الاختلافات وتطبيقات قواطع الدائرة ومفاتيح الحمل والقاطعات
قواطع الدائرة، ومفاتيح الأحمال، وفواصل التوصيل، كلها مكونات أساسية في الأنظمة الكهربائية. ورغم أن معظم الكهربائيين على دراية بهذه المصطلحات، إلا أنه قد يكون هناك بعض الالتباس حول اختلافاتها وتطبيقاتها. بالنسبة للمبتدئين في مجال الكهرباء، قد يكون التمييز بين هذه الأجهزة أمرًا شاقًا للغاية.
صُمم قاطع الدائرة لإغلاق التيار ونقله وقطعه في ظروف الدائرة العادية وغير العادية، بما في ذلك حالات قصر الدائرة، وذلك خلال فترة زمنية محددة. وهو جهاز أمان أساسي يحمي الدوائر الكهربائية من التلف الناتج عن الحمل الزائد أو قصر الدائرة.
من ناحية أخرى، يقع مفتاح الحمل بين قاطع الدائرة ومفتاح العزل. يتميز بآلية إطفاء قوس بسيطة تسمح له بقطع تيارات الحمل المُصنّفة وبعض تيارات الحمل الزائد. ومع ذلك، لا يمكنه قطع تيارات قصر الدائرة. تُستخدم مفاتيح الحمل عادةً في الحالات التي تتطلب تبديل الأحمال بشكل متكرر، كما هو الحال في أنظمة التوزيع أو دوائر التحكم في المحركات.
يُستخدم مفتاح العزل، المعروف أيضًا باسم قاطع الدائرة، لفصل الدائرة في ظروف عدم وجود حمل. غرضه الرئيسي هو توفير نقطة فصل مرئية بين معدات الصيانة ومصدر الطاقة، مما يضمن السلامة الشخصية لموظفي الصيانة. ونظرًا لعدم وجود أجهزة متخصصة لإطفاء القوس الكهربائي، فلا يمكن استخدامها لقطع تيارات الحمل أو قصر الدائرة. لذلك، يجب تشغيلها فقط بعد فصل قاطع الدائرة للدائرة.
إذًا، ما هي الفروقات الرئيسية بين هذه الأجهزة الثلاثة؟ صُممت قواطع الدائرة لحماية الدوائر من الحمل الزائد والقصر الكهربائي، بينما تُستخدم مفاتيح الأحمال للتبديل المتكرر للأحمال، وتوفر مفاتيح العزل نقطة فصل آمنة لأغراض الصيانة.
فيما يتعلق بتطبيقاتها، تُركّب قواطع الدائرة عادةً في لوحة التوزيع الرئيسية أو اللوحات الفرعية لحماية الدوائر الكهربائية الفردية. يمكن استخدام مفاتيح الأحمال في أنظمة التوزيع، أو دوائر التحكم في المحركات، أو غيرها من التطبيقات التي تتطلب تبديل الأحمال بشكل متكرر. تُستخدم مفاتيح العزل عادةً في معدات التوزيع، أو محطات التوزيع الفرعية، أو غيرها من المواقع التي يحتاج فيها فنيو الصيانة إلى العمل على المعدات الكهربائية في ظروف انعدام الأحمال.
في الختام، يُعد فهم الفروقات بين قواطع الدائرة، ومفاتيح الأحمال، ومفاتيح العزل أمرًا بالغ الأهمية للعاملين في مجال الكهرباء. فمن خلال التعرف على خصائصها وتطبيقاتها الفريدة، يمكنك ضمان تشغيل أنظمتك الكهربائية بأمان وكفاءة.
▶ 01 شرح مصطلحات مفتاح الحمل والقاطع وقاطع الدائرة
مفتاح الحمل:
الوظيفة: يمكنه إغلاق وقطع التيارات المختلفة في ظل ظروف العمل العادية، مثل تيار الحمل، وتيار الإثارة، وتيار الشحن، وتيار مجموعة المكثفات.
التطبيق: يمكن استخدامه بمفرده في الدوائر التي تتطلب نقاط فصل واضحة بسبب متطلبات المواصفات.
حالة التشغيل: يمكن تشغيلها تحت الحمل، مما يعني أنه يمكن تشغيلها وإيقافها أثناء تنشيطها.
مفتاح العزل (الفاصل):
الوظيفة: يوفر مسافة عزل بين نقاط التلامس عند الفصل، ويوضح علامة فصل واضحة. عند إغلاقه، يمكنه نقل التيار في ظروف الدائرة العادية وغير العادية (مثل ماس كهربائي)، ولكنه غير مصمم لقطع تيارات الأعطال.
