قواطع التيار في الجهد المتوسط والعالي

يسمى التيار متوسط الجهد فى الجهود بين 1 إلى 72 كيلو فولت
. ويعتبر الجهد عاليا عندما يتجاوز 72.5 كيلوفولت

يتم تصنيف قواطع التيار ( Circuit breakers)  في الجهد المتوسط والعالي بناء على طريقة إخماد الشرارة الكهربائية

 

 ومن هذه الأنواع :

1-قواطع التيار الزيتية

  Oil Circuit Breaker :

تعتبر القواطـع الزيتيـة أكـثر الأنـواع المستعـملة خارجياً وذلـك عند جهـود ( 34.5Kv-360Kv ) نظراً لتكلفتها الاقتصادية
 وتنقسم القواطع الزيتية إلى نوعين:

أ- قواطع الزيت المنخفض

ب-قواطع كاملة الزيتية

أولاً: قواطع الزيت المنخفض

 Minimum oil circuit breaker :

 في هذا النوع يعمل الزيت كوسط عازل ويوضع الزيت بكميات قليلة لتوفير أمان أكثر وللحماية من أخطار الزيوت

 وتسمى هذه القواطع أحيانا بقواطع الزيت ذات الحجم الصغير

كما أن الجهود التي تعمل في قواطع الزيت المنخفض هي:

 من ( 4.6KV – 34.5KV ) في التطبيقات الداخلية 

( Indoor )

 من ( 14.4KV – 765KV ) في التطبيقات الخارجية

 ( Outdoor )

و التيارات التي تتحملها هذه القواطـع تـتراوح ما بـين

 ( 630A – 3000A ) فما فوق

 تكون الفازات الثلاثة مفصولة عن بعضها البعض  ويستخدم لكل منها حجرة مملوءة بالزيت لإخماد القوس الكهربائي 

حيث يتم تنفيس الأبخرة التي تولدت نتيجة تحلل الزيت في منطقة الشرارة أثناء حركة الملامس المتحرك من القاطع وتقوم هذه الأبخرة بتوجيه كمية من الزيت كامل العزل الموجود في الحجرة لإخماد الشرارة والذي يتم فتحه وإغلاقه بواسطة قوة شد زنبرك

قاطع تيار الزيت المنخفض الخارجي

ثانياً: قواطع كاملة الزيتية

 Bulk oil circuit breaker :

سميت هذه القواطع بالقواطع كاملة الزيتية نظراً لاستخدام الزيت بها كوسط عازل تتم فيه عمليات التوصيل والفصل للنقاط (أطراف التوصيل) وتنحصر استخدامات الزيت هنا لسببين:

 وسط إخماد الشرارة الكهربائية

 يعتبر كمادة عازلة

حيث إن عمليات الفصل و التوصيل تتم بداخل خزان من الحديد الصلب كما أن الغازات المتكونة نتيجة ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن تمدد الشرارة الكهربائية و حيث يتم الآتي:

▪ عمليات تبريد الشرارة حيث تطرد الحرارة المتكونة على هيئة غازات

▪ عمليات سريان الاضطراب الدوامي لحركة الزيت

▪ الغازات المضغوطة بضغط عالي عازليتها كبيرة

قاطع تيار زيتي الثلاثة اطوار في خزان زيت واحد

اجزاء القاطع الزيتي وبيان طريقة عمله

2-قواطع  التيار المفرغة من الهواء

  Vacuum Circuit Breaker :

 يتركب هذه النوع أساساً من غرفة تعمل فيها درجة التفريغ إلى اقل من (10-7 ملم زئبق) وتحتوي على تلامسين أحدهما ثابت و الآخر متحرك و يتم الإحكام بين قضيب التلامس المتحرك و جسم الحجرة بواسطة منفاخ من الفولاذ غير قابل للصدأ

آلية إخماد الشرارة في هذا النوع من ال(Circuit breaker ) تقوم على مبدأ تفريغ غرفة الملامسات (Contacts) لمنع حدوث تأين الهواء الذي يساعد على حدوث القوس .وتكون عملية الفتح والإغلاق بواسطة قوة شد زمبرك

قاطع تيار مفرغ من الهواء

قاطع تيار مفرغ من الهواء

التركيب الداخلي للقاطع المفرغ من الهواء

اجزاء قاطع المفرغ من الهواء

3- قواطع  تيار الدفع الهوائية 

 Air-Blast Circuit Breaker :

يتم  في 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 

 هذا النوع من القواطع يستعمل بكثرة في متطلبات دوائر الجهود العالية الداخلية للمحطات ( Indoor )
 أما في التطبيقات الخارجية(Outdoor)
تستعمل جهود تتراوح قيمها ما بين ( 34.5KV – 800KV ) غير أنها تستعمل في بعض الأغراض الخاصة مثل:

أ. قواطع المولدات بمعدلات تيار تصل إلى ( 24KV ) فما فوق

ب. في الأفران الكهربائية

ج. تستعمل كقاطع أحادي أو ثلاثي الأقطاب لأنظمة الجر

 و السحب

د. قدرتها على قطع التيارات العالمية

تنقسم هذه القواطع إلى قسمين هما:

