کلیدهای هوایی بزرگ‌ترین تجهیز در ادوات کلید زنی فشار ضعیف هستند که برای رنج جریان‌های بالا و در ابتدا تابلو یا خط توزیع مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کلیدهای بزرگ توانایی مدیریت یک شبکه توزیع فشار ضعیف در رنج جریانی بالای 400 آمپر را دارند و متفاوت با دژنکتور های خلا هستند. در این مقاله می‌خواهیم به معرفی کلید هوایی بپردازیم. با ما همراه باشید.
کلیدهوایی چیست؟
این کلید یک تجهیز حفاظتی است که در تابلو برق‌های فشار ضعیف یا پست‌های فشار ضعیف و متوسط استفاده می‌شود و از دسته قطع کننده‌ها یا بریکر ها می‌باشد. این کلیدها در بازه 400 الی 6300 آمپر در بازار موجود می‌باشند و هدف آنها حفاظت از مدار پایین دستی در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه آنی و تأخیری است.
شاید بپرسید چرا نام آنها کلید هوایی است؟ علت این نام‌گذاری به نحوه عملیات کاری این کلید باز می‌گردد. در زمان بروز خطا عملیات اطفا جرقه یا همان آرک کلید زنی در یک محفظه هوا انجام می‌شود. این بدان معنی است که در واقع باید بگوییم که کلید هوایی برای حفاظت از مدار الکتریکی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه از هوا استفاده می‌کند. از این تجهیز معمولاً تا سطح ولتاژ 15 کیلوولت استفاده می‌شود.
کلیدهای هوایی دارای رله میکرولاجیک هستند. وجود این رله‌های میکرولاجیک سبب می‌شود که شبکه ما در برابر اتصال کوتاه، نوسان ولتاژ، کاهش و افزایش فرکانس، اضافه بار، افزایش حرارت تجهیزات خط، خارج شدن ژنراتور از حالت سنکرون و… حفاظت شود. قدرت قطع این کلیدها به نسبت میزان جریان کاری بالایی که دارند، بسیار بالاست. کلیدهای هوایی بر خلاف فیوزها می‌توانند به صورت دستی یا اتوماتیک به مدار بازگردند.
کاربرد کلید هوایی
- مناسب برای حفاظت و کنترل در ایستگاه‌های توزیع برق منطقه‌ای و کارخانجات صنعتی، ترانسفورماتورها، ژنراتورها و …
- افزایش ایمنی خطوط به دلیل خاصیت حفاظتی. کلید هوایی می‌تواند اضافه بار را به سرعت تشخیص دهد. همچنین می‌توان از آن برای تشخیص افت ولتاژ و اتصال کوتاه نیز استفاده کرد.
- خاصیت کنترلی این کلید به ما اجازه می‌دهد تا آن را از راه دور کنترل کنیم و از طرفی با توجه به ابعاد کوچک و کامپکتی که دارد می‌توانیم ترانسفورماتورهای قدرت را به راحتی کنترل و مدیریت نماییم.
- این کلید برای حفاظت موتوری نیز مناسب است؛ زیرا رنج جریانی آن بالاتر از تمامی بریکر ها می‌باشد.
عملکرد کلید هوایی به چه صورت است؟
این کلید دو نوع کنتاکت دارد: اصلی (مس) و جرقه زن (کربن). کنتاکت اصلی عبور جریان در زمان وصل بودن کلید را میسر می‌کند و کنتاکت جرقه زن، جرقه‌های ناشی از قطع کردن مدار را به سمت محفظه جرقه گیر انتقال می‌دهد. محفظه جرقه گیر یک محفظه شبکه‌ای شکل بوده و در آن با استفاده از نیروی مغناطیسی یا دمنده هوا، آرک‌ها را به جرقه‌های کوچک تبدیل کرده و آنها را کنترل و خاموش می‌کند.
انواع کلید هوایی بر اساس نوع نصب
کلیدهای هوایی به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
1- کلید هوایی فیکس
در نمونه فیکس کلید دارای یک چارچوب فلزی است که داخل یک باکس یا روی یک سکو قرار گرفته و به صورت فیکس بسته می‌شود.
