دژنکتور ( دیژنگتور – دژنگتور ) – انواع ، کاربرد ، مکانیزم ، مزایا و معایب

پارس سویچ – سرو نیرو – برنا کلید – باسط پژوه – الکو پارس – آرین کلید – پرشین کلید تابان – پارس زنگان – پرشین کلید تابان

دژنکتور به فرانسوی Disjoncteur یا کلید قدرت یا مدارشکن (به انگلیسی Circuit Breaker) تجهیزی در سیستم قدرت الکتریکی است که برای قطع و وصل خطوط فشارقوی انتقال، فوق توزیع و توزیع الکتریکی و همچنین ترانسفورماتورهای قدرت، ژنراتورها و سایر تجهیزات فشارقوی به کار می‌رود.

دژنکتور کلیدی است که علاوه بر قطع و وصل خط، حفاظت شبکه را نیز بر عهده دارد و در شرایط اتصال کوتاه شدن شبکه بوسیله عملکرد رله ها قسمت معیوب را مجزا مینماید. دژنکتور طوری طراحی شده اند که بطور اتوماتیک از طریق رله یا بطور دستی از اتاق فرمان و همچنین از محل ، در شرایط تحت ولتاژ و زیر بار و در زمان اتصال کوتاه که جریان عبوری از مدار ممکن است تا ۱۰ برابر جریان نامی در دژنکتور باشد، قادرند مدار را قطع نمایند بدون آنکه آسیبی به آن برسد.

برای انجام مشاوره و خرید دژنکتور ( دیژنگتور – دژنگتور ) گازی – خلا – روغنی تولید شده توسط شرکت های پارس سویچ – سرو نیرو – برنا کلید – باسط پژوه – الکو پارس – آرین کلید – پرشین کلید تابان – پارس زنگان – پرشین کلید تابان – نوآوران برق آریا می توانید با همکاران خود در مجموعه نیروآور از طریق شماره های ۳۳۹۰۹۶۰۴-۰۲۱ و ۳۳۹۰۹۶۰۳-۰۲۱ و ۰۹۱۲۶۰۹۳۰۱۶ تماس حاصل فرمایید.

نحوه عملکرد دژنکتور

برای اینکه دژنکتور بتواند عمل قطع و وصل را انجام دهد و مجدد به حالت آماده به کار در بیاید، در داخل آن فنرهایی تعبیه می کنند که هرکدام از این فنرها به یک شفت متحرک وصل هستند. فنر وصل در دژنکتور، هم به طور دستی و هم به طور موتوری شارژ می شود و فنر قطع در دژنکتور، توسط انرژی آزاد شده از فنر وصل شارژ می شود. هم چنین کنترل آزادسازی این فنرها به وسیله تحریک یک ضامن توسط بوبین های قطع و وصل انجام می شود. بوبین هایی که برای برقدار شدن، هم به طور دستی و هم به طور کنترل از راه دور فرمان می گیرند.

دژنکتورها غالبا از مکانیزم شارژ فنری (Spring Mechanism/Spring Charge Mechanism) انرژی لازم برای عمل قطع و وصل را دریافت می کنند. یعنی انرژی مورد نیاز برای قطع و وصل کلید، انرژی ذخیره شده در فنرها می باشد. این مکانیزم به طور همزمان تمام سه یا چهار ترمینال قطع کننده مدار را باز یا بسته می کند.

اجزای دژنکتور

با وجود انواع مختلف دژنکتورها، این کلیدها دارای اجزا و مکانیسم‌های عملکرد مشابهی هستند:

1. مکانیسم عملکرد قطع و وصل
2. مکانیسم خاموش کردن جرقه در محفظه جرقه
3. کنتاکت‌های اصلی (کنتاکت‌های ساده و متحرک)
4. سیم‌پیچ‌های قطع و وصل
5. کنتاکت‌های فرعی
6. مدارهای کنترل

مکانیزم طراحی دژنکتور

طراحی دژنکتورها به گونه ای است که کنترل مدار را هم به صورت اتوماتیک و هم به صورت دستی، در شرایط تحت بار بودن شبکه و بروز اتصال کوتاه که جریان عبوری از مدار ممکن است تا ده برابر جریان نامی دژنکتور بالا برود، انجام داده و قادر است مدار را قطع کند بدون اینکه به آن آسیبی برسد.

