کلیدهای جداکننده (سکسیونر فشار قوی) در پستهای فشار قوی
ضرورت استفاده از سکسیونر فشار قوی
در هنگام تعمیرات با برنامه یا حوادث تجهیزات سوئیچیارد و یا توسعه پست فشار قوی، ضروری است در مدار نبودن سکسیونر فشار قوی مطمئن شویم و باید آن نقطه را بیبرق و ایزوله نماییم تا تکنسینها با اطمینان از تأمین ایمنی کامل، کارهای تعمیراتی را انجام دهند.
بدین منظور باید تجهیزاتی نصب گردد تا قطع و وصل بودن مدار را بهصورت آشکار مشخص نماید و بهعنوان یک دستگاه قطع و وصل در مدار استفاده شود، بهطوری که هیچ جریان و ولتاژی در محل انجام کار وجود نداشته باشد.
محل سکسیونرها در پستهای فشار قوی
در شکل زیر، میتوان محل سکسیونرها در یک پست فشار قوی را مشاهده کرد. در مجموع تعداد زیادی آرایش و یا چیدمان پست وجود دارد که با توجه به وضعیت یک پست انتهایی یا میانی طراحی میگردند.
تقسیمبندی سکسیونرها از نظر عملکرد
با توجه به بحثهای ارائهشده، میتوان سکسیونرها را از نظر عملکرد بهطور عمده به ۳ قسمت تقسیم نمود.
- سکسیونر باس
- سکسیونر خط با تیغه زمین
- سکسیونر ترانسفورماتور
عملکرد قطع و وصل در سکسیونر فشار قوی
سکسیونر فشار قوی بهطور نرمال تحت بار عمل قطع و وصل را انجام نمیدهند. اما در ترانسفورماتورهای کوچک در حالت تحت بار هم عمل قطع را انجام میدهند و میتوانند جز جریان کم از شبکههای هوایی یا کابلها را جدا نمایند که در استاندارد BS:3078-1959 تفاوت بین سکسیونرهای Off-load و On-load را بهطور کامل متمایز مینماید.
سکسیونرهای غیرقابل قطع زیر بار (Off-load)
این نوع سکسیونر در یکی از شرایط زیر کار میکند:
در صورتی که تمام منبع تغذیه بهطور واقعی قطع شده باشد. منبع تغذیه و جریان خازنی که ممکن است از بوشینگها، باسبارها و کابلها تولید گردد، قطع باشد.
برای اینکه مطمئن شویم سکسیونرهای Off-load زیر بار سهواً بهرهبرداری نشوند، ضروری است بین سکسیونرها و کلیدهای قدرت، اینترلاکی وجود داشته باشد. قابل یادآوری است نباید امکان عملکرد سکسیونر Off-load وجود داشته باشد مگر اینکه کلید قدرت در حالت قطع قرار داشته باشد.
سکسیونرهای قابل قطع زیر بار (On-load)
سکسیونرهایی هستند که در یک مدار دارای مسیر موازی با امپدانس پایین عمل میکنند، بهصورتی که تغییرات زیادی در ولتاژ دو سر ترمینالهای هر پل ایجاد نمیشود.
استفاده از سکسیونرهای On-load در حالت آرایش باسبار دوبل کاربرد دارد. در این نوع شینبندی تا هنگامی که باس اول در مدار است، امکان وصل هیچ سکسیونری به باس دومی وجود ندارد.
برقدار شدن باسبار دوم یا انتقال بار از باس برقدار به باس بیبرق باید ابتدا توسط بریکر و سکسیونرهای باسکوپلر انجام گیرد. با توجه به قانون امپدانس پایین در سکسیونرهای باسبار، امکان بهرهبرداری از آن به صورت همزمان از هر دو باس وجود ندارد.
طبقهبندی سکسیونر فشار قوی
سکسیونرها بر اساس تعداد پلها به دو دسته تکپل و سهپل تقسیم میشوند و با توجه به نوع استفاده، به صورت بیرونی یا داخلی دستهبندی میگردند.