التطبيق: يستخدم غالبًا بالاشتراك مع قواطع الدائرة للتأكد من وجود نقطة فصل واضحة في الدائرة.
حالة التشغيل: لا يمكن تشغيله تحت الحمل؛ يمكن فتحه وإغلاقه فقط عندما لا تكون الدائرة قيد التشغيل.
قاطع الدائرة:
الوظيفة: يمكنه قطع التيار، ونقله، وفصله في ظروف الدائرة العادية وغير العادية (بما في ذلك ظروف قصر الدائرة) خلال فترة زمنية محددة. وهو مصمم لحماية الدوائر من التلف الناتج عن الحمل الزائد أو قصر الدائرة.
الاستخدام: يُستخدم عادةً في لوحة التوزيع الرئيسية أو لوحات التوزيع الفرعية لحماية الدوائر الفردية. ويُستخدم غالبًا مع مفاتيح العزل.
حالة التشغيل: يمكن تشغيله في ظل ظروف الدائرة العادية وغير العادية.
باختصار، لكلٍّ من مفتاح الحمل، ومفتاح العزل، وقاطع الدائرة وظائف وتطبيقات فريدة. صُمم مفتاح الحمل لتبديل الأحمال، بينما يوفر مفتاح العزل نقطة فصل آمنة، بينما يحمي قاطع الدائرة الدوائر من التلف. يُعدّ فهم هذه الاختلافات أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل الآمن والفعال للأنظمة الكهربائية.
▶ 02 مقدمة عن نوع مفتاح الحمل والقاطع وقاطع الدائرة
تنقسم مفاتيح الحمل ومفاتيح العزل وقواطع الدائرة إلى جهد عالي وجهد منخفض؛
1. لمفتاح الحمل:
هناك ستة أنواع رئيسية من مفاتيح الحمل ذات الجهد العالي:
① مفتاح الحمل عالي الجهد المُولِّد للغاز الصلب: يستخدم طاقة قوس الكسر نفسه لتوليد غاز من مادة توليد الغاز في حجرة القوس، مما يُؤدي إلى تفجير القوس. يتميز بهيكل بسيط نسبيًا، وهو مناسب للمنتجات بجهد 35 كيلو فولت وأقل.
②مفتاح الحمل الهوائي عالي الجهد: استخدم الغاز المضغوط للمكبس لتفجير القوس أثناء عملية الكسر، وبنيته بسيطة نسبيًا، ومناسبة للمنتجات التي تبلغ 35 كيلو فولت وما دون.
③ مفتاح الحمل عالي الجهد بالهواء المضغوط: يستخدم الهواء المضغوط لتفجير القوس الكهربائي، ويمكنه كسر تيار كبير. هيكله معقد نسبيًا، وهو مناسب للمنتجات التي تبلغ 60 كيلو فولت فأكثر. ④مفتاح الحمل عالي الجهد SF6: يُستخدم غاز SF6 لإطفاء القوس الكهربائي، ويتميز بتيار كسر كبير، وأداء كسر تيار سعوي جيد، لكن هيكله معقد نسبيًا، وهو مناسب للمنتجات التي تبلغ 35 كيلو فولت فأكثر.
⑤ مفتاح الحمل عالي الجهد المغمور بالزيت: يستخدم طاقة القوس الكهربائي نفسه لتحليل الزيت المحيط بالقوس وتحويله إلى غاز، ثم تبريده لإخماد القوس. هيكله بسيط نسبيًا، ولكنه ثقيل الوزن، ومناسب للمنتجات الخارجية بجهد 35 كيلو فولت أو أقل.
⑥ مفتاح الحمل عالي الجهد من النوع الفراغي: يستخدم وسط فراغي لإطفاء القوس، وله عمر كهربائي طويل وسعر مرتفع نسبيًا، وهو مناسب للمنتجات التي تبلغ 220 كيلو فولت وما دون.
مفتاح الحمل منخفض الجهد، المعروف أيضًا باسم مجموعة مصهرات التبديل، مناسب لتشغيل وإيقاف الدائرة المحملة يدويًا بشكل غير متكرر في دائرة تردد التيار المتردد، كما يُستخدم لحماية الخط من الحمل الزائد وقصر الدائرة. يُكمل قاطع الدائرة شفرة التلامس، بينما يُكمل المصهر الحماية من الحمل الزائد وقصر الدائرة.
2. لعزل المفاتيح
وفقًا لطرق التركيب المختلفة، يمكن تقسيم مفاتيح عزل الجهد العالي إلى مفاتيح عزل خارجية وداخلية. يُقصد بمفتاح العزل الخارجي عالي الجهد مفاتيح عزل عالية الجهد مقاومة لتأثيرات الرياح والأمطار والثلوج والتلوث والتكثف والجليد والصقيع الكثيف، وهو مناسب للتركيب على الشرفات. أما بالنسبة لهيكل أعمدة العزل، فيمكن تقسيمها إلى عوازل أحادية العمود، وعوازل ثنائية العمود، وعوازل ثلاثية الأعمدة.