به علت اینکه دژنکتور مدار را تحت بار قطع می کند، در لحظه قطع و در داخل دژنکتور و در محل قطع، باید مکانیزمی تعبیه شود که بتواند جرقه ناشی از این قطع و وصل جریان را تخلیه کند. به این منظور از روغن، گاز، خلاء و یا عایق های دیگری در دژنکتور استفاده می کنند و توسط تیغه هایی، جرقه های ایجاد شده را به سمت محفظه قطع (محفظه حذف جرقه) هدایت می کنند.

دژنکتورها را می توان از دو نقطه نظر مهم تحت بررسی قرار داد:

1. محفظه قطع
2. مکانیزم عملکرد (سیستم تأمین انرژی حرکتی کنتاکت های متحرک)

محفظه قطع

محفظه تشکیل دهنده دژنکتور، به محل قطع و وصل جریان می گویند که از دو کنتاکت تشکیل شده است. یک کنتاکت باز و دیگری بسته. که در لحظه وصل یا قطع این کنتاکت ها، به دلیل عبور جریان از آنها ایجاد قوس الکتریکی یا جرقه می کنند. این قوس الکتریکی در لحظه قطع بیشتر از لحظه وصل است، زیرا هنگام قطع، شبکه باردار است و ولتاژ موجود در خط بالاست. با افزایش ولتاژ در یک سیستم قدرت جرقه به هنگام قطع نیز بیشتر می شود و هرچه مصرف کننده پرقدرت تر باشد، مقدار این جرقه نیز بیشتر می شود. در این حالت باید مکانیزمی به کار برد که هم سرعت و هم قدرت قطع یا خفه کنندگی بالایی داشته باشد.

فنرهای موجود در دژنکتور موجب تسریع در عمل قطع شده و برای حذف جرقه ها نیز از روغن یا گاز SF6 و یا خلأ در آن استفاده می کنند و چون دژنکتورهای روغنی به نسبت سایر دژنکتورها نیازمند تعمیر و نگهداری بیشتری است و هم چنین در صورت اتصالی احتمال انفجار در داخل آنها وجود دارد، امروزه کمتر از دو مدل دیگر استفاده می شوند.

هرچه ولتاژ موجود در خط بالاتر می رود، فاصله بین دو کنتاکت افزایش یافته، وسعت و دامنه قوس شدت می یابد، به طوری که از بین بردن این قوس و کاهش زمان قطع کلید مشکل تر می شود. در این حالت باید چندین محفظه قطع به کار ببریم که ولتاژ بین کنتاکت ها در هر محفظه نسبت به تعداد محفظه های قطع کاهش پیدا کند ولیکن با این کار، جریان عبوری از کلید در کلیه کنتاکت ها و محفظه های قطع به تعادل رسیده و تغییری نمی یابد.

مثلا اگر ولتاژ خط ۴۰۰ کیلوولت باشد و عمل قطع در سه محفظه صورت گیرد، ولتاژ واقع بر هر محفظه حدود ۱۳۳ کیلوولت می باشد، در صورتی که جریان خط و جریان بار (جریان عبوری از محفظه های قطع) برابر می باشند. به جهت اینکه کلیه کنتاکت های متحرک در محفظه‌های قطع از یک مکانیزم عملکرد مشترک فرمان می گیرند، حرکت کنتاکت های متحرک در تمام محفظه های قطع، کاملا به طور همزمان صورت می گیرد.

