کلید های قدرت, مقالات
انواع کلیدروغنی OCB ، ساختمان ، کارکرد
اکتبر
انواع کلیدروغنی OCB ، ساختمان ، کارکرد و برنامه‌های کاربردی
کلیدهای قدرت تجهیزاتی هستند که از مدارها قدرت و تجهیزات در شرایط خطا در سیستم حافظت می‌کنند. کلید های قدرت با استفاده از عایق های دی الکتریکی در برابر شکست عایقی در سطوح مختلف ولتاژی . به عنوان مثال ، روغن عایق به عنوان یک ماده دی الکتریک در داخل کلیدهای روغن به دلیل خاصیت خاموش کننده قوس عالی استفاده‌می‌شود. این یکی از قدیمی ترین کلیدهای ولتاژ بالا‌است که هنوز مورد استفاده قرارمی‌گیرد.
کلیدروغنی OCB انواع ، ساختار ، کارکرد و برنامه‌های کاربردی
فهرست مطالب
کلیدروغنی (OCB چیست؟
اصول کار OCB
انواع کلیدروغنی
کلیدروغنی حجمی BOCB
کلیدروغنی شکن ساده
کلیدروغن کنترل قوس
مدار کلیدروغنی خود انفجار
مدار کلیدروغنی انفجار اجباری
کلید کلیدروغنی حجمی تک فاز
کلیدروغن حجمی دوبل
کلیدروغنی با حداقل روغن (MOCB)
MOCB تهویه محوری
MOCB تهویه شعاعی
مدار کلیدروغنی
تعمیر و نگهداری مدار کلیدروغنی
مزایا و معایب کلیدهای کلیدروغنی
کاربردهای کلیدروغنی
کلیدروغنی (OCB) چیست؟
کلیدروغنی با نام مستعار OCB نوعی کلید مداری است که از روغن عایق به عنوان یک ماده دی الکتریک برای خاموش کردن قوس و قطع مدار با خیال راحت استفاده‌می‌کند. روغن مورد استفاده روغن عایق است که معمولاً از روغن ترانس استفاده‌می‌شود و قدرت دی الکتریک بهتری نسبت به هوا دارد. گرمای تولید شده توسط قوس ، روغن را بخار می‌کند و حباب گاز هیدروژن را در اطراف قوس تولید می‌کند. فشار روغن حباب گاز را فشرده می‌کند و قدرت دی الکتریک آن را افزایش می‌دهد که قوس را در طول عبور صفر خاموش می‌کند.
اصول کار OCB
هنگامی که یک خطا رخ می‌دهد ، کنتاکت های حامل جریان در داخل روغن عایق جدا می‌شوند. با جدا شدن کنتاکت ها ، اختلاف ولتاژ بالا بین کنتاکت ها محیط اطراف آن را یونیزه می‌کند و قوس ایجاد میشود. گرمای بسیار زیاد تولید شده توسط قوس ، روغن اطراف کنتاکت ها را بخار می‌کند. این روغن عمدتا به گاز هیدروژن از جمله مقدار کمی متان ، اتیلن و استیلن تجزیه میشود. گازهای تجزیه شده حباب گاز را در اطراف کنتاکت هاایجاد می‌کنند.
تبخیر روغن در OCB
گاز هیدروژن به شکل اتمی تجزیه میشود و گرمای زیادی آزاد می‌کند و دمای قوس را افزایش می‌دهد. در نتیجه ، تبخیر روغن افزایش می‌یابد. حجم گاز تولید شده 1000 برابر بیشتر از روغن تجزیه شده‌است. به دلیل درجه حرارت بالا ، حجم حباب گاز به سرعت افزایش می‌یابد. روغن اطراف داخل یک محفظه بسته ، فشار زیادی به حباب گاز وارد می‌کند. به دلیل فشرده سازی ، محیط یونیزه شده اطراف کنتاکت ها شروع به یونیزه شدن می‌کند. با افزایش فشار در اثر حرارت قوس ، محیط به سرعت یونیزه میشود که باعث افزایش قدرت دی الکتریک محیط میشود. قوس در عبور صفر فعلی بعدی خاموش میشود.
