ على إطفاء القوس الكهربائي من وقت لآخر للتأكد من أن قاطع الدائرة يعمل أثناء حالة التيار الزائد كما ينبغي.

 

9) الأسئلة الشائعة

i) ما هو الفرق بين ACB و VCB؟

ACB تعني قاطع الدائرة الهوائية بينما VCB تعني قاطع الدائرة الفراغية، وكلاهما يختلفان على أساس وسط إخماد القوس الكهربائي الذي يستخدمونه.

يستخدم قاطع الهواء الهواء كوسيط بينما يستخدم VCB الفراغ مما يجعل VCB أسرع وأكثر موثوقية ويُستخدم في غالبية دوائر الجهد المتوسط ​​بينما يعد ACB مثاليًا للجهد المنخفض.

ii) أين يمكنني شراء قواطع الدائرة المفرغة؟

يمكنك شراء قواطع دوائر كهربائية مفرغة 11-33 كيلو فولت من DELIXIتتميز موديلاتها بالمتانة وتوفر تصنيفات مختلفة للجهد والتيار. وهي مثالية لمختلف التطبيقات الخارجية مثل المناطق الريفية والمناطق المرتفعة. كما أنها مقاومة لدرجات الحرارة الشديدة والتآكل. لمزيد من التفاصيل حول هذه السلع الراقية، تفضل بزيارة موقع Delixi الرسمي.