کاربرد کلید هوایی (ACB) در صنعت

کلید هوایی چیست؟

کلید هوایی (Air Circuit Breaker) نوعی تجهیز حفاظتی است که برای حفاظت شبکه توزیع برق در برابر اضافه جریان و یا اتصال کوتاه کاربرد دارد. از آنجایی‌ که در این کلیدها عمل اطفاء جرقه هنگام کلیدزنی در هوای آزاد انجام می‌گیرد، به این نوع از کلیدها (کلید هوایی) گفته می‌شود. به عبارت دیگر نوعی کلید فشار ضعیف است که در آمپرهای بالا و معمولاً در ورودی تابلو برق فشار ضعیف به کار می‌رود.

ACB در مکانیسم سوئیچینگ و حفاظت از شبکه توزیع استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای این کلید می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حفاظت تأسیسات الکتریکی در مقابل کاهش و یا افزایش فرکانس
• حفاظت تأسیسات الکتریکی در مقابل حرارت اضافی در هادی‌ها
• قطع و وصل خط
• حفاظت مدار در زمان کاهش و یا افزایش ولتاژ

به‌طورکلی وجود این نوع کلید برای حفاظت تأسیسات الکتریکی بسیار ضروری است.

نحوه کار کلید هوایی

هنگام رخداد یک خطا در مدار، کنتاکت‌های اصلی کلید هوایی (ACB) از هم جداشده و جریان مدار به کنتاکت دیگری که به آن کنتاکت قوس می‌گویند انتقال می‌یابد. در این زمان کنتاکت‌های قوس‌دار قطع می‌شوند و بین تیغه‌ها قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. بر اثر پدیده الکترومغناطیسی قوس ایجاد شده به سمت بالا منحرف می‌شود. در این زمان قوس با حرکت به سمت بالا باعث ورود قوس به خاموش‌ساز جرقه می‌شود و به این ترتیب اتصال کوتاه قطع خواهد شد.

دی‌الکتریک‌های مختلفی از قبیل گاز و روغن برای استفاده در کلیدها مورد نیاز است ولی در کلید هوایی (ACB) از هوا به‌عنوان دی‌الکتریک استفاده می‌شود.

هوا به‌ عنوان یک عایق بسیار قوی در برابر قوس الکتریکی عمل می‌کند و باعث خاموشی بسیار سریع قوس خواهد شد. همچنین از ایجاد دوباره قوس در زمان تغییر سیکل در جریان‌های متناوب جلوگیری می‌کند. برای کاربرد ولتاژ_بالا مانند پست‌های برق از هوای تحت‌ فشار استفاده می‌شود. هوای تحت‌ فشار به دلیل خاصیت دی‌الکتریک بسیار بالا نسبت به هوای اتمسفر بسیار کاربردی‌تر خواهد بود.

عملکرد کلید هوایی (ACB)

نحوه عملکرد کلید هوایی (ACB) عبارت است از:

• یک مدار را به‌ صورت خودکار یا دستی باز یا بسته می‌کند.
• مدار را به‌ صورت خودکار در هنگام وقوع خطا مانند جریان بیش‌ازحد، اتصال کوتاه، خطای اتصال به زمین، فرکانس بیش‌ازحد، توان معکوس و غیره باز می‌کند.
• باعث خاموشی قوس در زمان اتصال کوتاه می‌شود.

بیشتر بخوانید:

کلید مینیاتوری (MCB) چیست و کاربرد آن در تأسیسات الکتریکی

کلید کامپکت (MCCB) چیست، چه کاربردهایی دارد و 7 تفاوت آن با کلید مینیاتوری؟

دسته‌بندی کلید هوایی (ACB)

1. کلید هوایی (ACB) دارای انحراف قوس
2. کلید هوایی (ACB) دارای کانال هوایی
3. کلید هوایی (ACB) دارای دمش هوا

کلید هوایی (ACB) دارای انحراف قوس

کلید هوایی (ACB) دارای انحراف قوس در مکان‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که ظرفیت ولتاژ تا 11 کیلوولت می‌باشد. قوس در این نوع مدار توسط جریان در سیم‌پیچ‌هایی که یک میدان مغناطیسی ایجاد کرده قطع خواهد شد.

کلید هوایی (ACB) دارای کانال هوایی

این نوع کلید هوایی (ACB) دارای کلیدهای اصلی ساخته‌ شده با مس است که در حالت بسته جریان را از خود عبور می‌دهد. این نوع تیغه‌ها دارای مقاومت بسیار کم بوده و روکش آن‌ها از جنس نقره است که مقاومت بسیار خوبی در مقابل حرارت دارند.

کلید هوایی (ACB) دارای دمش هوا

این نوع از کلیدهای هوایی (ACB) برای ولتاژهای مختلف استفاده می‌شوند و دارای دسته‌بندی به‌قرار زیر هستند:

1. کلید انفجار محوری
2. کلید انفجار محوری با کنتاکت متحرک کشویی

کاربرد کلید هوایی (ACB)

برخی از کاربردهای کلید هوایی (ACB) عبارت‌اند از:

• برای حفاظت از ادوات کارخانه‌های صنعتی و ماشین‌های الکتریکی مانند بانک‌های خازنی، ژنراتور و ترانسفورماتور
• در نیروگاه‌ها و سیستم‌های اشتراک مصرف برق
• برای کنترل تجهیزات کمکی نیروگاه
• نگهداری تابلو برق و ولتاژ متوسط داخلی پست‌های برق

به‌ طور کلی می‌توان گفت: از کلید هوایی (ACB) زمانی که نیاز به ‌اندازه‌گیری جریان(A)، ولتاژ(V)، توان(P)، انرژی(E)، فرکانس(F) و هارمونیک شبکه باشد می‌توان بدون نیاز به ادوات اندازه‌گیری دیگر استفاده کرد.

