تحليل مقارن لتقنيات مفاتيح الحمل ذات الجهد العالي

الinterruptor هو نوع من أجهزة التبديل يقع بين قواطع الدائرة والمفاصيل. يتميز بوجود جهاز بسيط لإطفاء القوس الكهربائي قادر على قطع تيار الحمل المحدد وأيضاً بعض التيارات الزائدة، ولكنه لا يستطيع قطع تيار القصر. يمكن تصنيف المقاطع حسب الجهد التشغيلي إلى أنواع ذات جهد عالي وأنواع ذات جهد منخفض.

المقاطع ذات الجهد العالي التي تنتج الغاز الصلب: هذا النوع يستخدم الطاقة المنبعثة من قوس الانقطاع نفسه لجعل المواد المنتجة للغاز في غرفة القوس تنتج غازاً لإطفاء القوس. هيكله بسيط وتكلفة منخفضة، مما يلبي متطلبات الاستخدام العامة.

المقاطع ذات الجهد العالي التي تعمل بالهواء المضغوط: هذا النوع يستخدم الهواء المضغوط من مكبس أثناء عملية الفتح لإخراج القوس. أثناء القطع، يضغط المكبس الغاز الذي ينطلق لإطفاء القوس. خصائص العزل الممتازة للغاز SF6 تسمح بإطفاء سريع للقوس، رغم أن الهيكل أكثر تعقيداً قليلاً ويجب أن يكون فم الغاز من مواد مقاومة للحرارة مثل رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE).

وحدات الحلقة الرئيسية للغاز البيئي تستخدم أيضاً تصاميم المقاطع التي تعمل بالهواء المضغوط والتي يمكن أن تعمل بدون مفاتيح قطع تحت فراغ. يمكن لهذه أن تحل تماماً محل تركيبات المقاطع والصواميل لحماية المحولات، وتلبية تفضيلات العملاء للصواميل بدلاً من قواطع الدائرة لقطع الأعطال بسرعة في المحولات.

المقاطع ذات الجهد العالي التي تعمل بالفراغ: هذا النوع يستخدم الوسط الفراغي لإطفاء القوس، مما يوفر عمر كهربائي طويل ولكن بسعر نسبياً أعلى. الوحدات الرئيسية للحلقة البيئية الحديثة تعتمد بشكل أساسي على المقاطع الثلاثية الموضع مع المقاطع التي تعمل بالفراغ.

المقاطع ذات الجهد العالي التي تعمل بالزيت: هذا النوع يستخدم الطاقة المنبعثة من القوس نفسها لتقطيع وتتبخر الزيت المحيط، والذي يبرد وإطفاء القوس. هيكله نسبياً بسيط ولكن ثقيل، ويستخدم بشكل شائع في محطات التوزيع الأمريكية.

المقاطع ذات الجهد العالي التي تعمل بالغاز SF6: هذا النوع يستخدم غاز SF6 لإطفاء القوس، ويتم تطبيقه في الوحدات الرئيسية للحلقة المعزولة بالكامل أو الوحدات المعزولة بغلاف غازي. له أداء ممتاز في قطع التيار السعوي. طرق إطفاء القوس باستخدام غاز SF6 تشمل شبكات إطفاء القوس، ولفائف إطفاء القوس، وإطفاء القوس بالهواء المضغوط. طريقة شبكة إطفاء القوس تستخدم على نطاق واسع، حيث تستخدم هيكل مشابه لمفاتيح الدائرة الهوائية ذات الجهد المنخفض. أثناء القطع، يتم قطع القوس وامتصاصه في شبكة إطفاء القوس للتبريد والإطفاء. يمكن صنع شبكات إطفاء القوس من مواد عازلة أو معدنية.

هيكل شبكة إطفاء القوس بسيط ويمكنه تلبية تطبيقات الوحدات الرئيسية للحلقة العامة، مثل متطلبات العمر الكهربائي E2. لتحسين الأداء، من الضروري تحسين المواد والهيكل.

تستخدم لفائف إطفاء القوس ملفاً كهرومغناطيسياً حيث عندما تنفصل نقاط التلامس المتحركة والسكونية لإنتاج قوس، ينتقل جذر القوس إلى مركز معدني داخل ملف الاستهلاك. يمر تيار القوس عبر ملف الاستهلاك ليولد مجالاً مغناطيسياً يعمل على القوس لإنتاج قوة لورنتز، مما يدفع جذر القوس للدوران بسرعة عالية حول مركز الملف. هذا يبرد القوس بينما يتعرض باستمرار للغاز SF6 الجديد، مما يؤدي لإطفائه عند مرور التيار عبر الصفر. توفر ملفات الاستهلاك أداء قطع ممتاز والعمر الكهربائي الطويل، قادرة على تحمل 200 عملية قطع للحمل النشط.

لتحقيق استبدال غاز SF6، تم تطوير المقاطع التي تعمل بتقنية إطفاء القوس المتوازية تحت الفراغ. أثناء القطع، يقوم الفاصل الفراغي المتوازي بإعادة توجيه تيار القوس إلى الفاصل الفراغي لإطفائه. على عكس القطع المتسلسل تحت الفراغ، هذه الطريقة تبسط آلية التشغيل، مع الحفاظ على نفس آلية التشغيل للمقاطع التي تعمل بغاز SF6. تتميز بأبعاد صغيرة، وسهولة التركيب والتشغيل، وكفاءة تكلفة.

من خلال زيادة فجوة التلامس وغيرها من الطرق، يمكن تحقيق إطفاء القوس بواسطة الغازات البيئية، مما يحقق حقاً استبدال غاز SF6 بالغازات البيئية في الوحدات الرئيسية للحلقة دون زيادة التكاليف (دون استخدام المفاتيح الفراغية).