▪ قواطع دفع هوائي داخلية ( Indoor )

▪ قواطع دفع هوائي مكشوفة خارجية ( Outdoor )

قاطع تيار دفع هوائي خارجي

ومن أهم ما يميز هذه القواطع:

1) تستخدم (Dc Motor) للف زمبرك قوي يعمل على جذب ذراع ميكانيكي مؤديا إلى وصل الدارة ،أما عملية الفتح فتتم بواسطة (Tripping coil) يؤدي إلى إفلات الزمبرك وإعادة الذراع إلى وضعها الأصلي 

2) يستخدم بهذا النوع من القواطع (Magnetic blow up coil ) وهو ملف يوضع على التوازي مع ذراع ميكانيكي ،حيث أن وصل هذا الذراع يعمل( Short circuit )على الملف وبالتالي لا يمر فيه تيار ،ولكن في حالة فتح الذراع يدخل هذا الملف بالدارة مولدا مجالا مغناطيسيا معاكسا لمجال الشرارة ،مما يدفع القوس الكهربائي إلى الأعلى داخلا غرف ذات فراغات صغيرة معزولة تؤدي إلى تقطيع الشرارة 

3) يستخدم بهذا النوع من القواطع مبدأ ال(Anti pumping) وذلك لمنع الإغلاق بحالة حدوث (Fault) مع استمرارية إعطاء إشارة للإغلاق،وذلك للمحافظة على الملامسات من العطب والانحراف جراء تكرار الفتح والإغلاق

أجزاء القاطع دفع هوائي

طريقة عمل القاطع دفع هوائي


4-قواطع تيار سادس فلوريد الكبريت

 SF6 Circuit Breaker :

سمي بقاطع سادس فلوريد الكبريت نظراً لاستخدام غاز سادس فلوريد الكبريت كوسط إخماد للقوس الكهربي وهذا القاطع يرمز له بالرمز قاطع ( SF6 C.B ) ويعمل عند جهود تتراوح مابين ( 14.4Kv-765Kv ) وكذلك تيار مقنن يصل حتى ( A 4000

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

 الغاز المستخدم فيها فهو غاز خامل وكثافته أكبر من كثافة الهواء بخمس مرات ومتانته الكهربائية تزداد بزيادة الضغط ،ونتيجة لارتفاع ثمن هذا الغاز فإنه من الممكن الحصول على خليط ذو متانة جيدة بواسطة خاطه بالهواء 
وتبرز أهمية هذا الغاز في إخماد القوس الكهربائي بصفته الكهروسلبية (Electronegative gas) حيث أنه يميل إلى كسب إلكترونات وعندما يتحرك الملامس المتحرك فإن غاز ال SF6سوف يندفع إلى حجرة الإخماد عاملا على كسب إلكترونات مشكلا أيونات سالبة غير متحركة نسبيا مما يسهل إطفاءه

قاطع تيارسادس فلوريد الكبريت خارجي

قاطع تيار سادس فلوريد الكبريت داخلي

اجزاء قاطع فلوريد الكبريت وبيان طريقة عمله

5- قاطع تيار فاصل (DCB)
disconnect Circuit Breaker:

تم انتاج قاطع التيار الفاصل (DCB) عام 2000 ويعتبر قاطع تيار عالي الجهد تم نمذجته بعد قاطع غازسداسي فلوريد الكبريت 

تستخدم هذه القواطع على مستوى الجهد العالي في المحطات الكهربائية للسماح بعزل القواطع الالية والمحولات وخطوط النقل عن الشبكة بشكل تام ويمكن تشغيلها يدويا" او اليا"
وهي على عكس القواطع الالية تفتقر الى الية اطفاء القوس الكهربائي
حيث يتم إطفاء القوس الكهربائي بالهواء الطلق

وتحتاج قواطع الفصل بالهواء الطلق إلى صيانة دورية كل 2 إلى 6 سنوات  بينما قواطع الدائرة الحديثة تحتاج إلى فترات صيانة كل 15 عام 

قاطع تيار فاصل
 

6- قاطع تيار مؤرض الوعاء أو قاطع تيار مؤرض الحاوية
Dead Tank Circuit Breaker:
ويسمى
قاطع تيار هجين جهد 72.5 ك ف

 هو قاطع التيار الذي توجد به ادوات فصل التيار إضافة لمحولات التيار داخل وعاء معدنى مؤرض

 يستخدم هذا النوع من القواطع في محطات التحويل الخاصة بالنقل الكهربائي ذات الجهد العالي

قاطع تيار مؤرض الوعاء


7- قاطع تيار ثاني أكسيد الكربون
Carbon Dioxide Circuit Breaker :

فى عام 2012  قامت شركة ABB بإنتاج قاطع جهد عالي بجهد 75 كيلو فولت حيث يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون كوسط عازل لإخماد القوس الكهربائي 

ويعمل قاطع تيار ثاني أكسيد الكربون بنفس مبادئ قاطع تيارسداسي فلوريد الكبريت ويمكن انتاجه أيضا كقاطع تيارفاصل

قاطع تيار ثاني أكسيد الكربون

لتوضيح الموضوع أكثر شاهد الفيديو👇