پست فشار قوی

انواع پستهای فشار قوی بر حسب نوع كار :

1ـ پستهای نیروگاهی یا بالا برندة ولتاژ (Step Up Substation) :

وظیفة این پستها افزایش ولتاژ خروجی ژنراتورها به سطح ولتاژ انتقال می‌باشد.

2ـ پستهای انتقال (High Voltage Substation) :

وظیفه پستهای انتقال ، كاهش ولتاژ الكتریكی به سطح ولتاژ فوق توزیع و همچنین تقسیم این ولتاژ به خروجی های متعدد می باشد .

3ـ پستهای توزیع(Distributio Substation) :

وظیفة این پستها پایین آوردن ولتاژ از سطح فوق توزیع به سطح توزیع بوده و انرژی الكتریكی در این سطح را زا طریق فیدرهای مختلف تحویل می دهد .

4ـ پستهای فشار ضعیف(Low Voltage Substation) :

كه وظیفه آن تبدیل ولتاژ توزیع به ولتاژ فشار ضعیف است كه قابل استفاده در مصارف صنعتی و خانگی باشد .

5ـ پستهای كلیدی یا كوپلاژ(Switching Substation) :

در این پستها سطح ولتاژ تغییر ننموده و صرفاً بعنوان یك تقسیم كننده ولتاژ ثابت را در فیدرهای مختلف و متعدد تغذیه می نماید .

در عمل ممكن است یك پست تركیبی از دو یا چند نوع فوق الذكر باشد كه هم

افزاینده و هم كاهنده و هم بصورت یك پست كلیدی باشد . انواع پستها از لحاظ استقرار فیزیكی :

پستهای فشار قوی از لحاظ وضعیت استقرار آنها به دو دسته تقسیم می‌گردند:

1ـ پستهای باز یا خارجی (Out door s/s) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در معرض شرائط جوی محیط از قبیل گرد و خاك ، باد ، باران ، رعد و برق و غیره بوده و عایقی بین آنها و هوا نمی باشد .

2ـ پستهای بسته یا داخلی (in door S/S) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در داخل اطاق یا سالن سر پوشیده قرار دارند .

پستهای باز نیز به چند دسته تقسیم می شوند :

1ـ پستهای معمولی (conventional) :

این پستها در جاییكه محدودیت زمین وجود نداشته باشد احداث می گردد و عایق بین فازها و تجهیزات و زمین ، هوا می باشد و از این نظر می بایست فاصله ایمنی و مجاز كاملاً رعایت گردد . این پستها از نظر هزینه از بقیه پستها ارزانتر می باشد .

2ـ پستهای گازی یا (Gas Insulated Substation) :

كلیه تجهیزات فشار قوی در پستهای گازی در داخل محفظة فلزی قرار دارند كه بوسیلة گاز SF6 یا هگزافلوئور گوگرد كه دارای خاصیت عایقی خوبی می باشد تحت فشار معینی پر شده است و چون خاصیت عایق گاز SF6 تقریباً سه برابر هوا می باشد درنتیجه فضای پستهای گازی بمراتب كوچكتر از پستهای معمولی می‌باشد و در جاییكه محدودیت زمین مطرح باشد خیلی مناسب است .

از مزایای دیگر پستهای GIS اینست كه چون درمعرض مستقیم عوامل جوی نمیباشد لذا امكان آلودگی و رطوبت وجود نداشته و بروز اتصالی و حوادث دیگر به مراتب كمتر می باشد و از طرفی به علت ایزوله بودن قسمتهای برقدار وتحت ولتاژ از افراد ایمنی آن در حد بسیار بالایی می باشد . یكی از معایب پستهای گازی مایع شدن گاز به هنگام برودت هوا در درجه حرارتهای خیلی پایین می باشد از طرفی هزینه این پستها خیلی بالا می باشد .

3ـ پستهای سیار (Mobiel Substation) :

این پستها نیز بصورت GIS بوده تا از نظر حجم تجهیزات و وزن كل پست

كاهش پیدا نماید ترانسفورماتور و سایز تجهیزات بر روی یك یا دو تریلر كه می توان توسط یدك كش مخصوص حمل و جابجا كرد نصب گردیده است . قدرت این پستها كه درحدود 30 تا 40(MVA) می باشد و معمولاً بصورت 63.20, 132.20, 230.20, 230.63 كیلو ولت در ایران مورد استفاده قرار می‌گیرند .

مزیت این نوع پست در جابجایی سریع و استقرار آن در نقاط جدید و مورد نیاز می باشد .

پستهای بسته یا داخلی نیز خود به سه نوع تقسیم می گردد :

1ـ پستهای فشار قوی باز :

به پستهای اطلاق می شود كه علاوه بر شینها سكسیونرها و دیژنكتورها نیز پشت دربهای توری حداقل از یك طرف قابل رؤیت باشد .

2ـ پست فشار قوی نیمه باز :

در این نوع پستها قطعات زیر فشار تا ارتفاع دسترسی از هر جهت محفوظ و پوشیده هستند و از آنجا به بعد ( اغلب سكسیونرها و شین ها ) آزاد و قابل

رؤیت باشد .

3ـ پست فشار قوی بسته :

در این پست تمام قسمتهای زیر ولتاژ حتی شین ها در یك محفظه كاملاً بسته و پوشیده با دربهای فلزی نصب شده اند ( پستهای تابلویی و یا قفسه ای ) نظر به اینكه این پست از همه طرف كاملاً مسدود است . می توان حتی آن را تحت شرایطی در هوای آزاد نیز قرار داد ( مانند كیوسكهای فشار قوی توزیع برق شهری )

بد نیست در اینجا اشاره ای هم به انواع خطوط انتقال بكنیم این خطوط جهت انتقال انرژی الكتریكی از محل تولید كننده به مصرف كننده ساخته شده اند و چون در طی این مسافت زیاد افت ولتاژ به وجود می آید باید ولتاژ خطوط را بالا برد این خطوط همگی به صورت سه فاز می باشد و از نظر قرار گرفتن هادیها روی برج به سه دسته تقسیم می شود :

1ـ خطوط تك مداره (single circuit) :

در این نوع خطوط شكل دكل یا برج یا پیلون یا تاور طوری است كه در هر

فاز خط تنها یك هادی الكتریكی قرار گرفته است .

2ـ خطوط دو مداره (Double circuit) :

در این نوع خطوط دو مداره سه فازه و هر دو مدار روی یك برج قرار گرفته‌اند.

3ـ خطوط باندل (Bundle) :

در این نوع خطوط هر فاز مركب از چند هادی كه ازلحاظ اندازه كاملاً مساوی

هستند تشكیل می شود . بكاربردن سیستم باندل بخاطر ظرفیت انتقال زیادتر و پایین آوردن ولتاژ بحرانی كرونا می باشد .

بطور كلی پست ها یكی از قسمتهای مهم شبكه های انتقال و توزیع انرژی الكتریكی می باشند زیرا وقتیكه بخواهیم انرژی الكتریكی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال دهیم برای اینكه بتوانیم از افت ولتاژ جلوگیری نماییم بایستی بطریقی ولتاژ تولید شدة ژنراتور را بالا برده و سپس آنرا انتقال داده تا به مقصد مورد نظر برسیم و در آنجا دوباره ولتاژها را پایین آورده تا جهت توزیع آماده شود كلیة این اعمال در پستهای انتقال و توزیع انجام می شود .

در یك پست فشار قوی وظیفه اصلی نبدیل ولتاژ می باشد كه وظیفه را المنت اساسی پست یعنی ترانسفورماتور قدرت انجام می دهد .

جهت اندازه گیری پارامترهای اساسی انرژی الكتریكی نیاز به مبدلهای جریان و ولتاژ می باشد (VT,CT) و همچنین جهت قطع و وصل مدار نیاز به كلیدهای فشار قوی نظیر سكسیونر و دیژنكتور می باشد بعلاوه یكسری وسایل دیگر نظیر برقگیر، لاین تراپ و… جهت حفاظت و … مورد نیاز می‌باشد . جهت حفاظت خطوط و وسایل نصب شده در پست نیاز به رله های حفاظتی و همچنین در مواقعی كه برق پست قطع می شود نیاز به یك ولتاژ ثابت و ذخیره شده می باشد كه آن توسط سیستم باطریخانه تأمین می شود .

1) تجهیزات پست

یك پست فشار قوی ممكن است شامل تمامی یا قسمتی از تجهیزات زیر باشد .

1ـ سوئیچگیر (switch hear)

2ـ ترانس قدرت (power tranformer)

3ـ ترانس زمین(Ground tr)

4ـ ترانس تغذیه داخلی (server tr)

5ـ جبران كننده (Compensa tors)

الف : خازنی Capacitor(s)

ب : سلفی Inductor (s) ابتدا توضیح مختصری در مورد هر كدام از موارد فوق داده می شود سپس نكات مهم به تفصیل شرح داده می شود .

1ـ2) سویچگیر :

عبارتست از مجموعه ای از عناصر و تجهیزات كه به منظور ارتباط فیدرهای مختلف در یك ولتاژ معین مورد استفاده قرار می گیرند و خود شامل اجزاء زیر می باشد :

1ـ باسبار یا شینه (Bus Bar) – [B.B]

2ـ كلیدهای قدرت (Circuit Breaker )- [D.S]

3ـ سكسیونر یا جدا كننده (Disconector Swich )-[D.S]

4ـ ترانسفورماتور جریان(C.T) (Current transformer)

5ـ ترانسفورماتور ولتاژ (T.V) (Noltage trnsformer)

6ـ برقگیر (P.I) (Post Insulation)

7ـ تكه موج (L.A) (Ligting Arestor)

8ـ تكه منطبق كننده خط Line trap) یا (Ware trap

9ـ مقره Post insukator P.I

ترانسفورماتور قدرت :

برای بالا بردن ولتاژ بمنظور انتقال انرژی الكتریكی به فواصل دور ( برای انتقال برق به فواصل دور ـ همانطور كه گفته شد ـ ولتاژ را بالا می برند تا تلفات خط انتقال پایین بیاید ) و همچنین برای پایین آوردن ولتاژ بمنظور رساندن آن به سطح قابل مصرف بوسیله مصرف كننده ها و همچنین برای اتصال دادن دو شبكه فشار قوی بكار می رود . ترانسفورماتور اول را افزاینده ، ترانسفورماتور دوم را كاهنده و ترانسفورماتور آخری را كوپلاژ می نامند . تفاوت ترانس یا ولتاژ با ترانس قدرت در آن است كه درترانس ولتاژ یا جریان نمونه ای از ولتاژ یا جریان مورد نظر گرفته می شود و مقدار آن كاهش داده می شود و در هر لحظه ولتاژ یا جریان ثانویه تابع ولتاژ یا جریان اولیه می باشد . ولی در ترانسفورماتور قدرت چون ثانویه به بار متصل است كه تعیین كننده است توان تأمین شده توسط اولیه ، بستگی به توان خواسته شده در ثانویه دارد .

3ـ2) ترانس زمین :

هرگاه شبكه ای از یك مثلث یك طرف ترانسفورماتوری تغذیه نماید برای ایجاد

نقطة نوترال و زمین نمودن آن از ترانسفورماتور زمین كه بصورت زیگزاك سیم پیچی شده است استفاده می گردد .

