راهنمای خرید کلید روغنی | بررسی کامل انواع، نحوه عملکرد، مزایا، کاربردها و نکات مهم قبل از خرید
مقدمه
کلید روغنی (Oil Circuit Breaker) یکی از قدیمیترین و در عین حال مهمترین تجهیزات حفاظتی در صنعت برق است که سالها در شبکههای انتقال، توزیع، نیروگاهها و پستهای برق مورد استفاده قرار گرفته است. اگرچه امروزه کلیدهای خلأ (Vacuum Circuit Breaker) و کلیدهای گازی SF6 در بسیاری از پروژههای جدید جایگزین کلیدهای روغنی شدهاند، اما هنوز تعداد زیادی از پستهای برق، کارخانهها و شبکههای قدیمی از این تجهیزات استفاده میکنند.
وظیفه اصلی کلید روغنی، قطع و وصل جریان و خاموش کردن قوس الکتریکی ایجاد شده هنگام وقوع اتصال کوتاه یا قطع مدار است. استفاده از روغن عایق باعث افزایش قدرت دیالکتریک، کاهش شدت قوس و محافظت از تجهیزات شبکه میشود.
در این مقاله با ساختمان، نحوه عملکرد، انواع، مزایا، معایب، کاربردها، استانداردها، روش نگهداری و نکات مهم خرید کلید روغنی آشنا خواهید شد.
کلید روغنی چیست؟
کلید روغنی نوعی مدارشکن فشار متوسط و فشار قوی است که از روغن عایق (معمولاً روغن ترانسفورماتور) برای خاموش کردن قوس الکتریکی و افزایش استقامت عایقی بین کنتاکتها استفاده میکند.
در زمان عملکرد عادی، جریان برق از طریق کنتاکتهای کلید عبور میکند. اما زمانی که خطا یا اتصال کوتاه در شبکه رخ دهد، کنتاکتها از یکدیگر جدا شده و قوس الکتریکی ایجاد میشود. روغن اطراف کنتاکتها با جذب انرژی قوس و تولید گاز هیدروژن، باعث خاموش شدن سریع آن میشود.
به همین دلیل کلید روغنی سالها یکی از مطمئنترین تجهیزات حفاظتی شبکههای برق محسوب میشد.
ساختمان کلید روغنی
یک کلید روغنی از بخشهای مختلفی تشکیل شده است که هر کدام نقش مهمی در عملکرد صحیح دستگاه دارند.
اجزای اصلی عبارتاند از:
- کنتاکت ثابت
- کنتاکت متحرک
- مخزن روغن
- روغن عایق
- محفظه خاموشکننده قوس
- مکانیزم قطع و وصل
- بوشینگهای ورودی و خروجی
- سیستم فنر یا موتور شارژ
- ترمینالهای اتصال
- بدنه فلزی
تمام این اجزا به گونهای طراحی شدهاند که بتوانند جریانهای اتصال کوتاه بسیار بزرگ را بدون آسیب جدی قطع کنند.
نحوه عملکرد کلید روغنی
در شرایط عادی، کنتاکتهای کلید به یکدیگر متصل هستند و جریان برق بدون مشکل عبور میکند.
اما هنگام وقوع خطا:
- رله حفاظتی فرمان قطع صادر میکند.
- مکانیزم کلید فعال میشود.
- کنتاکت متحرک از کنتاکت ثابت جدا میشود.
- قوس الکتریکی ایجاد میشود.
- حرارت زیاد باعث تجزیه روغن اطراف قوس میشود.
- گاز هیدروژن تولید میشود.
- هیدروژن با قدرت خنککنندگی بالا قوس را خاموش میکند.
- فاصله عایقی بین دو کنتاکت افزایش یافته و مدار قطع میشود.
این فرآیند تنها در چند میلیثانیه انجام میشود.
روغن مورد استفاده در کلید روغنی
در بیشتر کلیدهای روغنی از روغن معدنی عایق مشابه روغن ترانسفورماتور استفاده میشود.
وظایف روغن عبارتاند از:
- خاموش کردن قوس الکتریکی
- افزایش استقامت دیالکتریک
- خنک کردن کنتاکتها
- جلوگیری از جرقه مجدد
- عایقکاری تجهیزات داخلی
کیفیت روغن تأثیر مستقیمی بر عملکرد کلید دارد؛ بنابراین آزمایش و تعویض دورهای آن ضروری است.
