قاطع دائرة الهواء الهوائي، المعروف أيضًا بمفتاح الهواء أو مفتاح الهواء الأوتوماتيكي، هو جهاز تبديل أوتوماتيكي يستخدم الهواء كوسيط إطفاء القوس ووسط العزل. يمكن تلخيص قيمته الأساسية في جملة واحدة: فهو يساعدك على توصيل الدوائر وفصلها في الظروف العادية، ويقفز تلقائيًا لإيقاف الطاقة وحماية الخطوط والمعدات في حالة حدوث عطل.
أولا: كيف يعمل؟ -ثلاثة خطوط دفاع
يحتوي قاطع الدائرة الهوائية على نظام "كشف + إجراء" متطور يستخدم وحدات تعثر مختلفة للاستجابة لحالات الفشل المختلفة:
خط الدفاع الأول: الحماية من الحمل الزائد (انطلاق درجة الحرارة) عندما تكون الدائرة محمّلة بشكل زائد لفترة طويلة من الزمن، يكون التيار مرتفعًا، ولكن ليس إلى حد قصر الدائرة. يتم ربط الشريط ثنائي المعدن الموجود داخل قواطع الدائرة ببطء تحت الحرارة. عندما ينحني إلى حد معين، فإنه يدفع آلية التعثر، مما يتسبب في قلب المفتاح. نظرًا لأن التسخين يستغرق وقتًا، فإن هذه الحماية لها تأخير ولا تتعطل بسبب تقلبات التيار القصيرة.
خط الدفاع الثاني: حماية الدائرة القصيرة (التعثر الكهرومغناطيسي) أثناء حدوث دائرة كهربائية قصيرة، يمكن أن ترتفع الكهرباء عشرات أو حتى مئات أضعاف قيمتها الطبيعية في لحظة. عند هذه النقطة، تقوم وحدة التعثر الكهرومغناطيسي (الملف) بتوليد مجال مغناطيسي قوي يجذب عضو الإنتاج على الفور ويسحب جهاز التعثر، مما يؤدي إلى قطع الدائرة في أجزاء من الثانية. هذا هو خط الدفاع الأول الأسرع والأقوى ضد حرق الكابلات وتلف المعدات.
خط الدفاع الثالث: حماية الجهد المنخفض (وحدة رحلة الجهد المنخفض)
عندما ينخفض جهد مصدر الطاقة إلى 70%-35% من الجهد المقنن، تنطلق وحدة فصل الجهد المنخفض تلقائيًا، مما يؤدي إلى قطع مصدر الطاقة. لا يمكن إعادة تنشيط قاطع الدائرة إلا-إذا تمت استعادة الجهد الكهربي إلى أعلى من 85%. وهذا يمنع المعدات من التعطل والتلف بسبب الجهد المنخفض.
كيف يخرج القوس؟
عندما يقطع قاطع الدائرة تيارًا كبيرًا، يتم إنشاء قوس من الكهرباء تبلغ درجات حرارته عشرات الآلاف من الدرجات المئوية عند فصل جهة الاتصال. تحتوي قواطع دوائر الهواء على شبكة قتل القوس (مجموعة من الصفائح المعدنية) بالداخل، حيث يتم تمديد القوس بسرعة وتقسيمه وتبريده، وينتهي في النهاية بقتل القوس. تحتوي بعض الموديلات عالية الأداء- أيضًا على منافيخ قوسية، والتي تستخدم القوة الكهرومغناطيسية لنفخ القوس بسرعة في شبكة إطفاء القوس، مما يجعل إطفاء القوس أكثر كفاءة.
ثانيا. ما هو الغرض منه؟ وظائف التشغيل/الإيقاف العادية: إيقاف التشغيل اليدوي أو الكهربائي وتشغيله على الدائرة.
حماية ماس كهربائى: انقطاع التيار ماس كهربائى جيجابت لمنع الحريق وتلف المعدات.
الحماية من الحمل الزائد: رحلة حرارية ثنائية المعدن لمنع ارتفاع درجة حرارة الأسلاك لفترة طويلة-.
حماية الجهد المنخفض: حماية المعدات الكهربائية من التعثر التلقائي عندما يكون الجهد منخفضًا جدًا.
بدء تشغيل المحرك بشكل غير متكرر: يمكن استخدامه كبداية لمحرك الجهد الكامل.
جهاز التحكم عن بعد: مزود بوحدة تحويلة أو آلية تشغيل كهربائية، يمكنه فتح وإغلاق الدوائر تلقائيًا عن بعد.
ثالثا. "الهويتان" لقواطع دوائر الهواء لهما معانٍ مختلفة تمامًا في مجالات مختلفة ويجب التمييز بينهما:
الملصق 1: المعروف باسم "مفتاح الهواء" (الجهد المنخفض، المنزلي/التجاري)
هذا هو ما يفعله صندوق التوزيع في منزلك، والمعروف تقنيًا باسم-قاطع الدائرة الكهربائية الصغير (MCB)، والمعروف أيضًا باسم قاطع الدائرة الهوائية.