4ـ2) جبران كننده ها :

در جریان متناوب هادیهای منتقل كننده انرژی الكتریكی ، ترانسفورماتورها، مصرف كننده از قبیل موتورها ، كوره های الكتریكی لامپهای گازی و حتی بوبین ها كم و بیش یك نوع مصرف كننده سلفی هستند و باعث ایجاد اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ می شوند . با بالا رفتن اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ ( ) شبكه ، ضریب توان ( ) شبكه كم شده و كاهش ( ) تأثیرات زیر را برجای می گذارد .

1ـ درانتقال یك توان ثابت با كوچك شدن ضریب توان ، توان دواته بزرگ شده در نتیجه مقدار مؤثر جریان خط I افزایش پیدا می كند كه این افزایش جریان اثرات زیانباری بدنبال خواهد اشت : الف : بزرگ شدن سطح مقطع رسانه ها و كابلهای انتقال انرژی و در نتیجه بالارفتن هزینه ب: حجیم شدن دیگر تجهیزات از قبیل كلیدها و فیوزها ، دستگاههای امدازه گیری و وسائل حفاظتی و .. متعاقب آن افزایش هزینه .

2ـ عدم توانایی استفاده از تمام قدرت ترانسفورماتور ، زیرا برای تأمین توان دواته (pw) باید : ( ظاهری ) داشته باشیم كه هرقدر  كمتر باشد نیاز به ps بیشتری داریم .

3ـ افزایش افت اختلاف سطح درترانسفورماتورها و در نتیجه مشكل شدن كار رگولاتور ولتاژ در ترانسفورناتور و ثابت نگهداشت ولتاژ در نیروگاه می شود .

4ـ افزایش تلفات در ترانسفورماتورها

5ـ كاهش راندمان ترانسفورماتورها و ضریب بهره تأسیسات الكتریكی

به دلیل فوق سعی بر این است كه تأسیسات الكتریكی با ضریب توان خوب و حتی الامكان نامی خودشان كار كنند برای تصحیح و اصلاح ضریب توان

راههای ذیل موجود است :

الف : محدود كردن توان دواته : در این روش قدرت موتورها متناسب با قدرت ماشینهای افزار انتخاب شوند . بعبارت دیگر قدرت موتورها بزرگتر از قدرت مكانیكی كه از موتور گرفته می شود و كاری كه انجام می دهد نباشد .

ب: جبران توان دواته توسط همفاز كننده دوار كه خود بردو نوع است . همفاز كننده سنكرون و همفاز كنندة آسنكرون كه هر دوی آنها قابل استفاده جهت بهبود بخشیدن به وضع ضریب توان در شبكه بدون بار یا با بار ـ استفاده كرد .

ج: جبران كننده توسط خازن : یكی از راههای فنی ـ اقتصادی جهت اصلاح ضریب قدرت شبكه استفاده از خازن می باشد بدین ترتیب كه بصورت موازی با بار قرار داده می شود .

بدنیست در اینجا اشاره ای هم به راكتورها شود اصولاً راكتورها در پستهای فشار قوی به دو صورت نصب می گردد :

1ـ سری : برای محدود كردن جریان اتصال كوتاه

2ـ موازی برای تغییر ضریب قدرت و اصولاً برای كاهش ولتاژ در شرایط اضطراری شبكه استفاده می شود . یا درمواقعیكه خطوط طولانی فشار قوی بدون بار بوده و بخاطر خاصیت خازنی ، ولتاژ شبكه بمقدار زیادی افزایش یافته باشد كه

در این حالت از راكتور استفاده می شود .

5ـ2) تأسیسات جانبی

تأسیسات جانبی پست شامل موارد زیر می باشد :

1ـ اطاق فرمان (Control room)

2ـ اطاق رله (Relay room)

3ـ اطاق باطریخانه (Battry room)

4ـ دیزل ژنراتور اضطراری (Emergency generator)

5ـ تابلوی توزیع AC (A.C distribution)

6ـ تابلوی توزیع DC (D.C distribution)

7ـ باتری شارژر (Battry charger)

8ـ روشنائی اضطراری (Emergency lighting)

9ـ روشنایی محوطه (Switch yard lighting)

10ـ تأسیسات زمین كردن و حفاظت در مقابل صاعقه(shield wire)

2) سوئیچگیر

اساسی ترین قسمت یك پست فشار قوی سوئیچگیر می باشد كه اكنون به شرح مفصل قسمتهای مختلف سوئیچگیر می پردازیم .

1ـ3) باسبار یاشین (BUS BAR)

تعریف شین : وسیله ایست جهت جمع و توزیع انرژی الكتریكی بصورت همزمان بدین معنی كه فیدرهای ورودی و خروجی و سیم ها و كابلهای یك پست و همچنین ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات یك سوئیچگیر تحت یك ولتاژ ثابت بوسیله یك هادی به نام شین در هر فاز به هم اتصال می یابند . می توان گفت كه تمام انرژی ها و ترانسفورماتورها و سیمها و كابلهای یك نیروگاه یا یك تبدیلگاه كه ولتاژ مساوی دارند با یك شمش یا یك رسانا بنام شین در هر فاز بهم وصل می‌شوند . شین وسیله جمع آوری و پخش انرژی در آن واحد است .

جنس شین ممكن است از نس یا آلومینیم باشد آلومینیم در برابر مس دارای خواص به شرح زیر است ك استقامت استاتیكی آلومینیم از مس بیشتر است . تحمل مكانیكی مس و آلومینیم باهم برابر است .

ازدیاد درجه حرارت به واسطه ازدیاد شدت جریان و یا جریان اتصال كوتاه در

آلومینیم كمتر است . آلومینیم درموقع جرقه زدن و سوختن ایجاد خاكستر زیاد نمی كند و چون جسم باقیمانده هادی الكتریسیته نمی باشد به مقره ها و پایه های عایقی شین آسیب نمی رساند .

مس درمقابل بخار گوگرد خیلی حساس است و … معایب مهم آلومینیم : اكسیداسیون سطحی ، فرورفتن در اثر فشار و اثر الكترولیتی شدید . در جداول1و2 مهمترین مشخصات و خواص فلز و آلومینیم و مس آورده شده است .

1ـ1ـ3) انواع شین از نظر شكل ظاهری

1ـ شین تخت یا تسمه ای كه معمولاً از جنس مس می باشد و بیشتر در سطح ولتاژ 20kv مورد استفاده قرار می گیرد از مزایای این توع شین این است كه اتصالات و برقراری انشعابات به سهولت و بدون استفاده از كلمپ مخصوص انجام می پذیرد .

2ـ شین طنابی : كه هم جنس مس و آلومینیم ساخته می شود . شكل ظاهری آن شبیه سیم های مورد استفاده در خطوط هوایی می باشد لیكن برعكس خطوط هوایی در ساختمان آن از رشته های فولادی استفاده نشده است . از این نوع شین در سطوح ولتاژ :63 , 132 ,230 (kv) استفاده می شود . ازمزایای آن سهولت احداث و سرعت در تعمیرات می باشد .

3ـ شین لوله ای : این نوع شین غالباً از جنس آلومینیم می باشد و برای سطوح ولتاژ 400kv و بالاتر بكار می رود زیرا در ولتاژهای بالا بعلت اثر پدیده پوسته ای در شینهای طنابی جریان در مركز سیم حداقل می باشد واكثر جریان از سطح خارجی سیم عبور می نماید بنابراین با لوله ای ساختن شین می توان وزن باسبار و در نتیجه هزینه آنرا كاهش داد . مزیت دیگر این نوع باسبار این است كه تغییرات شكم سیم نسبت به درجه حرارت چندان محسوس نیست .

2ـ1ـ3) شینه بندی

نحوه ارتباط الكتریكی فیدرهای مختلف یك سوئیچگیر را به یك باسبار شینه بندی می گویند . عوامل مؤثر در نوع ترتیب و آرایش باسبار یا B.B Arogment به

شرح زیر می باشند :

1ـ هر پست با توجه به ظرفیت و ولتاژ دارای شینه بندی خاص خود می باشد .

2ـ میزان ضریب اطمینان در تأمین بار مصرف كننده و اینكه هرگاه عیبی در باسبار پیش آید آیا كل پست و فیدرها ، بی برق می شود یا فقط قسمتی كه معیوب است خارج شده و بقیه در مدار باقی می ماند .

3ـ تعداد فیدرها : در صورتیكه تعداد فیدر ها بالا باشد می بایست آرایش مناسب ایجاد گردد .

4ـ وضعیت پست از نظر توسعة آینده

5ـ اقتصادی بودن آرایش طراحی شده

3ـ1ـ3) انواع شینه بندی :

شینه ها بطور كلی به دونوع تقسیم می شوند : شین ساده و شین مركب

الف ـ3ـ1ـ1) شینه بندی ساده :

شین ساده ، ساده ترین نوع جمع و پخش انرژی است در شینه بندی ساده به ازای هر فاز یك شین وجود دارد ( در شبكه سه فاز ، سه شین )

در این شینه بندی تقسیم برق با همان ولتاژ ژنراتور صورت گرفته است و هر یك از ژنراتورها و خطوط انتقال دارای دیژنكتور مخصوص بخود می باشد . در دو طرف كند شین 60kv نیز جهت انتقال به راه دور در نظر گرفته شده است . هنگامیكه ژنراتورها با تمام بار كار می كنند سكسیونر های طولی باز بوده و هر دسته از مولد ها مصرف كننده های خود را به طور مستقل تغذیه می كنند در هنگام بروز اتصالی جریان اتصال كوتاه نصف حالتی است كه سكسیونرهای طولی بسته هستند و ژنراتورها موازی كار می كنند . در مواقعی هم كه بار كم باشد با بستن سكسیونرهای ( وصل) طولی می توان ژنراتورهای اضافی را زا مدار خارج كرد پس در قطع شین توسط سكسیونرهای مقسم شین ، اشكال اول حل می شود ( با توجه به سیستم مشروحه فوق ) و برای حل مشكل دوم باید برای برقراری ارتباط بین شین ها از دیژنكتور استفاده كرد .

ب) قطع طولی شین بوسیله دیژنكتور :

همانطور كه گفته شد برای رفع اشكال دوم در شینه بندی ساده در تقسیم ‌شین از دیژنكتور استفاده می شود تا در هنگام بروز اتصالی در شین باعث قطع تمام ژنراتورها نمی شود . همچنین برای ارتباط طولی بین شین ها لزومی به بی بار كردن شین نمی باشد . این نوع دیژنكتورها به باس سكشن (Bus section) معروف

می باشد .