انواع کلید روغنی
کلید روغنی پرروغن (BOCB)
در این نوع، حجم زیادی روغن داخل مخزن وجود دارد و روغن علاوه بر خاموش کردن قوس، نقش عایق اصلی تجهیزات داخلی را نیز بر عهده دارد.
مزایا
- ساختمان ساده
- عملکرد مطمئن
- استقامت عایقی مناسب
معایب
- مصرف زیاد روغن
- ابعاد بزرگ
- خطر آتشسوزی بیشتر
- هزینه نگهداری بالاتر
کلید روغنی کمروغن (MOCB)
در این مدل تنها مقدار کمی روغن برای خاموش کردن قوس استفاده میشود و وظیفه عایقکاری بر عهده مقرهها و عایقهای جامد است.
مزایا
- مصرف روغن کمتر
- ابعاد کوچکتر
- وزن کمتر
- کاهش خطر آتشسوزی
- تعمیرات آسانتر
به همین دلیل در سالهای گذشته استفاده از MOCB نسبت به BOCB بسیار بیشتر شد.
مزایای کلید روغنی
استفاده از این تجهیزات مزایای متعددی دارد:
- قدرت قطع مناسب
- عملکرد مطمئن
- ساختمان نسبتاً ساده
- قیمت مناسب نسبت به برخی فناوریهای قدیمی
- استقامت دیالکتریک بالا
- قابلیت استفاده در شبکههای فشار متوسط و فشار قوی
- عمر مفید مناسب در صورت نگهداری صحیح
- امکان تعمیر و سرویس
معایب کلید روغنی
در کنار مزایا، این تجهیزات محدودیتهایی نیز دارند:
- نیاز به سرویس دورهای
- احتمال آلودگی روغن
- کاهش کیفیت روغن در اثر عملکردهای مکرر
- خطر آتشسوزی در صورت بروز نقص
- ابعاد بزرگتر نسبت به کلید خلأ
- هزینه نگهداری بیشتر نسبت به فناوریهای جدید
کاربردهای کلید روغنی
این تجهیزات در بسیاری از شبکههای برق استفاده شدهاند، از جمله:
- پستهای توزیع برق
- پستهای انتقال
- نیروگاهها
- صنایع فولاد
- کارخانههای سیمان
- معادن
- صنایع نفت و گاز
- پالایشگاهها
- پتروشیمیها
- شبکههای قدیمی فشار متوسط
تفاوت کلید روغنی با کلید خلأ
| کلید روغنی | کلید خلأ |
|---|---|
| خاموشکننده قوس: روغن | خاموشکننده قوس: خلأ |
| نیازمند تعویض روغن | بدون روغن |
| سرویس دورهای بیشتر | سرویس کمتر |
| احتمال آتشسوزی | بسیار کم |
| ابعاد بزرگتر | ابعاد کوچکتر |
| فناوری قدیمیتر | فناوری جدیدتر |
امروزه در پروژههای جدید، کلیدهای خلأ به دلیل نگهداری کمتر و ایمنی بالاتر بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند، اما کلیدهای روغنی همچنان در بسیاری از تأسیسات موجود فعال هستند.
تعمیر و نگهداری کلید روغنی
برای افزایش عمر مفید کلید، انجام سرویسهای دورهای ضروری است.
مهمترین اقدامات عبارتاند از:
- آزمایش کیفیت روغن
- تعویض روغن در صورت کاهش خواص عایقی
- بازدید کنتاکتها
- بررسی مکانیزم عملکرد
- کنترل نشتی روغن
- تمیزکاری تجهیزات
- تست مقاومت عایقی
- تست زمان عملکرد بریکر
- بررسی فشار و وضعیت اتصالات
عدم انجام این سرویسها میتواند باعث کاهش قابلیت قطع جریان و افزایش خطر خرابی تجهیزات شود.