علاوه بر این ، اثر خنک کننده روغن و حباب های گاز نیز در خاموش شدن قوس کمک می‌کند.
انواع کلیدروغنی
کلید مدار روغنی را می توان به دو نوع اصلی زیر طبقه بندی کرد
کلیدروغنی حجمی (BOCB)
حداقل کلیدروغنی (MOCB)
کلیدروغنی حجمی
هچنین نوعی کلیدروغنی از مقدار زیادی روغن عایق استفاده‌می‌کند. این روغن برای خاموش کردن قوس و همچنین عایق بندی قسمتهای فعال از قسمتهای زمین استفاده‌می‌شود.
حداقل کلید روغن- چنین نوع کلیدروغنی از مقدار کمی روغن فقط برای خاموش کردن قوس‌استفاده‌می‌کند.
کلیدروغنی حجمیBOCB)
کلیدروغنی حجمی از مقدار زیادی روغن استفاده‌می‌کند. روغن مورد استفاده برای دو منظور انجام میشود. هنگامی که کنتاکت ها جدا می‌شوند قوس را خاموش می‌کند و همچنین قطعات حامل جریان مستقیم را از قسمت های زمین کلید مداری را عایق می‌کند.
BOCB را می توان به دو نوع زیر طبقه بندی کرد:
- ساده
- کنترل قوس
- شکاف ساده
چنین BOCB هیچ کنترلی بر قوس ندارد ، مگر اینکه طول قوس را با جدا کردن کنتاکت هاافزایش دهد. آنها نسبتاً ساده هستند و طراحی آنها آسان تر است
هچنین BOCB دارای یک سیستم ویژه برای کنترل قوس‌است که به طور موثر قوس را خاموش می‌کند.
کلیدروغنی ساده
چنین BOCB ساده ترین و قدیمی ترین شکل کلیدهای روغنی است. هیچ سیستم کنترل قوس وجود ندارد. عملکرد آن بسیار ساده است. کنتاکت های حامل جریان در داخل روغن جدا می‌شوند که در آن طول قوس با جداسازی بین کنتاکت ها افزایش می‌یابد. قوس در اولین عبور جریان صفر خاموش میشود.
ساختار
ساخت آن بسیار ساده است. دارای مخزن ساخته شده از فلز قوی است که حاوی روغن ترانسفورماتور عایق است. کنتاکت هاحامل جریان در روغن غوطه ور می‌شوند. بدنه مخزن خاکی است. این روغن هم به عنوان یک ماده خاموش کننده قوس و هم به عنوان یک عایق بین کنتاکت هازنده و بدن زمینی عمل می‌کند. مخزن به طور کامل از روغن پر نشده‌است ، اما مقداری فضا برای هوا باقی می ماند که در هنگام بخار شدن روغن به عنوان یک بالشتک برای روغن جابجا شده عمل‌می‌کند. فشار خارج شده از گاز را جذب‌می‌کند. مخزن همچنین دارای دریچه های خروجی گاز است.
کلیدروغن حجمی
در شرایط خطا ، کنتاکت متحرک به سمت پایین حرکت می‌کند تا از کنتاکت ثابت جدا میشود. در حین جداسازی کنتاکت ، فاصله جدایی افزایش می‌یابد. به دلیل اختلاف ولتاژ بالا ، روغن شروع به یونیزاسیون می‌کند و یک قوس بین کنتاکت هاایجاد میشود.
گرمای قوس ، روغن بین کنتاکت هارا بخار می‌کند و آن را عمدتاً به گاز هیدروژن تبدیل می‌کند. گاز حبابی را در اطراف کنتاکت ها ایجادمی‌کند که حجم آن به سرعت افزایش می‌یابد. حباب گاز روغن را جابجا می‌کند که توسط بالشتک هوا جذب میشود. روغن اطراف حباب گاز را فشرده می‌کند که محیط را یونیزه می‌کند. استحکام دی الکتریک محیط بین کنتاکت هاافزایش می‌یابد. جداسازی کنتاکت همچنین طول قوس را افزایش می‌دهد و قدرت دی الکتریک متوسط را افزایش می‌دهد. قوس در عبور بعدی خاموش میشود.
