آشنایی با سکسیونر و انواع آن

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: سکسیونر وسیله قطع سیستمهایی است که تقریباً بدون جریان هستند. به عبارت دیگر سکسیونر قطعات و وسایلی را که فقط زیر ولتاژ هستند از شبکه جدا می‌سازد. تقریباً بدون بار بدان معنی است که می‌توان به کمک سکسیونر جریانهای کاپاسیتیو مقره ها، شینه‌ها و تاسیسات برقی وکابلهای کوتاه و خطوط و همینطور جریان ترانسفورماتور ولتاژ رانیز قطع نموده و یا حتی ترانسفورماتورهای کم قدرت را با سکسیونر قطع کرد.

 

علت بدون جریان بودن سکسیونر در موقع قطع یا وصل، مجهز نبودن سکسیونر به وسیله جرقه خاموش کن است؛ لذا بطور کلی می‌توان نتیجه گرفت که عمل قطع و وصل سکسیونر باید بدون جرقه یا با جرقه ناچیزی صورت گیرد. برحسب این تعریف در صورتیکه از سکسیونر جریان عبور کند، ولی در موقع قطع اختلاف پتانسیلی بین دو کنتاکت آن ظاهر نشود قطع سکسیونر بلامانع است. همینطور وصل سکسیونری که بین دو کنتاکت آن تفاوت پتانسیلی موجود نباشد گرچه به محض وصل باعث عبور جریان گردد نیز مجاز خواهد بود.

 

از آنچه که گفته شده چنین نتیجه می‌شود که سکسیونر یک کلید نیست بلکه یک ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستم‌ها است.

سکسیونر باید درحالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم و مطمئن برای هدایت بهتر جریان در کنتاکت هر قطب برقرار سازد و مانع افت ولتاژ گردد؛ لذا باید مقاومت عبورجریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد، تا حرارتی که در اثر کار مدام در کنتاکت‌ها ایجاد می‌شود از حد تجاوز نکند. در ضمن باید سکسیونر طوری ساخته شود که در اثر جرم و وزن تیغه‌های یا فشار باد و برف و غیره خود به خود بسته نشود یا در موقع بسته بودن نیروی دینامیکی شدیدی که در اثر عبو رجریان اتصال کوتاه بوجود می‌آید باعث لرزش تیغه‌های یا احتمالاً باز شدن آن نگردد. سکسیونر می‌تواند به تیغه‌های زمین مجهز باشد که تیغه‌های زمین برای تامین ایمنی کار روی قسمتهای بی برق شده بکار می‌رود.

 

در حالیکه سکسیونر به تیغه‌های زمین مجهز باشد، تیغه‌های زمین معمولاً باز است مگر در زمانیکه سکسیونر باز شود که د. راین حالت جهت تخلیه شارژهای خازنی (ولتاژ باقیمانده) روی خط یا قسمتهایی که قبلاً برق دار بوده تیغه‌های زمین بسته میشود.

همانطور که گفته شد اصولاً سکسیونر وسایل ارتباط دهنده مکانیکی و گالوانیکی برای هدایت بهتر جریان قطعات و سیستمهای مختلف می‌باشند ودر درجه اول به منظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق گرفتگی بکاربرده می‌شوند. بدین جهت طوری ساخته می‌شوند که در حالت قطع یا وصل، محل قطع شدگی یا اتصال بطور واضح وآشکار قابل رویت باشد. یعنی در هوای آزاد امجام گیرد و از آنجا که سکسیونر باعث بستن یا بازکردن مدارالکتریکی نمی‌شود، برای باز کردن وبستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احیتیاج به کلید قدرت می‌باشدکه قادر است مدار را تحت هر شرایطی بسته یا باز کند وسکسیونر وسیله‌ای است برای ارتباط کلید قدرت به شینه و یا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است؛ لذا طبق قوانین متدوال الکتریکی و به منظور ایمنی لازم در هنگام تعمیرات لازم است تا جلوی هر کلید قدرتی از ۱ کیلو وات به بالا و یا درهر دو طرف در صورتی که از دو طرف تغذیه گردد سکسیونر نصب گردد. با این شرایط هنگام باز کردن مدار، ابتدا کلید و سپس سکسیونر باز می‌شود ودرموقع بستن ابتدا سکسیونر وسپس کلید بسته می‌شود ودر صورتیکه سکسیونربه تیغه‌های زمین مجهز باشد، این تیغه‌های بعد ازباز شدن سکسیونر بسته شده تا شارژ‌های خازنی ذخیره شده رابه زمین منتقل نماید؛ سکسیونرهای بکار رفته در سیستم قدرت سه فاز بوده و دارای سه پل مشابه می‌باشد.