مکانیزم عمل کننده

این مکانیزم از طریق یک اهرم که نقش ایزوله دارد، به کنتاکت متحرک وصل شده و انرژی لازم برای حرکت کنتاکت متحرک را از طریق همین اهرم به آن انتقال می دهد. مکانیزم عمل کننده ابتدا فرمان های صادر شده از رله های حفاظتی و یا تابلو کنترل را دریافت می کند و سپس انرژی لازم برای حرکت کنتاکت متحرک را به آن می دهد و از این طریق، لحظه حرکت کنتاکت متحرک را برای قطع یا وصل کلید کنترل می کند.

اگر بخواهیم انرژی مورد نیاز کنتاکت ها را توسط تجهیزاتی مانند موتورها تأمین کنیم، کار کاملا ساده ای است؛ ولی باید هر زمانی که رله ها فرمان حرکت کنتاکت ها را می دهند، کنتاکت ها حرکت کنند و چون ادواتی مانند موتور دارای تاخیر زمانی برای شروع عملکرد هستند، این موضوع برای سیستم مطلوب نیست.

برای رفع این مشکل و حذف این تأخیر زمانی، طبیعتا باید انرژی سیستم مکانیزم عمل کننده را از قبل برای آن ذخیره کنیم که بلافاصله بعد از دریافت فرمان رله ها، انرژی حرکتی کنتاکت ها به آنها منتقل شود. پس لازم است این انرژی را به صورت ذخیره شده و آماده به انتقال پیش بینی کنیم. به طوری که بعد از دریافت فرمان از سمت رله ها، در همان لحظه مورد نظر و بدون هیچ گونه فاصله زمانی، انرژی حرکتی کنتاکت ها به آنها منتقل شود.

این ذخیره انرژی به صورت فنر شارژ شده، روغن تحت فشار و یا هوای فشرده انجام می شود. در هنگامی که کلید باز و بسته می شود، فنر و یا روغن توسط موتور الکتریکی یا هندل دستی، تحت فشار قرار گرفته و مقداری انرژی مکانیکی در خود ذخیره می نماید، که بعد از دریافت فرمان از سمت رله ها، انرژی مکانیکی مورد نیاز برای حرکت کنتاکت ها را به آنها منتقل می کند.

برای انجام مشاوره و خرید دژنکتور ( دیژنگتور – دژنگتور ) گازی – خلا – روغنی تولید شده توسط شرکت های پارس سویچ – سرو نیرو – برنا کلید – باسط پژوه – الکو پارس – آرین کلید – پرشین کلید تابان – پارس زنگان – پرشین کلید تابان – نوآوران برق آریا می توانید با همکاران خود در مجموعه نیروآور از طریق شماره های ۳۳۹۰۹۶۰۴-۰۲۱ و ۳۳۹۰۹۶۰۳-۰۲۱ و ۰۹۱۲۶۰۹۳۰۱۶ تماس حاصل فرمایید.

انواع دژنکتور

۱- دژنکتور روغنی

در این نوع دژنکتورها، روغن هم به عنوان خاموش‌کننده قوس و هم به عنوان ماده عایق به کار می‌رود. جرقه سبب تجزیه روغن دی‌الکتریک می‌شود و گازهای ناشی از این تجزیه باعث افزایش فشار درون محفظه‌ای خواهد شد که قطع‌کننده در آن نصب می‌شود. گازها از طریق سوراخ‌های درون محفظه هدایت می‌شوند و جرقه درون سوراخ‌ها کشیده شده و توسط جریان گاز خنک می‌شود.

