مقادیر نامی کلید های قدرت(کلید هوایی، کامپکت و…)

مقادیر نامی کلید های قدرت(کلید هوایی، کامپکت و…)  / جریان قطع نامی / جریان وصل نامی

مقادیر نامی کلید‌های قدرت

مقادیر‌نامی یک کلید قدرت یا مدار شکن (بریکر) شامل مورد زیر‌است:

1. جریان قطع نامی کلید[1]
2. جریان وصل نامی کلید[2]
3. توالی عملکرد نامی کلید[3]
4. جریان کوتاه مدت اتصال کوتاه[4]

جریان قطع نامی کلید

منظور از این جریان حداکثر جریان اتصال کوتاهی‌است که کلید قدرت قادر به تحمل‌است و در نهایت با باز کردن کنتاکت‌های خود مدار قطع‌شده و جریان اتصال کوتاه از بین می‌رود.

هنگامی که یک جریان اتصال کوتاه از طریق یک کلید جریان می‌یابد، فشارهای حرارتی و مکانیکی در بخش‌های حامل جریان کلید قدرت وجود دارد. اگر ناحیه تماس و مقطع عرضی بخش‌های رسانای کلید قدرت به اندازه کافی بزرگ نباشد،

احتمال آسیب دائمی در عایق و همچنین قطعات هادی کلید وجود دارد. طبق قانون گرمایش ژول، افزایش دما به طور مستقیم متناسب با مربع جریان اتصال کوتاه، مقاومت کنتاکت و مدت زمان جریان اتصال کوتاه‌است.

جریان اتصال کوتاه به طور پیوسته از طریق کلید قدرت تا زمانی که اتصال کوتاه با باز شدن کلید قدرت پاک شود، جریان می‌یابد. از آنجا که تنش حرارتی در کلید قدرت متناسب با دوره زمانی اتصال کوتاه‌است، ظرفیت قطع کلید قدرت به زمان کار بستگی دارد.

کلید کامپکت و مینیاتوری – ویژگی ها، منحنی ها و محدودیت هایشان

آلومینیوم در دمای 160 درجه سانتیگراد نرم‌می‌شود و استحکام مکانیکی خود را از دست می دهد، این دما ممکن‌است به عنوان حد افزایش دمای کنتاکت‌های کلید قدرت در طول اتصال کوتاه گرفته‌شود.

از این رو ظرفیت قطع اتصال کوتاه یا جریان قطع اتصال کوتاه کلید قدرت به صورت حداکثر جریانی که می تواند از زمان وقوع اتصال کوتاه تا زمان پاک‌سازی آن بدون هیچ‌گونه آسیب دائمی در CB از طریق آن جریان یابد، تعریف می‌گردد.

مقدار جریان قطع اتصال کوتاه بر حسب RMS بیان شده‌است. در طول اتصال کوتاه، کلید نه تنها در معرض استرس حرارتی است بلکه از فشارهای مکانیکی نیز رنج می برد. بنابراین در طی تعیین ظرفیت اتصال کوتاه، مقاومت مکانیکی کلید نیز باید در نظر گرفته‌شود. بنابراین برای انتخاب مناسب کلید قدرت باید سطح خطا را در آن نقطه از سیستم که کلید باید نصب شود تعیین نمود.

پس از مشخص شدن سطح خطای هر بخش از انتقال الکتریکی، انتخاب صحیح کلید قدرت برای این بخش از شبکه آسان خواهد‌بود.

ظرفیت نامی وصل کلید قدرت

ظرفیت وصل اتصال کوتاه کلید قدرت بر حسب مقدار پیک و نه مقدار RMS مانند ظرفیت قطع بیان شده‌است.