دستهبندی سکسیونرها از نظر ساختمانی
سکسیونرها از نظر ساختار به گروههای ذیل تقسیم میشوند:
۱. سه ستونه (نوع قطع دوبل با پایه مرکزی گردان)
۲. دو ستونه (نوع قطع تکی)
1. سکسیونر فشار قوی سه ستونه
سکسیونرهای قطع دوبل با چرخش پایه وسطی از مدار جدا میگردند. این نوع سکسیونر دارای سه ستون برای هر فاز بوده که بر روی یک استراکچر قرار دارند. پایه وسطی آن دارای یک بازوی متحرک لولهای شکل یا مسطح میباشد و کنتاکتهای متحرک و ثابت بر روی مقرههای پایه نصب شدهاند.
طراحی و ساخت این کنتاکتها توسط شرکتهای سازنده متفاوت است اما مشخصات کلی آنها به یک صورت میباشد و دارای دو کنتاکت ثابت و متحرک هستند. کنتاکتهای ثابت عمدتاً به صورت فنری میباشند.
پایه وسطی گردان به وسیله لولهای با هر سه فاز ارتباط داشته که با چرخش آن، سه بازوی متحرک هر سه فاز عمل میکند. تأثیر چرخش ستون وسط از طریق یک میله اهرمی در پایه هر ستون بوده که به بازوهای عملکننده ارتباط دارند.
تحریک آن جهت بهرهبرداری با استفاده از مکانیزم خاص از طریق یک اهرم قابل تنظیم، بازوی گردان و محور پیچشی صورت میپذیرد. برای بهرهبرداری دستی از اهرمی که در پایین ستون در داخل جعبهای تعبیه شده، استفاده میگردد.
2. سکسیونرهای دو ستونه
در سکسیونرهای دو ستونه که در شکل زیر نشان داده شده است، اتصال بازوهای آن به دو قسمت تقسیم شده و دارای دو کنتاکت متحرک میباشد. طراحی این اتصالات میتواند به شکلهای مختلفی انجام شود.
عملیات باز و بسته کردن مدار با دوران هر دو پایه صورت میگیرد که موجب حرکت کنتاکتها میگردد. سکسیونر در شکل زیر، به صورت نیوماتیک (بادی) بهرهبرداری میشود، اما دارای یک دسته اضطراری با مکانیزم گردان نیز میباشد.
تیغه زمین که در شکل فوق مشخص شده، در یک طرف سکسیونر نصب میگردد. کلید تیغه زمین معمولاً شامل یک بازوی قائم جداکننده متحرک است که کنتاکت انتهای آن با کنتاکت سکسیونر درگیر میشود.
تیغه زمین تنها در صورتی که سکسیونر خط بهطور کامل «باز» باشد، قابل استفاده است و با خط اصلی دارای «اینترلاک» میباشد. به طور مشابه، امکان بستن سکسیونر فشار قوی خط تنها زمانی وجود دارد که سکسیونر زمین کاملاً «باز» باشد.
تیغههای ارت (زمین) دارای یک مکانیزم بهرهبرداری جداگانه هستند و وضعیت باز یا بسته بودن آنها بهوسیله کلیدهای کمکی در اتاق فرمان مشخص میشود.
بهرهبرداری سکسیونر فشار قوی
بهرهبرداری از سکسیونر فشار قوی میتواند به صورت دستی و غیره باشد. اگر سکسیونری بدون منبع تغذیه یا انرژی ذخیره شده باشد، قطع و وصل آن به صورت دستی توسط اپراتور انجام میگیرد. انرژی ذخیره شده نیز میتواند به صورت الکتریکی، پنوماتیک و فنری باشد.
کنترل سکسیونر فشار قوی
قدرت بهرهبرداری سکسیونر فشار قوی در هنگام خریداری تأسیسات برقی دارای اهمیت است؛ به همین منظور نظارت بیشتری در مورد سیستم کنترلی از سوییچیارد (محوطه) و اتاق فرمان صورت میگیرد.
قیمت آن بستگی به نوع قطع و وصل، کاربرد و نوع کنترل در محل و اتاق فرمان دارد. مخصوصاً در ولتاژهای ۱۳۲ کیلوولت و کمتر، این مورد باید مورد توجه قرار گیرد که آیا نصب سیستم کنترلی از راه دور دارای توجیه میباشد یا خیر.
