ملخص:
يعتبر قاطع الفراغ هو المكون الأساسي لمفتاح الطاقة ذو الجهد المتوسط والعالي. وتتمثل مهمتها الرئيسية في إطفاء القوس بسرعة وقمع التيار بعد قطع قاطع الدائرة ذات الجهد المتوسط والعالي من خلال العزل الممتاز للفراغ في الأنبوب لتجنب وقوع الحوادث.
يستخدم قاطع الفراغ بشكل رئيسي في نظام التحكم في نقل وتوزيع الطاقة، ويستخدم أيضًا في المعادن والتعدين والبترول والكيماويات والسكك الحديدية والبث والاتصالات والتدفئة الصناعية عالية التردد وأنظمة توزيع الطاقة الأخرى. إنها تتميز بخصائص توفير الطاقة، توفير المواد، الوقاية من الحرائق، مقاومة للانفجار، الحجم الصغير، العمر الطويل، تكلفة الصيانة المنخفضة، التشغيل الموثوق وعدم التلوث.
يكتب:
تنقسم قواطع الفراغ إلى قواطع قوسية لقواطع الدائرة الفراغية وقواطع قوسية لمفاتيح التحميل. تُستخدم قواطع قواطع الدائرة الفراغية بشكل أساسي في المحطات الفرعية ومرافق الشبكة في قطاع الطاقة، وتستخدم قواطع القوس لمفاتيح التحميل بشكل أساسي للمستخدمين النهائيين لشبكة الطاقة.
بناء:
يتكون قاطع الفراغ بشكل أساسي من غلاف عازل محكم، ودائرة موصلة، ونظام حماية، وجهات اتصال، ومنفاخ وأجزاء أخرى لتشكيل قاطع فراغ ذو غلاف سيراميكي.
نظام عزل محكم الهواء:
يشكل الغلاف العازل المحكم المصنوع من الزجاج أو السيراميك، والغطاء الطرفي المتحرك، والغطاء الطرفي الثابت، ومنفاخ الفولاذ المقاوم للصدأ نظامًا عازلًا محكم الإغلاق.
من أجل ضمان إحكام جيد للهواء بين الزجاج والسيراميك والمعادن، بالإضافة إلى عملية التشغيل الصارمة أثناء الختم، يلزم أيضًا أن تكون نفاذية الغاز للمادة نفسها صغيرة قدر الإمكان وأن يقتصر إطلاق الهواء الداخلي على الحد الأدنى من القيمة.
لا يستطيع المنفاخ المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ عزل حالة الفراغ داخل قاطع الفراغ عن حالة الغلاف الجوي الخارجي فحسب، بل يمكنه أيضًا تمكين جهة الاتصال المتحركة والقضيب الموصل المتحرك من التحرك ضمن نطاق محدد لإكمال عمليات الإغلاق والكسر لمفتاح الفراغ .
نظام موصل:
يشكل قضيب التوصيل الثابت وسطح القوس الثابت والاتصال الثابت والاتصال المتحرك وسطح القوس المتحرك والقضيب الموصل المتحرك نظام التوصيل لغرفة إطفاء القوس.
من بينها، يُطلق على قضيب التوصيل الثابت، وسطح القوس الثابت، والاتصال الثابت بشكل جماعي اسم القطب الثابت، ويطلق على الاتصال المتحرك، وسطح القوس المتحرك، وقضيب التوصيل المتحرك بشكل جماعي اسم القطب المتحرك، ويتم تجميع قاطع الدائرة الفراغية بواسطة قاطع الفراغ، ومفتاح الحمل الفراغي عند الغلق بموصل الفراغ، تقوم آلية التشغيل بإغلاق الملامسين من خلال حركة قضيب التوصيل المتحرك، وبذلك يكتمل اتصال الدائرة.
من أجل تقليل مقاومة التلامس بين نقطتي الاتصال قدر الإمكان والحفاظ على ثباتها والحصول على قوة ميكانيكية جيدة عندما تتعرض غرفة إطفاء القوس لتيار ديناميكي ومستقر، يتم تزويد مفتاح التفريغ بغطاء توجيه في أحد طرفيه للقضيب الموصل المتحرك، ويستخدم مجموعة من نوابض الضغط. الحفاظ على الضغط المقدر بين الاتصالين. عندما يكسر مفتاح الفراغ التيار، يتم فصل الاتصالين بغرفة إطفاء القوس ويتم إنشاء قوس بينهما، ويتم إطفاء القوس عندما يتجاوز التيار الصفر بشكل طبيعي، ويكتمل انقطاع الدائرة.
نظام التدريع:
يتكون نظام التدريع للقاطع الفراغي بشكل أساسي من أسطوانة التدريع وغطاء التدريع وأجزاء أخرى.
