أنواع القواطع الخاصة بدائرة سداسي فلوريد الكبريت

من المعروف بأن قواطع دائرة سداسي فلوريد الكبريت، والتي تحمل الصيغة الكيميائية (SF6) تكون ذات ميزات هندسية ملحوظة وذات استناداً الى آلية “كبح الشرارة” الناتجة عن وقوع “تلامس كهربائي”، ووفقاً للمتطلبات التقنية والهندسية المتعددة من سرعة ومتطلبات متعددة؛ فقد ظهرت هناك العديد من أنواع القواطع الكهربائية الخاصة بنوع سداسي فلوريد الكبريت.

قواطع دوائر سداسي فلوريد الكبريت من النوع غير البخاخ:

هذا النوع من قواطع الدائرة (SF6) هو أول قاطع دارة تم اختراعه لا يتضمن أسطوانة البخاخ، حيث يعمل قاطع الدائرة هذا على نفس مبدأ “انفجار الهواء” (CB).

التركيب الخاص للنوع غير البخاخ:

يتكون من حجرة غاز ووحدة قاطع، كما يتم ضغط غاز (SF6) وتخزينه داخل غرفة الغاز، كما يتم توصيل غرفة الغاز بوحدة القاطع من خلال صمام، بحيث يرتبط الصمام “بحركة جهات الاتصال”، وبمجرد فصل جهات الاتصال؛ فإنه يتم فتح الصمام لتحرير انفجار من (SF6).

كما يحدث تبريد القوس الكهربائي داخل وحدة القاطع أو “غرفة القوس”، حيث أن لديها نوعان من جهات الاتصال، أي جهة اتصال متحركة واتصال ثابت، لذلك؛ فإن جهات الاتصال عبارة عن أسطوانات مجوفة، كما تتضمن جهات الاتصال الثابتة أبواق قوس تستخدم للحماية من الأقواس المتلاحقة.

لذلك يتم تغطية طرف الأبواق القوسية بالنحاس التنغستن للحصول على مقاومة إضافية، كما يشمل الاتصال المتحرك فتحة تهوية، ويتم استخدام فتحة التهوية كمخرج لغاز (SF6) من غرفة القوس، لذا يتحرك الاتصال المتحرك ذهاباً وإياباً لعمل الدائرة أو كسرها.

كذلك يتم توصيله بمشغل من خلال قضيب عازل يقوم بتشغيل مجموعة الاتصال المتحركة بالكامل عن طريق التحرك ذهاباً وإياباً، الى أن تتم مزامنة المشغل مع صمام غرفة الغاز الذي يطلق الغاز في نفس الحركة التي يفصلها التلامس.

آلية العمل للنوع غير البخاخ:

في ظل الظروف العادية، تبقى جهات الاتصال مغلقة ويبقى (SF6) المضغوط في غرفة الغاز، وعند حدوث خطأ، تبدأ جهة الاتصال المتحركة في التحرك والانفصال عن جهة الاتصال الثابتة، كما يتأين الوسط المحيط بالملامسات وينتج قوس بين جهات الاتصال.

وفي الوقت نفسه، سيفتح صمام غرفة الغاز ويطلق سداسي فلوريد الكبريت المضغوط في غرفة القوس، بحيث يروي (SF6) القوس كما هو موضح في الأعلى، كما أن انفجار سادس فلوريد الكبريت يبرد القوس، لذلك يتدفق “سداسي فلوريد الكبريت” من خلال المخرج حيث يتم إعادة تجميع الغاز، كما يُعاد ضغط الغاز وتخزينه في غرفة الغاز لإعادة استخدامه، لذلك نظام الغاز مغلق بالكامل ويتم مراقبته باستمرار بحثاً عن أي تسرب.

قواطع دوائر سداسي فلوريد الكبريت ذات الضغط الأحادي:

يشتمل قاطع الدائرة (SF6) من نوع البخاخ بشكل أساسي على أسطوانة البخاخ، حيث أم أسطوانة البخاخ عبارة عن أسطوانة مجوفة متحركة تعمل كجسر بين جهات الاتصال الثابتة، لذلك ينزلق لأعلى ولأسفل بشكل محوري على طول جهات الاتصال لإنشاء وكسر الاتصال بين جهتي الاتصال الثابتة.

التركيب الخاص للنوع ذو الضغط الأحادي:

هناك نوعان من جهات الاتصال الثابتة التي بها فجوة صغيرة بينهما، بحيث يتم وضع أسطوانة البخاخ فوقها، كما أن الأسطوانة مملوءة بغاز (SF6)، حيث يوجد مكبس ثابت داخل الأسطوانة، وعندما تتحرك الأسطوانة يختلف حجمها بسبب المكبس الثابت، كما يقوم المكبس أيضاً بالضغط على الغاز مما يزيد من ضغطه، بينما يزداد الضغط أيضاً عن طريق استخدام طاقة القوس.