 

عملکرد همزمان سه فاز بوسیله اینترلاک مکانیکی بین سه پل امکان پذیر میباشد. ازآنجا که مقدار شارژ خازنی باقیمانده (ولتاژ) درروی قسمتهای جدا شده از شبکه در رده ولتاژهای فشار قوی قابل توجه است، لازم است قبل از عمل تعمیرات بوسیله بستن تیغه‌های زمین سکسیونر‌ها معمولاً بین سکسیونر و کلید قدرت اینترلاک (مکانیکی یا الکتریکی) به نحوی برقرار می‌شودکه با وصل بودن کلید نتوان سکسیونر را قطع و وصل نمود. برای این منظور از یک بوبین که از ولتاژ خط تغذیه می‌شود برای ایجاد اینترلاک الکتریکی جهت عملکرد تیغه‌های زمین استفاده مینمایند.

 

همچنین ازاینترلاک مکانیکی و یا الکتریکی جهت حصول اطمینان از باز بودن سکسیونر در زمان عملکرد تیغه‌های زمین وبالعکس استفاده می‌شوند.

  2 - اطلاعات مورد نیاز جهت طراحی سکسیونر:

2-1- مشخصات و ویژگیهای شبکه وسیستمی که سکسیونر یا تیغه‌های زمین درآن نصب و بهره برداری خواهد شد. سکسیونریا تیغه‌های زمین در هنگام قطع و وصل باید از عهده انجام وظیفه مربوط برآمده و ویژگیهای شبکه الکتریکی مربوطه را به طور ایمن تحمل کند. این ویژگیهای شبکه عبارتند از:
۱ - ولتاژ نامـــی
۲ - ولتاژ حداکثر
۳ - فرکانس
۴ - تعداد فاز
۵ - جزئیات نحوه زمین کردن نوترال سیستم
۶ - جریان نامـــی
۷ - جریان اتصال کوتاه

2-2- مشخصات محیطی وشرایط اقلیمی محلی که سکسیونر یا تیغه‌های زمین درآن شرایط مورد استفاده قرار خواهند گرفت در انتخاب سکسیونر یا تیغه‌های زمین شرایط آب و هوایی و محلی از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا به همان اندازه که تعیین شرایط محیطی واقعی و مناسب در بهره برداری ایمن، کاهش هزینه‌های سرویس وتعمیرات واستفاده بهینه از سرمایه گذاری اولیه تاثیر دارد، تعیین شرایط محیطی و آب و هوایی نا مناسب اعم از شرایط سنگین‌تر و با سبکتر از شرایط واقعی، بهره برداری را نامطمئن و پر مخاطره نموده، تعمیرات و سرویس را افزایش داده واستفاده از سرمایه گذاری رابه صورت مناسب و بهینه نیز ناممکن میسازد بنابراین دقت د. رتعیین و انتخاب این شرایط بسیار با اهمیت و حساس می‌باشد.

اهم پارامترهای محیطی که در طراحی سکسیونر وتیغه‌های زمین موثرند عبارتند از:
۱ - ارتفاع محل نصب از سطح دریا
۲ - حداکثر درجه حرارت هوای محیط
۳ - حداقل درجه حرارت هوای محیط
۴ - سرعت باد
۵ - میزان رطوبت نسبی
۶ - شتاب زلزله
۷ - ضخامت یخ
۸ - میزان آلودگی
۹ - هرنوع شاریط خاص وغیر عادی نظیر بخارآب غیر متعارف، رطوبت، گرد وخاک غیر معمول، نمک، دوده گازهای قابل اشتعال و قابل انفجار و خوردگیهای غیر معمول درمواردی که درمناطق ساحلی آلوده به نمک محل نصب سکسیونر وتیغه‌های زمین در فضای سرپوشیده می‌باشد، براساس توصیه استاندارد IEC شماره ۱۲۹ بایستی از سکسیونر وتیغه‌های زمین نوع فضای باز استفاده شود.

