مقایسه سوئیچ‌های مونتاژ شده روی ستون ۱۰ کیلوولت (آیزولاتور، سوئیچ بار، برشکن و فیوز)
- چه چیزی تیرکش است؟
دستگاه مکانیکی که روی تیرهای برق در خطوط هوایی توزیع 10kV نصب شده و در شبکه‌های توزیع شهرنشین و روستایی استفاده می‌شود. این دستگاه برای قطع، بستن و حمل جریان‌های بار و جریان‌های خطا طراحی شده است.
تیرکش‌ها معمولاً شامل بدنه تیرکش با سنسورها + FTU (Feeder Terminal Unit) هستند. تیرکش‌هایی که در ادامه بحث می‌شوند در دسته تیرکش‌های جداکننده (جداکننده‌ها) قرار می‌گیرند.
2. رده‌بندی تیرکش‌ها
تیرکش‌ها می‌توانند از چند بعد رده‌بندی شوند. روش‌های اصلی رده‌بندی و ویژگی‌های آن‌ها به شرح زیر است:
بر اساس ظرفیت قطع:
- الف. تیرکش جداکننده (جداکننده): بدون توانایی خاموش کردن قوس الکتریکی؛ نمی‌تواند جریان بار عادی را ببندد یا قطع کند. دارای شکاف قابل مشاهده (شکاف جداکننده) است. هدف اصلی آن جداسازی خطوط برای اطمینان از ایمنی در زمان نگهداری است.
- ب. تیرکش بار: دارای توانایی پایه‌ای خاموش کردن قوس الکتریکی؛ می‌تواند جریان بار عادی (≤630A) را ببندد، حمل کند و قطع کند. می‌تواند جریان خطا را حمل کند اما نمی‌تواند آن را قطع کند.
- ج. تیرکش برشی: توانایی قوی خاموش کردن قوس الکتریکی؛ می‌تواند جریان بار عادی (≤630A) و جریان خطا (≥20kA) را ببندد، حمل کند و قطع کند.
- د. تیرکش فیوز (فیوز انداخته شونده): عملکرد اصلی آن قطع جریان کوتاه مدار است؛ برای محافظت از خطوط در برابر کوتاه مدار استفاده می‌شود.
3. تیرکش جداکننده (جداکننده)
همچنین به عنوان "کلید چاقوی جداکننده" شناخته می‌شود، یک دستگاه کنترلی بدون مکانیسم خاموش کردن قوس الکتریکی است. عملکرد اصلی آن جداسازی تغذیه برای اطمینان از ایمنی نگهداری دیگر تجهیزات الکتریکی است. عملیات تحت بار مجاز نیست (فقط می‌تواند مدارهای کم‌قدرت را تحت شرایط خاص ببندد یا باز کند). یکی از پرکاربردترین و بیشترین دستگاه‌های عملیاتی در کلیدزنی فشار بالاست.
3.1 استفاده‌های اصلی
- قطع تجهیزات خط برای نگهداری، یافتن خطا، تست کابل و بازآرایی حالت‌های عملیاتی.
- پس از باز شدن، تجهیزات تحت نگهداری را از خط زنده جدا می‌کند، یک شکاف عایق مطمئن ایجاد می‌کند و نشان‌دهنده «قطع مشخص و واضح» را برای اطمینان از ایمنی کارکنان فراهم می‌کند.
- به عنوان کلید مرزی بین خطوط هوایی و مالکیت کاربر یا بین خطوط کابلی و خطوط هوایی عمل می‌کند.
- روی یک یا هر دو طرف کلید بار تی-بند نصب شده تا به یافتن خطا، تست کابل و نگهداری/تعویض کلید بار تی-بند کمک کند.
3.2 ویژگی‌های اصلی
- مزایا: قیمت کم، ساختار ساده، دوام بالا.
- محدودیت‌ها: نمی‌تواند تحت بار اسمی/بار سنگین عمل کند؛ نمی‌تواند جریان بار و جریان کوتاه مدار را ببندد یا باز کند.
- رویه عملیاتی: برای تغذیه: "ابتدا جداکننده را ببندید، سپس برشی/کلید بار را ببندید." برای قطع: "ابتدا برشی/کلید بار را باز کنید، سپس جداکننده را باز کنید."
- شرایط خاص مجاز: می‌تواند جریان مغناطیسی ترانسفورماتورهای بدون بار (≤2A) و جریان ظرفیتی خطوط بدون بار (≤5A) را ببندد یا باز کند.
- پارامترهای فنی: معمولاً جریان تحمل قله (پایداری دینامیکی) ≤40kA (باید در زمان انتخاب تأیید شود). عمر عملیاتی مکانیکی حدود 2000 چرخه است.