از نظر تئوری در لحظه وقوع خطا در یک سیستم، جریان خطا می‌تواند تا دو برابر سطح خطای متقارن خود افزایش یابد. در لحظه کلیدزنی بر روی یک کلید قدرت در شرایط خطای سیستم(اتصال کوتاه در سیستم وجود دارد و کلید روی اتصال کوتاه سیستم وصل می‌شود)، قسمت اتصال کوتاه سیستم متصل به منبع‌است. سیکل اول جریان مدار که توسط کلید قدرت بسته‌می‌شود، دارای حداکثر دامنه‌است که  حدودا دو برابر دامنه شکل موج جریان متقارن خطا‌ست.

کنتاکت‌های قطع‌کننده باید‌این بالاترین مقدار جریان را در اولین سیکل شکل موج در هنگام بسته شدن کلید قدرت تحت خطا تحمل کنند. بر اساس این پدیده، کلید قدرت انتخاب‌شده باید با ظرفیت وصل اتصال کوتاه متناسب باشد.

از آنجا که جریان وصل اتصال کوتاه کلید قدرت بر اساس مقدار پیک ماکسیمم بیان شده‌است، همیشه بیشتر از جریان قطع اتصال کوتاه نامی کلید قدرت‌است. به طور معمول، مقدار جریان وصل اتصال کوتاه 2.5 برابر بیشتر از جریان قطع اتصال کوتاه‌است.

توالی عملکرد نامی یا سیکل کاری کلید قدرت

این مورد در واقع عمل مکانیکی دستگاه کلید قدرت‌است. توالی عملکرد یک کلید قدرت به صورت زیر مشخص می‌گردد:

که در آن O نشانگر باز شدن CB است و CO  نمایانگر زمان بسته شدن‌است که بلافاصله به دنبال بازنمودن و بدون تاخیر زمانی عمدی می باشد. t زمان لازم بین دو عملیات که برای بازگرداندن شرایط اولیه و یا جلوگیری از گرم شدن بیش از حد قطعات هادی کلید قدرت ضروری‌است، می‌باشد. برای اولین بازبست خودکار t = 0.3 sec  کلید قدرت مشخص شده‌است.

فرض کنید سیکل کاری نامی کلید قدرت به صورت زیر‌است:

این بدان معناست که عمل باز کردن کلید قدرت بعد از بازه زمانی0.3  ثانیه با یک عمل بسته شدن انجام می‌شود و پس از آن باز هم کلید قدرت بدون هیچ تاخیر زمانی عمدی باز می‌شود. بعد از عمل بازشدن، CB مجددا پس از 3 دقیقه بسته می‌شود و بلافاصله بدون تاخیر زمانی قطع‌می‌شود.

کلید هوایی – ساختار – کاربرد و نحوه ی عملکرد کلید هوایی

MCB ( کلید مینیاتوری) – ساختار، عملکرد، انواع و کاربردها

جریان کوتاه مدت اتصال کوتاه

این حد جریانی‌است که کلید قدرت می‌تواند بطور ایمن و در زمانی خاص و بدون هیچ گونه آسیبی در آن حمل کند. کلید قدرت‌ها به محض وقوع خطا در سیستم، جریان اتصال کوتاه را پاک نمی کنند.

همیشه بین زمان وقوع خطا و لحظه پاکسازی آن توسط CB تاخیر زمانی عمدی و غیرعمدی وجود دارد. این تاخیر به دلیل زمان کار رله‌های حفاظتی و زمان کار کلید قدرت‌است و همچنین ممکن‌است برخی تاخیرهای زمانی عمدی در رله برای هماهنگی مناسب حفاظت از سیستم برق حاصل شود.

حتی اگر کلید قدرت نیز قادر به قطع مدار نباشد، این خطا توسط یک کلید قدرت واقع در بالادست پاک‌می‌شود. در این حالت زمان پاکسازی خطا طولانی‌تر‌است. بنابراین پس از خطا، کلید قدرت باید جریان اتصال کوتاه را بمدت خاصی حمل نماید. مجموع تمام این تاخیرهای زمانی نباید بیش از 3 ثانیه باشد، بنابراین کلید قدرت باید حداقل قابلیت حمل ماکسیمم جریان خطا را در این دوره کوتاه داشته‌باشد.