ب ـ 3ـ1ـ3) شینه بندی چند تایی یا مركب :

نوع دوم شینه بندی ، شینه بندی مركب می باشد . برای برطرف كردن معایب مربوط به شین ساده تز شین مركی استفاده می شود . ساده ترین ومتداولترین گونه شین مركب باسبار دوبل می باشد . در سیستم باسبار دوبل ( دوشین بازای هر فاز ) معمولاً یك شین زیر بار است و شین دیگر به عنوان رزرو بكار گرفته می شود . ارتباط ورودی و خروجی با هر یك از شین ها به كمك یك سكسیونر برقرار می گردد . لذا در حالت كار عادی شبكه ، نیمی از سكسیونرها باز و نیم دیگر بسته هستند باید توجه داشت كه تعویض بار از یك شین به شین دیگر از طریق قطع و وصل سكسیونرها می‌بایست بدون بار انجام گیرد . لذا موقع تبدیل بار از یك شین به شین دیگر باید كاملاً مطمئن بود كه شین تازه وارد با وصل كردن اولین سكسیونر جریان نمی كشد . به همین دلیل است كه در سیستم شین دوبل ، ارتباط دو شین بوسیله یك كلید قدرت بنام كلید كوپلاژ ( كوپلاژ ارزی ) یا Bus coupler انجام میگیرد .

ترتیب كار بدین گونه است كه برای تبدیل بار از یك شین به شین دیگر ابتدا كلید كوپلاژ بسته شده و دو باسبار هم پتانسیل می گردند و سپس سكسیونرهای باز را بسته و پس از آن سكسیونرهای بسته را باز می نماییم و در پایان كار كلید كوپلاژ را نیز باز می كنیم و با بكار بردن این روش هیچكدام از سكسیونرها زیر با قطع و وصل نمی شوند استفاده از سیستم شین دوبل و كلید كوپلاژ قسمت بیشتر معایب شین ساده را برطرف نموده و امكان تمیز كردن تأسیسات و گرفتن انشعاب جدید آنرا بدون قطع برق تمام یا قسمتی از پست میسر می سازد لكن برای تعمیر یا سرویس دیژنكتورها راهی جز قطع برق وجود ندارد . از اینرو برای رفع این نقیصه با استفاده از سكسیونر موازی با هر یك ازدیژنكتورها می توان اقدام كرد. هر دیژنكتور . دو سكسیونر وجود دارد . وجود این سكسیونر ها به این خاطر است كه هرگاه بخواهیم دیژنكتوررا تعمیر یا سرویس بكنیم بطور كامل از شبكه خارج نمائیم البته گاهی در خطوط انتقالی كه بصورت باز ( شعاعی ) باشد یك طرف دیژنكتور . سكسیونر نصب می شود . از مزایای این نوع شینه بندی می توان ارزانی و سهولت در بهره برداری را نام برد لكن دارای معایب زیر می باشد :

1ـ تعمیرات بر روی شین بدون قطع بار امكان ندارد .

2ـ توسعه پست بدون قطع بار عملی نمی باشد .

3ـ بروز اتصالی بر روی باسبار باعث قطع كامل برق می شود .

4ـ خراب شدن دیژنكتور یكی از خطوط باعث قطع برق آن خط می گردد .

بطور كلی دو عیب : عدم توانایی انشعاب گیری و جدا نمودن خط و قطع برق

كل باسبار هنگام بروز اتصال كوتاه از معایب مهم شینه بندی ساده می باشد كه برای رفع اشكالات فوق مدارات زیر طرح شده است :

الف) قطع طولی شین بوسیله سكسیونر تقسیم كنندة باس بار :

دراین روش‌شین‌بوسیله یك یا چند سكسیونر به دو یا چند قطعه تقسیم می‌شود

كه درحالت عادی هر چند كدام مولدها ، شین های مربوط به خود را كه دارای خروجی های مشخص می باشد اغذیه می كند و در موقع كم باری می توان با بستن سكسیونر یا سكسیونرها یك یا چند ژنراتور را از مدار خارج نمود بدون اینكه برق تعدادی از خطوط قطع گردد . بطور كلی در این روش عیب اول مطروحه ـ یعنی انشعاب گرفتن و جدا كردن امكان پذیر است همزمان كه نیمی از باسبار در مدار بوده و دارای برق خواهد بود . شین 6kv خروجی ژنراتور است و مصارف الكتریكی اطراف نیروگاه را هم تأمین می نمود . این سكسیونر اصطلاحاً به سكسیونر ( بای پاس ) معروف می باشد . این سكسیونرها در حالت عادی شبكه باز هستند . بهنگام خارج نمودن یكی از دیژنكتورها بشرط آنكه فقط یكی از شین ها زیر بار باشد . ابتدا كلیه كوپلاژ را بسته و پس از آن سكسیونر مربوط به باس رزرو را وصل می نمائیم و سكسیونر باس اصلی را باز می كنیم و سپس سكسیونر بای پاس را می بندیم وپس زا قطع دیژنكتور سكسیونرهای طرفین آن را باز می كنیم . در این حالت كلید دیژنكتور Bus coapler جانشین كلید دیژنكتور مدار خروجی می گردد و حفاظت آنرا نیز به عهده می گیرد و تمامی رله های حفاظتی خط بوسیله یك رله كمكی فرمانهای قطع را از دیژنكتور مربوط به دیژنكتور كوپلاژ تغییر می‌دهند .

با توجه به اینكه در سیستم شین دوبل بطور كلی و در سرایط عادی فقط از یكش ین استفاده می شود ، لذا بر اساس آنچه كه در شین ساده به آن اشاره شد برای كوچك كردن جریان اتصال كوتاه و به خاطر اینكه هر اتصال كوتاهی در برق باعث قطع كامل برق نیروگاه نشود باید بخصوص در نیروگاههای با ژنراتورهای بزرگ و متعدد كه دارای شین دوبل می باشند ، نیز از قطع طولی شین استفاه شود.

برای تعمیر با سرویس در دیژنكتورها بدون قطع برق غیر از روش فوق دو راه دیگر نیز وجود دارد كه ذیلاً به آن اشاره می شود :

الف ـ روش دو دژنكتوری :

در این روش برای هر خط خروجی دو دیژنكتور پیش بینی شده است و در موقع بهره برداری از خطوط یكی از دیژنكتورها بسته و دیگری باز است این روش بیشتر در شین های دوبل با دیژنكتور كشویی استفاده می شود در این سیستم نیاز به كلید كوپلاژ و سكسیونر بای پاس نمی باشد .

ب ـ روش یك ونیم دیژنكتوری :

با استفاده از این روش نیز می توان هر یك از دیژنكتورها را بدون قطع جریان فیدر از مدار خارج نمود ولی همیشه دو باسبار زیر بار می باشند .

در روش یك ونیم دیژنكتوری به ازاء هر دو فیدر خروجی سه كلید درنظر گرفته می شود و هر دو شین توسط این كلیدها به هم مرتبط می شوند این سیستم نسبت به دیگر سیستمهایی كه تاكنون ذكر شده اند گرانتر می باشد ( بعلت تعداد بیشتر كلیدها ) و از درجه اصمینان بالایی برخوردار می باشد ، لذا در ایستگاههای بسیار مهم ازجمله ، پستهای تولیدی با ظرفیت بالا در نظر گرفته می شوند . چنانچه خطایی روی شین بیفتد با قطع كلیدهای طرف آن شین هیچگونه قطع لحظه ای در سایر ارتباطات نخواهیم داشت . هر خروجی یا ورودی توسط یك سكسیونر نسبت به باسبار ایزوله می شود ، چون در مواقعی كه خط برای مدتی بی برق می شود سكسیونر آنرا نسبت به پست ایزوله می كند و كلیدهای اطراف خط بسته می شوند تا سیستم باسبار تكمیل شود . برای مثال جهت قطع یك خط خروجی برای لحظه ای و یا مدت طولانی باید دیژنكتورهای دو طرف كلید را باز نمود و سكسیونر ایزولة خط را هم باز نمود و سپس كلیدهای اطراف خط را بست .

ج ـ 3ـ1ـ3) باسبار دوبل ( راهرو اصلی )

نوع دیگری از شینه بندی دوبل ، راهرو اصلی می باشد . در این سیستم از هر دو شین بعنوان شین كار استفاده می شود یك ورودی (TI) توسط دیژنكتور و سكسیونر مربوط DITI روی باس (I) و یك ورودی دیگر T2 توسط كلیدهای مربوط روی باس (II) و نیز تعدادی از خروجی ها از باس (I) و تعدادی از باس (II) تغذیه می شوند . حال اگر بدلیلی ( افزایش بار ترانس ، یا تعمیر بر روی باسبارهای I , II ) نیاز باشد یك خروجی از روی یك باس به باس دیگر منتقل شود می توان در ابتدا با بستن سكوپلر مربوطه و سپس با بستن سكسیونری كه ان خروجی به باس جدید مرتبط می نماید و باز نمودن سكسیونر قبلی ( كه به باس قبل مرتبط بود ) خروجی مورد نظر را به باس جدید منتقل نمود ، بعد از این مرحله باید باس كوپلر باز شود عمل باسكوپر سنكرون كردن دو باس می باشد و در نتیجه سكسیونرهای خط با آن موازی می شوند و عمل قطع ووصل آنها بلامانع می گردد . بطور مثال برای انتقال خروجی FI از باس عملیات زیر انجام می شود :

الف ـ بستن باس كوپلر شماره 1

ب ـ بستن سكسیونر D2 P2

ج ـ باز كردن سكسیونر DI P1

د ـ باز كردن باس كوپلر شماره 1

Bus Section

د ـ3ـ1ـ3) سیستم شینه یندی حلقوی ( زنجیره ای )

دراین سیستم كلیدها بر روی شین قرار گرفته اند و بدینصورت یك شین حلقوی به تعداد ارتباطات منشعب تقسم می گردد . در این حالت تعداد كلیدها نظیر سیستمهای تك شینه و یا شین دوبل اصلی و یدك می باشد و در شین كار به ازاء هر ارتباط یك كلید بكار گرفته شده است و سیستم مزبور بعد از سیستم یك و نیم كلیدی از درجه اعتبار اطمینان خوبی برخوردار خواهد بود زیرا هر ارتباط از دو جهت ( سیستم حلقه ) با بقیه متصل می باشند . چنانچه خطایی بر روی شین بیفتد

حلقه با باز شدن كلیدهای دو طرف اتصالی پاره شده و ارتباط از سیستم خارج می‌شود ولی بقیه می توانند بكار خود بدون قطع موقت هم ادامه دهند .

مزایای این نوع شینه بندی :

1ـ هر دیژنكتور بدون از دست دادن مداری می تواند قطع گردد .

2ـ بروز اتصال كوتاه در بدترین حالت و در هر نقطه از باسبار باعث از دست رفتن تنها یك فیدر خواهد شد .

3ـ هزینه سرمایه گذاری نسبت به شینه بندی دوبل كمتر است زیرا در اینجا برای هر فیدر یك دیژنكتور مصرف شده است .

این نوع شینه بندی غالباً تا حداكثر هشت فیدر مورد استفاده قرار می گیرد زیرا با افزایش فیدرها جریان نامی باسبار نیز افزایش پیدا خواهد نمود و چون جریان باسبار از دیژنكتور عبور می نماید لذا از نظر هزینه اقتصادی نخواهد بود .

ز ـ3ـ1ـ3) شینه بندی سه كلیدی :

این توع شینه بندی در جاییكه فقط دو فیدر ترانس و یا چهار فیدر خط موجود باشد مورد استفاده قرار می گیرد .

ترتیب قرار گرفتن فازهای باسبارها :

هادیهای باسبار بطریق مختلفی نسبت به یكدیگر قرار می گیرند . بهتر است حالات مختلف را برای سیستمی با باسبار دوبل درنظر بگیریم .