کلیدهای فرعی سکسیونر فشار قوی
این تجهیزات جانبی و مهم به عنوان یکی از تجهیزات سوئیچگیر تعریف شدهاند. طرز کار این تجهیزات در یک سکسیونر به عنوان یک ابزار کمکی برای نظارت کردن بر یک مدار میباشد. این تجهیز به صورت قطعکنندهها، بوبین قطع، نشاندهندهها و چراغها میباشند.
تعداد تیغههای کمکی باز و یا بسته با توجه به نیاز باید در دسترس باشد، مخصوصاً اگر اینترلاکی بین سکسیونرها و کلید قدرت وجود داشته باشد.
کنتاکتهای قبل از وصل و بعد از قطع
در سکسیونرهای قابل قطع زیر بار، علاوه بر کنتاکت اصلی، این کنتاکتها نیز وجود دارند که در هنگام عمل وصل زیر بار، قوس (آرک) بر روی این کنتاکتها ایجاد میگردد.
شاخکهای جرقهگیر سکسیونر فشار قوی
شاخکهای جرقهگیر برای هماهنگی عایقی بر روی هر پایه تدارک دیده شده است. این جرقهگیر میتواند به صورت ثابت یا قابل تنظیم باشد. استفاده از شاخکهای جرقهگیر در جایی است که استقامت عایقی بین پلها (فازها) و بین ترمینالها در هر پل مد نظر باشد.
ضروری است شاخکها به صورتی باشند که سکسیونر فشار قوی را در حالت باز یا بسته از امواج سیار حفاظت و ایمن نمایند و بتوانند آن را بین فازها و یا بین ترمینالها، از پلهای مشابه سریعتر به زمین تخلیه نمایند.
هرچند طراح سکسیونر ممکن است موضوع فوق را در طراحی اصلی در نظر نگیرد، ولی نصب شاخکهای جرقهگیر بر روی پایههای سکسیونر فشار قوی برای تخلیه امواج و جلوگیری از مقاومت بالاتر نسبت به زمین ضروری است.
انواع اینترلاک سکسیونر فشار قوی
بهرهبرداری نادرست از یک سکسیونر فشار قوی ممکن است اثرات زیانباری داشته، ایجاد تلفاتی برای بخشهایی از دستگاهها نموده و موجب وقفه در سرویسدهی گردد. بدین منظور برای جلوگیری از بهرهبرداری نادرست از اینترلاک استفاده میگردد. کلیه سکسیونرها با مدار کلید قدرت و سکسیونر زمین بلوکه میباشند.
الف) اینترلاک مکانیکی
- بین سکسیونر و تیغه زمین: شامل یک میله ارتباطی بین شفتهای آنها میباشد.
- بین سکسیونر و کلید قدرت: عموماً به صورت قفل و کلید طراحی میگردد (معمولاً هر کلید دارای یک شماره مشخص است). این مکانیزم عموماً برای سکسیونرهایی که به صورت دستی عمل میکنند استفاده میشود.
ب) اینترلاک الکتریکی
این سیستم با قفل مغناطیسی عمل میکند و دارای مگنتهایی بر روی کلید سکسیونر است که روی فرمان دستی و والو پنوماتیکی به وسیله کنتاکتهای پیلوت نظارت میشوند.
شرایط عملکرد اینترلاک
۱. سکسیونر فشار قوی زمانی عمل میکند که کلید قدرت مربوطه در موقعیت باز قرار داشته باشد.
۲. سکسیونر زمین زمانی وصل خواهد شد که سکسیونر خط باز و در حالت لاک (قفل) نباشد.
۳. سکسیونر خط زمانی میتواند وصل شود که مدار کلید قدرت و سکسیونر ارت خط، هر دو باز باشند.
4. مدار کلید قدرت تنها زمانی میتواند وصل شود که تمام سکسیونرهای وابسته به آن در وضعیت نهایی خود قرار بگیرند. این قوانین برای آرایشهای باسبار تکی و حلقوی کفایت میکند، اما در آرایش باسبار دوبل، به دلیل حساسیت بالاتر، نیاز به شرایط اینترلاک پیچیدهتری است.