3 - انواع سکسیونرها:

انواع سکسیونر و تیغه‌های زمین که در رده ولتاژ ۴۰۰ و ۲۳۰ کیلو ولت بکارمی روند عبارتند از:
۱ - سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه
۲ - سکسیونر افقی با قطع ازدو نقطه
۳ - سکسیونر عمودی
۴ - سکسیونر پانتو گراف
۵ - سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه

این نوع سکسیونر شامل دو نوع قطع از وسط ویا قطع از یک طرف می‌باشدکه نوع قطع از وسط دارای دو تکه بازو و دو ترمینال هم سطح در دو طرف سکسیونر بوده ویک سری کنتاکت نر وماده دارند. نحوه حرکت بازو‌ها در صفحه افقی و حول دو محور در دو طرف سکسیونر و به اندازه حدود ۹۰ درجه می‌باشد. نوع قطع از یک طرف مشابه نوع قطع از وسط می‌باشد، با این تفاوت که دارای یک تکه بازو است وحرکت بازو وحول یکی از مقره‌های نگهدارنده بازو انجام میگیرد. دراین سکسیونر فاصله افقی مورد نیاز بین فاز‌ها بیشتر از انواع دیگر می‌باشد لذا در سطوح ولتاژ فشار قوی که فضای کافی در اختیار باشد بهترین انتخاب می‌باشد.

این نوع سکسیونر دارای یک بازوی یکپارچه یا دو پارچه متصل بهم ودو سیستم ترمینال هم سطح در دو طرف سکسیونر و دو سری کنتاکت نر و ماده می‌باشد. نحوه حرکت بازوی‌ای سکسیونر در صفحه افقی وحول یک محور در وسط سکسیونر وبه اندازه حدود ۹۰ درجه می‌باشد. سکسیونر افقی با دو قطع ازدو نقطه به فاصله افقی کمتری نسبت به سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه و همچنین به یک ستون مقره اتکایی بیشتر نسبت به قطع از یک نقطه نیاز دارند.

این نوع سکسیونر دارای یک بازو ودو سیستم ترمینال هم سطح دردوطرف سکسیونرویک سری کنتاکت نر وماده می‌باشد نحوه حرکت بازوی سکسیونر در صفحه قائم وحول محور که دریک طرف سکسیونر قرار دارد بوده ومقدار چرخش بازوی عمودی تا حدود ۹۰ درجه می‌باشد. سکسیونر عمودی به فاصله افقی کمتری نسبت به سکسیونر افقی نیاز دارند، لیکن بدلیل حرکت عمودی تیغه‌ها عمدتاً درنقاطی استفاده می‌شود که سیم هوایی از بالای آن نگذرد (مثلاً سکسیونر مربوط به ترانسفورماتورها)

این نوع سکسیونر دارای چند تکه بازوی لولایی ودو سیستم ترمینال مختلف وغیر هم سطح دربالا وپایین بوده وکنتاکتهای مخصوص گیره‌ای دارد که به همراه سیستم ترمینال بالایی می‌باشد. سیستم ترمینال پایین دارای دو محل برای اتصال هادی ازدو طرف می‌باشد. در سکسیونر پانتوگراف کمترین فاصله افقی و عمودی مورد نیاز می‌باشد و سکسیونر فاصله ایمنی خاصی را در این رابطه (فاصله افقی وعمودی) احتیاج ندارد وعمدتاً جهت انشعاب از باس بارهای هوایی ودر اشکال خاص شینه بندی بکار می‌رود. انتخاب هر یک از انواع سکسیونرهای بستگی به نحوه شینه بندی وجانمائی پست داشته واز یک طرح به طرح دیگر با توجه به کاربرد‌ها و محدودیت‌ها تفاوت دارد.

 

در ارتباط با پستهای ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلو ولت استفاده از سکسیونر افقی با قطع از دو قطع ازدو نقطه به دلیل افزایش فاصله فاز- فاز و تمرکز نیروی دورانی روی یک محور بجای دو محور نسبت به نوع سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه توصیه نمی‌شود. مضافاً اینکه براساس نتیج بدست آمده از پرسشنامه‌های فنی- آماری پروژه اکثریت قاطع پاسخ دهندگان سکسیونر افقی را به نوع عمودی ترجیح داده و همچنین در نوع افقی، سکسیونر را با قطع از یک نقطه رابه دلیل عملکرد بهتر وتعمیرات ارجع دانسته اند؛ لذا ازمیان چهار نوع سکسیونر معرفی شده فوق عمدتاً نوع افقی با قطع از یک نقطه و در پاره‌ای موارد وباتوجه به شینه بندی وجانمایی پست ازسکسیونرپانتوگراف استفاده می‌شود.