2- کلید هوایی کشویی
کلید هوایی کشویی در واقع همان کلید فیکس است که بر روی یک جفت نوار قرار گرفته و قابلیت حرکت دارد. این بخش ریل و محرک که اصطلاحاً پایه مخصوص کشویی نامیده می‌شود؛ در زیر کلید قرار دارد.
انواع کلید هوایی بر اساس مکانیزم آرک و محفظه هوا
بر این اساس می‌توان کلیدهای هوایی را به دو دسته کلی تقسیم کرد که شامل زیر مجموعه‌هایی هستند:
1- کلید هوایی ساده ACB (Plain Air Circuit Breaker)
این مدل شامل سه مجموعه کلید است:
الف ) کلید هوایی از نوع قطع ساده (Plain Break Type)
در این مدل کنتاکت ها شبیه به دو شاخک هستند. آرک در کوتاه‌ترین فاصله‌ی بین شاخک‌ها به وجود می‌آید و در ادامه توسط جریان همرفتی ناشی از گرم شدن هوا و برهم کنش میدان الکترومغناطیسی به بالا هدایت می‌شود. در اثر این حرکت و به دلیل فاصله بین کنتاکت ها، آرک سرد می‌شود. این کلید برای حفاظت در مدارهای محدوده 500 ولت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ب) کلید هوایی از نوع قطع کننده با دمنده مغناطیسی (Magnetic Blow Out Type)
این نوع کلید در زمان بروز خطا، با کنترل میدان مغناطیسی، جرقه را خاموش می‌کند. انجام این کار با کمک سیم پیچ‌های متصل به مدار اصلی حاصل می‌شود. سیم پیچ‌ها با تولید میدان مغناطیسی به هدایت جرقه‌ها کمک می‌کنند. با هدایت جرقه به مجاری بالا، جرقه سرد و خاموش می‌شود. این کلید برای حفاظت در مدارهای محدوده 11 کیلوولت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ج)کلید هوایی از نوع قطع کننده با کانال هوا (Air Chute Air Break Type)
این کلید دارای یک کنتاکت اصلی از جنس مس و یک کنتاکت کمکی از جنس آلیاژ مس است. در کنار کنتاکت اصلی، صفحاتی از جنس نقره با مقاومت کمتر نیز وجود دارد. کنتاکت کمکی پیش از کنتاکت اصلی بسته و بعد از آن باز می‌شود. با ورود صفحات فولادی به محفظه آرک، انفجار رخ می‌دهد. با کمک میدان مغناطیسی، آرک با سرعت بیشتری به سمت بالا حرکت می‌کند و در نهایت صفحات فولادی آرک را به تعداد زیادتری تجزیه می‌کنند. برخورد آرک با صفحات فولادی منجر به خنک شدن آن می‌شود.
2- کلید انفجار هوایی ABCB (Air Blast Circuit Breker)
این کلید که برای ولتاژهای بالای 450 کیلوولت است نیز سه مدل است:
الف) کلید انفجار هوایی محوری (Axial Air Blast Type)
در این مدل کنتاکت متحرک با کمک فشار فنر با کنتاکت ثابت تماس دارد. یک سوراخ نازل در کنتاکت ثابت هم داریم که در صورت بسته بودن بریکر، با نوک کنتاکت متحرک مسدود می‌شود. در زمان تریپ یا خطا، هوا با فشار بالا وارد محفظه آرک می‌شود. تقابل فشار هوا با فشار فنر موجب تغییر شکل آن می‌شود. کنتاکت متحرک از کنتاکت ثابت جدا و سوراخ نازل باز می‌شود. همزمان، هوا با فشار بالا در امتداد آرک و کنتاکت ثابت شروع به جریان می‌کند. نتیجه این عمل طولانی‌تر شدن آرک و خنک شدن آن است. در نتیجه ولتاژ آرک بالاتر از ولتاژ سیستم می‌شود و چون ولتاژ سیستم تحمل این آرک را ندارد؛ جرقه را خاموش می‌کند.