مهمترین عیب یک کلیدساده روغنی این است که کنترل قوس ندارد و به جداسازی کنتاکت بستگی دارد که طول قوس را افزایش می‌دهد. این ناسازگار است و زمان قوس بیشتری طول می کشد. هنگامی که کنتاکت هاکاملاً از هم جدا می‌شوند ، قوس خاموش میشود. با توجه به این محدودیت ها ، برای سیستم های ولتاژ پایین 11 کیلوولت از یک کلید روغن معمولی استفاده‌می‌شود.
کلیدروغنی کنترل قوس
چنین BOCB شامل یک سیستم ویژه است که برای کنترل قوس برای خاموش کردن موثر آن طراحی شده‌است. این طرح ها CB را قادر می سازد تا قوس را خاموش کند حتی اگر فاصله کنتاکت کوچک باشد. برخلاف OCB ساده ، این CB ها می توانند در مدارهای فشار قوی استفاده شوند.
کلیدهای کنترل قوس روغنی را می توان به دو نوع زیر طبقه بندی کرد.
مدار کلیدروغنی خود انفجار
مدار کلیدروغنی انفجار اجباری
کلیدروغنی خود انفجار- در چنین OCB ، قوس با وسایل داخلی کنترل میشود مانند انرژی قوس برای انقراض خود استفاده‌می‌شود.
کلیدروغنی انفجار اجباری- در چنین OCB ، کنترل قوس با وسایل خارجی ارائه میشود.
مدار کلیدروغنی خود انفجار
در OCB خود انفجار ، کنتاکت هاتوسط محفظه ای به نام محفظه فشار یا محفظه انفجار احاطه شده اند. از مواد عایق ساخته شده‌است. گاز تولید شده توسط قوس در داخل محفظه فشار انباشته میشود. حجم کمی دارد بنابراین فشار بالایی دارد. مقدار فشار وارد شده مستقیماً با جریان قوس متناسب است. این فاصله کنتاکت مورد نیاز برای انقراض موفق قوس را کاهش‌می‌دهد و همچنین زمان قوس را کاهش می‌دهد.
محفظه انفجار کلیدروغن خود انفجار را می توان در طرح های زیر طراحی کرد که هرکدام مزایای خاص خود را دارد.
- ساده
- کراس جت
- خود جبران شده
چنین نوع انفجاری محفظه بسیار ساده است. این یک گلدان استوانه ای شکل است که از مواد عایق ساخته شده‌است. این شامل کنتاکت ثابت و متحرک است. کنتاکت متحرک از سوراخ باریکی به نام دریچه عبور می‌کند.
در شرایط گسل ، کنتاکت جدا شده و قوس زده میشود. قوس روغن را بخار می‌کند و گاز با فشار بالا تولیدمی‌کند. فشار بالا روغن را فشرده می‌کند تا محیط را دیونیزه کرده و قوس را در صفر عبور کند. هنگامی که کنتاکت متحرک از گلدان خارج میشود ، روغن و گاز خنک از طریق گلو هجوم می برد که این امر نیز به رفع قوس کمک‌می‌کند.
ساده
محفظه انفجار ساده را نمی توان برای جریانهای بسیار کم یا بسیار زیاد استفاده کرد. از آنجا که فشار مستقیماً با جریان قوس متناسب است ، جریان کم فشار بسیار پایینی تولیدمی‌کند که ممکن است برای خاموش کردن قوس در زمان کافی نباشد و در نتیجه زمان قوس را افزایش دهد. از طرف محفظه ر ، جریان قوس بسیار بالا ممکن است فشار بسیار بالایی ایجاد کند که می‌تواند گلدان را منفجر کند. بنابراین ، چنین محفظه انفجاری برای جریان متوسط استفاده‌می‌شود.
کراس جت
چنین نوع محفظه انفجاری یک شکل اصلاح شده از محفظه انفجاری ساده‌است. این شامل کانال هایی در یک طرف گلدان است که به عنوان شکافنده قوس نیز عمل‌می‌کند. شکاف قوس باعث افزایش طول قوس میشود که به خاموش شدن قوس کمک می‌کند. از کانال‌های جانبی برای اجازه ورود روغن خنک به محفظه و خنک شدن قوس‌استفاده‌می‌شود.