در پستهایی كه در فضای آزاد قرار دارند حالت D بر حالتهای A,B,C ارجحیت دارد. چون افتادن یا پارگی یك باس بار یا فازهای یك باسبار نباید باسبار دیگر را درمعرض خطر قرار دهد و همچنین تعمیر حالتهای A,B,C مشكلتر می باشد لذا از این حالتها در مواردیكه پست در فضای بسته باشد استفاده می شود .

4ـ1ـ3) ایمنی باسبار

ایمنی ناحیه باسبار را می توان با توجه به نكات زیر افزایش داد :

1ـ باسبار ها یا فازهای باسبار روی یكدیگر بخصوص در پستهایی كه در فضای آزاد قرار گرفته اند واقع نشود .

2ـ اتصالات مدار بویژه در پستهایی كه درفضای آزاد قرار گرفته اند از روی باس بار عبور نكنند .

3ـ تا حد امكان از حداقل ایزولاتور استفاده نماییم .

4ـ از حداقل اتصال در هادیها استفاده نماییم .

5ـ روشن و واضح بودن روش های تعمیر .

6ـ وسائل مناسب برای نظارت بر كلیه تجهیزات .

7ـ تا حد امكان از قرار دادن تجهیزاتی از قبیل ترانسفورماتور ولتاژ ، برقگیر ، سكسیونر زمین درناحیه باسبار خودداری شود .

دردیاگرامها شینها را توسط ولتاژ مربوطه و سطح اتصال كوتاه آن نشان می‌دهند :

سطح اتصال كوتاه :S ، ولتاژ شین :V

مدار معادل یك شین را می توان توسط یك منبع و یك آمپدانس نمایش داد:

5ـ1ـ3) رنگ آمیزی شین ها

از آنجائیكه تشعشات حرارتی شین های رنگ شده نسبت به شین های رنگ نشده بیشتر می باشد در نتیجه بازدهی شین ها توسط رنگ آمیزی تا حدودی افزایش می یابد بطوریكه : ( شین رنگ شده )I=(0.8-0.9)I ( شین رنگ نشده ) از طرفی با رنگ آمیزی نمودن می توان فازهای مختلف را مشخص نمود :

سفید ـ نول MP و قرمز :فاز : P : تكفاز

فاز T ـ بنفش و فاز S سبز و فاز R ـ زرد : سه فاز

با استفاده از رنگ حرارتی می توان درجه حرارت شین را كنترل نمود . این رنگها در اثر تغییر درجه حرارت تغییر رنگ می دهند و آنها را معمولاً در نقاط اتصال شینها كه بعلت قابلیت هدایت كمتر از نقاط دیگر گرم می شوند می مالند .

برای ورود به قسمت 2 و 3 سوئیچگیر یعنی سكسیونر و دیژنكتور لازمست توضیحات كلی در مورد مقدمات و ملزومات كلیدهای فشار قوی و ضعیف و همچنین اصول كلی قطع و وصل شبكه و … بترتیب گفته می شود .

2ـ3)كلیدهای فشار قوی

كلیدهای فشار قوی علاوه بر اینكه وسیله ارتباط برقرار كردن بین مولدها و ترانسفورماتورها و مصرف كننده ها و سیستم های انتقال انرژی و جدا كردن آنها از یكدیگر است بلكه حفاظت دستگاهها و وسایل و سیستمهای الكتریكی را در مقابل جریان زیاد . بار زیاد و جریان اتصال زمین را یز بعهده دارد پس غیر از حالات استثنائی باید بتوانند هر نوع جریانی را اعم از جریان كوچك بار سیم ها ( جریان خازنی خطوط ) و یا جریان مغناطیسی ترانسفورماتور بدون بار را تا بزرگترین جریانی كه ممكن است در شبكه بوجود آید ( جریان اتصال كوتاه ) از خود عبور دهند . بدون اینكه اثرات حرارتی یا دینامیكی این جریانها خطراتی برای كلید فراهم سازد . در ضمن نوعی از كلیدها ( كلید قدرت ) باید قادر باشند هر نوع جریان با هر شدتی را ( جریانهای عادی و اتصال كوتاه ) دركوتاهترین مدت قطع و وصل نماید و بالاخره كلیدهای فشار قوی باید قادر باشند در حالت قطع ( جدا بودن تیغه ها) هر نوع ولتاژی كه بین دو سربز كلید ( دو تیغ باز كلید ) برقرار می شود بدون كوچكترین احتمال ایجاد قوس الكتریكی تحمل كنند .

اگر كلیدی هم مثلاً ارتباط دو شبكه ای را فراهم می سازد كه نسبت به هم آسنكرون می باشد در حالت قطع نیز هر دو طرف زیر پتانسیل قرار دارد . همچنین درحالت بسته نیز اولاً باید در مقابل عبور جریان بار و یا حتی جریان اتصال كوتاه ازخود مقاومت قابل ملاحظه ای نشان ندهند درثانی در مقابل اثرات حرارتی و دینامیكی این جریان در یك زمان گسترده و طولانی باید كلیدهای فشار قوی دارای پایداری و ثبات قابل ملاحظه ای باشند . به عبارت دیگر باید كلیدهای فشار قوی از یك استقامت حرارتی ودینامیكی تعیین شده و مورد اطمینانی برخوردار باشند . در ضمن تمام قسمتهای كلیدهای فشار قوی چه در موقع قطع چه در موقع وصل باید كاملاً منسبت به زمین ایزوله و عایق باشند . شبنم و آلودگی های سطحی روی كلید و گازها و بخارات و مایعاتی كه از خود كلید متصاعد می شود نیز نباید باعث نقصان بیش از حد مجاز قدرت عایقی قسمتهای مختلف كلید گردد . كلید فشار قوی باید بتواند مدار الكتریكی را زیر ولتاژ نامی ببندد و همچنین باید بتواند مدار الكتریكی را ضمن عبور جریان باز كند دو شرط مذكور مشكلات اصلی كلید های فشار قوی می باشد و ساختمان و مكانیسم قطع و وصل كلیدهای فشار قوی بر همین اساس می باشد . در ضمن كلیدی كه دو شرط نامبرده را یكجا داشته باشد از لحاظ اقتصادی نقرون به صرفه نیست . با توجه به مطالب گفته فوق كلیدهای خاصی با شرایط مخصوص و محدودی طرح و ساخته می شوند كه عبارتند از :

1ـ قطع كننده یا سكسیونر

وسیله ایست برای ارتباط دستگاهها و سیستمهای برقی و اصولاً در جائی بكار برده می شود كه بدون ولتاژ كردن آن قسمت مورد نظر باشد و این كار نباید باعث قطع جریان یا برقراری جریان گردد . به عبارت دیگر قطع و وصل سكسیونر باید بدون ایجاد جرقه انجام گیرد .

2ـ كلید بار

كلیدیست كه می تواند جریانهای كم و جریانهای بار و حتی چند برابر كوچكی از جریان نامی را نیز قطع كند و مورد استعمال آن در كلید موتوری و در انشعابهای كوچك و كم ارزش است . همچنین باید در هنگام عبور جریان اتصال كوتاه نباید باعث قطع مدار گردد . اگر این كلید در حالت قطع دارای قدرت عایقی بسیار خوب هم باشد و جریان خزنده و سطحی نیز با زمین نداشته باشد به آن كلید قطع بار یا سكسیونر قابل قطع زیر بار گفته می شود .

3ـ كلید قدرت

این كلید قادر است مدار الكتریكی را درضمن عبور هر نوع وهر شدت جریانی قطع و هر شبكه اتصالی شده را به مولد برق وصل كند .این كلید محدودیت جریانی ندارد و برای بزرگترین جریانهای اتصال كوتاه ساخته می شود و باید بتواند در مدارهای كاملاً اندوكتیو نیز بخوبی عمل كند .

اكنون پس از آشنایی مختصر با انواع كلیدهای فشار قوی و قبل از پرداختن به ساختمان داخلی و نحوه عملكرد انواع مختلف كلیدها ، قطع و وصل مدارات مختلف را مورد بررسی قرار می دهیم به ایندلیل است كه قطع كامل جریان توسط كلید قدرت ، تنها بستگی به عوامل فیزیكی و مكانیكی كلید ندارد بلكه بیشتر بستگی به نوع و فرم جریان دارد برای اینكه بتوان این بررسی را به سادگی انجام داد تأثیر نوع گذشت جریان I(t) را روی دوام جرقه بین دو تیغه با دو قطب كلید مشخص كرد :

فرض می كنیم

الف ـ اختلاف سطح بین دو قطب كلید در حال جرقه كوچكتر از اختلاف سطحی باشد كه باعث عبور جریان می شود اختلاف سطح بین دو قطب كلید در حال جرقه را به اختصار ولتاژ جرقه یا ولتاژ جرقه و اختلاف سطح كه باعث عبور جریان می شود . ولتاژ جریان رسان می نامیم .

ب ـ بفرض اینكه جرقه خاموش شود این خاموشی و قطع جرقههمیشه در ضمن عبور جریان متناوب از صفر صورت می گیرد بدین جهت چون هیچگاه امكان ندارد در موقعی كه جریان دارای شدتی غیر از صفر است غفلتاً صفر و یا بالاجبار قطع شود لذا قطع جریان باعث ازدیاد اختلاف سطح در مدار ، كه اغلب اندوكتیو است نمی گردد در ضمن با قبول فرض (الف) جریانی كه درضمن جرقه از كلید می گذرد نسبت به جریان مدار بسته قبل از شروع جرقه ، تغییر شكل پیدا می كند .

با قبول دو اصل فوق نی توان گفت كه اگر جدا شدن كنتاكتهای كلید در زمانی ایجاد شود كه جریان دارای شدتی غیر از صفر است جریان بدون تغییر شكل یافتن و بدون توجه به باز شدن كلید تا لحظه ای كه طبق تغییرات طبیعی و عادی و نوسانی خودش به صفر نرسیده است به مسیر خود ادامه میدهد . در لحظه گذشت جریان از صفر ، جریان قطع و قویی خاموش می شود و اگر از این لحظه به بعد شرایط لازم برای خاموش ماندن جرقه دركلید فراهم باشد ، جرقه دیگر برنمی گردد . با این مقدمه كه در مورد قطع مدارات گفته شد به بررسی عوامل قطع مدارات مختلف می پردازیم :

1ـ2ـ3) قطع مدارات مختلف

الف ـ قطع مدار اهمی

در یك مدار كاملاً اهمی جریان در مدار با ولتاژ مولد همفاز می باشد بدین معنی كه منحنی جریان و ولتاژ بطور همزمان از نقاط ماكزیمم و صفر می گذرند بنابراین پس از باز شدن كلید و ایجاد قوس تا لحظه صفر شدن جریان قوس ادامه پیدا می كند ودر این لحظه جرقه خاموش می گردد و از این لحظه به بعد نیز ولتاژ مولد از مقدار صفر افزایش می یابد تا به مقدار ماكزیمم خود میرسد . همانطور كه گفته شد این ولتاژ ، ولتاژ برگشت نام دارد و كلید میبایست استقامت الكتریكی لازم را در مقابل این ولتاژ دارا بوده تا از برقراری مجدد جرقه جلوگیری بعمل آید .