الجهد المقنن: 220 فولت/380 فولت
تصنيف: 0.5A إلى 63A
الاستخدامات: حماية دائرة الإضاءة والمقابس في المنازل والمكاتب والمحلات التجارية
الميزات: حجم صغير، ورخيص، فقط بضعة يوانات إلى بضع عشرات من اليوانات لكل منها.
العلامة الثانية: قاطع دائرة الهواء المضغوط -الجهد العالي (ACB لنظام الطاقة)
هذا هو "قاطع دائرة الهواء" الحقيقي، حيث يستخدم الهواء المضغوط (0.4 إلى 6 ميجاباسكال) كوسيلة لإطفاء القوس وعزله، وحتى الهواء المضغوط كمصدر للطاقة.
التصنيف: 110 كيلو فولت وما فوق
التصنيف الحالي: مئات إلى آلاف الأمبيرات
الاستخدامات: منافذ محطات توليد الطاقة الكبيرة، والمحطات الفرعية، وخط نقل الجهد العالي
الميزات: سعة دائرة قصر -عالية جدًا، وسرعة تشغيل عالية للغاية، ولا يوجد خطر نشوب حريق (على عكس قواطع الدائرة الزيتية)، ولكنها تتطلب نظام هواء مضغوط كاملاً، وبنية معقدة. لقد تم استبداله حاليًا إلى حد كبير بقواطع الدائرة SF6 في أنظمة 110 كيلو فولت وما فوق.
رابعا. مقدمة كيف يمكن مقارنتها بقواطع الدائرة الأخرى؟ بالمقارنة مع قواطع الدائرة الفراغية، فإن قواطع الدائرة الهوائية كبيرة الحجم ولها أداء ضعيف في إطفاء القوس، ولكنها رخيصة الثمن وسهلة الصيانة. تم استبدال قواطع الدائرة الفراغية، التي كانت ذات يوم ملك الضغط المنخفض إلى المتوسط عند 35 كيلو فولت أو أقل، بـ SF6.
مقارنة بقواطع الدائرة SF6: أكبر ميزة لقواطع الدائرة الهوائية هي أنها لا تشكل خطر الحريق لأنها لا تستخدم الزيت أو الغاز الطبيعي ووسيلة إطفاء القوس هي الهواء. ومع ذلك، فإن SF6 أكثر عزلًا وإطفاء القوس من الهواء، لذلك في مجال الجهد العالي من 110 كيلو فولت إلى 500 كيلو فولت، يحل SF6 محل قواطع دوائر الهواء تمامًا.
مقارنة بالقواطع الزيتية: يستخدم الزيت لإطفاء القوس الكهربائي، وهناك خطر حدوث حريق أو انفجار. لا تواجه قواطع الدائرة الهوائية مثل هذه المشكلات وتوفر مستوى أعلى من الأمان. ومع ذلك، نظرًا لهيكلها البسيط والتكلفة المنخفضة، لا تزال قواطع الدائرة الزيتية مستخدمة في الأنظمة الخارجية 35kV.
خامسا أين تستخدم؟ المنزل/السيناريوهات التجارية: قواطع دوائر الهواء ذات الجهد المنخفض (قواطع دوائر صغيرة-) لصندوق التوزيع بمنزلك، وحماية دائرة الإضاءة لمراكز التسوق ومباني المكاتب، وحماية المحركات للمصانع الصغيرة.
سيناريوهات توزيع الطاقة الصناعية: يتم استخدام قواطع الدائرة المقولبة (MCCB) في خزانات توزيع شركات البناء والتعدين. يتراوح تيارها المقدر من عشرات الآلاف من الأمبيرات إلى آلاف الأمبيرات وهو مناسب للانقطاعات ذات التردد العالي-.
سيناريوهات نظام الطاقة: تم استخدام قواطع دوائر الهواء المضغوط على نطاق واسع في فتحات محطات توليد الطاقة الكبيرة والمحطات الفرعية بقدرة 110 كيلو فولت وما فوق. لقد تم الآن استبدالها إلى حد كبير بقواطع الدائرة SF6، ولكنها لا تزال تستخدم في ظروف استثنائية (مثل تطبيقات التيار الكبير التي تتطلب انقطاعات سريعة).
الخلاصة: قاطع الدائرة الهوائية هو مفتاح أوتوماتيكي يستخدم الهواء لإطفاء القوس الكهربائي. المفتاح الصغير لصندوق التوزيع في منزلك هو مفتاح واحد، كما هو الحال مع المفتاح الكبير لمحطة فرعية عالية الجهد. وتتمثل قيمته الأساسية في توصيل الدوائر وفصلها بشكل صحيح و"الضرب" إذا حدث خطأ ما. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعادة ضبطه وإعادة استخدامه بعد إطفاء العطل، على عكس المصهر الذي يحترق عندما يحتاج إلى استبداله. إنه جهاز الحماية الأساسي الذي لا غنى عنه في نظام الطاقة، وهو ما يعادل مزيج مفتاح السكين، والصمام، والمرحل الحراري، ومرحل الجهد المنخفض -.