المهام الرئيسية لنظام التدريع هي:
1. منع جهات الاتصال من إنتاج كمية كبيرة من البخار المعدني وتناثر القطرات أثناء عملية الانحناء، مما يؤدي إلى تلويث الجدار الداخلي للمبيت العازل، وتجنب تقليل قوة العزل لمبيت قاطع الفراغ أو الفلاش.
2. تحسين توزيع المجال الكهربائي داخل قاطع الفراغ، وهو أمر مفيد لتصغير الغلاف العازل لقاطع الفراغ، خاصة لتصغير قاطع الفراغ عالي الجهد.
3. امتصاص جزء من طاقة القوس ومنتجات القوس المتكثفة. خاصة عندما يقوم قاطع الفراغ بكسر تيار الدائرة القصيرة، فإن معظم الطاقة الحرارية الناتجة عن القوس يتم امتصاصها بواسطة نظام التدريع، وهو أمر مفيد لتحسين قوة الاسترداد للوسط بين جهات الاتصال. كلما زادت كمية منتجات القوس التي يمتصها نظام التدريع، زادت الطاقة التي يمتصها نظام التدريع، مما له تأثير جيد على زيادة قدرة القطع لقاطع الفراغ.
نظام الاتصال:
الاتصال هو الجزء الذي يتم فيه إنشاء القوس وإطفائه، ومتطلبات المادة والهيكل مرتفعة نسبيًا.
هناك المتطلبات التالية لمواد الاتصال:
1. قدرة كسر عالية. يجب أن تتمتع المادة نفسها بموصلية كهربائية عالية، وموصلية حرارية صغيرة، وسعة حرارية كبيرة وقدرة انبعاث حراري منخفضة.
2. انهيار الجهد العالي. كلما زاد جهد الانهيار، زادت قوة استرداد العزل الكهربائي، وهو أمر مفيد لإطفاء القوس.
3. مقاومة عالية للتآكل الكهربائي. أي أنها يمكن أن تتحمل استئصال القوس، وكمية تبخر المعدن صغيرة.
4. القدرة المضادة للحام.
5. انخفاض القيمة الحالية للقطع، ونأمل أن تكون أقل من 2.5A.
6. انخفاض محتوى الغاز. من بينها، يعد انخفاض محتوى الغاز أحد متطلبات المواد المستخدمة داخل جميع قواطع الفراغ. بالنسبة للنحاس بشكل خاص، يجب أن يكون النحاس الخالي من الأكسجين مع محتوى غاز منخفض مطلوبًا للمعالجة الخاصة. اللحام وما إلى ذلك مصنوع من سبائك الفضة والنحاس.
مواد الاتصال لقواطع الفراغ لقواطع الدائرة هي في الغالب سبائك النحاس والكروم، حيث يمثل كل من النحاس والكروم 50٪. يتم لحام صفائح سبائك النحاس والكروم على الأسطح المؤخرة للملامسات العلوية والسفلية، ويبلغ سمكها بشكل عام 3 مم. ويسمى الباقي مقعد الاتصال، والذي يمكن تصنيعه من النحاس الخالي من الأكسجين.
مبدأ العمل:
قاطع الفراغ هو جهاز فراغ كهربائي يستخدم وسط إطفاء القوس العازل ذو الفراغ العالي ويعتمد على زوج من جهات الاتصال المختومة في الفراغ لتحقيق وظيفة التشغيل والإيقاف لدائرة الطاقة.
عندما ينقطع مقدار معين من التيار، في لحظة انفصال الملامسات المتحركة والساكنة، يتقلص التيار إلى النقطة التي انفصلت فيها الملامسات للتو، وتزداد المقاومة بين الأقطاب الكهربائية بشكل كبير وترتفع درجة الحرارة بسرعة حتى يصبح القطب المعدني يتبخر ويتشكل في نفس الوقت. تؤدي شدة المجال الكهربائي العالية للغاية إلى انبعاث قوي للغاية وانهيار الفجوة، مما يؤدي إلى قوس فراغ.
عندما يكون تيار تردد الطاقة قريبًا من الصفر، فهذا أيضًا يزيد من مسافة الاتصال، وتنتشر بلازما قوس الفراغ بسرعة. بعد أن يتجاوز تيار القوس الصفر، يتغير الوسط الموجود في فجوة الاتصال بسرعة من موصل إلى عازل، وبالتالي ينقطع التيار. نظرًا للبنية الخاصة لجهات الاتصال، سيتم إنشاء مجال مغناطيسي طولي مناسب في فجوة الاتصال أثناء الانحناء.
يمكن لهذا المجال المغناطيسي أن يجعل القوس موزعًا بالتساوي على سطح التلامس ويحافظ على جهد قوس منخفض، بحيث يكون لقاطع الفراغ قوس أعلى. بعد سرعة استعادة القوة العازلة، تكون طاقة القوس الصغيرة ومعدل التآكل صغيرًا. بهذه الطريقة، يتم تحسين قدرة وعمر الخدمة لقاطع الفراغ على مقاطعة التيار.
