تجهیزات تغییر دهنده ولتاژ بالا

سیستم قدرت با ولتاژ بیش از 36 کیلوولت، به عنوان تجهیزات قدرت ولتاژ بالا شناخته می‌شود. زیرا وقتی ولتاژ بالا است، القای الکتریکی در طول عملیات جابجایی نیز بسیار بالا خواهد بود. بنابراین، در طراحی تجهیزات قدرت ولتاژ بالا باید دقت ویژه‌ای صرف شود. مداربر قطع‌کننده ولتاژ بالا، جزء اصلی تجهیزات HV است، بنابراین مداربر قطع‌کننده ولتاژ بالا (CB) باید ویژگی‌های خاصی برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد داشته باشد. عملیات خطایی و جابجایی در مدار ولتاژ بالا بسیار نادر است. بیشتر مواقع، این مداربرها در حالت روشن باقی می‌مانند و ممکن است پس از مدت طولانی عملیات کنند. بنابراین CB‌ها باید به اندازه کافی قابل اعتماد باشند تا عملکرد ایمن را در زمان نیاز تضمین کنند. فناوری مداربر قطع‌کننده ولتاژ بالا در 15 سال گذشته به طور رادیکالی تغییر کرده است. مداربر قطع‌کننده با روغن کم (MOCB)، مداربر قطع‌کننده با هوا و مداربر قطع‌کننده SF6 بیشتر برای تجهیزات قدرت ولتاژ بالا استفاده می‌شوند.

مداربر قطع‌کننده خلأ بسیار کمتر برای این منظور استفاده می‌شود زیرا تاکنون فناوری خلأ برای مسدود کردن جریان کوتاه مدار ولتاژ بسیار بالا کافی نیست. دو نوع مداربر قطع‌کننده SF6 وجود دارد: مداربر قطع‌کننده SF6 فشار تک و مداربر قطع‌کننده SF6 دو فشار. سیستم فشار تک حالا به عنوان حالت هنر برای سیستم تجهیزات قدرت ولتاژ بالا است. امروزه گاز SF6 به عنوان میان‌بُر خاموش‌کننده قوس، برای سیستم‌های قدرت الکتریکی ولتاژ بالا و بسیار بالا محبوب‌ترین گزینه شده است. اگرچه گاز SF6 به اثر گلخانه‌ای کمک می‌کند. این گاز تأثیر 23 برابر بیشتری نسبت به CO2 در اثر گلخانه‌ای دارد. بنابراین، لکه‌ی گاز SF6 در طول دوره خدمت مداربر باید جلوگیری شود. برای کاهش تبخیر گاز SF6، ممکن است در آینده از مخلوط گاز N2-SF6 و CF4-SF6 به عنوان جایگزین گاز خالص SF6 استفاده شود. همیشه باید مراقب باشید که هیچ گاز SF6 در حین نگهداری CB به جو نرود.

از طرف دیگر، مداربر قطع‌کننده SF6 مزیت اساسی کم‌نگهداری دارد.
تجهیزات قدرت ولتاژ بالا به دو دسته تقسیم می‌شوند،

1. داخلی با عایق گازی (GIS)،

2. خارجی با عایق هوایی.

به طور مجدد، مداربرهای قطع‌کننده خارجی با عایق هوایی به دو دسته تقسیم می‌شوند،

1. مداربر قطع‌کننده نوع تانک مرده

2. مداربر قطع‌کننده نوع تانک زنده

در مداربر قطع‌کننده نوع تانک مرده، دستگاه جابجایی (مجموعه مداربرها) با پشتیبانی عایق‌های مناسب در داخل ظرف‌های فلزی با پتانسیل زمین پر شده با میان‌بُر عایق‌کننده قرار دارد. در مداربر قطع‌کننده نوع تانک زنده، دستگاه جابجایی (مجموعه مداربرها) روی بوشینگ‌های عایق‌شده در پتانسیل سیستم قرار دارد. مداربرهای نوع تانک زنده ارزان‌تر هستند و فضای کمتری برای نصب نیاز دارند.

