کلید هوایی و کاربرد آن در صنعت برق – بخش دوم

در ادامه مقاله قبلی که در الکتروشایلی در خصوص کلید های هوایی و کاربرد آن در صنعت برق منتشر شد به سراغ مزیت های استفاده از کلید هوایی در قیاس با کلید اتوماتیک کامپکت خواهیم پرداخت.

مزیت استفاده از کلید هوایی نسبت به کلید اتوماتیک کمپکت

1. عمر بالاتر: عمر کلیدهای هوایی 2 برابر عمر کلیدهای اتوماتیک کمپکت است.
2. قدرت قطع بالاتر: کلیدهای هوایی در مقایسه با کلیدهای اتوماتیک کمپکت از قدرت قطع بالاتری نیز برخوردار می باشند. قدرت قطع کلیدهای هوایی بین 55 تا 200 کیلو آمپر می باشد.
3. رنج جریان بالاتر: کلیدهای اتوماتیک تا رنج 1600 آمپر، کلیدهای هوایی از 630 تا 6300 آمپر ساخته می شوند به دو صورت ثابت و کشویی هستند.
4. دقت و حفاظت بالاتر: کلیدهای هوایی از رله های الکترونیکی و میکرو پروسسوری بهره می برند و لذا از دقت و انعطاف بیشتری جهت حفاظت از شبکه دارند.
5. قابلیت سلکتیویتی بالا: یکی از مزایای بسیار خوب کلیدهای هوایی، تشخیص تقدم قطع یا سلکتیویتی (Selectivity) بین کلیدهای ورودی و خروجی که بیشتر از نوع کلیدهای اتوماتیک هستند ضروری است.

معایب کلید هوایی

• تجهیزات مورد نیاز برای تولید هوای لازم برای این کلیدها نیازمند نگهداری زیادی است.
• کمپرسور هوا باید با ظرفیت بالا باشد.
• احتمال نشت و افت فشار هوا از طریق داخل اتصالات لوله‌های هوای داخل کلید وجود دارد.
• احتمال افزایش ولتاژ جرقه زنی مجدد در آن وجود دارد.
• توانایی هوا در خاموش کردن جرقه از خلا و گاز Sf6 کمتر است.

تجهیزات جانبی کلیدهای هوایی

برخی از تجهیزات جانبی کلید ACB به قرار زیر می باشند:

• کنتاکت کمکی (Auxiliary Switch / Auxiliary Contact)
• اینترلاک مکانیکی (Mechanical Interlock)

وجود قابلیت اینترلاک مکانیکی در کلیدها سبب می شود دو کلید همزمان با هم کار نکنند و هنگامی که یکی از کلیدها وصل است کلید دیگر قطع بماند. در اصل برای ترتیب صحیح کلیدزنی در مدارات قدرت به کار می رود. در نتیجه ی وجود سیستم اینترلاک، پدیده ای با نام پدیده هم برقراری در کلیدهای هوایی مطرح می شود.

پدیده هم برقراری یا تشخیص تقدم قطع یا سلکتیویتی (Selectivity)

کلیدهای هوایی دارای رله های مخصوص داخلی هستند که قابلیت ایجاد تاخیر را دارا هستند. برای برقرار شدن خاصیت Selectivity کامل بین کلیدهای ورودی و خروجی از کلیدهای هوایی استفاده می گردد. Selectivity به معنی تقدم قطع کلیدها نسبت به یکدیگر و در اینجا تقدم قطع کلیدهای خروجی نسبت به کلید اصلی ورودی می باشد، به این معنی که در صورت وقوع خطا در هر یک از فیدرهای خروجی، تنها همان کلید خروجی مربوطه قطع می گردد. ولی در صورتی که خطا تداوم یابد و با قطع شدن کلید فیدر مربوطه مشکل برطرف نشود، کلید هوایی ورودی با تاخیر، برق کل تابلو را قطع می نماید.

در داخل کلیدهای هوایی رله های با خاصیت تاخیری یا همان Time Delay وجود دارند که عامل اصلی قابلیت Selectivity کلید هستند. این رله ها در داخل کلید (Build-in) جاسازی شده اند.