ب) کلید انفجار هوایی محوری با کنتاکت متحرک کشویی (Axial Air Blast ACB With Side Moving Contact)
در این مدل، کنتاکت متحرک شما روی یک پیستون با یک فنر پشتیبان نصب می‌شود. برای آزاد کردن کلید، وقتی که فشار به مقدار مشخصی برسد؛ هوا وارد محفظه آرک می‌شود و کنتاکت متحرک را فشار می‌دهد. در ادامه آرک شکل گرفته بین کنتاکت ثابت و متحرک کشیده می‌شود. جریان هوای وارد شده، آرک را به محفظه جرقه الکتریکی منتقل می‌کند. در نتیجه همین انتقال به وسیله جریان هوا، آرک در پایان مسیر خاموش می‌شود.
ج) کلید انفجار هوایی صلیبی (Cross Blast ACB)
در مدل صلیبی لوله انفجار ما عمود بر حرکت کنتاکت متحرک نصب شده است. در طرف مقابل محفظه آرک نیز یک محفظه دود تعبیه شده است. هوای حاصل از انفجار وارد محفظه دود می‌شود. در محفظه دود نیز اسپلیتر ها قرار دارند. وقتی کنتاکت متحرک از کنتاکت ثابت خارج شد، جرقه شکل می‌گیرد. در همان لحظه، هوا با فشار زیاد از شکاف عبور کرده و آرک را به اجبار وارد محفظه دود می‌کند. آرک با استفاده از اسپیلیتر ها تجزیه شده و خاموش می‌شود. این نوع کلید برای حفاظت‌های فشار قوی یعنی بیشتز از 450 کیلوولت کاربرد دارد.
مزایا و معایب کلید های هوایی
گفتیم که کلیدهای هوایی از نظر جرقه زنی و محفظه هوا دو مدل کلی دارند. اکنون می‌توانیم با توجه به مدل‌هایی که عنوان شد؛ مزایا و معایب آنها را بازگو کنیم:
1- مزایا و معایب کلیدهای هوایی ساده یا ACB
الف) مزایای کلید هوایی ACB
– خطر آتش سوزی تقریباً صفر است.
– کارکرد آسان‌تری نسبت به مدل‌های دیگر دارد.
– تعمیر و نگهداری کمی دارند.
– به دلیل روشی که در این کلیدها برای خاموش کردن آرک در نظر گرفته شده؛ ضربه‌ای نداریم.
– استفاده از آنها نسبت به کلیدهای روغنی به علت هزینه و ریسک‌های مکانیکی ناشی استفاده از روغن، بسیار به صرفه‌تر است.
ب) معایب کلید هوایی ACB
– مناسب سیستم‌هایی با جریان پایین میدان مغناطیسی نیست.
– کنتاکت های کلید مسیر طولانی‌تری را برای سرد و خاموش کردن آرک طی می‌کنند.
– این کلیدها نسبت به کلیدهایی که با گاز هگزا فلوئورید گوگرد یا خلا کار می‌کنند؛ ابعاد بزرگتری دارند.
– در ازای خاموش شدن آرک؛ گاز آن در جو منتشر می‌شود.
– دسترسی به کنتاکت ها در این کلید آسان است.
2- مزایا و معایب کلیدهای انفجار هوایی یا ACBC
الف) مزایای کلید هوایی ACBC
– فاقد خطر آتش سوزی
– سرعت قطع مدار بالا
– مدت زمان آرک ثابت برای هر نوع خطای جریانی بزرگ و کوچک
– افزایش پایداری سیستم به علت قطع سریع مدار
– نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری
ب) معایب کلید هوایی ACBC
– نیازمندی به کمپرسور هوا با ظرفیت کافی
– احتمال نشت هوا از لوله‌های هوایی
– نیازمندی کمپرسور و ادوات آن به تعمیر و نگهداری
– به دلیل قطع جریان با سرعت بالا، این امکان وجود دارد که ولتاژ جدید شکل گرفته در سطح بالاتری باشد و کلید مجدداً جریان را قطع کند.