در شرایط گسل ، کنتاکت هاشروع به جدا شدن‌می‌کنند و قوس در قسمت بالای گلدان زده میشود. گرمای قوس ، بخار تولید فشار روغن را ایجادمی‌کند که از طریق گذر ، نیرویی به روغن وارد می‌کند. هنگامی که کنتاکت متحرک بیشتر به سمت پایین حرکت‌می‌کند ، قفل های قوس کانال را مسدود می‌کند. این قوس را افزایش می‌دهد و طول آن را افزایش‌می‌دهد که به خاموش شدن قوس در عبور صفر کمک‌می‌کند.
محفظه انفجار کراس جت برای جریان بسیار زیاد با زمان قوس بسیار کم‌استفاده‌می‌شود. برای جریان کم مناسب نیست زیرا جریان کم نمی‌تواند فشار کافی برای خاموش کردن سریع قوس ایجاد کند.
خود جبران شده
این نوع محفظه انفجاری از ترکیبی از محفظه انفجاری ساده و متقاطع ساخته‌می‌شود. دارای دو محفظه است. محفظه فوقانی یک محفظه انفجار متقابل جت است در حالی که محفظه پایینی یک محفظه انفجاری ساده است همانطور که در شکل نشان داده شده‌است.
محفظه انفجار با جبران خسارت
اگر جریان گسل بسیار زیاد باشد ، فشار تولید شده زیاد خواهدبود. به محض این که کنتاکت هامتحرک مجاری شکاف قوس را مسدودمی‌کنند ، روغن به سرعت بیرون می آید و قوس شکسته و خاموش‌می‌شود.
اگر جریان خطا کم باشد ، فشار به آرامی ایجاد میشود. از آنجایی که کنتاکت های متحرک زمان می برد تا از گلو عبور کند ، فشار داخل محفظه افزایش می‌یابد. کمی نشت از طریق مجاری شکاف قوس وجود دارد. هنگامی که کنتاکت متحرک به طور کامل از گلو عبور می‌کند ، قوس با موفقیت در محفظه پایینی خاموش‌می‌شود.
مدار کلیدروغنی انفجار اجباری
در کلیدروغنی انفجار نیرو ، فشار لازم برای خاموش شدن قوس به وسایل داخلی (جریان قوس) بستگی ندارد بلکه توسط وسایل خارجی ایجاد میشود. پیستون مکانیکی که با حرکت کنتاکت های متحرک همراه میشود ، فشار روغن را افزایش می‌دهد. بدون در نظر گرفتن جریان قوس ، قوس را با خیال راحت خاموش‌می‌کند.
بنابراین ، OCB نیروی انفجاری هیچ محدودیتی مانند OCB خود انفجاری ندارد زیرا به جریان قوس بستگی ندارد. این می‌تواند با خیال راحت جریانهای قوس کم ، متوسط و زیاد را خاموش کند.
بر اساس شکستن کنتاکت هاحامل جریان ، BOCB به دو نوع تقسیم‌می‌شود
کلید کلیدروغن حجمی تک فاز
کلیدروغن حجمی دوبل
کلیدروغنی حجمی تک فاز
همانطور که از نامش پیداست ، چنین BOCB فقط یک فاصله بین کنتاکت هاحامل جریان دارد. همانطور که در شکل نشان داده شده‌است فقط یک کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک وجود دارد. OCB کنترل قوس دارای یک طراحی OCB تک شکست‌است. در صورت خرابی ، چنین کلیدها یک قوس واحد تولیدمی‌کنند. از آنجایی که کنترل قوس OCB بستگی به فشار ایجاد شده توسط گرمای قوس دارد ، یک قوس منفرد گرما و فشار بیشتری را برای دیونیزه کردن محیط ایجادمی‌کند.
کلیدروغن حجمی دوبل
هنگام باز شدن ، OCB دوبار استراحت بین کنتاکت هادارای جریان فعلی دارد. دو مخاطب ثابت و یک مخاطب متحرک وجود دارد. هنگامی که جدامی‌شود ، دو قوس در دو سر کنتاکت هاایجاد‌می‌شود. قوس را طولانی می‌کند اما گرمای تولید شده توسط قوس را در یک نقطه کاهش می‌دهد.