4- نوع مکانیسم و عملکرد:

عمل قطع و وصل سکسیونر وتیغه‌های زمین مستلزم صرف انرژی مکانیکی می‌باشد، اما با توجه به اینکه عمل قطع و وصل سکسیونر وتیغه‌های زمین در شرایط بی باری وتن‌ها در زیر ولتاژ انجام می‌گیرد ونیازی به قطع جریان ندارد لذا بر خلاف کلیدهای قدرت سرعت قطع و وصل چندان مورد نظر نبوده وبنابراین بسته به شرایط بهره برداری می‌تواند توسط سه روش زیر انجام گیرد:
۱ - سکسیونر با مکانیسم عملکرد موتوری
۲ - سکسیونر با مکانیسم عملکرد دستی
۳ - سکسیونر با مکانیسم عملکرد موتوری- دستی
هریک از انواع مکانیسم‌های عملکرد فوق توسط کلیه سازندگان ساخته می‌شود، نوع مکانیسم بسته به اینکه عملکرد وکنترل پست ویا مرکز دیسپاچینگ انجام انجام گیرد ودر پاره‌ای موارد به سبب بزرگ بودن ابعاد سکسیونر ونیاز به نیروی زیاد جهت عملکرد آن بصورت دستی یا موتوری انتخاب می‌شود. در سکسیونرهای رده ۴۰۰ و ۲۳۰ کیلو ولت به دلیل بعد مسافت در پستهای مربوطه، بزرگ بودن سکسیونر و لزوم کنترل سکسیونر از اطاق کنترل و دیسپاچینگ همواره عملکرد سکسیونر بصورت موتوری (با امکان دستی د. ر. موارد اضطراری) می‌باشد. در مورد تیغه‌های زمین به علت عدم احتیاج به کنترل ازراه دور (اطاق کنترل و مرکز دیسپاچینگ) واستفاده ازآن فقط به منظور تعمیرات وبه دلایل اقتصادی عموماً عملکرد آن بصورت دستی انجام می‌شود.

 

مگر در پاره‌ای موارد که به لحاظ اهمیت فیدر مربوطه و یا شرایط اقلمی استفاده از مکانیسم موتوری الزامی بوده ویا اینکه از نظر اقتصادی توجیه پذیر باشد که در این موارد مکانیسم موتوری برای تیغه‌های زمین انتخاب می‌گردد. ضمناً نتایج بدست آمده از پرسش نامه‌های فنی- آماری پروژه نیز مؤید نظر شرکتهای برق دایر بر استفاده از عملکرد دستی در تیغه‌های زمین می‌باشد. همچنین پیش بینی لازم برای عملکرد سکسیونر از مراکز دیسپاچینگ برای پستهای بدون اپراتور در نظر گرفته شود.

5- معیار‌های طراحی و انتخاب سکسیو نر‌ها وتیغه‌های زمین:

۱ - ولتاز نامی: ولتاز نامی سکسیو نر‌ها و تیغه‌های زمین طوری انتخاب می‌شودکه مقدار آن حداقل مساوی حداکثر ولتاژ سیستم در نقطه‌ای که سکسیو نر و تیغه‌های زمین نصب می‌شود باشد. مطابق استاندارد IEC شماره ۶۹۴ مقادیر ولتاژ نامی استاندارد بر حسب کیلو ولت برای سکسیونر و تیغه‌های زمین عبارتند از::
۳. ۶ - ۷. ۲ – ۱۲ - ۱۷. ۵ – ۲۴ – ۳۶ – ۵۲ – ۷۲. ۵ – ۱۰۰ – ۱۳۲ – ۱۴۵ – ۱۷۰ – ۲۴۵ – ۳۰۰ - ۳۶۲ - ۴۲۰ – ۷۶۵ KV
که ولتاژ نامی سکسیو نر‌ها و تیغه‌های زمین با توجه به مقدار حداکثر ولتاژ برای پست مورد نظر در موزد سیستم ۲۳۰ و ۶۳ کیلو ولت ولتاژ نامی را به ترتیب برابر ۲۴۵ و ۵ / ۷۲ کیلو ولت انتخاب می‌کنند.
۲ - سطوح عایقی نامی: سطوح عایقی سکسیونر و تیغه‌های زمین بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعات هماهنگی عایقی پروژه و با توجه به مقادیر استاندارد شماره ۶۹۴ داده شده انتخاب می‌گردد. ضمنا سکسیونر با ولتاز نامی ۳۰۰ کیلو ولت و بالاتر با توجه به ولتاژ استقامت عایقی موج کلید زنی بین کنتاکت‌ها با دو کلاس A. و B. تقسیم شده اند که انتخاب کلاس B. در این مورد توصیه می‌شود.