اجزای کلید هوایی چیست؟
یک کلید هوایی فیکس را در نظر بگیرید. می‌خواهیم اجزای آن را معرفی می‌کنیم. کلید هوایی دارای اجزای داخلی و اجزای بیرونی است. این اجزا یا مکانیکی هستند و یا الکتریکی که به معرفی آنها می‌پردازیم:
1- اجزای درونی کلید هوایی
- مبدل جریان
- سیم‌ها و اتصالات ترمینال‌ها
- صفحه فولادی کلید
- صفحه کنتاکت‌ها
- جعبه جرقه زنی
- فنرهای کلید هوایی
- واحد مراقبت و کنترل کلید هوایی
2- اجزای بیرونی کلید هوایی
- فریم کلید
- دکمه روشن و خاموش کلید
- نشانگر وضعیت شارژ فنر کلید هوایی
- نشانگر وضعیت کنتاکت‌ها
- نشانگر LED یا دیجیتال
- کنترلر یا واحد میکرولاجیک
- قفل مخصوص کلید
- دسته مخصوص برای ذخیره‌سازی انرژی
- مخزن غلطانک کلید هوایی
- کلیدهای تنظیم گردش
تجهیزات و لوازم جانبی کلید هوایی
کلیدهای هوایی نیز مانند کلیدهای اتوماتیک کمپکت یا دیگر تجهیزات کلید زنی دارای لوازم جانبی هستند که کنترل هرچه بهتر کلید و جریان برق را متناظر با پروژه کاری ما میسر می‌کنند. این تجهیزات شامل موارد زیر هستند:
1- رله شنت: با استفاده از رله شنت می‌توان در موارد خاص و بر اساس دستور صادر شده از بخش فرمان مدار، کلید را در وضعیت Trip قرار داد و فرمان قطع برق را صادر کرد.
2- موتور: موتور یک تجهیز جانبی است که بر روی کلید هوایی قرار گرفته و با استفاده از آن می‌توان کلید را به صورت اتوماتیک و از راه دور فرمان پذیر کنیم تا عملیات قطع و وصل جریان را برای ما انجام دهد.
3- رله آندر ولتاژ: رله آندر ولتاژ عملیات قطع و وصل جریان برق با استفاده از مکانیزم کلید را بر اساس اندازه گیری ولتاژ شبکه انجام می‌دهد. چنانچه حد ولتاژ از معیار تعیین شده کمتر شود و یا به حد صفر برسد؛ کلید به صورت خودکار فرمان قطع را صادر می‌کند.
4- رله‌های میکرولوجیک: در برندهای مختلف، بر اساس کلید هوایی مورد نیاز و انتخابی شما، رله‌های میکرولوجیک نسبتاً متنوعی توسط شرکت‌ها تولید شده است تا شما بتوانید بر اساس نیازهای حفاظتی و ادوات جانبی، رله مناسب خود را انتخاب کنید. این رله‌ها برای اندازه گیری، نمایان سازی جریان اضافه بار، خطای زمین، پسماند، تاریخچه خطاها، شبکه سازی و… مورد استفاده قرار می‌گیرند.
5- کنتاکت قطع و وصل: با استفاده از کنتاکت کمکی می‌توان در حالت‌های مختلف کلید در مدار فرمان کار گذاشت و دستورات لازم را انجام داد.
تفاوت کلید هوایی وکامپکت
در مقاله “فرق کلید هوایی و کامپکت در چیست؟” به طور مفصل در خصوص این دو تجهیز صحبت کرده‌ایم. در اینجا به ذکر چند مورد از تفاوت‌های این دو کلید اکتفا می‌کنیم:
1- ابعاد کلید هوایی بسیار بزرگ‌تر از کلید کامپکت است.
2- کلیدهای هوایی موجود در بازار عموماً سه فاز هستند.
3- کلیدهای هوایی مخصوص آمپرهای بالا هستند و مشابهت جریانی آنها با کلیدهای کامپکت تنها در بازه 630 الی 1600 آمپر می‌باشد.
4- واحد حفاظت در کلیدهای کامپکت به صورت مغناطیسی، حرارتی و الکترونیک به انتخاب کاربر است. در کلید هوایی شما فقط حالت الکترونیک را دارید.