ب ـ قطع مدار سلفی :

چنانكه منحنی های ولتاژ و جریان نشان می دهد بعد از بازشدن كلید جریان مدار بشكل جرقه در دو سر كلید مسیر خود را ادامه می دهد و در لحظه عبور منحنی جریان از نقطه صفر این جرقه خاموش می گردد لكن در همین زمان ولتاژ دو سر كلید با حداكثر مقدار خود ظاهر می گردد و موجب برگشت جرقه می گردد و بنابراین در یك مدار سلفی احنمال برگشت جرقه نسبت به مدار مقاومتی بمراتب بیشتر می باشد و خاموش نمودن قوس درمدار سلفی مشكلتر از مدار اهمی می‌باشد پس با توجه به نكات گفته شده یك كلید فشار قوی نباید اصلاً بتواند مدار كاملاً سلفی را قطع كند . زیرا برگشت ولتاژ در زمان عبور جریان از صفر بلافاصله و غفلتاً به ماكزیمم شدت خود میرسد و باعث می شود كه گازهای داغ جرقه پیشین مجدداً جرقه را روشن كند كه اصطلاحاً برگشت جرقه نامیده می شود . اگر بخواهیم گازهای داغ جرقه قبلی را بوسیله خارج خاموش كنیم تا عمل برگشت جرقه متوقف شود این كار باید در زمانی صورت بگیرد كه هنوز ولتاژ برنگشته یا به مقدار ماكزیمم شدت خود نرسیده است انجام پذیرد . با توجه به اینكه جرقه عملاً خاموش می شود پس حتماً برگشت ولتاژ در زمان صفر شدن جریان بلافاصله باشد شدت تا هر چه تمامتر بر نمی گردد بلكه برای برگشت ولتاژ به ماكزیمم مقداری زمان نیز لازم است .

ج ـ قطع مدار خازنی :

در مدار خازنی خالص جریان نسبت به ولتاژ نود درجه پیش فاز می باشد در نتیجه پس از باز شدن كلید و تشكیل جرقه در زمان صفر شدن جریان قوس خاموش می گردد ولی همچنانكه از منحنی مشخص است در این لحظه خازن با ولتاژ ماكزیمم مولد شارژ شده است و بعد از قطع جریان این ولتاژ را در خود نگهداری می نماید بنابراین ولتاژ دو سر كلید قطع شده كه اختلاف دو ولتاژ مولد و خازن می باشد ـ در این لحظه صفر است و با گذشت زمان این اختلاف با توجه به افزایش می یابد ( توسط قسمت هاشور خورده 9 بطوریكه در حداكثر مقدار خود به دو برابر ولتاژ ماكزیمم مدار می رسد كه هرگاه در فاصله خاموش شدن قوس و ایجاد این ولتاژ در دو سر كلید فاصله كنتاكتها بحد مناسب از هم دور نشده باشند موجب برگشت قوس شده و از این نظر مشكلاتی برای كلید فراهم می گردد .

از بررسی های فوق مشخص می گردد كه نحوه برگشت ولتاژ در دو سر كلید كاملاً به نوع مدار بستگی دارد و بنابراین خاموش نمودن قوس درمدارات مختلف . متفاوت است بطوریكه در مدار اهمی این كار بسادگی انجام می گیرد ولی در مدارات سلفی بعلت برگشت ناگهانی ولتاژ با حداكثر مقدار خود خاموش نمودن جرقه بسیار مشكلتر است در مورد مدارات خازنی نسبتاً ساده تر بوده ولی بالا رفتن ولتاژ برگشت را بمیزان دو برابر حداكثر ولتاژ باید در نظر داشت .

2ـ2ـ3) بررسی وصل مدارات مختلف

در بررسی قطع مدارات دیدیم كه خاموش شدن قوس همیشه در لحظه صفر شدن جریان اتفاق می افتد . به هنگام وصل یك مدار نیز جریان مدار در این لحظه الزاماً صفر نمی باشد و بستگی به زمان وصل دارد و هر چه میزان ولتاژ در لحظه وصل كلید بیشتر باشد به هنگام نزدیك شدن كنتاكتهای كلید به همدیگر در اثر كوچك شدن فاصله و شكست الكتریكی قوس و جرقه نیز زودتر و بیشتر ایجاد می گردد .

بنابراین مشاهده می گردد كه همانند حالت قطع مدار ، وصل مدار نیز توسط كلید با تشكیل قوس همراه می باشد حال وصل كلید را در مدارات مختلف مورد بررسی قرار می دهیم :

الف ـ وصل مدار اهمی

پس از فرمان وصل كلید در حین نزدیك شدن كنتاكتها در یك زمان معین بین دو كنتاكت كلید جرقه می زند و ولتاژ مولد با مقدار واقعی خود بر روی مقاومت R افتاده و باعث می شود كه جریان I با شدت واقعی خود بر روی مقاومت R افتاده و باعث می شود كه جریان I با شدت واقعی خود بطور عادی از مدار عبور نماید .

ب ـ وصل مدار سلفی

از آنجائیكه سلف با تغییرات ناگهانی جریان مخالفت می نماید لذا وصل كلید در هر زمان كه باشد جریان مدار سلفی از صفر شروع می شود و با نود درجه عقب افتادگی از ولتاژ مولد شكل موج خود را طی می نماید در لحظه وصل كلید و تشكیل جرقه با وصف اینكه ولتاژ مولد دارای مقدار مشخصی بوده و بلافاصله این ولتاژ به دو سر سلف می افتد لكن جریان سلف از صفر شروع می گردد . بنابراین در لحظات اولیه بعد از وصل كلید جریان مدار شكل موج سینوسی كامل ندارد بلكه دارای دومؤلفه سینوسی و dc می باشد ومقدار مؤلفه dc بستگی به زمان وصل كلید دارد بطوریكه هرگاه كلید در لحظه ولتاژ ماكزیمم وصل گردد مقدار آن صفر و هرگاه كلید در زمان ولتاژ صفر وصل گردد مقدار آن حداكثر خواهد بود . از اینرو در بدترین شرایط میزان جریان كل مدار معادل دو برابر جریان متناوب شبكه خواهد بود . اهمیت اینموضوع زمانی روشن می شود كه كلید بر روی یك مدار اتصال كوتاه شده بسته شود و در این شرایط كلید تحت تأثیر نیروی دینامیكی شدیدی قرار می گیرد كه مشخص نمودن حداكثر جریان وصل دركلید ها یا جریان ضربه ای از اهمیت زیادی برخوردار است.

ج) وصل مدار خازنی

با فرض اینكه در لحظة وصل كلید خازن بدون بار و خالی می باشد فقط در شرایطی كه وصل كلید درلحظة صفر ولتاژ باشد جریان بصورت عادی و بدون هیچگونه نوسانی جاری خواهد شد . زیرا با شروع ولتاژ خازن از صفر و عبور جریان خازن نیز متناسب با افزایش ولتاژ بار خواهد گرفت و جریان مدار نسبت به ولتاژ مدار 90 درجه جلو خواهد افتاد ولی در عمل وصل كلید با صفر بودن ولتاژ همزمان نخواهد شد بلكه عمل وصل با جرقه همراه خواهد بود و چون خازن در این لحظه خالی و بدون بار است بایستی بلافاصله ولتاژ مدار را بخود بگیرد بدین معنی كه در لحظه كوچكی می بایست جریان بسیار بزرگی از خازن عبور نموده و بلافاصله آنرا شارژ نموده و سپس بسرعت میزان جریان افت نموده و مسیر عادی سینوسی خود را طی نماید بنابراین با توجه به جریان خیلی زیاد درلحظه شروع وصل كلید جریان قوس بسیار زیاد و شدت جرقه متناسب با آن خیلی زیاد خواهد بود بطوریكه اغلب موجب انهدام كلید می گردد از اینرو در مدارات خازنی برای رفع این مشكل تدابیری اتخاذ می گردد . با توجه به مطالب ذكر شده می بینیم كه به هنگام قطع و وصل مدارات توسط كلید جرقه ایجاد می گردد كه با توجه به اینكه حرارت زیادی دراثر قوس ایجاد می شود این حرارت می تواند به كنتاكتها و سایر قسمتهای كلید آسیب وارد نماید بنابراین می بایست زمان این جرقه به حداقل رسیده و در سریعترین زمان ممكن قوس خاموش گردد .

مطالب ذكر شده در مورد قطع و وصل مدارات تكفاز می باشد البته به دلایل زیر به طور كاملاً صحیح نمی توان از نتایج بررسی مدار یكفاز در مدار سه فازه استفاده كرد زیرا بفرض اینكه شبكه سه فاز را بصورت ستاره ببندیم:

الف ـ برگشت ولتاژ در كلیدی كه مقطع شده از اختلاف سطح فاز و صفر بزرگتر است زیرا با صفر شدن جریان آن كلید ، جرقه كلید آن فاز و در نتیجه مدار آن فاز قطع می شود در صورتیكه دو فاز دیگر هنوز جریان دارند . این به این دلیل است كه جریانها ، حتی در حالت تعادل بار و تقارن كامل در سیستم ، نسبت به هم 120 درجه یا 60 درجه الكتریكی اختلاف فاز دارند . در واقع صفر شدن جریانها در یك زمان نمی باشد .

ب ـ با قطع شدن جریان یك فاز : كیفیت جریان در فازهای دیگر ـ كه هنوز قطع نشده بكلی تغییر می كند و نقطه صفر جریانهای قطع نشده تغییر محل پیدا می كند و به علت اینكه جریانها همزمان و یكجا ، قطع نمی شود قدرت قطع كلیدها مختلف خواهد شد .

ج ـ در مدارات تكفاز اشكال قطع ووصل جریان در كلید فقط بستگی به نوع مدار دارد ولی در شبكه سه فاز علاوه بر اینكه مشكلات قطع و وصل بستگی به عناصر و اعضای تشكیل دهنده مدار سه فاز دارد بستگی به نوع و محل اتصالی ها (اتصال دو فاز ـ اتصال سه فاز ـ اتصال زمین ) و نوع ارتباط مركز ستاره سیستم سه فاز نیز دارد .

3ـ2ـ3) روشهای سریع خاموش نمودن جرقه در كلیدها

با توجه به مشكلاتی كه درهنگام قطع و وصل مدارات بوجود می آید نتیجه‌گیری شد كه برای حل این مشكل همیشه سعی بر این است كه قوس الكتریكی بین دو كنتاكت از هم جدا شدة كلید پس از خاموش شدن بطور طبیعی دراثر عبور عادی جریان از صفر مجدداً بر نگردد ومشتعل شود لذا باید جرقه خاموش و قطع گردد كه مطالعات و تجارب نشان داده است كه این خاموشی و قطع باید در شرایطی باشد از قبیل اینكه : خاموشی سریع صورت بگیرد ، جرقه گیرها باید دارای ظرفیت حرارتی زیاد باشند ، جریانی كه درلحظة قطع كلید از قوس می گذرد بایدكوچك نگه داشته شود ، فاصلة دو كنتاكت آنقدر سریع از هم زیاد شود كه ولتاژ لازم برای جرقه بین این دو كنتاكت در این فاصله به حدود تقریبی دو برابر ولتاژ شیكه برسد یا استقامت الكتریكی بین دو كنتاكت در لحظة صفر شدن جریان (قطع خودبخود قوس) آنچنان زیاد گردد كه امكان برگشت مجدد جرقه موجود نباشد ، جرقه گیر باید طوری باشد كه قوس الكتریكی از مسیر اصلی خود منحرف نشود . در نتیجه مطالعات و تحقیقات پیگیر در این زمینه روشهای مختلفی برای خاموش كردن سریع جرقه پدید آمده است كه ذیلاً به شرح مختصر چند نوع آن اشاره می شود :

1ـ ازدیاد طول قوس

قوس ایجاد شده به هنگام قطع كلید با جدا شدن و فاصله گرفتن كنتاكتهای ثابت و متحرك از همدیگر طویلتر می شود و پس از رسیدن فاصلة دو كنتاكت بحد نهایی

خود طول قوس در اثر دو عامل زیر مجدداً افزایش می یابد :

الف ـ حرارت قوس : بر اثر حرارت قوس هوای اطراف قوس گرم شده و به بالا صعود می كند و قوس را نیز به دنبال خود می كشاند كنتاكتهای كلید می بایست قادر باشند حرارت زیادی را در پایه قوس تحمل نمایند .