• واحد تریپ یا حفاظت میکرولاجیک (Trip Relay / MicroLogic)

واحد حفاظت میکرولوجیک مدارات قدرت را محافظت می کند. هم چنین اندازه گیری، نمایش، ارتباط و ماکزیمم مقدار جریان را هم ارائه می دهد. این واحد یک واحد کنترلی می باشد که توسط آن می توان حفاظت های زیر را برای کلید هوایی کنترل کرد:

1. حفاظت اتصال کوتاه
2. حفاظت خطای زمین و نشتی
3. حفاظت نول
4. حفاظت اضافه بار
5. اعلام خطر اضافه بار

علاوه بر موارد بالا می تواند مقادیر نامی توان، ولتاژ و جریان را نشان داده و اندازه گیری کند.

این واحد بسته به نوع آنها، حفاظت های مختلفی را انجام می دهند. انواع آن عبارتند از:

1. میکرولاجیک نوع A: شامل واحد آمپرمتر می باشد؛ که جریان RMS را اندازه گیری کرده و نشان می دهد.
2. میکرولاجیک نوع P: علاوه بر کارایی های نوع A، ولتاژ را نیز اندازه گرفته و در نتیجه برآورد دقیقی از توان می کند. پس حفاظت بیشتری را انجام می دهد.
3. میکرولاجیک نوع E: علاوه بر کارایی های نوع A، دیماند جریان، ولتاژهای فاز به فاز، فاز به نول، ولتاژ میانگین و نامتعادل، توان لحظه ای، ضریب توان، دیماند توان و انرژی را اندازه گیری می کند.
4. میکرولاجیک نوع H: این نوع از میکرو لاجیک نیز علاوه بر کارایی های نوع A، اندازه گیری پارامترهای هارمونیک منبع مانند هارمونیک های مزاحم، دامنه و فاز را انجام می دهد.

بر روی LCD دیجیتالی واحد میکرولوجیک، به طور پیوسته مقادیر پربارترین فازها و جریان های ماکزیمم نشان داده می شود. هم چنین روی برخی از میکرو لاجیک ها، یک واحد تست میکرولوجیک وجود دارد، که برای وصل دستگاه کنترلی به واحد میکرولاجیک برای کنترل آن از فاصله دورتر می باشد.

• رله شنت (Shunt Relay)

رله شنت تریپ، به رله دائم قطع معروف است، چون نباید دائما وصل باشد و فقط با پالس برقی به میزان 70 تا 110 درصد ولتاژ نامی کلید باید تحریک گردد و بعد از احساس این ولتاژ، عمل کرده و کلید را قطع می کند. فقط به صورت لحظه ای می توان آن را فرمان داد و اگر به طور دائم وصل باشد، هم سیم پیچ آن داغ شده و آسیب می بیند و هم در کارکرد سیستم موتوری برای کلید هوایی تداخل ایجاد می کند. این رله جهت کنترل تریپ مدار در اثر خطا و هم چنین فرمان دادن به کلید از راه دور استفاده می شود.

• بوبین قطع یا همان CC به معنای Close Release Coil
• بوبین وصل یا همان OC به معنای Opening Release Coil
• واحد UVT یا رله کاهش ولتاژ یا آندر ولتاژ (Under Voltage Trip Relay)

شرایط کارکرد این رله کاملا برعکس رله شنت است، یعنی هنگامی که برق دار نباشد، کار نمی کند و اگر ولتاژ دو سر آن از یک میزان مشخصی کمتر شود، فرمان قطع رله را صادر می کند. به آن رله دائم وصل نیز می گویند.

رله های افت ولتاژ در دو مدل UVR و UVRD ساخته می شوند. تفاوت این دو مدل در زمان قطع آنها می باشد. در مدل UVR به محض افت ولتاژ از حد مجاز، رله عمل کرده و کلید را قطع می کند؛ ولی در مدل UVRD این عمل با یک تاخیر زمانی انجام می شود.