قدرت قطع کلید هوایی (ACB)

کلیدهای هوایی (ACB) دارای درجه‌بندی‌های متفاوتی هستند زیرا مدارهای مختلف دارای جریان و ولتاژ متفاوتی هستند. بااین‌حال، دسته‌بندی استاندارد این کلیدها در محدوده مختلفی قرار دارد که به شرح زیر است:

• جریان نامی: از 800A تا 6300A در فریم‌های مختلف
• قدرت قطع کلید هوایی: از 42KA تا 150KA
• در پنج اندازه فیزیکی (آمپرفریم): 1600A, 2000A, 3200A, 4000A, 6300A
• 2000 بار قطع و وصل کلید در مدار

انواع واحد حفاظت میکروپروسسوری در کلید هوایی (ACB)

LSIG:

• L – (Long time): حفاظت اضافه بار
• S – (Short time): حفاظت جریان‌های زیاد
• I – (Instantaneous): حفاظت اتصال کوتاه
• G – (Ground fault): حفاظت خطای زمینِ تجهیزات

LSIG:

• L – (Long time): حفاظت اضافه بار
• S – (Short time): حفاظت جریان‌های زیاد
• I – (Instantaneous): حفاظت اتصال کوتاه
• G – (Ground fault): حفاظت خطای زمینِ تجهیزات

+   تجهیزات اندازه‌گیری جریان (آمپرمتر)

LSIG:

• L – (Long time): حفاظت اضافه بار
• S – (Short time): حفاظت جریان‌های زیاد
• I – (Instantaneous): حفاظت اتصال کوتاه
• G – (Ground fault): حفاظت خطای زمینِ تجهیزات

+  حفاظت‌های هوشمند اضافه شامل:

• قابلیت حفاظت در زمان عدم تعادل ولتاژ
• قابلیت حفاظت در زمان عدم توالی فاز
• قابلیت حفاظت در برابر کمبود ولتاژ یا اضافه ولتاژ
• قابلیت حفاظت در زمان برگشت توان از شبکه به ژنراتور
• قابلیت حفاظت در برابر کاهش یا افزایش بیش از حد فرکانس

+  تجهیزات اندازه‌گیری جریان، ولتاژ، توان، فرکانس و هارمونیک‌ها

شکل منحنی قطع در واحد حفاظت الکترونیکی:

تجهیزات جانبی کلید هوایی

• تجهیزات نشانگر وضعیت
• تجهیزات فرمان
• تجهیزات نصب

انواع رله‌های قابل استفاده در کلید هوایی

رله شنت یا Shunt Relay:

این رله که به عنوان یک رله حفاظتی کمکی در کلیدهای هوایی به کار می‌رود، در صورت تحریک بوبین آن، با اعمال نیرو به بخش مکانیکی کلید را قطع می‌کند. وظیفه آن قطع کلید در مواقع خطاست. البته این خطا را از خود کلید حس نمی‌کند بلکه از یک منبع خارجی آن را تشخیص می‌دهد. به عنوان مثال در هنگام وقوع آتش‌سوزی و تشخیص حرارتِ آتش توسط سنسور حرارتی، بوبین رله عمل کرده و با اعمال نیرو کلید را قطع می‌نماید. بنابراین در این مثال رله برای تشخیص خطا از یک منبع بیرونی بهره گرفته نه از داخل کلید.

بوبین قطع یا Closing Coil:

یک تجهیز جانبی الکترونیکی است که با کنترل از راه دور تحریک شده باعث وصل شدن کلید می‌شود.

بوبین وصل یا Opening Coil:

همانطور که از نام آن پیداست، در صورت برق‌دار شدن این بوبین، کلید وصل می‌شود.

موتور:

فنر وصل کلید هوایی معمولاً دارای مکانیزم شارژ دستی و یا با موتور می‌باشد. بنابراین موتور وظیفه شارژ فنر کلید را بر عهده دارد.

رله آندر ولتاژ یا Under Voltage Trip Relay:

رله‌‎ای است برای قطع کلید، زمانی که در مدار شاهد افت یا قطع ولتاژ باشیم.

رله آندر ولتاژ با تأخیر زمانی (UVRD):

این رله که نوع خاصی از رله آندر ولتاژ است، مجهز به یک دستگاه الکترونیکی است که عملکرد آن را 3 یا 4 ثانیه به تأخیر می‌اندازد. و برای استفاده در منابع ناپایدار جهت جلوگیری از باز شدن ناخواسته کلید، جایی که ممکن است ولتاژ تغذیه رله در معرض تغییرات یا قطعی‌های کوچک باشد طراحی شده است.

اجزای کلید هوایی

1- دکمه کنترل باز کردن کنتاکت‌های کلید

2- دکمه کنترل بستن کنتاکت‌های کلید

3- نشانگر وضعیت شارژ (دشارژ) فنر

4- نشانگر وضعیت کنتاکت اصلی (0 به معنای قطع و 1 به معنای وصل)

5- اهرم شارژ فنر

6- کنترل‌کننده (واحد حفاظت الکترونیکی)

7- محل قرارگیری اهرم کشویی

8- نشانگر وضعیت کلید (وصل، تست و قطع)

9- محدودکننده وضعیت کلید (وصل، تست و قطع)

10- دکمه ذخیره‌سازی

منابع:

https://www.electgo.com/what-is-acb/

https://b2n.ir/f04272

https://b2n.ir/x05685