ب ـ اثر حوزة مغناطیسی :

جریان درمسیر خود از طریق كنتاكت ثابت و قوس و كنتاكت متحرك ایجاد یك حوزه مغناطیسی می كند در زیر جرقه حوزه های هر سه قسمت باهم جمع می‌شوند ایجاد نیروی منتجه F را می نماید و این نیرو باعث حركت قوس در همان جهت شده و در نتیجه طول قوس افزایش پیدا می كند از طرفی نیروی وارد بر قوس الكتریكی را می توان توسط حوزه مغناطیسی یك بوبین جریان دار بنام بوبین دمنده بطریقی نصب می گردد كه جهت حوزه مغناطیسی آن با جهت حوزه مغناطیسی قوس مطابقت نماید شدت فوت كردن و راندن قوس الكتریكی بستگی به شدت جریان مدار دارد بطوریكه اثر آن در جریانهای زیاد اتصال كوتاه بسیار شدید می باشد ولی در جریانهای كم این اثر ناچیز است .

بنابراین دركلیدهای با قدرت كم از میله های آهنربایی كه در محفظة جرقه گیر نصب می شود استفاده شده است . بمنظور محدود كردن فضای جرقه و جلوگیری از سرایت جرقه به فازهای مجاور یا قطعات زمین شدة كلید كنتاكتهای مختلف را توسط قوطیهای عایقی سرباز نسبت به هم و نسبت به زمین عایق می كنند .

برای ایجاد طول قوس نسبتاً زیاد در فضای نسبتاً كوچك و باریك از تعدادی میله یا قطعات و برآمدگیهای عایقی استفاده می شود كه ضمن اینكه مقداری از حرارت قوس را می گیرند باعث طویل شدن مسیر قوس می گردند .

2ـ تشدید خنك كردن قوس

به هنگام فوت كردن قوس اگر انتهای محفظة جرقه گیر باز باشد جرقه با ورود تدریجی به هوای سرد خودبخود خنك می شود از طرفی میله های عایقی داخل محفظه نیز در خنك كردن قوس بسیار مؤثر هستند با این وصف محفظة جرقه گیر را طوری می سازند كه سطح قاعده فوقانی آن كوچكتر از سطح قاعده تحتانی باشد و در نتیجه تماس جرقه با محفظة عایقی كه اغلب از سرامیك یا سفال می باشد میسر شده و عمل خنك كردن نجدید می شود .

3ـ مقطع كردن قوس

هر قوس الكتریكی دارای یك افت اختلاف سطح الكتریكی می باشد كه مقدار آن را می توان بامقطع كردن قوس بالا برده و از ادامه جرقه جلوگیری نمود . مقطع كردن قوس توسط تعدادی تیغة فلزی در محفظه جرقه گیر صورت می گیرد .

4ـ خاموشی درنقطه صفر

درجریان متناوب اگر كنتاكتها درست درموقع عبور جریان از صفر از هم جدا شوند خیلی سریع بقدری از هم فاصله بگیرند كه برگشت ولتاژ نیز باعث جرقه نشود و قطع كلید كاملاً بدون جرقه انجام می گیرد و از طرفی قطع جریان بدون جرقه در ضمن صفر شدن جریان باعث ایجاد اختلاف سطح شدید القایی نیز نمی شود كلیدهایی كه مدار جریان متناوب را بدون جرقه یا قوس الكتریكی و بدون ازدیاد ولتاژ قطع می كند بنام كلید سنكرون معروف هستند در این كلید بكم تكنیك خاصی جریان برای مدت كوتاهی در صفر نگه داشته می شود و در این فاصله زمانی باید كنتاكتهای كلید از هم جدا شده و آنقدر از هم فاصله بگیرند كه برگشت ولتاژ باعث جرقه در این فاصله نشود این كلید با تمام محاسن آن بعلت اینكه احتیاج به دستگاههای اضافی و گران قیمت ودقیق دارد خیلی رواج پیدا نكرد گرچه امروزه كلید سنكر ونیزه با فرمان الكترونیكی نیز ساخته شده است .

5ـ خازن موازی با كنتاكتها

در كلیدهای جریان دائم می توان باموازی كردن یك خازن با ظرفیت مناسب با كنتاكتهای كلید جرقه را خاموش نمود . طرز كار بدین قرار است كه به هنگام باز شدن كنتاكت كلید ، خازن بعنوان ذخیره كننده الكتریكی تمام انرژی را كه می بایست در قوس ازبین برود در خود ذخیره می كند . در فاصله زمانی كه خازن بر روی ماكزیمم ولتاژ پر می شود فاصله كنتاكتها آنقدر از هم دور می شوند كه دیگر این ولتاژ نمی تواند باعث برگشت جرقه شود .

6ـ خلاء

ولتاژ جرقه ای در یك حوزه الكتریكی یكنواخت بین دو الكترودو به فاصله d

برای یك گاز معین و جنس الكترود معین تابع حاصل ضرب فشار گاز و فاصلة دو كنتاكت است . مثلاً در هوا با فشار 760torr هر torr برابر 333/1 میل بار و d=1cm ولتاژ جرقه ای vp=3.5kv می باشد . این اختلاف سطح با افزایش فشار هوا زیاد و با كاهش فشار هوا كم می شود و در فشار تقریباً 0.5torr یك مینیم پیدا می كند كه با كاهش بیشتر فشار اختلاف سطح جرقه مجدداً بطور سریع افزایش می یابد.

بنابراین می توان برای بالا بردن اختلاف سطح جرقه ای و در نتیجه جلوگیری از جرقه ، فشار داخلی محفظه جرقه گیر كلید را تا حد امكان پایین آورد .

7ـ روغن

روغن به علت خواص عایقی بسیار خوب واختلاف سطح جرقه ای بالا در كلید بخصوص دركلیدهای فشار قوی مورد استعمال زیاد دارد به هنگام جدا شدن دو كنتاكت جریان رسان در روغن و ایجاد جرقه و قوس شدید بین دو كنتاكت ، روغن اطراف جرقه بعلت حرارت زیاد قوی تجزیه و بخار می شود در نتیجه اطراف جرقه را حبابی از گاز احاطه می نماید كه متناسب با شدت جرقه از لایه های مختلفی تشكیل شده است قسمت اعظم (80%) گاز داخل حباب هیدروژن می باشد و وجود همین هیدروژن دلیل برتری خاصیت خنك كنندگی روغن نسبت به هوا می باشد . زیرا قابلیت هدایت حرارتی هیدروژن بسیر خوب و در حدود هشت برابر قابلیت هدایت حرارتی ازت N2 می باشد بطوریكه در حدود 90% انرژی حرارتی قوس به روغن تحویل می گردد كه تأثیر بسیار در خاموش شدن قوس دارد . با استفاده از حوزه های مغناطیسی و یا در اثر به جریان انداختن سریع روغن قوس را وادار به حركت و یك طرف می نمایند و قوس متحرك چون دائماً روغن های جدیدی را تجزیه و بخار می نماید نسبت به قوس ساكن بیشتر حرارت از دست می دهد یكی دیگر ازمزایای قطع و وصل در روغن اینست كه اصولاً در روغن حاملهای بار یا وجود ندارد و یا خیلی كم است و از این رو یك قوس الكتریكی قوی نمی تواند درروغن ظاهر شود و درنتیجه كار كلید ساده تر و انرژی جرقه كمتر می شود كوچك بودن انرژی حرارتی قوس مانع سوختگی كنتاكتها درروغن می شود ، لذا كلیدهای روغنی فشار ضعیف درمقایسه با كلیدهای هوایی دارای ابعاد نسبتاً كوچكتری می باشد كنتاكتورهای روغنی برای قطع و وصل جریان متناوب بسیار مناسب است ولی برای قطع و وصل جریان دائم با شدت زیاد بعلت ایجاد دودة شدید مناسب نمی باشد بهنر است از كنتاكتور هوایی استفاده می شود .

4ـ2ـ3) قطع جرقه دركلیدهای فشار قوی

همچنانكه میدانیم قطع و خاموش نمودن جرقه در بار سلفی نسبت به انواع دیگر بارها مشكلتر می باشد زیرا در این حالت به هنگام عبور جریان از صفر و خاموش شدن خود به خودجرقه ولتاژ شبكه كه عامل برگشت مجدد جرقه است در ماكزیمم مقدار خود در دو سر كلید ظاهر می گردد از طرفی جریان اتصال كوتاه در تأسیسات و شبكة الكتریكی نیز بعلت وجود اندوكتیویته و ترانسفورماتور و سیمهای هوایی بیشتر یك جریان اندوكتیو می باشد كلیدهای قدرت می بایست قادر باشند این جریان را قطع نمایند . درعمل برگشت ولتاژ در دو سر كلید در لحظه خاموش شدن جرقه بلافاصله حداكثر مقدار را دارا نمی باشد زیرا ولتاژ دو سر كلید كه قبل از خاموش شدن جرقه تقریباً صفر بوده است بعلت وجود اندوكتیویته و كاپاسیته در مدار نمی تواند غفلتاً به حداكثر مقدار برسد بلكه این ولتاژ نیز از صفر شروع شده و در زمانی خیلی كوتاه با بروز نوساناتی به حداكثر مقدار خود می رسد بنابراین از این زمان ولو كوچك نیز جهت خاموش نمودن جرقه نیز استفاده می گردد .