جریان اتصال کوتاه می‌تواند دو تاثیر اصلی در داخل کلید قدرت داشته‌باشد؛

1. بدلیل جریان الکتریکی بالا، تنش‌های گرمایی و حرارتی شدیدی بر بخش‌های عایقی و رسانای CB اعمال خواهد شد.
2. جریان اتصال کوتاه بزرگ، منجر به تولید تنش‌های مکانیکی قابل توجهی در جریان بخش‌های مختلف کلید قدرت می‌گردد.

یک کلید قدرت طوری طراحی می‌گردد تا اینگونه فشارها را تحمل نماید. اما هیچ کلید قدرتی نباید جریان اتصال کوتاه را بیش از یک دوره کوتاه مدت مشخص حمل کند. جریان کوتاه مدت اتصال کوتاه کلید قدرت برابر‌است با حداقل جریان نامی قطع اتصال کوتاه کلید قدرت.

تعمیر و نگهداری کلید های قدرت (کلید روغنی، خلا ، SF6، هوای فشرده)

تابلو های فشار ضعیف، فشار متوسط و فشار قوی (LV,MV,HV switchgear)

ولتاژ نامی کلید قدرت

ولتاژ نامی کلید قدرت به سیستم عایقی آن بستگی دارد. برای سیستم‌های زیر 400 کیلوولت، کلید قدرت برای تحمل ولتاژ 10% بیشتر از ولتاژ نرمال سیستم طراحی می‌گردد. برای سیستم‌های 400 کیلوولت و بیشتر، عایق کلید قدرت باید قادر باشد ولتاژ 5% بیشتر از ولتاژ نرمال سیستم را تحمل نماید. این بدان معناست که ولتاژ نامی کلید قدرت با بالاترین ولتاژ سیستم متناظر‌است. زیرا در شرایط بی‌باری یا کم‌باری سطح ولتاژ سیستم قدرت می‌تواند تا بیشترین مقدار مجاز ولتاژ سیستم افزایش می‌یابد.

انواع تست های عایقی فشار قوی

یک کلید قدرت در معرض دو حالت ولتاژ بالای دیگر نیز قرار دارد:

1. بدلیل قطع ناگهای بارهای بزرگ و یا دلایل دیگر، ولتاژ اعمالی به کلید قدرت و کنتاکت‌ها در حالت بازبودن کلید قدرت ممکن‌است بسیار بیشتر از ولتاژ سیستم باشد. این ولتاژ ممکن‌است با فرکانس توان(50 یا 60) باشد اما مدت زمان زیادی در این حالت نمی‌ماند و باید توسط ادوات کلیدزنی برطرف گردد.

اما یک کلید قدرت باید این اضافه ولتاژ با فرکانس توان را در طول عمر عادی خود تحمل نماید.

کلید قدرت باید برای تحمل ولتاژ با فرکانس توان فقط در یک بازه زمانی مشخص ساخته‌شود که این زمان به طور کلی برابر با 60 ثانیه است. اگر تحمل ولتاژ با فرکانس توان بیش از 60 ثانیه باشد، مقرون به صرفه نیست و از لحاظ عملی نیز چندان مطلوب نیست زیرا تمام شرایط غیر طبیعی سیستم قدرت قطعاً در مدت زمان بسیار کمتر از 60 ثانیه برطرف‌می‌شود.

2. مانند سایر دستگاههای متصل به سیستم قدرت، کلید قدرت نیز ممکن است در طول عمر خود با ایمپالس‌های صاعقه و کلیدزنی روبرو شود. سیستم عایق کاری CB و فاصله کنتاکت یک CB باز باید این پالس‌ها را تحمل کند زیرا دامنه شکل موج ولتاژ این پالس‌ها بسیار بسیار بالاست و ماهیتا نیز بسیار گذرا‌ست. بنابراین یک کلید قدرت باید به گونه‌ای طراحی گردد که این ولتاژ‌های ضربه‌ای را در محدوده زمانی تنها چند میکروثانیه تحمل نماید.