5. برای سکسیونرهای یک «بی» (Bay) بهجز بی باسکوپلر، اجازه وصل سکسیونر زمانی صادر میشود که، کلید قدرت مربوط به همان «بی» باز و قفل (Lock) شود. سکسیونر مربوط به باس دیگر در آن «بی» باز باشد.
6. اگر بخواهیم سکسیونر هر دو باس را همزمان ببندیم، این کار تنها زمانی مجاز است که هر دو سکسیونر باس و کلید قدرت در «بی باسکوپلر» بسته باشند.
7. سکسیونرهای باس در بی باسکوپلر تنها زمانی قابل تغییر وضعیت هستند که کلید قدرت باسکوپلر «باز» باشد.
8. سکسیونرهای بایپس زمانی وصل میشوند که کلید قدرت و سکسیونرهای مجاور آن وصل باشند.
9. در صورت توسعه، سکسیونر بایپس باید به صورت دستی عمل کند، بدون توجه به اینکه کلید قدرت فیدر در چه وضعیتی قرار دارد.
مکانیزم اینترلاک مکانیکی در سکسیونر فشار قوی
این سیستم از کلیدهای شمارهدار و قفلهای مخصوص استفاده میکند. این کلیدها باعث میشوند تجهیزات در یک وضعیت خاص «تله» شوند تا زمانی که اپراتور با کلید مخصوص، قفل تجهیز بعدی را باز کند.
1. قطع کلید قدرت (C3): ابتدا جریان را قطع میکنیم. با قطع این کلید، کلید مکانیکی آن آزاد میشود.
2. آزادسازی سکسیونر خروجی (شماره ۷): کلید C3 را در قفل سکسیونر شماره ۷ قرار داده و میچرخانیم. اکنون سکسیونر ۷ اجازه باز شدن دارد.
3. آزادسازی سکسیونر باس (شماره ۶): پس از باز شدن سکسیونر ۷، کلید C3 مجدداً آزاد شده و میتوان آن را در سکسیونر ۶ قرار داد تا آن را نیز باز کرد.
4. تخلیه زمین: در نهایت با استفاده از کلید E2، تیغه زمین را برای ایمنی کامل میبندیم.
5. پس از باز شدن سکسیونرهای شماره ۷ و ۶، کلید E2 را برداشته و در قفل تیغه زمین شماره ۵ قرار میدهید. با چرخاندن آن، امکان بستن تیغه زمین فراهم میشود. در این حالت، کلید E2 در قفل درگیر شده و تا زمانی که تیغه زمین مجدداً باز نشود، امکان انجام مانور معکوس وجود نخواهد داشت.
اینترلاک سمت فشار ضعیف (LV) و فشار قوی (HV) ترانسفورماتور در مدار ترانسفورماتور، امنیت از دو سمت کنترل میشود:
- حفاظت متقابل: بین سکسیونر شماره ۴ (در سمت فشار قوی) و بریکر سمت فشار ضعیف (LT) اینترلاک وجود دارد.
- شرط وصل: کلید فشار ضعیف (T) تنها زمانی اجازه وصل دارد که سکسیونر سمت فشار قوی (شماره ۴) کاملاً وصل شود.
اصول اینترلاک در آرایش حلقوی
در آرایشهای پیچیدهتر مانند آرایش حلقوی، علاوه بر اینترلاکهای معمول بین سکسیونرها و بریکرها، باید اینترلاک بین سکسیونر سمت HV و کلید قدرت سمت LV حتماً لحاظ شود.
یک لایه امنیتی دیگر نیز وجود دارد؛ در صورتی که سطح روغن کلید قدرت از حد مجاز کمتر باشد، اینترلاک عمل کرده و از عملکرد کلید و سکسیونرهای وابسته جلوگیری میکند تا از بروز حادثه جلوگیری شود.