عامل مؤثر در قطع یا برقراری مجدد جرقه

در اثر حرارت زیاد جرقه تعداد زیادی از مولكولهای موجود در بین كنتاكتها یونیزه می شوند بدینمعنی كه با یونهای مثبت و منفی تجزیه می شوند . در موقع عبور جریان از صفر این ذرات باردار به سرعت به هم می پیوندند زیرا فاصله دو كنتاكت به سرعت خنك می شود و با فرض نبودن ولتاژ عاملی برای برقراری مجدد آنها وجود ندارد حال اگر ولتاژ برگشت دركلید ظاهر گردد یونهای مثبت در یك جهت والكترونهای منفی در جهت دیگر سرعت می گیرند و این سرعت با افزایش ولتاژ دائماً زیاد می شود . این ذرات با سرعت و انرژی زیاد كه پیدا كرده اند با مولكولهای خنثی برخورد كرده آنها را می شكافند و ذرات باردار جدیدی بوجود می آورند واگر انرژی اختلاف سطح به اندازه كافی بزرگ باشد یونیزاسیون ضربه ای ایجاد می شود كه نتیجه آن جرقه بین دو كنتاكت كلید است در نتیجه دو عامل در ادامه یا قطع جرقه مؤثر است یكی از بین رفتن ذرات باردار در اثر صفر شدن جریان و خنك شدن الكترودها كه باعث قطع جرقه می شود ودیگری بوجود آمدن مجدد ذرات باردار در اثر برگشت ولتاژ كه موجب اامه جرقه می شود دركلیدهای قدرت عوامل مختلفی در قطع جرقه مؤثر واقع می شوند بطوریكه هر كدام از آن عوامل ممكن است كه نتواند به تنهائی قادر به جرقه باشد ولی معمولاً كلید را به آن عاملی نسبت می دهند كه بیشتر از عوامل دیگر در قطع جرقه مؤثر است یا اینكه سازنده بیشتر توجهش به آن عامل مخصوص بوده است . بطور كلی در تمام كلیدهای قدرت به استثنای كلیدهای كه خلاء در كار می كنند برای خنك كردن و خارج كردن حاملهای بار از یك مادة اولیه مناسبی استفاده می شود كه ممكن است جامد ، مایع یا گاز باشد .

دركلیدهایی كه درخلاء كار می كنند جرقه در یك محفظه كاملاً خلاء ایجاد می شود و عامل جرقه یونهایی هستند كه در اثر بخار شدن فلز الكترودها بوجود می آیند و سپس این یونها با الكترونهای آزاد جدار محفظة كلید مجدداً تركیب شده و از بین می روند .

در انواع دیگر كلیدها مواد موجود در اطراف جرقه در اثر حرارت بسیار زیاد قوس (10000c-50000c) تجزیه می شود .

لذا همیشه دراطراف جرقه بدون توجه به نوع ماده ای كه قبل از جرقه الكترودها را احاطه كرده بود گاز جمع می شود وچون قابلیت هدایت حرارت گازها بسیار خوب است لذا وجود این گازها در اطراف قوس الكتریكی برای خنك كردن قوس بسیار با ارزش است از طرفی چون ماده اولیه اطراف كنتاكتها قبل از جرقه در ساختمان كلید مهم است لذا كلیدها را می توان ازلحاظ نوع عایقی نیز بشرح زیر دسته بندی نمود :

5ـ2ـ3) انواع خاموش كننده ها

الف ـ 5ـ2ـ3) خاموش كننده جامد

این خاموش كننده سه نوع است :

1) خاموش كننده ای كه دراثر حرارت می سوزد :

این خاموش كننده ها به خاموش كنندة دانه ای معروفند مثل خاك كوارتز كه اغلب در فیوزهای فشار قوی با قدرت قطع زیاد به كار برده می شود .

2) خاموش كننده ای كه حرارت را جذب می كند بدون اینكه تغییر شكل دهد .

این وسیله ها در تماس مستقیم با جرقه قرار می گیرند و ظرفیت حرارتی زیاد آن به عنوان یك خنك كننده مؤثر واقع می شود . دراین نوع كلیدها مخصوص از سرامیك و سفال استفاده می شود و برای تسریع در خنك كردن جرقه ، قوس بوسیله نیروی الكترودینامیكی قوی كه توسط یك حوزه مغناطیسی شدید بوجود می آید به دیواره های این عنصر خاموش كننده فشرده می شود و برای جلوگیری از حرارت موضعی و محلی جرقه ، قوس را خیلی سریع روی سطح دیواره سرامیك می دوانند .

3) خاموش كننده ای كه در اثر حرارت تبخیر می شود :

در این نوع كلید قشر بسیار نازكی از سطح عایق كه در تماس با جرقه الكتریكی می باشد ( آمینوپلاستها و فیبرها ) در اثر حرارت شدید قوس تبخیر می شود . گازها متصاعد شده اطراف قوس را می پوشاند و باعث خاموش شدن جرقه می شود . به این كلیدها بخاطر اینكه گاز از جسم جامد و سختی متصاعد می شود كلید با گاز جامد نیز گفته شده است .

ب ـ 5ـ2ـ3) خاموش كنندة مایع

مایعاتی كه در قطع جرقه مؤثر هستند عبارتند از روغن و آب

1ـ روغن : اولین مایعی كه درساختن كلیدهای فشار قوی بكار برده شد روغن معدنی بود . درابتدا فكر می كردند كه به محض عبور جریان از صفر روغن جانشین ستون قوس بین دو كنتاكت می شود و به علت اینكه استقامت الكتریكی در روغن خیلی زیاد است قوس نمی تواند بر گردد و برای همیشه خاموش میماند اما علت اصلی خاموش شدن جرقه فقط تجزیه و تبخیر شدن روغن بخصوص ایجاد هیدروژن می باشد كه اطراف جرقه را می پوشاند . با بالا بردن قدرت قطع كلید های روغنی كوشش برای بدست آوردن روغن نسوز كه خواص عایقی و الكتریكی و حرارتی بسیار خوب روغن معدنی راهم داشته باشد نیز ادامه داشت ، در این اواخر دانشمندان موفق به كشف تركیبی ازفلوئور و سلیكن شدند . این ماده در ضمن اینكه قابل اشتعال نمی باشد شامل تمام خواص روغن معدنی نیز هست ولی بعلت هزینه سنگین تهیه آن و استفاده كردن از آن هنوز اقتصادی نیست .

2ـ آب : دراوایل همین قرن عده ای از دانشمندان متوجه شدند كه آب یك وسیله بسیار خوبی برای خاموش كردن جرقه است ولی بعلت اینكه آب هادی است و خاصیت عایقی ندارد مورد استعمال پیدا نكرد تا اینكه در سال 1930 كارخانجات زیمنس موفق به ساخت نوعی كلید آبی بنام اكسپانزیون شدند . در این كلیدها آب در تماس با قوس كه دارای حرارت فوق العاده ای است به هیدروژن و اكسیژن تجزیه می شود و سپس درموقع عبور از آب قسمت اعظم آن مجدداً به بخار تبدیل و تقطیر می شود یكی ازمعایب آب تبخیر سریع آن درمحلهای خشك و گرم و نقطه انجماد آن در درجه حرارت صفر است و بدین جهت نمی توان از آن بطور خالص در هوای آزاد و در مناطقی كه درجه برودت هوا از صفر می گذرد و با اضافه كردن 20% ماده ضد یخ نقطه انجماد بقدری پایین می آید كه می توان ازكلید آبی براحتی در مناطق سردسیر در تآسیسات سر پوشیده استفاده كرد با اضافه كردن 70% ماده ضد یخ درجة انجماد از 70ـ درجه سانتی گراد نیز كمتر می شود و در صورتیكه ضد یخ آب از 70% تجاوز كند محلول قابل اشتعال خواهد بود . مخلوط آب و ضد یخ برخلاف روغن در كلید ایجاد دود نمی كند و بدین جهت در كلیدهای با قطع ووصل زیاد مناسب است . همانطوریكه گفته شد بعلت اینكه آب خاصیت عایق ندارد دو كنتاكت كلید در حالت قطع نمی تواند در آب قرار گیرد بلكه پس از قطع جرقه یك فاصله هوایی نیز برای كلید در نظر گرفت .

ج ـ 5ـ2ـ3) خاموش كنندة گازی

1ـ ازت : ساختمان كلیدهای فشار قوی اصولاً در ابتدا با كلیدهای هوایی شروع

شد . در این كلیدها مادة خاموش كنندة جرقه در همان هوایی است كه اطراف كنتاكتهای كلید را پوشانده و مؤثرترین آنها گاز ازت است كه درهوا وجود دارد و از آنجاییكه گاز ازت دارای قابلیت هدایت دمایی چندان خوبی نیست اثر خنك كنندگی آن نیز كم است و بدین جهت استفاده ساده آن در كلیدهای فشار قوی قدرت زیاد ممكن نیست . لذا در كلیدهای فشار قوی قدرت زیادی از هوای فشرده یا گاز دیگری كه دارای اثر خنك كنندگی بیشتری است استفاده می شود . (Air blast)

2ـ هیدروژن : اثر خاموش كنندگی گاز هیدروژن نسبت به ازت خیلی بیشتر است . زیرا هیدروژن دارای قابلیت هدایت حرارتی بهتری می باشد ولی بعلت گرانی تهیه آن در كلیدهای فشار قوی تا به امروز از این گاز بعنوان ماده اولیه استفاده نشده است بلكه معمولاً كلیدها را با عایقی پر می كنند كه در موقع جرقه زدن بین كنتاكتهای آن گاز هیدروژن به خودی خود حاصل می شود مانند كلیدهای مایع و نیز كلیدهای با گاز جامد .

3ـ گاز SF2 ـ هگزا فلوئورید گوگرد ): اخیراً كلیدهای فشار قوی با گاز SF2 كه دارای خواص عایقی و قابلیت هدایت حرارتی بسیار عالی است ساخته شده است بعلت گرانی قیمت گاز SF2 می بایست ساختمان كلید طوری باشد كه گاز در ضمن كار مصرف نشده و از بین نرود و از این جهت كلیدهای SF2 می باشد .

عواملی كه تاكنون مورد بحث قرار گرفته كلاً در خاموش كردن جرقه نقش و تأثیر خود را دارا هستند و به عنوان عامل مؤثر در كلید نامیده می شوند و برحسب اینكه این عامل مؤثر چگونه در داخل كلید ایجاد می گردد می توان كلیدهای فشار قوی را به دو دسته كلی تقسیم كرد :

1ـ كلیدهای كه ماده خاموش كنندة آن خارج از مكانیسم كلید تهیه می شود و وجود این عامل مؤثر مستقل از شدت جریان و حرارت قوس می باشد مانند كلید هوای فشرده . عملكرد مناسب این كلیدها دارای یك نحدودیت در حد بالای جریان اتصال كوتاه می باشد بدین معنی كه جریانهای پایین و متوسط توسط این كلید به راحتی قطع و قوس آنها خاموش می گردد ولی دراتصالی های با جریان شدید میزان ماده خاموش كننده ممكن است برای قطع جریان كفایت نكند .

2ـ كلیدهای كه شدت اثر ماده خاموش كننده تابع شدت جریان بوده وجود جرقه و قوس متناسب با میزان شدت آن عامل مؤثر در خاموش نمودن جرقه را ایجاد می نماید مانند كلید روغنی .

این كلیدها قادر هستند تا آنجا كه نیرو و استقامت مكانیكی آن اجازه می دهد جریانهای زیاد را سریع قطع و تا جرقه را به راحتی خاموش كنند ولی درجریانهای كم بدلیل اینكه اثر ماده خاموش كننده و خنك كننده نیز كم است علت قطع جرقه نیز طولانیتر می شود از این رو این كلیدها دارای یك حد پایینی جریان هستند در نتیجه ساختمان كلیدهای فشار قوی می بایست طوری باشد كه در جریانهای كم و متوسط نوع اول و در جریان زیاد نوع دوم مؤثر واقع گردد . تا قادر باشد هر نوع جریان اتصالی را با هر شدت و ضعف به راحتی و در سریعترین زمان خاموش كند .