4. تیرکش بار
با دستگاه خاموش کردن قوس الکتریکی ساده، می‌تواند مدار را تحت بار ببندد یا باز کند. می‌تواند جریان‌های بار و جریان‌های بار اضافی را قطع کند اما نمی‌تواند جریان کوتاه مدار را قطع کند. باید به صورت سری با فیوز فشار بالا (که جریان کوتاه مدار را قطع می‌کند) استفاده شود. عملکرد آن بین جداکننده و برشی قرار دارد. استفاده‌های اصلی آن بخش‌بندی خط و جداسازی خطا است.
4.1 انواع معمول و ویژگی‌ها
|
نوع |
اصل خاموش کردن قوس |
مزایا |
سناریوهای قابل کاربرد |
|
تیرکش تولید گاز |
مواد تولید گاز جامد تحت تأثیر قوس الکتریکی گاز تولید می‌کنند که باعث خاموش شدن قوس می‌شود. |
ساختار ساده، قیمت کم. |
سناریوها با نیاز کم به عملیات. |
|
تیرکش خلاء |
خاموش کردن قوس الکتریکی با خلاء، اغلب با عایق SF₆ ترکیب می‌شود. |
عمر طولانی، بدون نیاز به نگهداری، عمر مکانیکی ≥10,000 چرخه. |
سناریوها با نیاز به عملیات مکرر. |
|
تیرکش SF₆ |
خاموش کردن قوس الکتریکی + عایق SF₆. |
عملکرد خاموش کردن قوس/عایق بسیار خوب، بدون نیاز به نگهداری. |
سناریوها با نیاز به قابلیت اطمینان بالا. |
4.2 ویژگی‌های ساختاری محصولات اصلی
- تیرکش خلاء: نوع مشترک سه‌فاز، با مکانیسم عملیات VSP5 الکترومغناطیسی/فنر. می‌تواند ترانسفورماتورهای جریان (CTs) داخلی و شکاف‌های جداکننده داشته باشد. حمایت از خطوط خروجی کابل/ترمینال. می‌تواند به صورت آویزان یا نشسته نصب شود.
- تیرکش SF₆: نوع مشترک سه‌فاز. می‌تواند ترانسفورماتورهای جریان (CTs) داخلی داشته باشد. دستگاه جداکننده خارجی اختیاری. حمایت از خطوط خروجی کابل/ترمینال. می‌تواند به صورت آویزان یا نشسته نصب شود.
5. تیرکش برشی
دستگاه کلیدزنی با توانایی کامل خاموش کردن قوس الکتریکی. می‌تواند جریان مدار عادی را ببندد، حمل کند و قطع کند، و می‌تواند جریان‌های مدار غیرعادی (بار اضافی، کوتاه مدار) را در مدت زمان مشخص حمل و قطع کند. عملکرد آن معادل ترکیب "کلید فیوز + رеле حرارتی بالا/پایین" است. تیرکش‌های برشی به طور معمول به عنوان "بازبستن‌کننده‌ها" یا "بازبستن‌کننده‌های خودکار" شناخته می‌شوند. روی تیرهای برق نصب شده و تجهیزات اصلی حفاظت و کنترل در بخش‌های شبکه توزیع هستند.
5.1 استفاده‌های اصلی
- بخش‌بندی، کلیدزنی، کنترل و حفاظت از بخش‌های خط توزیع؛ قادر به قطع و بستن فعال جریان‌های کوتاه مدار است.
- معمولاً برای باز و بستن خطوط استفاده می‌شود؛ در مواقع خطا، به صورت خودکار یا دستی (از طریق دستگاه‌های حفاظت رله‌ای) خطوط خراب را قطع می‌کند.
- در نقاط مرز مسئولیت در خطوط هوایی 10kV نصب شده؛ می‌تواند خطا‌های زمینی تک‌فاز را به صورت خودکار رفع کند و خطا‌های کوتاه مدار را جداسازی کند. یک دستگاه اصلی برای به‌روزرسانی خودکار توزیع است.
5.2 رده‌بندی و محصولات اصلی
بر اساس مedium خاموش کردن قوس: برشی روغنی (به طور گسترده منسوخ شده)، برشی SF₆، برشی خلاء (جاری اصلی).
برشی‌های خلاء هوشمند فشار بالا برای خطوط توزیع فعلی ترجیح داده می‌شوند، با ویژگی‌های زیر:
- عملکردها: تشخیص خطا، کنترل حفاظت، قابلیت‌های ارتباطی.
- روش‌های عملیاتی: دستی، الکتریکی، کنترل از راه دور، عملیات از راه دور از کامپیوتر میزی.
- تشکیل: بدنه + مکانیسم عملیات + کنترل‌کننده (ممکن است شامل جداکننده داخلی).
- اجزاء اختیاری: CT (Tranformer جریان حفاظتی)، ZCT (Tranformer جریان صفری)، PT (Tranformer ولتاژ).
5.3 زیرگروه‌های برشی خلاء
- برشی خلاء با عایق SF₆: خاموش کردن قوس الکتریکی با خلاء + عایق SF₆. نوع مشترک سه‌فاز. مکانیسم عملیاتی فنر. می‌تواند CTs داخلی داشته باشد. دستگاه جداکننده خارجی اختیاری. نصب به صورت آویزان یا نشسته.