سه نوع اصلی مداربر قطع‌کننده وجود دارد، همانطور که قبلاً گفتیم، در سیستم تجهیزات قدرت ولتاژ بالا استفاده می‌شود، یعنی مداربر قطع‌کننده با هوا، مداربر قطع‌کننده SF6، مداربر قطع‌کننده با روغن و مداربر قطع‌کننده خلأ کمتر استفاده می‌شود.

مداربر قطع‌کننده با هوا

در این طراحی، از یک پرتاب هوای فشرده با فشار بالا برای خاموش کردن قوس بین دو تماس جدا شده استفاده می‌شود، وقتی که ستون قوس بین دو تماس جدا شده در حداقل جریان صفر است.

مداربر قطع‌کننده با روغن

این به دو دسته تقسیم می‌شود: مداربر قطع‌کننده با روغن کم (MOCB) و مداربر قطع‌کننده با روغن زیاد (BOCB). در MOCB، واحد مسدود‌کننده در داخل یک ظرف روغن با پتانسیل زمین قرار دارد. در اینجا روغن به عنوان میان‌بُر عایق‌کننده و مسدود‌کننده استفاده می‌شود. در BOCB از طرف دیگر، نیاز به روغن عایق‌کننده با قرار دادن واحدهای مسدود‌کننده در یک کámara مجزا با پتانسیل زنده روی ستون عایق‌کننده کاهش می‌یابد.

مداربر قطع‌کننده SF6

گاز SF6 به طور گسترده به عنوان میان‌بُر خاموش‌کننده قوس در کاربردهای ولتاژ بالا استفاده می‌شود. گاز هگزافلوئورید سولفور یک گاز با الکترونگاتیویت بالا با خواص عایق‌کننده و خاموش‌کننده قوس بسیار خوب است. خواص عایق‌کننده و عایق‌کننده بالای SF6، امکان طراحی مداربر قطع‌کننده ولتاژ بالا با ابعاد کلی کوچک‌تر و فاصله تماس کوتاه‌تر را فراهم می‌کند. خاصیت عایق‌کننده فوق‌العاده به طراحی و ساخت تجهیزات قدرت داخلی در سیستم ولتاژ بالا کمک می‌کند.

مداربر قطع‌کننده خلأ

در خلأ، هیچ یونیزاسیون بیشتری بین دو تماس جدا شده حامل جریان پس از صفر شدن جریان وجود ندارد. قوس اولیه که توسط آن ایجاد می‌شود پس از صفر شدن جریان بعدی خاموش خواهد شد، اما چون هیچ امکان یونیزاسیون بیشتری وجود ندارد پس از صفر شدن جریان، خاموش کردن قوس کامل می‌شود. اگرچه روش خاموش کردن قوس در VCB بسیار سریع است، اما تاکنون به عنوان راه‌حل مناسب برای تجهیزات قدرت ولتاژ بالا مناسب نیست، زیرا VCB‌های ساخته شده برای ولتاژ بسیار بالا اقتصادی نیستند.

ویژگی‌های ضروری مداربر قطع‌کننده ولتاژ بالا

ویژگی‌های ضروری که باید در مداربر قطع‌کننده ولتاژ بالا فراهم شود تا عملکرد ایمن و قابل اعتماد را تضمین کند، مداربرهای استفاده شده در تجهیزات قدرت ولتاژ بالا باید قادر به عملکرد ایمن در مقابل:

1. علیات ترمینال.

2. علیات خط کوتاه.

3. تراسفورماتور یا واکتورهای جریان مغناطیسی.

4. تغذیه خط انتقال بلند.

5. شارژ بانک خازن.

6. جابجایی دنباله غیرهمفاز.

علیات ترمینال

معمولاً بار متصل به سیستم قدرت از نوع القایی است. به دلیل این القایی، وقتی که جریان کوتاه‌مدار توسط مداربر قطع می‌شود، احتمال وجود ولتاژ بازیابی مجدد با ارتعاشات با فرکانس بالا در حدود چند صد هرتز وجود دارد. این ولتاژ دو بخش دارد:

1. ولتاژ بازیابی موق