كلیدهای فشار قوی :

همانطوری كه قبلاً نیز گفته شد كلیدهای فشار قوی را می توان بر حسب

وظایفی كه بعهده دارند به انواع مختلف زیر تقسیم نمود .

1ـ كلید بدون بار یا سكسیونر

2ـ كلید قابل قطع زیر بار یا سكسیونر قابل قطع زیر بار

3ـ كلید قدرت یا دژنكتور

6ـ2ـ3) كلید بدون بار ( سكسیونر )

سكسیونر وسیله قطع و وصل سیستمهائی است كه تقریباً بدون جریان هستند به عبارت دیگر سكسیونر قطعات و وسائلی را كه فقط زیر ولتاژ هستند از شبكه جدا می سازد . تقریباً بدون بار بدان معنی است كه می توان به كمك سكسیونر جریانهای كاپاستیو مقره ها ، ماشینها و تأسیسات برقی كابل های كوتاه و همینطور جریان ترانسفورماتورهای ولتاژ را نیز قطع نمود و یا حتی ترانسفورماتورهای كم قدرت را با سكسیونر قطع كرد . علت بدون جریان بودن سكسیونر هنگام قطع و وصل مجهز نبودن سكسیونر به وسیله جرقه خاموش كن است .

اگر در لحظه قطع یا وصل سكسیونر اختلاف پتانسیلی در دو كنتاكت آن وجود نداشته باشد ( گرچه به محض وصل كردن باعث عبور جریان شود ) قطع و وصل آن مجاز می باشد با همه این تفاسیر می توان گفت كه سكسیونر یك ارتباط دهنده یا قطع كننده مكانیكی بین سیستمهاست . سكسیونر باید طوری ساخته شود كه در موقع بسته بودن نیروی دینامیكی شدیدی كه دراثر عبور جریان اتصال كوتاه به وجود می آید باعث لرزش تیغه یا احتمالاً باز شدن آن نگردد از این رو درهنگام نصب سكسیونر باید دقت نمود كه تیغه سكسیونر در امتداد شین قرارگیرد همچنین مقره های كه پایه سكسیونر را تشكیل می دهند باید قادر به تحمل فشاروارده در اثر نیروی كشش الكترومغناطیسی دو فاز مجاور در زمان اتصال كوتاه باشد .

الف ) موارد استعمال سكسیونر

از سكسیونر به منظور جدا نمودن قسمتی از تجهیزات و در درجه اول جهت حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق گرفتگی استفاده می شود و بدین جهت طوری ساخته می شود كه حالت قطع یا وصل آن بطور واضح و آشكار قابل رؤیت باشد .

1ـ ب) انواع سكسیونر بر حسب قرار گرفتن در پست :

1ـ ب ـ1) سكسیونر خط كه درابتدا یا انتهای خطوط هوایی یا زمینی بكار می‌رود .

1 ـ ب ـ2) سكسیونر دیژنكتور كه در طرفین دیژنكتور بكار می رود تا در زمان نیاز به تعمیر و یا سرویس دیژنكتور می توان آنرا بی برق نمود .

1ـ ب ـ3) سكسیونر باس بار كه به منظور ارتباط فیدرها و تجهیزات به باسبار بكار می رود .

1ـ ب ـ 4) سكسیونر زمین كه به منظور زمین نمودن قسمتی از پست جهت انجام نعمیرات به كار می رود و معمولاً در ابتدا و انتهای خطوط و ترانسفورماتورها نصب می گردد .

1 ـ ب ـ 5) سكسیونر بای پاس : این سكسیونر برای زمانی است كه دژنكتوری نیاز به سرویس داشته و بمنظور جلوگیری از قطع برق این سكسیونر كه دو سر دژنكتور را بای پاس مینماید وصل می گردد در این حالت حفاظت خط به دیژنكتور باس كوپلر منتقل می شود .

انواع مختلف سكسیونر از نظر ساختمانی

ـ سكسیونر تیغه ای

ـ سكسیونر كشویی

ـ سكسیونر دورانی

ـ سكسیونر قیچی ایی

سكسیونر تیغه ای : برای ولتاژهای تا 30kv بكار می رود و دارای تیغه یا تیغه

هایی هستند كه در ضمن قطع كلید عمود بر سطح افقی ( در سطح محور پایه ها ) حركت می كنند و در بالای ایزولاتور ( پایه ) قرار می گیرند .

سكسیونر كشویی : مورد استعمال آن درتابلوهایی است كه دارای عمق كم می باشند زیرا تیغه متحرك درموقع قطع و وصل درامتداد خود و عمود بر سطح پایه‌ها حركت می كند و در نتیجه فضای اضافی برای تیغه در حالت قطع از بین می رود.

سكسیونر دورانی :

از این سكسیونر درولتاژهای بالاتر از 60kv و تا سطح 230kv استفاده می شود در این سكسیونر جهت صرفه جویی در فضا به جای یك تیغه متحرك بلند و یك كنتاكت ثابت دارای دو تیغه متحرك و دورانی می باشد كه با برخورد آن در وسط دو پایه با هم چفت و بست شده و ارتباط الكتریكی برقرار می شود از این رو به این سكسیونرها Center breek نیز گفته می شود . حركت این تیغه ها در این نوع كلید بموازات سطح افق و عمود بر محور پایه انجام می گیرد .

سكسیونر قیچی ایی :

از این سكسیونر درولتاژهای 230kv و بالاتر استفاده می شود زیرا كنتاكت ثابت آن همان شین فوقانی می باشد احتیاج به دو پایه عایقی مجزا ازهم كه در فشار قوی باعث بزرگی ابعاد و سنگینی وزن انها می شود ندارند و فقط شامل یك پایه عایقی است كه چنكگ یا تیغه ای قیچی مانند كنتاكت دهنده روی آن نصب می شود و با حركت قیچی مانندی با شین یا سیم هوایی ارتباط پیدا می كند . مورد استعمال سكسیور قیچی ایی كه به آن سكسیونر ستونی نیز گفته می شود در شبكه ای است مه دارای دو شین به ازای هر فاز در سطوح و ارتفاع مختلف نسبت به زمین و بالای هم باشد و سكسیونر ارتباط عمودی بین این دو شین را فراهم می سازد .

سكسیونر ارت : سكسیونر ارت سكسیونری است كه خط یا باسبار را ارت می نماید این سكسیونر معمولاً در روی پایة سكسیونر خط نصب می شود و با آن اینترلاك می باشد . ( اینترلاك : برای جلوگیری از قطع و وصل بی موقع در زیر بار سكسیونر ، معمولاً بین سكسیونر و كلید قدرت چفت و بست مكانیكی یا الكتریكی به نحوی برقرار می شود كه با وصل بودن كلید قدرت نتوان سكسیونر را قطع و یا وصل نمود ) .

مكانیزم داخلی سكسیونر دورانی 63kv,ASEA نشان داده شده است . نحوه باز كردن سكسیونر به شرح زیر می باشد :جهت باز كزدن سكسیونر باید اهرم دستی یا موتوری را به طرف راست چرخانده چون ضامن شماره 8 از چرخش محور جلوگیری می نماید باید كلید شماره 9 را به طرف راست درجهت عقربه های ساعت چرخانده با چرخش كمی از كلید شماره 9 ضامن شماره 5 این است كه بوبین مغناطیسی از حركت آن جلوگیری نماید راه بر طرف كردن ضامن شماره 5 اینست كه بوبین مغناطیس شود وقتی بوبین مغناطیس می شود كه كنتاكتهای كمكی دیژنكتور مربوط به سكسیونر برق DC ,AC بوبین را بیاورد یعنی حتماً دیژنكتور خط باز باشد اگر این شرط برقرار باشد به محض اینكه كلید شماره 9 به سمت راست بچرخد اهرم شماره 11 بالا می رود و میكروسوئیچ شماره 13 برق منفی یا مثبت بوبین را برقرار می سازد و بوبین مغناطیس می شود و ضامن شماره 5 از جلوی دیسك شمارة 10 برطرف می شود و نتیجه چرخش دیسك شماره 10 منجر به بالا رفتن ضامن شماره 8 می شود و امكانات باز شدن سكسیونر مهیا می گردد و در غیر این صورت ( یعنی اگر دیژنكتور بسته باشد ) سكسیونر را نمی توان به هیچ وجه باز كرد .

7ـ2ـ3) كلید قابل قطع زیر بار

به علت اینكه در بیشتر شبكه ها و پستهای كوچك ، كلید قدرت و سكسیونر و وسائل اضافی مربوط به چفت و بست آنها مبالغ زیادی از مخارج و هزینه كل تأسیسات را شامل می گردد و بعلت اینكه دراغلب موارد نصب كلید قدرت با مزایای قطع ووصل سریع آن حتماً لازم و ضروری نیست .كلید سكسیونر قابل قطع زیر بار طرح و ساخته شده كلید فشار قوی قابل قطع زیر بار در ضمن اینكه باید وظیفه یك سكسیونر را انجام دهد یعنی در ضمن برداشتن ولتاژ یك قطع شدگی قابل رؤیت و مطمئن درمدار شبكة فشار قوی بوجود آورد ، باید قادر باشد مانند دیژنكتور ، قدرتهای كوچك الكتریكی را نیز قطع كند لذا هر سكسیونر قابل قطع زیر باری باید دارای وسیله ای برای قطع فوری جرقه باشد .

سكسیونر قابل قطع زیر بار اصولاً دارای قدرت وصل زیاد است و می تواند جریانهای با شدت 75 تا 25 كیلو آمپر ( ماكزیمم مؤثر ) را بخوبی وصل كند ولی قدرت قطع آن كم و از 1500 ـ 400 آمپر تجاورز نمی كند ( در حدود جریان نامی ) لذا نتیجه ی شود كه این كلیدها برای قطع جریان اتصال كوتاه ساخته شده و مناسب هم نمی باشد.

به همین دلیل در صورتی می توان سكسیونر قابل قطع زیر بار در شبكه های فشار قوی مورد استفاده قرا گیرد كه این كلید مجهز به قطع كنندة جریان اتصال كوتاه گردد و یا اینكه جریان اتصال كوتاه شبكه از قدرت قطع كلید تجاوز نكند . برای اینكه بتوان از كلید در شبكه هایی كه جریان اتصال كوتاه احتمالی آن ، بیش از قدرت قطع كلید است استفاده شود باید جریان قطع كلید توسط فیوز محدود و مهار شود لذا در این گونه مواقع به همراه كلید از فیوز فشار قوی قدرت زیاد كه در 6 تا 20 كیلو ولت دارای قدرت قطعی در حدود 40MVA باشند جریان اتصال كوتاه را در همان مراحل ابتدایی قطع می كنند استفاده می شود از آنچه گفته شد نتیجه می شود كه سكسیونر قابل قطع زیر بار فقط برای قطع جریان نامی شبكه مناسب است . جریان اتصال كوتاه را فیوز قطع می كند نه كلید . البته باید متذكر شد كه پس از قطع جریان اتصال كوتاه توسط سوختن فیوز ساچمه فیوز باعث قطع كلید بطور خودكار و سه فاز می گردد .