[center]أجهزة القطع
Circuit Breakers

تختلف
أجهزة القطع Circuit breakers عن المفاتيح Switches فى أنها يمكنها فتح أو
غلق الدائرة فى ظروف التشغيل العادية كذلك فى الحالات الخطيرة فى التشغيل
مثل حدوث قصر والذي ينتج عنه قيم عالية للتيار المار فى الدائرة يمكن أن
يصل إلى عشرة أمثال القيمة المقننة للتيار فى الدائرة وكذلك زاوية طور
التيار تكون قليلة (أقل من 0.1 ).
ويتم الفصل خلال زمن قليل جدًا ، وفى الآونة الحديثة ، قد يصل إلى زمن 40 أو 60 مللي ثانية.
ويتم
فصل الدائرة الكهربية عند طرفي تلامس أقطاب أجهزة القطع والتى يتكون عندها
قوس كهربي نتيجة ارتفاع درجة الحرارة وتأين الوسط المحيط والذي يتم إخماده
بطرق متعددة مثل تبريد القوس الكهربي أو إطالته أو تجزئته .



القيم المقننة لأجهزة القطع
التيار المقنن Rated Current
وهو
قيمة التيار الفعال (جذر متوسط المربعات) Root mean square value of
current التى يمكن أن يمر فى الدائرة باستمرار بدون حدوث ارتفاع فى درجة
حرارة لأي من المكونات عن الحدود المسموح بها.

تيار الفصل المقنن Rated Breaking Current
يوضح
شكل رقم (1) موجة التيار المار فى دائرة عند حدوث قصر . تتكون هذه الموجه
من مركبتان ، مركبة التيار المستمرة d.c. component وتتضاءل قيمتها مع
الزمن ، ومركبة التيار المتردد a.c. component وسعة هذه الموجه تتضاءل أيضا
نتيجة تغير قيمة الممانعة للمولد وفي حالة اعتبار أن المقاومة resistance
فى الدائرة تساوي صفر فإن أعلى قيمة لمركبة التيار الثابت تساوي:



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


وهي
قيمة متغيرة نتيجة تغير المفاعلة X للمولد وتثبت القيمة مع ثبات قيمة X
بعد عدد معين من الدورات (cycles ) ويكون تيار الفصل هو قيمة التيار لحظة
فصل أقطاب جهاز القطع . ولأغراض التصميم تقدر هذه القيمة بـ (1.6) × Vph / X



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


تيار الذرة الأولي Rated making current I m
يمر
هذا التيار فى الدائرة بعد حوالي ربع دورة ويمثل ذروة الموجة الأولي لتيار
القصر المار فى الدائرة . وهو ذو قيمة عالية تقدر بمجموع التيار المستمر
فى البداية و مركبة التيار المتردد تيار الذروة ( Peak value) يساوي:
I m = 2 Vph / X + 2 Vph / X = 2 2 Vph / X
وفى الغالب تؤخذ قيمة 1.8 بدلا من 2 (Doubling effect ) للسماح بانخفاض قيمة التيار خلال ربع الدورة .


تيار القصر المقنن Rated short circuit current
هو أقصي قيمة لتيار القصر والذي يمكن أن يمر فى أجهزة القطع لمدة ثانية واحدة بدون حدوث أي تلفيات فى الجهاز .


سعة القطع Circuit Breaker Breaking Capacity
تقدر هذه القيمة لأجهزة القطع ثلاثية الأوجه كالآتي :
MVA b = 3 V I b
Where ,
V : rated system vol***e in KV
Ib : rated r.m.s breaking current in KA


أنواع أجهزة القطع Types of Circuit breakers
قاطع الهواءAir Circuit breaker
هذا
القاطع يتم فيه فتح الدائرة وإطفاء القوس الكهربي الناتج ، وعزل الملامسات
عن بعضها البعض فى الهواء العادي ويستخدم هذا النوع فى شبكات الجهد
المنخفض (low - vol***e) والتى يمر تيار حمل (load current) بحد أقصي 3000
أمبير. وهذا النوع من القواطع يتميز بالبساطة وسهولة الصيانة ( لا يحتوي
على زيت معرض للتلوث ) وللمساعدة على سرعة إطفاء القوس الكهربي تستخدم على
سبيل المثال فواصل Splitter كما هو موضح فى شكل رقم (2).