• موتور (Motor)

موتور کلید هوایی siemens ، روی آن نصب می شود و وظیفه شارژ فنر کلید هوایی را به عهده دارد و ما می توانیم با استفاده از آن، از راه دور و بدون استفاده از دست فنر کلید را شارژ کنیم.

آنچه مسلم است این است که قیمت کلیدهای هوایی موتوردار از کلیدهای هوایی بدون موتور (با شارژ دستی) بالاتر است. هم چنین باید بدانیم که با نصب موتور، توانایی شارژ دستی نیز خواهیم داشت.

• شمارنده (Operating Cycle Counter)

اجزای کلید هوایی

1. ترمینال های نصب کنتاکت های کمکی
2. محل نمایش تجهیزات جانبی به کار رفته
3. دکمه کنترل بستن کنتاکت های کلید
4. علامت رنگی نشان دهنده قدرت قطع کلید
5. نمایشگر وضعیت فنر (شارژ و دشارژ)
6. اهرم شارژ کردن فنر
7. کلید قفل حالت کشویی
8. محل قرارگیری اهرم کشویی قابل قفل شدن
9. کلید کشویی
10. کلید قفل در حالت باز
11. دکمه کنترل باز کردن کنتاکت های کلید
12. واحد حفاظت میکرو لوجیک
13. دکمه ریست برای خطای تریپ
14. نمایشگر نشان دهنده وضعیت کنتاکت های اصلی (0 به معنای قطع و 1 به معنای وصل)
15. نمایشگر نشان دهنده وضعیت کلید

* عکس بالا به همراه جزئیات آن، مربوط به یک برند خاص می باشد و تمام موارد فوق ممکن است در تمام کلیدهای هوایی موجود نباشند.

کاربرد کلید هوایی

• حفاظت از ترانسفورماتورها، خازن ها، مولدها، ماشین های الکتریکی و غیره
• سوئیچینگ ورودی یا اصلی در تابلوهای توزیع فشار ضعیف
• اندازه گیری پارامترهای مختلف شبکه به طور مثال هارمونیک، ولتاژ، جریان و غیره
• ثبت تمامی خطاها و پارامترهای مهم و اعلام از طریق آلارم
• امکان نصب تجهیزات مختلف جانبی برای اجرای فرمان های مختلف از قبیل کنتاکت های کمکی و خطا،رله های شنت و آندر ولتاژ موتور و اینترلاک و غیره

ویژگی ها و الزامات کلید هوایی

طراحی کلیدهای هوایی باید به گونه ای باشد که موارد زیر در آنها رعایت شده باشد:

1. درجه حفاظت تابلو باید با درجه حفاظت كليد هم خواني داشته باشد.
2. كليدهاي قدرت فشار متوسط باید بر اساس استانداردهاي معتبر تولید و انتخاب گردند.
3. طراحی کلید هوایی باید به گونه ای باشد که دسترسي به آن در تابلو در هنگام سرويس و تعميرات به آساني مقدور باشد و نیز هنگام کلید زنی یا وارد کردن کلید به محفظه در تابلوهای کشویی و یا خارج کردن آن خطری اپراتور را تهدید نکند.
4. باید حداقل ايمني های لازم با استفاده از اينترلاك مناسب بين كليدها براي حفاظت اپراتور و تجهیزات مورد استفاده در اینورتر تأمين گردد.
5. محفظه کلید فشار متوسط باید به قدری مقاوم طراحی شده باشد که اثرات دمایی ناشی از دمای محیط و کارکرد و اتصال کوتاه در روند کار تابلو خللی ایجاد نکند.

نحوه انتخاب کلید هوایی مناسب

در موقع خرید و انتخاب کلید هوایی، چندین پارامتر حائز اهمیت می باشند که عبارتند از:

1. جریان نامی کلید هوایی
2. قدرت قطع کلید هوایی
3. تعداد پل کلید هوایی (سه پل و یا چهار پل)
4. نوع واحد میکرو لوجیک نصب شده روی کلید
5. نوع شارژ فنر کلید (دستی یا اتوماتیک)