لازم به یاد آوری است که مقادیر داده شده درجداول فوق برای شرایط محیطی استاندارد بوده و مقادیر ولتاز‌ها بایستی با توجه به شرایط محیطی واقعی تصحیح شود.
۳ - فرکانس نامی: مقاذیر استاندارد فرکانس برای تجهیزات قطع و وصل برابر ۵۰ و ۶۰ هرتز است که در مورد شبکه ایران این مقدار ۵۰ هرتز می‌باشد.

۴ – جریان نامی (فقط برای سکسیونر و نه تیغه‌های زمین): جریان نامی یک تجهیز قابل قطع و وصل عبارت است از قدرا موثر جریانی که وسیله مربوطه در شرایط مشخص استفاده قادر به عبور دادن آن بطور پیوسته باشد. مقدار جریان نامی سکسیونر با توجه به نتایج پخش بار و جریان اتصال کوتاه برای محل نصب سکسیونر و با در نظر گرفتن روند افزایش با ر. بر اساس برنامه ریزی‌های توسعه سیستم و همچنین نوع شینه بندی از مقادیر جدول استاندارد IEC شماره ۱۲۹ تعیین می‌شود.

۵ - جریان نامی اتصال کوتاه کوتاه مدت: این جریان عبارت است از مقدار موثر جریانی که یک دستگاه مکانیکی قابل قطع و وصل در وضعیت بسته در خلال یک مدت زمان کوتاه و تحت شرایط مشخص می‌تواند از خود عبور دهد. مقدار این جریان با توجه به محاسبات اتصال کوتاه و بر اساس مقادیر استاندارد IEC شماره ۱۲۹ می‌شود.

۶ - جریان پیک قابل تحمل: این جریان عبارت است از بزرگترین پیک مربوط به جریان نامی اتصال کوتاه که سکسیونر می‌تواند در وضعیت بسته و تحت شرایط مشخص از خود عبور دهد. مقدار استاندارد این جریان ۲۰۵ برابر مقدار موثر جریان نامی اتصال کوتاه است. ضمنا در صورتی که سکسیونر مجهز به تیغه‌های زمین باشد مقدار جریان نامی پیک تیغه‌های زمین نیز بایستی حداقل مساوی جریان نامی پیک سکسیونر مربوط باشد.

۷ - جریان نامی وصل اتصال کوتاه (فقط برای تیغه‌های زمین): مقدار این جریان برای تیغه‌های زمین سکسیونر مساوی جریان نامی پیک قابل تحمل آن خواهد بود. ضمنا تیغه‌های زمین یک سکسیونر بایستی قادر به وصل هر جریانی تا مقدار جریان نامی وصل اتصال کوتاه تحت هر ولتاژی تا ولتاژ نامی اش باشد.

۸ – مدت زمان جریان اتصال: این جریان عبارت است از مدت زمانی که یک دستگاه مکانیکی قابل قطع و وصل در وضعیت بسته بتواند جریانی معادل جریان نامی اتصال کوتاه از خود عبور دهد مقدار این جریان مطابق استاندارد یک ثانیه بوده، ولی در مواردی که مدت بیشتری مورد نظر باشد ۳ ثانیه توصیه شده است. برای زمانهای جریان اتصال کوتاه بیشتر از مقدار نامی در صورتی که ازطرف سازنده سکسیونر یاتیغه‌های زمین فرمول دیگری داده نشده باشد رابطه I^ ۲ t. برابر ثابت در نظر گرفته شود.

 

منبع: مرجع مقالات برق