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

قاطع بملامسات في الزيت Oil circuit breaker
في
هذا القاطع تفتح الملامسات ويطفأ القوس تمامًا في زيت موضوع داخل إناء
مؤرض (شكل رقم 2) وتساعد الحرارة الناتجة من القوس الكهربي على تبخر الزيت
المحيط وعلى زيادة طاقة القوس الكهربي زاد ضغط الغازات الناتجة وينقسم هذا
النوع من القواطع إلى نوعين طبقًا لكمية الزيت المستخدمة إلى :-
أ) قاطع بملامسات فى زيت غزير Bulk Oil Circuit Breaker
فائدة
الزيت في هذا النوع هو العزل بالإضافة إلى إطفاء القوس الكهربي ويتم إطفاء
القوس بين الملامسات فى الزيت بصورة طبيعية Plain - break circuit breaker
شكل رقم (3) أو من خلال التحكم فى القوس شكل رقم (4) Bulk oil circuit
breaker with arc control devices والنوع الأول يستخدم فى الجهد المنخفض
أما النوع الثاني فيستخدم فى الجهد المتوسط والعالي . ويتم فه إطفاء القوس
فى وعاء (explosion pot ) وينتج عن القوس الكهربي غازات تسبب دوامات فى زيت
الوعاء فيندفع إلى الخارج مما يؤثر على القوس ويعمل علي إطفاءه .



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


ب) قاطع بملامسات فى زيت قليل Minimum oil circuit breaker
يتم
إطفاء القوس الكهربي فى وعاء به كمية قليلة من الزيت شكل (5) يوضح هذا
النوع وتستخدم هذه القواطع فى جهود تتراوح بين 33 ، 132 ك ف وسعة قطع ما
بين 1500 - 5000 ميجا فولت أمبير .



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]



قاطع يعمل بدفع الهواء Air blast circuit breaker
يتم
هذا النوع من القواطع فتح الملامسات وإطفاء القوس بواسطة تيار هوائي أو
بواسطة هواء مضغوط يدفع إما رأسيًا أو عرضيًا مما يسبب إطالة القوس وإبعاد
الهواء المؤين . و الملحق يبين رسم تخطيطي لهذا النوع. ويتميز هذا النوع من
القواطع بعدة مميزات منها قلة زمن القوس الكهربي وسرعة الفصل ونقص معدل
تآكل الملامسات نتيجة عمليات الفتح والغلق وسهولة الصيانة وإن كان استخدام
الهواء المضغوط يرفع من تكلفة القاطع نسبيًا. كذلك ينتج عن هذه القواطع عند
التشغيل ضوضاء لذلك فهي غير مناسبة للمناطق السكنية أو يتم استخدام وسيلة
لتقليل الضوضاء المنبعثة منها. ويمكن أن تستخدم هذه القواطع لجهد حتى 110 ك
. ف ، كما يمكن استخدامها لجهد أعلي من ذلك ولكن بتصميمات خاصة.
3-4 قاطع يحتوي على غاز سادس أكسيد الكبريت
S F 6 circuit breaker
غاز
سادس أكسيد الكبريت Sulfur hex fluoride له خواص ممتازة فى العزل وإطفاء
القوس الكهربي لذلك أنتشر استخدامه فى الآونة الأخيرة فى أجهزة القطع Gas
insulated Switchgear GIS . وتوجد أنواع عديدة من هذه القواطع وشكل رقم (6)
يوضح أحد هذه الأنواع.



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]



قاطع مفرغ من الهواء Vacuum circuit breaker
شكل
رقم (7) يوضح رسم تخطيطي لهذا النوع من القواطع ويتميز بصغر المسافة بين
الملامسات. لذلك تكون القدرة اللازمة للفتح أو الغلق صغيرة بالنسبة للأنواع
الأخرى من القواطع كذلك هذا النوع من القواطع مناسب لقطع أو وصل التيارات
الحثية وتيارات المكثفات inductive and capacitive currents .



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


قواطع استاتيكية Solid - State circuit breakers
يمكن
بواسطة هذا النوع من القواطع فصل الدائرة خلال نصف دورة وهذه السرعة
العالية نتيجة عدم احتوائها على أي أجزاء متحركة كذلك يمكن التحكم فى لحظة
القطع أو الوصل وبذلك يمكن تجنب الجهود الزائدة عند عمليات الفصل .


قواطع لدوائر التيار المستمر Direct current circuit breaker
مع
زيادة الحاجة إلى استخدام خطوط النقل ذات التيار المستمر اصبح من الضروري
تطوير قواطع خاصة بالتيار المستمر وقاطع الدائرة ذو ملامسات فى الهواء يمكن
استخدامه فى حالة الجهد المنخفض أما فى حالة الجهد العالي فتستخدم دوائر
مساعدة لتقليل قيمة التيار إلى صفر تدريجيًا لإطفاء القوس الكهربي . وفى
عام 1985 تم إنتاج قواطع لدوائر تيار مستمر جهد 500 ك ف وتيار قصر 2200
أمبير.