برای بیبرق کردن ورودی، حتی اگر سیستم کاملاً زیر بار باشد، باید از دستورالعمل زنجیرهای کلیدهای مکانیکی تبعیت کرد. این فرآیند تضمین میکند که هیچ سکسیونری «تحت بار» باز نشود و هیچ تیغه زمینی بر روی «خط برقدار» وصل نگردد.
ابتدا بریکرهای C1 و C5 باز میشوند. با باز شدن این بریکرها، کلیدهای مکانیکی مربوط به آنها (C1 و C5) از قفل آزاد و قابل برداشتن هستند.
استفاده از کلید C1، سکسیونرهای شماره ۳ و ۴ باز میشوند. با استفاده از کلید C5، سکسیونرهای شماره ۱۸ و ۱۷ باز میشوند.
با جابجایی کلیدهای آزاد شده (C1 و C5)، قفل سکسیونر خط شماره ۲ باز شده و میتوان آن را در وضعیت «باز» قرار داد.
در نهایت با چرخاندن کلید مربوطه، امکان بستن سکسیونر ارت (E1) فراهم میشود. در این وضعیت، کلید در قفل تله (Trapped) میشود؛ یعنی تا زمانی که تیغه زمین باز نشود، کلید آزاد نمیگردد و هیچکدام از سکسیونرهای قبلی قابل وصل نخواهند بود.
اصول اینترلاک در آرایش باسبار دوبل
در آرایش باسبار دوبل، هدف اصلی جلوگیری از اتصال ناخواسته و بدون برنامهریزی دو باسبار به یکدیگر از طریق سکسیونرهای یک «بی» است:
بین سکسیونرهای باس متناظر (مثلاً سکسیونر باس ۱ و باس ۲ در یک فیدر) اینترلاک وجود دارد.
در هر لحظه فقط یکی از سکسیونرهای باس میتواند در مدار باشد.
قطع کلید قدرت (C): برای هرگونه تغییر در وضعیت سکسیونرهای باس (۳ یا ۴)، ابتدا باید کلید قدرت C قطع شود. با قطع بریکر، کلید مکانیکی C آزاد میگردد.
باز کردن سکسیونر فعلی (مثلاً ۴): کلید C1 در قفل سکسیونر شماره ۴ قرار میگیرد. با باز کردن این سکسیونر، کلید B1 که قبلاً در آنجا تله (Trapped) بود، آزاد میشود.
بستن سکسیونر جدید (مثلاً ۳): اکنون برای استفاده از باس دیگر، کلیدهای B1 و C1 در قفل سکسیونر شماره ۳ قرار میگیرند. پس از انجام مانور، کلید B1 در وضعیت جدید تله شده و کلید C1 آزاد میشود تا بتوان کلید قدرت را دوباره وصل کرد.
هنگامی که کلید قدرت در حالت وصل قرار میگیرد، کلید C1 در محل خود تله میشود. این یعنی تا زمانی که کلید قدرت وصل است، هیچکس نمیتواند سکسیونرهای باس را تغییر وضعیت دهد.
نقش باسکوپلر (Bus Coupler)
در آرایش باسبار دوبل، باسکوپلر یک جزء حیاتی است. باسکوپلر اجازه میدهد که دو شینه (Busbar) به هم متصل شوند. این قابلیت برای انتقال بار از یک باس به باس دیگر بدون قطعی (با بستن سکسیونرهای هر دو باس در یک فیدر) ضروری است، مشروط بر اینکه ابتدا کلید قدرت باسکوپلر وصل شود تا دو باس همپتانسیل شوند.
اینترلاک الکتریکی در سکسیونر فشار قوی
اینترلاک الکتریکی عموماً شامل یک سیمپیچ الکترومغناطیسی و یک میله متحرک است. وقتی آن نقطه بیبرق میشود، میله متحرک قفل شده و بهرهبرداری دستی از سکسیونر غیرممکن میگردد.
کویل به وسیله یک جریان DC و از طریق کنتاکتهای کمکی کلید (که در حالت نرمال بسته هستند) تغذیه میشود؛ همانطور که در شکل (زیر) نشان داده شده است.