- برشی خلاء با عایق هوا: خاموش کردن قوس الکتریکی با خلاء + عایق هوا. نوع جامد سه‌فاز. مکانیسم عملیاتی فنر یا مغناطیس دائمی. CTs خارجی. دستگاه جداکننده خارجی اختیاری. نصب به صورت نشسته.
6. فیوز انداخته شونده
به طور معمول به عنوان "فیوز قطع شونده" شناخته می‌شود، این یک کلید محافظ کوتاه مدار رایج برای شاخه‌های توزیع و ترانسفورماتورهای توزیع در شبکه‌های توزیع 10kV است. اقتصادی، آسان برای عملیات و مناسب برای محیط‌های خارجی است. به طور گسترده برای محافظت و عملیات کلیدزنی در خطوط 10kV و طرف اول ترانسفورماتورهای توزیع استفاده می‌شود.
6.1 استفاده‌های اصلی
- نصب شده بر روی شاخه‌های توزیع 10kV: محدوده قطع برق را محدود می‌کند. به دلیل قطع مشخص، تابع جداکننده دارد و محیط ایمنی برای نگهداری ایجاد می‌کند.
- نصب شده برای ترانسفورماتورهای توزیع: به عنوان محافظ اصلی ترانسفورماتورها عمل می‌کند و آن‌ها را در برابر بار اضافی و تأثیرات کوتاه مدار محافظت می‌کند.
6.2 نصب و ساختار
- مکان نصب: می‌تواند روی طرف منبع کلید بار (وقتی فیوز‌ها نیاز به تعویض مکرر ندارند، اجازه می‌دهد که کلید بار ولتاژ را جداسازی کند) یا طرف بار نصب شود.
- اجزاء اصلی: عایق، پایه پشتیبانی پایین، تماس متحرک پایین، تماس ثابت پایین، صفحه نصب، تماس ثابت بالا، تماس "بلب" (بلب)، تماس متحرک بالا، لوله فیوز.
7. تفاوت‌های اصلی بین تیرکش‌ها
تفاوت‌های کلیدی بین تیرکش‌های مختلف در سه بعد اصلی قرار دارد: توانایی خاموش کردن قوس الکتریکی، انواع جریان‌های قابل قطع و عملکرد حفاظت. مقایسه دقیق در زیر آمده است:
|
نوع کلید |
دستگاه خاموش کردن قوس |
انواع جریان‌های قابل قطع |
انواع جریان‌های قابل حمل |
نیاز به هماهنگی حفاظت |
هدف اصلی |
|
جداکننده (جداکننده) |
بدون |
فقط جریان بار سیستم بدون بار |
جریان کاری، جریان کوتاه مدار (مدت کوتاه) |
نیازی به هماهنگی حفاظتی نیست، فقط برای جداسازی استفاده می‌شود. |
جداسازی ایمن برای نگهداری، قطع مشخص. |
|
کلید بار |
ساده |
جریان بار عادی، جریان بار اضافی |
جریان کاری، جریان کوتاه مدار (مدت کوتاه) |
نیاز به اتصال سری با فیوز؛ فیوز جریان کوتاه مدار را قطع می‌کند. |
بخش‌بندی خط، کلیدزنی بار عادی. |
|
برشی |
کامل |
جریان بار عادی، جریان بار اضافی، جریان کوتاه مدار |
جریان کاری، جریان کوتاه مدار (برای مدت مشخص) |
نیاز به هماهنگی با دستگاه حفاظت رله‌ای؛ دستگاه حفاظت دستور قطع می‌دهد. |
رفع خطا، حفاظت جامع خط. |
|
فیوز انداخته شونده |
ساده |
جریان کوتاه مدار، جریان بار اضافی |
جریان کاری (در شرایط عادی) |
به تنهایی استفاده می‌شود، حفاظت مستقیم از کوتاه مدار/بار اضافی ارائه می‌دهد. |
حفاظت کوتاه مدار برای شاخه‌ها و ترانسفورماتورها. |
خلاصه
- جداکننده (جداکننده): فقط جریان بدون بار را قطع می‌کند؛ یک "نقطه قطع مشخص" برای نگهداری ایمن ارائه می‌دهد.
- کلید بار: جریان بار عادی را قطع می‌کند، اما جریان خطا را نمی‌کند؛ نیاز به فیوز برای حفاظت از خطا دارد.
- برشی: هر دو جریان بار عادی و خطا را قطع می‌کند؛ نیاز به هماهنگی با دستگاه حفاظت رله‌ای دارد؛ دستگاه اصلی حفاظت شبکه توزیع است.
- فیوز انداخته شونده: به طور خاص جریان‌های کوتاه مدار/بار اضافی را قطع می‌کند؛ حفاظت ارزان قیمت برای شاخه‌ها و ترانسفورماتورها ارائه می‌دهد.