نحوه خاموش کردن جرقه بدین صورت است که هنگامی که دژنکتور یک مدار دارای جریان یا اصطلاحاً گرم را قطع می‌کند، روغن به دلیل گرمای شدید تجزیه شده و گازهایی مانند هیدروژن (H۲) به مقدار ۷۰ درصد، استیلن (C۲H۲) به مقدار ۲۰ درصد و متیلن (CH۲) به مقدار ۱۰ درصد و نیز مقداری کربن از روغن متصاعد می‌شود. از میان گازهای مذکور هیدوژن از قدرت دی‌الکتریک خوبی برای از بین بردن قوس الکتریکی برخوردار است. پس از قطع جرقه، فضای کنتاکت‌ها توسط روغن دی الکتریک تازه پر و قدرت عایقی کافی بین کنتاکت‌ها تأمین می‌شود.

در این نوع کلیدها عموماً یک کنتاکت متحرک و دو کنتاکت ثابت وجود دارد و فازها از سطح ولتاژ ۷۲٫۵ کیلوولت به بالا، در سه محفظه جداگانه روغن قرار دارند، در حالی که در سطح ولتاژ ۳۶ کیلوولت و پایین‌تر در یک محفظه قرار می‌گیرند.

روغن در دژنکتور روغنی دارای مزایای زیر است:

1. عایق کردن کنتاکت‌ها از بدنه مخزن روغن و نیز از زمین
2. آماده کردن یک واسطه عایقی در میان کنتاکت‌ها بعد از خاموش شدن جرقه
3. تولید هیدروژن در مدت به وجود آمدن قوس

معایب کلیدهای روغنی نیز به شرح زیر است:

1. کربنیزه شدن و ایجاد رسوبات در داخل دژنکتور به دلیل وجود روغن
2. ترکیب هوا و هیدروژن و ایجاد انفجار و آتش‌سوزی‌های خطرناک
3. نشت از مخزن و امکان آتش‌سوزی و انفجار (رفع این محدودیت نیاز به یک مخزن روغن بزرگ دارد که البته در ولتاژ و جریان‌های خیلی زیاد امکان ساخت مخزن روغن متناسب با آن جریان و ولتاژ وجود ندارد)
4. اشغال حجم بسیار زیاد به ویژه در ولتاژهای بالا
5. نیاز به نگهداری و بازدید مرتب از کنتاکت‌ها و روغن
6. مناسب نبودن برای کلید‌زنی‌های مکرر

۲- دژنکتور محفظه خلا

این دژنکتورها از سه کپسول خلأ تشکیل شده‌اند که هر فاز به صورت جداگانه درون آن‌ها قرار دارد.

مزایای دژنکتور خلأ به شرح زیر است:

1. حداقل نیاز به تعمیرات
2. مقاوم در برابر صاعقه و خطاهای ناشی از آن
3. نیاز به انرژی کمتر به دلیل فاصله کم کنتاکت‌ها
4. فرسایش کمتر کنتاکت‌ها و طول عمر بیشتر آن‌ها
5. محفظه قطع کاملاً آب‌بندی‌شده و عدم نیاز به بازدید دوره‌ای
6. قابلیت استفاده در شرایط دمایی بسیار بالا و بسیار پایین
7. مقاومت در برابر زلزله

از معایب کلید خلا نیز می‌توان موارد زیر را نام برد:

1. امکان وجود جریان‌های نشتی در محفظه قطع
2. عدم پیشرفت فناوری آن در ولتاژهای بالا

۳- دژنکتور گازی SF6

عبارت GCB مخفف واژه Gas Circuit Breaker به معنای مدار شکن پر شده با گاز می باشد که معمولا گاز به کار رفته در این نوع قطع کننده ها، گاز SF6 (Sulfur HexaFluride) یا همان هگزا فلوراید گوگرد است. به دلیل عدم مشکلات نگهداری به نسبت کلیدهای روغنی و فضا و صدای کم به نسبت کلیدهای هوایی و نیز قطع بسیار سریع جرقه یا قوس الکتریکی در آنها، معمولا این نوع دژنکتور در صنعت و هم چنین مکان های مسکونی و یا پست های اول شهر استفاده زیادی دارد.

