نحوه عملکرد کلید قدرت روغنی در مدارهای قدرت

کلید قدرت (Circuit Breaker) یک تجهیز حفاظتی است که در مدارهای قدرت برای قطع و وصل جریان در شرایط عادی یا در مواقع بروز خطا مانند اتصال کوتاه یا اضافه بار به کار می‌رود. در نبود کلید قدرت، حفاظت از تجهیزات الکتریکی در برابر آسیب‌های شدید ممکن نیست. کلید قدرت‌ها بسته به نوع کاربرد، ولتاژ، جریان و محیط خاموش‌کننده قوس به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که یکی از رایج‌ترین آن‌ها، کلید قدرت روغنی است.

کلید قدرت روغنی چیست؟

کلید قدرت روغنی نوعی کلید قدرت است که در آن از روغن به عنوان محیط خاموش‌کننده قوس استفاده می‌شود. این روغن علاوه بر خاصیت عایق الکتریکی، هنگام ایجاد قوس الکتریکی تجزیه شده و گازهایی تولید می‌کند که به خاموش شدن سریع قوس کمک می‌کنند.

کلید قدرت روغنی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود:

• کلید قدرت روغنی ساده (Bulk Oil Circuit Breaker)
• کلید قدرت روغنی با حجم کم (Minimum Oil Circuit Breaker)

هر دو نوع، عملکرد مشابهی دارند ولی از نظر طراحی و حجم روغن مصرفی با یکدیگر تفاوت دارند.

اجزای اصلی کلید قدرت روغنی

برای درک بهتر عملکرد کلید قدرت روغنی، ابتدا باید با اجزای اصلی آن آشنا شویم:

• مخزن روغن: حاوی روغن مخصوص با خاصیت عایقی بالا است.
• کنتاکت‌های متحرک و ثابت: برای قطع و وصل جریان طراحی شده‌اند.
• مکانیزم عملکرد مکانیکی یا برقی: برای باز و بسته کردن کلید به کار می‌رود.
• عایق‌های داخلی: جهت ایزولاسیون بخش‌های مختلف و افزایش ایمنی.
• سیستم فنر یا موتور محرک: برای اعمال نیروی لازم جهت حرکت کنتاکت‌ها.

نحوه عملکرد کلید قدرت روغنی

در هنگام کار عادی، کلید قدرت روغنی در حالت وصل قرار دارد و جریان از طریق کنتاکت‌های بسته عبور می‌کند. هنگامی که دستور قطع صادر می‌شود یا خطایی در مدار رخ می‌دهد، فرآیند عملکرد کلید قدرت روغنی به شرح زیر آغاز می‌شود:

1. باز شدن کنتاکت‌ها

مکانیزم داخلی (معمولاً فنر یا موتور) باعث جدا شدن کنتاکت‌های متحرک از کنتاکت‌های ثابت می‌شود.

2. تشکیل قوس الکتریکی

با جدا شدن کنتاکت‌ها، جریان الکتریکی به مسیر خود ادامه می‌دهد و یک قوس الکتریکی بین آن‌ها ایجاد می‌شود. این قوس در داخل روغن رخ می‌دهد.

3. تجزیه روغن و تولید گاز

قوس حرارت زیادی تولید می‌کند که باعث تجزیه روغن و تولید گازهایی مانند هیدروژن می‌شود. این گازها فشار زیادی ایجاد کرده و به جدا کردن قوس کمک می‌کنند.

4. خاموش شدن قوس

فشار حاصل از گاز، دمای بالای قوس را کاهش می‌دهد و با افزایش فاصله بین کنتاکت‌ها، قوس الکتریکی به‌طور کامل خاموش می‌شود.

5. عایق‌سازی پس از قطع

پس از خاموش شدن قوس، روغن اطراف کنتاکت‌ها دوباره عملکرد عایقی خود را آغاز می‌کند و اطمینان حاصل می‌شود که جرقه‌ای رخ ندهد.

نقش کلید قدرت روغنی در مدارهای قدرت

در مدارهای قدرت، به‌ویژه در پست‌های برق و سیستم‌های انتقال و توزیع، کلید قدرت روغنی نقش‌های زیر را ایفا می‌کند:

• حفاظت از تجهیزات در برابر جریان‌های خطا
• امکان قطع دستی یا خودکار مدار برای تعمیرات
• کنترل و مانور بار در شبکه توزیع برق
• افزایش ایمنی سیستم‌های قدرت

مزایای کلید قدرت روغنی

• کارآیی بالا در خاموش کردن قوس الکتریکی
• قابل استفاده برای ولتاژهای بالا (تا چند صد کیلوولت)
• ساختار ساده و قابل تعمیر
• قابلیت تحمل جریان‌های اتصال کوتاه قوی
• تجربه طولانی و پشتیبانی فنی در ایران

معایب کلید قدرت روغنی

• نیاز به نگهداری دوره‌ای (بررسی و تعویض روغن)
• امکان نشت روغن و خطر آتش‌سوزی
• حجم زیاد و وزن بالا نسبت به کلیدهای مدرن
• آلودگی محیط زیست در صورت نشت روغن آلوده

کلید قدرت روغنی در مقایسه با سایر کلیدها

ایمنی در استفاده از کلید قدرت روغنی

برای افزایش ایمنی در مدارهای قدرت هنگام استفاده از کلید قدرت روغنی، رعایت نکات زیر ضروری است:

• بازرسی دوره‌ای مخزن روغن و نشتی‌ها
• کنترل دمای عملکرد کلید قدرت
• استفاده از روغن استاندارد و خالص
• استفاده از رله‌های حفاظتی دقیق برای فعال‌سازی کلید قدرت در زمان مناسب

آینده کلید قدرت روغنی در مدارهای قدرت

با اینکه فناوری‌های نوین مانند کلید قدرت خلا و کلید قدرت SF6 به‌سرعت در حال گسترش هستند، اما کلید قدرت روغنی همچنان در بسیاری از شبکه‌ها و پست‌های سنتی استفاده می‌شود. به‌ویژه در کشورهایی که زیرساخت‌ها قدیمی‌تر هستند، این نوع کلیدها به‌دلیل قیمت مناسب، سهولت در تعمیر و سازگاری با طراحی‌های قدیمی همچنان جایگاه دارند.

نتیجه‌گیری

کلید قدرت روغنی به‌عنوان یکی از انواع مهم کلید قدرت، نقش مؤثری در عملکرد ایمن مدارهای قدرت ایفا می‌کند. عملکرد آن در خاموش کردن قوس الکتریکی با استفاده از روغن، باعث می‌شود که این تجهیز برای ولتاژهای بالا مناسب باشد. اگرچه نیاز به نگهداری بیشتری دارد، اما مزایای فنی و اقتصادی آن در بسیاری از کاربردها همچنان قابل توجه است. درک صحیح از نحوه عملکرد کلید قدرت روغنی به مهندسان و تکنسین‌های برق کمک می‌کند تا عملکرد مطمئن‌تر و بهینه‌تری را در مدارهای قدرت تجربه کنند.