روش شارژ و دشارژ فنر کلید هوایی
برای انجام شارژ یا دشارژ فنرهای کلید هوایی باید در نظر بگیریم که کلید ما از نوع موتور دار است یا بدون موتور. سپس مراحل زیر را انجام دهیم:
الف) اگر کلید شما از نوع موتور دار می‌باشد؛ در این صورت موتور خود عملیات لازم را روی کلید انجام داده و فنر را شارژ کرده و کلید هوایی را آماده کار می‌کند.
ب) اگر کلید شما بدون موتور است؛ در این صورت دسته کلید را چندین بار بالا و پایین کنید تا فنر شما شارژ شود. از روی نشانگر موجود بر روی کلید می‌توانید بفهمید که کلید شما شارژ شده است یا نه.
معیار انتخاب یک کلید هوایی مناسب برای شبکه
برای انتخاب کلید هوایی مناسب برای شبکه توزیع خود مراحل زیر را دنبال کنید:
- ابتدا باید میزان جریان نامی کلید را مشخص کنید.
- قدرت قطع کلید که از جمله عوامل مهم حفاظت است را بر اساس تجهیزات مصرف کننده مشخص کنید.
- تعداد پل‌های کلید را انتخاب کنید. سه پل (سه فاز) یا چهارپل (سه فاز و نول) گزینه‌های موجود در بازار هستند.
- بر اساس مصرف کننده‌ها و میزان حفاظت آنها رله میکرولوجیک خود را از میان رله‌های موجود این برند انتخاب کنید.
- نحوه شارژ و استفاده از کلید را مشخص کنید. گفتیم که عملیات شارژ می‌تواند دستی یا اتوماتیک باشد. برای حالت اتوماتیک تهیه موتور کلید هوایی ضروری است.
- با توجه به محل نصب کلید نوع کلید از نظر ثابت (فیکس) یا کشویی بودن آن را مشخص کنید.
- بر اساس ادوات و مطابق با نوع پروژه ادوات جانبی مورد نیاز را انتخاب کنید.
تنظیمات و نصب کلید هوایی
برای بهره برداری مناسب از کلید هوایی مراحل زیر را دنبال کنید:
- پیش از نصب کلید هوایی، لوازم جانبی آن اعم از رله‌ها، کنتاکت ها، موتور و… را بر روی آن نصب نمایید.
- بهتر است موتور را در نهایت بعد از نصب تمامی تجهیزات جانبی نصب نمایید.
- کلید را به محل نصب انتقال و آماده نصب نمایید.
- اگر کلید میکرولاجیک شما از مدل‌های الکترونیکی می‌باشد؛ ابتدا به کلید برق بدهید و پیش از عملیات شارژ فنر، تنظیمات رله میکرولاجیک را انجام دهید (میزان حفاظت در برابر اضافه بار، میزان جریان اتصال کوتاه تشخیص داده شده و…).
- کلید را راه اندازی کرده و فنر را به صورت دستی یا با استفاده از موتور شارژ کنید. در این صورت علامت شارژ کلید به صورت نمادی سبز رنگ یا نوشته Charge OK ظاهر می‌شود.
- پیش از اتصال شبکه پایین دستی، کلید و تجهیزات نصبی بر روی آن را تست کنید.
- در نهایت اگر تمامی موارد قبلی و به خصوص مورد 6 بدون مشکل بود؛ می‌توانید کلید را در حالت وصل قرار دهید تا مدار پایین دستی متصل شود.
توجه نمایید! نصب این کلید توسط افراد تازه‌کار یا ناوارد می‌تواند منجر به صدمات بسیار شدید شود. پیشنهاد می‌کنیم که تحت هر شرایطی برای نصب یا تعمیر کلید تنها از افراد متخصص و کارآزموده استفاده نمایید.
در این مقاله به طور مفصل به معرفی کامل کلیدهای هوایی و تجهیزات جانبی پرداختیم. شما می‌توانید برای خرید کلید هوایی و یا اطلاع از قیمت کلید هوایی به صفحه محصولات سایت ما، بخش کلیدهای هوایی مراجعه کنید. در صورت وجود هرگونه ابهام یا سؤال در خصوص کلیدهای هوایی می‌توانید با کارشناسان فنی ما، موارد لازم را در میان بگذارید. انرژی در دستان تو!
نظرات کاربران