OCB دارای طراحی دو گانه است. زیرا قوس را با طولانی شدن قوس و طراحی دو شکستن که باعث تقسیم قوس به دو قسمت میشود را خاموش‌می‌کند.
مزایا :
روغن مورد استفاده برای خاموش کردن قوس دارای قدرت دی الکتریک بسیار بالایی‌است
روغن عایق کنتاکت های مستقیم از قسمت های زمین است
این روغن با حرارت قوس گاز هیدروژن تولید می‌کند که برای خاموش شدن قوس مفیداست.
فشار روغن گاز را فشرده می‌کند تا محیط را دیونیزه کند.
این گاز همچنین به سرد شدن محیط کمک‌می‌کند.
معایب:
روغن قابل اشتعال است و باعث آتش سوزی‌می‌شود.
کنتاکت هامی توانند با قوس آسیب ببینند.
کربن شدن روغن حاصل از کنتاکت ، قدرت دی الکتریک آن را کاهش می‌دهد.
کنتاکت ها و روغن باید مرتباً بررسی و نگهداری شوند.
استفاده از مقدار زیادی روغن باعث افزایش هزینه آن میشود
مخازن بزرگ نفتکش آنها سنگین هستند و فضای زیادی را اشغال می‌کنند.
پست مرتبط: تفاوت فیوز و کلیدمدار
حداقل کلیدروغنی MOCB
حداقل مدار کلیدروغنی MOCB که به عنوان کلید کم روغن نیز شناخته میشود ، یک نوع اصلی از کلیدروغنی است که از روغن فقط برای خاموش کردن قوس‌استفاده‌می‌کند. برعکس ، BOCB از آن برای عایق کاری قسمت زنده از قطعات زمین نیز استفاده‌می‌کند. مزیت اصلی استفاده از روغن کمتر کاهش خطرات ناشی از آتش سوزی است. بین قسمتهای زنده و زمینی به عنوان عایق عمل نمی‌کند.
کلیدروغنی کم روغن
MOCB دارای دو محفظه‌است. محفظه قوس و محفظه نگهدارنده. محفظه قوس شامل کنتاکت ثابت و متحرک پر از روغن است. این محفظه برای خاموش کردن قوس‌استفاده‌می‌شود. از جنس پرسلن با روکش کاغذ پخته شده ساخته شده‌است. همچنین دارای دریچه های خروج گاز در قسمت بالا‌است.
محفظه نگهدارنده از محفظه قوس پشتیبانی‌می‌کند. از چینی پر شده برای روغن برای عایق ساخته شده‌است. این محفظه قوس را که در بالای آن نصب شده‌است عایق بندی‌می‌کند. این شامل بازویی‌است که توسط مکانیزمی برای حرکت دادن کنتاکت متحرک به بالا و پایین با استفاده از میله عمل می‌کند. کنتاکت متحرک نیز به پیستونی متصل است که فشار لازم برای خاموش شدن قوس را ایجاد می‌کند. بنابراین ، MOCB یک نوع کلیدروغن Forced Blast است که در آن فشار با وسایل خارجی مستقل از جریان قوس ایجادمی‌شود.
کار MOCB ساده‌است. در شرایط گسل ، بازو کنتاکت متحرک را به سمت پایین می کشدجدا کردن مخاطب یک قوس بین کنتاکت هاایجاد میشود. انرژی قوس روغن را بخار می‌کند و فشار لازم را ایجادمی‌کند. فشار محدود به محفظه قوس‌است زیرا توسط کنتاکت متحرک مسدودشده‌است. به محض این که کنتاکت های متحرک سوراخ را بازمی‌کنند ، روغن خنک وارد میشود و گازها از دریچه خارج‌می‌شوند.
دریچه های گاز محفظه قوس را می توان به یکی از دو روش زیر طراحی کرد ، بنابراین ، MOCB به دو نوع تقسیم‌می‌شود.
MOCB تهویه محوری
شکل زیر MOCB تهویه محوری را نشان می‌دهد که دریچه های محفظه قوس در آن طراحی شده اند به گونه ای که هنگام جدا شدن مخاطبین. روغن خنک از طریق مسیری که توسط کنتاکت متحرک مسدود نشده‌است وارد میشود. قوس در جهت محوری از دریچه بالایی عبورمی‌کند.