من بينها، يستخدم مفتاح السكين أحادي العمود مباشرةً المساحة الرأسية كعازل كهربائي للكسر أسفل قضيب التوصيل العلوي. لذلك، يتميز بمزايا واضحة تتمثل في توفير المساحة المشغولة، وتقليل الأسلاك الموصلة، وفي الوقت نفسه، تكون حالة الفتح والإغلاق واضحة للغاية. في حالة نقل الجهد العالي جدًا، يكون تأثير توفير مساحة الأرضية أكثر وضوحًا بعد اعتماد محطة التوزيع لمفتاح السكين أحادي العمود.
في معدات الجهد المنخفض، يُستخدم بشكل رئيسي في أنظمة توزيع الطاقة الطرفية منخفضة الجهد، مثل المنازل والمباني السكنية. وظائفه الرئيسية: فصل وتوصيل الخطوط مع الأحمال.
تجدر الإشارة هنا إلى أنه في توزيع الطاقة الطرفية منخفضة الجهد، يُمكن فصل مفتاح العزل حسب الحمل! في حالات أخرى، وتحت ضغط عالٍ، لا يُسمح بذلك!
3. لقواطع الدائرة
قواطع الدائرة ذات الجهد العالي هي معدات التحكم الرئيسية في الطاقة في محطات الطاقة ومحطات التوزيع وغرف توزيع الطاقة. عندما يفشل النظام، فإنه يتعاون مع حماية التتابع لقطع تيار الخطأ بسرعة لمنع توسيع نطاق الحادث.
لذلك، فإن جودة قاطع الدائرة ذات الجهد العالي تؤثر بشكل مباشر على التشغيل الآمن لنظام الطاقة؛ هناك العديد من أنواع قواطع الدائرة ذات الجهد العالي، والتي يمكن تقسيمها إلى قواطع دائرة زيتية (قواطع دائرة زيتية أكثر، قواطع دائرة زيتية أقل) وفقًا لإطفاء القوس. ، قاطع دائرة سداسي فلوريد الكبريت (قاطع دائرة SF6)، قاطع دائرة الفراغ، قاطع دائرة الهواء المضغوط، إلخ.
قاطع الدائرة منخفض الجهد، المعروف أيضًا باسم "المفتاح الهوائي"، هو قاطع دائرة منخفض الجهد. يُستخدم لتوزيع الطاقة الكهربائية، وتشغيل المحركات غير المتزامنة بشكل غير منتظم، وحماية خطوط الكهرباء والمحركات، وغيرها، كما يمكنه قطع الدائرة تلقائيًا عند زيادة الحمل أو قصر الدائرة أو انخفاض الجهد. وظيفته مماثلة لوظيفة مفتاح المصهر، ومزيج من ارتفاع وانخفاض درجة حرارة المرحلات، إلخ. علاوة على ذلك، لا يتطلب عادةً تغيير أي جزء بعد فصل تيار العطل، وقد استُخدم على نطاق واسع.
▶ 03 الفرق بين مفتاح الحمل والقاطع وقاطع الدائرة
1. يمكن كسر مفتاح الحمل بالحمل وله وظيفة إطفاء القوس الذاتي، ولكن قدرته على القطع صغيرة جدًا ومحدودة.
٢. بشكل عام، لا يمكن كسر مفتاح العزل بالحمل. لا يحتوي هيكله على مطفأة قوس كهربائي، كما توجد مفاتيح عزل يمكنها كسر الحمل، لكن هيكله يختلف عن مفتاح الحمل، وهو بسيط نسبيًا.
٣. قد يُشكّل كلٌّ من مفتاح الحمل ومفتاح العزل نقطة فصل واضحة. معظم قواطع الدائرة لا تحتوي على وظيفة العزل، وبعضها يحتوي على وظيفة العزل.
٤. لا يحتوي مفتاح العزل على وظيفة حماية. عادةً ما يتم حماية مفتاح الحمل بواسطة مصهر، فقط ضد الانقطاع السريع والتيار الزائد.
٥. يمكن زيادة قدرة قاطع الدائرة الكهربائية بشكل كبير أثناء عملية التصنيع. يعتمد هذا بشكل أساسي على إضافة محولات تيار للتكامل مع المعدات الثانوية للحماية. يتميز بحماية من قصر الدائرة، والحمل الزائد، والتسرب، ووظائف أخرى.