از این گاز برای اولین بار در سال ۱۹۴۰ به عنوان ماده عایق موجود در کلیدهای قطع کننده استفاده شد. به دلیل خصوصیاتی از قبیل پایداری بالا و بدون بو، بدون مزه و غیر سمی بودن این گاز و هم چنین بازیافت قدرت عایقی بعد از ایجاد جرقه در مدت ۳ میکرو ثانیه  (که نسبت به کلیدهای قطع کننده هوایی که مدت آنها ۸ میکرو ثانیه بود، خیلی سریع تر است)، امروزه بسیار کاربرد دارد. به نوعی در حال حاضر، تنها کلید مطرح در پست های ولتاژ ۶۳ کیلوولت به بالا طبق استانداردهای وزارت نیرو، همین کلیدهای گازی می باشد که می توان گفت سایر قطع کننده ها قابلیت رقابت کیفی با این نوع دژنکتور را ندارند.

این قطع کننده ها هم چنین غالبا بین یک ژنراتور و ترانسفورماتور افزایش دهنده ولتاژ متصل می شوند و به طور کلی وجود آنها در خروجی ژنراتورهای پرقدرت (۳۰ مگاولت تا ۱۸۰۰ مگا ولت) برای محافظت، یک روش مطمین، سریع و اقتصادی است. این قطع کننده ها دارای جریان نامی ۴ کیلوآمپر تا ۴۰ کیلوآمپر هستند و هم چنین قدرت قطع ۵۰ کیلوآمپر تا ۲۷۵ کیلوآمپر دارند.

طبق تایید نهادهای جهانی گاز SF6 قوی ترین گاز گلخانه ای است به طوری که به نسبت گاز CO2 قدرت ۲۳۹۰۰ برابری برای گرم کردن کره زمین دارد!

خصوصیات برتر و مزایای عمده استفاده از این نوع دژنکتور عبارتند از:

1. این گاز به نسبت هوا آرام تر است و هنگام عملکرد، هیچ گاز داغی از آن تخلیه نمی شود.
2. برای حفظ فشار آن برعکس کلیدهای هوایی، هیچ نیازی به کمپرسور ندارد.
3. مقاومت دی الکتریک بالاتر گاز به نسبت هوا سبب می شود که با فاصله کمتر کنتاکت ها (حتی به نسبت قطع کننده های هوایی)، بتواند سریع تر قوس الکتریکی را بشکند و در نهایت فضای کمتری اشغال کند که در ساختار کلی آن کوچکتر و سبک تر از نوع بادی خواهد بود.
4. مکانیزم عملیاتی در آن ساده تر است و هم چنین به دلیل عدم وجود عایق هایی مانند روغن، به تعمیر و نگهداری کمتری احتیاج دارد.
5. به علت نبود عایق هایی مثل روغن، خطر آتش سوزی را به دنبال ندارند.
6. گاز SF6 گازی بدون بو و بی رنگ است. هم چنین غیر سمی بوده و غیر قابل اشتعال است.
7. از نظر شیمیایی با ثبات بوده و میل ترکیبی آن خیلی کم است، در نتیجه در اثر جرقه تغییر ماهیت نمی دهد.
8. در دماهای بالا خاصیت خود را از دست نمی دهد.
9. این گاز توانایی جذب الکترون های آزاد را دارد و با ایجاد یون منفی می تواند در برابر ایجاد جرقه مقاومت کند.
10. به دلیل فاصله کم بین کنتاکت ها در این کلید، زمان قطع آنها در حدود ۳۵ میلی ثانیه می باشد.