وقتی مدار کلید قدرت باز است، سیمپیچ میتواند با فشار دادن کلید پوشباتن برقدار شود. وقتی میله متحرک آزاد میشود، اهرم لاک (قفل) امکان حرکت را به مکانیزم بهرهبرداری میدهد.
نقشه طراحی شده برای اینترلاکهای الکتریکی در سیستم باسبارهای دوبل در شکل (زیر) نشان داده شده است. با در نظر گرفتن اینکه وقتی کلید قدرت باسکوپلر (C1) و سکسیونرهای ۱ و ۲ وصل باشند، امکان وصل سکسیونر (S) مدارات دیگر روی باس دوم فراهم میشود.
انتخاب ظرفیتهای نامی سکسیونر فشار قوی
سکسیونر عموماً از نوع یکپل یا سهپل میباشند و عوامل زیر را میتوان در انتخاب آن در نظر گرفت:
- ولتاژ
- سطح عایقی
- فرکانس
- جریان نرمال
- ماکزیمم زمان عبور جریان اتصالکوتاه
- فشار هوای فشردهشده
- ولتاژ تغذیه وسایل بهرهبرداری و مدارهای کمکی
- فرکانس منبع تغذیه وسایل بهرهبرداری و مدارهای کمکی
1. ولتاژ نامی سکسیونر فشار قوی
ولتاژ نامی برای سکسیونر یا سکسیونر زمین باید یکی از مقادیر ولتاژ حداکثر سیستم باشد:
۳/۶ – ۷/۲ – ۱۲ – ۲۴ – ۳۶ – ۷۲/۵ – ۱۴۵ – ۲۴۵ کیلوولت.
2. سطح عایقی سکسیونر فشار قوی
3. فرکانس نامی سکسیونر فشار قوی
فرکانس نامی باید 50Hz باشد که سکسیونر در آن بهرهبرداری میشود. اگر فرکانس غیر از 50Hz باشد، میزان جریان ممکن است افزایش یا کاهش یابد؛ بنابراین باید به استاندارد تجهیزات IS:1818 رجوع شود.
4. جریان نامی سکسیونر فشار قوی
جریان نامی برای سکسیونر و کلیدهای ارت باید از مقادیر استاندارد زیر تبعیت کند:
۲۰۰ – ۴۰۰ – ۶۳۰ – ۸۰۰ – ۱۲۵۰ – ۱۶۰۰ – ۲۰۰۰ – ۲۵۰۰ – ۳۱۵۰ – ۴۰۰۰ و ۵۰۰۰ آمپر.
5. ماکزیمم زمان قابل تحمل عبور جریان اتصال کوتاه
میزان جریان اتصال کوتاه برای سکسیونرها، زمانی که حفاظت توسط فیوز یا کلید قدرت (از طریق رلههای حفاظتی و ترانسفورماتور جریان) انجام میشود، بایستی بهگونهای باشد که زمان قابل تحمل تجهیز از زمان عبور جریان اتصال کوتاه سیستم بیشتر باشد. این زمان معمولاً ۱ ثانیه است.
6. نرخ فشار مخزن هوای فشرده شده
فشار نامی هوا باید با فشار بهرهبرداری محفظه خاموشکننده کلید قدرت همخوانی و شامل یکی از مقادیر ۱۰، ۱۵ یا ۲۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد. بهرهبرداری از تجهیزات پنوماتیک (قطع و وصل) در صورتی امکانپذیر است که فشار هوای داخل مخزن بین ۸۵ تا ۱۱۰ درصد فشار نامی باشد.
7. ولتاژ نامی بهرهبرداری تجهیزات یا مدارهای کمکی
ولتاژ نامی باید ترجیحاً یکی از مقادیر استاندارد زیر باشد:
- جریان مستقیم (DC): ۲۴، ۴۸، ۱۱۰ یا ۲۲۰ ولت.
- جریان متناوب (AC): ۱۱۰ ولت، ۲۴۰ ولت (تکفاز) یا ۴۱۵ ولت (سهفاز).
وسایل و مدارات بهرهبردار بایستی توانایی باز و بسته کردن سکسیونر را در محدوده ۸۵ تا ۱۱۰ درصد ولتاژ نامی تغذیه داشته باشند.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