كما توجد توجد فتحات تهوية داخل الأسطوانة وملامسات ثابتة لدخول وخروج الغاز، بحيث يتم حظر الفتحات الموجودة داخل الأسطوانة بواسطة جهة الاتصال الثابتة التي تفتح عندما تتحرك الأسطوانة إلى أسفل، كما يتم استخدام الفتحة الموجودة داخل التلامس الثابت لمدخل الغاز عندما تدخل الأسطوانة في الوضع المغلق.

آلية العمل للنوع ذو الضغط الأحادي:

في ظل الظروف العادية، تكون أسطوانة البخاخ في وضع مغلق، حيث يتصل الجسر المتصل بين جهات الاتصال الثابتة، كما أن الأسطوانة مملوءة بغاز (SF6) تماماً، ونظراً لأن الفتحات مغلقة بواسطة جهة الاتصال الثابتة؛ فإن غاز (SF6) يبقى داخل الأسطوانة.

وعندما تحدث حالة عطل، تتحرك الأسطوانة لأسفل لقطع الاتصال بين جهات الاتصال الثابتة، كما يتأين الوسط ويتم إنشاء قوس بين “جهات الربط”، وبسبب الحركة الهبوطية والمكبس الثابت؛ فإنه ينخفض الحجم داخل الأسطوانة مما يضغط غاز (SF6) بالداخل، كما توجد فتحات داخل الأسطوانة تم حظرها مسبقاً بواسطة جهة الاتصال الثابتة العلوية.

قواطع دوائر سداسي فلوريد الكبريت ذات الضغط المزدوج:

يستخدم هذا النوع من قواطع الدائرة (SF6) غاز (SF6) المضغوط في أسطوانة “لإخماد القوس”، لذلك فقد لقد عفا عليها الزمن ولم تعد مستخدمة بعد الآن.

التركيب الخاص للنوع ذو الضغط المزدوج:

يحتوي قاطع الدائرة (SF6) على اتصال ثابت واتصال متحرك. الاتصال المتحرك مجوف من الداخل به أسطوانة تخزن غاز (SF6) “المضغوط”، حيث تم تصميم طرف التلامس المتحرك بطريقة تشكل فوهة تزيد من سرعة الغاز عندما يمر عبره.

لذلك تم تصميم الاتصال الثابت بهذه الطريقة عندما يكون في وضع مغلق؛ فإنه يمنع تدفق غاز (SF6) عندما تنفصل جهات الاتصال، كما يتم فتح مسار تدفق الغاز الذي يطلق انفجار غاز (SF6)، لذلك لديها نفس عملية العمل مثل قاطع دارة انفجار الهواء باستثناء إعادة تجميع الغاز وضغطه وتخزينه في أسطوانة الغاز مرة أخرى، مما يجعله معقداً للغاية ومكلفاً كما ويتطلب تشغيل نظام غاز.

آلية العمل للنوع ذو الضغط المزدوج:

في ظل الظروف العادية، يتم توصيل جهات الاتصال التي تسد غاز (SF6) بالداخل، وعند حدوث خطأ؛ فإنه ينفصل الاتصال المتحرك عن جهة الاتصال الثابتة وينتج قوس، وذلك بسبب “حركة جهات الربط”، بحيث يتم إطلاق غاز (SF6) شديد الضغط، كذلك الضغط داخل الأسطوانة أعلى من الضغط الخارجي، وبالتالي يتدفق الغاز للخارج، بحيث تساعد الفوهة على زيادة سرعة الغاز الذي يروي القوس كما تمت مناقشته سابقاً.

كما يتم ترشيح غاز (SF6) المنطلق وإعادة تجميعه وضغطه ثم تخزينه في الأسطوانة لإعادة استخدامه مرة أخرى، كذلك النظام المطلوب لصيانة الغاز معقد ومكلف للغاية، لذلك؛ فإن هذه القواطع قد عفا عليها الزمن ولم تعد مستخدمة، علاوة على ذلك، بسبب التغيرات في الضغط، بحث تنخفض درجة حرارة الغاز بسرعة كبيرة، مما قد يؤدي إلى تسييل الغاز، لذلك؛ فإنه يتم استخدام التسخين الكهربائي أيضاً لمنع الغاز من التسييل.

تطبيقات دوائر قواطع دائرة سداسي فلوريد الكبريت:

تستخدم قواطع الدائرة (SF6) بشكل أساسي لحماية دوائر الجهد العالي جداً، وذلك حتى 800 كيلو فولت من تيار الأعطال، بحيث يمكنها كسر دائرة الجهد العالي وإزالتها بأمان لأي نوع من الفحص أو الصيانة.

لذلك؛ فإن كل وحدة قاطعة قادرة على التعامل مع 60 كيلو أمبير في حدود 80 كيلو فولت، كما يتم توصيل وحدات قاطعات متعددة في سلسلة لزيادة قدرتها على معالجة الجهد الكهربائي وفقاً للنظام، بحيث يتم استخدامها لحماية أنظمة نقل وتوزيع القدرة، ويتم تركيبها في محطات توليد الطاقة وشبكات الطاقة.