معایب دژنکتور گازی SF6 عبارتند از:

1. در هنگام شکسته شدن قوس الکتریکی توسط گاز SF6، مقدار کمی از گازهای مرتبه پایین تولید می شوند  که برخی از آنها برای چشم و سیستم تنفسی مضر و تحریک کننده هستند و این موضوع هنگام بازرسی های دوره ای و هم چنین تعمیر و نگهداری می تواند برای اپراتور ایجاد نگرانی کند.
2. وزن مولکولی گاز SF6 برابر با ۰۶/۱۴۶ می باشد و به نسبت هوا سنگین تر است و دیرتر جابجا می شود. بنابراین هنگام ورود آن به محفظه قطع باید جانب احتیاط را رعایت کرد که اکسیژن وارد محفظه قطع گازی نشود.
3. در دماهای بسیار پایین محیطی، بر خلاف هوا این گاز به مایع تبدیل می شود که این موضوع سبب می شود توانایی آن برای قطع جریان خطا کاهش پیدا کند؛ که در این حالت باید مجهز به هیتر باشند.
4. ممکن است به علت نشت گاز به مرور زمان در این کلیدها، فشار گاز موجود در محفظه کم شده و خاصیت عایقی آن کاهش پیدا کند. جهت جلوگیری از این اتفاق، سنسورهایی را جهت تشخیص فشار گاز در آنها تعبیه می کنند که به محض کم شدن فشاز گاز در کلید، بتواند گاز SF6 را به داخل کلید تزریق کند.
5. ولتاژ گذرای ایجاد شده در این مدار دارای شیب زیادی است و برای کم کردن شیب آن باید از خازن در این گونه سیستم ها استفاده کرد.

اجزا دژنکتور گازی SF6 :

1. محفظه گاز SF6
2. نشانگر میزان فشار گاز موجود در مخزن
3. ترمینال های ورودی و خروجی کلید
4. دکمه قطع کلید
5. دکمه وصل کلید
6. نشانگر وضعیت قطع و وصل کلید
7. نشانگر وضعیت شارژ فنر
8. اهرم مربوط به شارژ فنر به صورت دستی
9. شمارشگر تعداد دفعات قطع و وصل کلید
10. قفل کلید برای جلوگیری از دستکاری کلید توسط دیگران
11. فیوز فشار قوی جهت حفاظت از کلید در برابر جریان های اتصال کوتاه زیاد

۴- دژنکتورهای آبی

این نوع دژنکتورها بسیار قدیمی هستند و امروزه کاربرد زیادی ندارند. در محفظه قوس الکتریکی این نوع دژنکتورها از آب استفاده می‌شود. جرقه و حرارت آن باعث تبخیر آب و خنک شدن سیستم می‌شود. با خاموش شدن جرقه و صفر شدن جریان، قطرات آب به داخل محیط هدایت جرقه‌ها پاشیده می‌شوند. به این ترتیب یون‌های آزاد شده جذب می‌شوند و از جرقه مجدد جلوگیری می‌کنند.

۵- دژنکتورهای بادی

در این کلیدها حذف جرقه توسط هوای فشرده انجام می‌شود. این هوای فشرده که در اثر انفجار ایجاد می‌شود، دارای سرعت بالایی برای دمیدن است. با ایجاد جرقه بین کنتاکت‌ها، باد خنک توسط کمپرسورها ایجاد می‌شود که جرقه را به عقب هدایت می‌کند. در این حالت فاصله بین کنتاکت‌ها بیشتر شده و دریچه دمیده شدن هم بسته می‌شود. از این مدارشکن‌ها در میدان‌های فشار متوسط و بالا استفاده می‌کنند.

برای انجام مشاوره و خرید دژنکتور ( دیژنگتور – دژنگتور ) گازی – خلا – روغنی تولید شده توسط شرکت های پارس سویچ – سرو نیرو – برنا کلید – باسط پژوه – الکو پارس – آرین کلید – پرشین کلید تابان – پارس زنگان – پرشین کلید تابان – نوآوران برق آریا می توانید با همکاران خود در مجموعه نیروآور از طریق شماره های ۳۳۹۰۹۶۰۴-۰۲۱ و ۳۳۹۰۹۶۰۳-۰۲۱ و ۰۹۱۲۶۰۹۳۰۱۶ تماس حاصل فرمایید.