تهویه محوری فشار بسیار بالایی ایجاد می‌کند بنابراین دارای قابلیت یونیزاسیون بسیار بالا و در نتیجه قدرت دی الکتریک روغن بالا‌است. برای جریان قوس کم در ولتاژهای بالا‌استفاده‌می‌شود.
MOCB تهویه شعاعی
تهویه شعاعی دارای چندین دریچه‌است که بصورت شعاعی همراه با محفظه قوس طراحی‌شده‌است. هنگامی که قوس بین کنتاکت هاکشیده میشود ، قوس بصورت شعاعی از دریچه ها عبورمی‌کند. چنین طرحی دارای فشار کم‌است ، بنابراین برای جریان قوس زیاد استفاده‌می‌شود.
ترکیبی از محفظه های قوس تهویه محوری و شعاعی در MOCB برای خاموش کردن موثر جریان قوس کم و زیاد استفاده‌می‌شود.
مدار کلیدروغنی
کلیدروغنی ضربه ای نوع محفظه ری از MOCBاست که فشار را با وسایل خارجی ایجاد می‌کند.که این کلید پیستون روغن را فشرده می‌کند که از طریق یک جت ثابت بین کنتاکت هاآزاد میشود تا قوس را خاموش کند. از روغن کمتری نسبت به MOCB استفاده‌می‌کند. از آنجا که فشار مستقل از جریان قوس‌است ، می توان از آن برای جریان قوس کم و یا زیاد استفاده کرد.
مزایا :
به مقدار بسیار کمی روغن نیاز دارد.
مقدار کمتر روغن بدین معناست که خطرات ناشی از آتش سوزی کم‌است.
وزن کمی دارد.
اندازه آن کوچک است و فضای کمی را اشغال‌می‌کند
ارزانتر از BOCBاست.
تعمیر و نگهداری راحت تری دارد و روغن به راحتی تعویض‌می‌شود.
برای نصب در مکانهایی که اغلب مورد استفاده قرارنمی‌گیرد ، بهترین گزینه‌است.
معایب :
روغن کمتر بیشتر تحت تأثیر میزان کربنیزاسیون کنتاکت هاقرارمی‌گیرد.
روغن به سرعت قدرت دی الکتریک خود را از دست می‌دهد.
نیاز به نگهداری مکرر دارد.
تعمیر و نگهداری مدار کلیدروغنی
در حالت خرابی ، قوس می‌تواند به کنتاکت هاآسیب برساند و روغن می‌تواند کربنزه شود که این امر باعث کاهش قدرت دی الکتریک روغن‌می‌شود. در نتیجه ، ظرفیت شکست آن کاهش می‌یابد و ممکن است شکست به درستی انجام نمی‌شود. بنابراین ، برای حفظ قدرت دی الکتریک ، کنتاکت ها و همچنین روغن باید کنترل و تعویض شوند.
مزایا و معایب کلیدهای کلیدروغنی
مزایا:
روغن مورد استفاده برای خاموش کننده قوس بهتر از هوااست.
روغن مورد استفاده دارای مقاومت دی الکتریک بسیار بالایی‌است
با افزایش فشار ، قدرت دی الکتریک روغن افزایش می‌یابد.
از انرژی قوس برای بخار کردن روغن برای افزایش فشار استفاده‌می‌شود.
این روغن همچنین به عنوان عایق بین قطعات زنده و زمینی استفاده‌می‌شود.
بخارات گاز همچنین به خنک شدن محیط کمک‌می‌کند.
ارزان تر از کلیدهای کلیدروغن نسبت به سایر مدارهای ولتاژ بالا بدون روغن
معایب :
روغن قابل اشتعال‌است و می‌تواند باعث آتش سوزی شود.
این روغن می‌تواند کربن شود که قدرت دی الکتریک آن را کاهش می‌دهد.
نیاز به نگهداری و تعویض کنتاکت هاو روغن با روغن تازه دارد.
لینک مقاله خارجی:
https://www.electricaltechnology.org/2021/08/ocb-oil-circuit-breaker.html