هنگام خرید کلید روغنی به چه نکاتی توجه کنیم؟
قبل از خرید، موارد زیر را بررسی کنید:
- ولتاژ نامی
- جریان نامی
- قدرت قطع اتصال کوتاه
- نوع کلید (BOCB یا MOCB)
- کیفیت روغن
- سلامت مکانیزم قطع و وصل
- برند سازنده
- استانداردهای تولید
- وضعیت تعمیرات قبلی (در تجهیزات کارکرده)
- امکان تأمین قطعات یدکی
عوامل مؤثر بر قیمت کلید روغنی
قیمت این تجهیزات به عوامل مختلفی بستگی دارد:
- ولتاژ کاری
- جریان نامی
- قدرت قطع
- برند سازنده
- سال ساخت
- نو یا کارکرده بودن
- وضعیت روغن
- سلامت مکانیزم
- لوازم جانبی
- هزینه حمل
سوالات متداول
آیا کلید روغنی هنوز استفاده میشود؟
بله. اگرچه در پروژههای جدید بیشتر از کلید خلأ و SF6 استفاده میشود، اما بسیاری از پستها و صنایع همچنان از کلیدهای روغنی بهره میبرند.
مهمترین وظیفه روغن چیست؟
خاموش کردن قوس الکتریکی، خنککاری و افزایش استقامت عایقی.
تفاوت BOCB و MOCB چیست؟
در BOCB روغن علاوه بر خاموش کردن قوس، نقش عایق اصلی را نیز دارد؛ اما در MOCB روغن فقط برای خاموش کردن قوس استفاده میشود و حجم آن بسیار کمتر است.
هر چند وقت یکبار باید روغن بررسی شود؟
بسته به تعداد عملکرد، شرایط بهرهبرداری و برنامه نگهداری، روغن باید بهصورت دورهای آزمایش و در صورت نیاز تعویض شود.
آیا خرید کلید روغنی دست دوم مناسب است؟
در صورت انجام تستهای فنی، بررسی کیفیت روغن، سلامت مکانیزم و تأیید کارشناسی، میتوان از برخی تجهیزات کارکرده استفاده کرد؛ اما باید تمامی آزمونهای لازم پیش از بهرهبرداری انجام شود.
جمعبندی
کلید روغنی یکی از تجهیزات مهم حفاظتی در شبکههای برق است که با استفاده از روغن عایق، قوس الکتریکی ایجاد شده هنگام قطع جریان را خاموش کرده و از تجهیزات شبکه محافظت میکند. این کلیدها با وجود ظهور فناوریهای جدید، همچنان در بسیاری از پستهای برق، نیروگاهها و صنایع مورد استفاده قرار میگیرند.
در هنگام خرید کلید روغنی، تنها قیمت را ملاک قرار ندهید؛ بلکه عواملی مانند ولتاژ و جریان نامی، قدرت قطع، کیفیت روغن، وضعیت فنی، استانداردهای ساخت و امکان تأمین قطعات یدکی را نیز بررسی کنید. نگهداری صحیح و انجام سرویسهای دورهای نیز نقش مهمی در افزایش طول عمر و عملکرد ایمن این تجهیزات دارد.
علی رغم اینکه کلید روغنی یکی از قدیمیترین انواع کلیدهای برق است، اما همچنان در زمره تجهیزات مهم و ضروری در سیستمهای الکتریکی به شمار میآید. این دسته از تجهیزات با کاهش قوس الکتریکی به تنظیم سیستمهای برقی کمک میکنند.
درون ساختار کلید روغنی کنتاکتهایی وجود دارد که قطع و وصلی جریان را انجام میدهند. وظیفه اصلی روغن حفظ امنیت در هنگام اتصال و جداسازی این کنتاکتها است. هنگامیکه یک خطا در سیستم رخ میدهد، کنتاکتهای کلید قطع میشوند، در همین لحظه یک قوس بین کنتاکتها ایجاد میگردد. در کلید روغنی، وجود روغن عایق اطراف کنتاکتها به کنترل و خاموش کردن قوس الکتریکی ایجاد شده کمک میکند. بنابراین کاربردهای این نوع از کلیدهای مدار بسیار بالاست. ویژگی این قطع کننده مدار این است که کم هزینه بوده، عملکرد قابل اعتمادی را ارائه داده و کارکرد آسانی دارد. نمونههای مختلفی از کلید روغنی در بازار وجود دارد که بسته به مکانیسم کاهش قوس آنها، به انواع مختلفی تقسیم میشوند.
ساختار و پیکربندی کلید روغنی چگونه است؟
در مقایسه با بسیاری از انواع کلیدهای رایج در مدارهای الکتریکی، کلید روغنی ساختار بسیار سادهای دارد. این تجهیزات برقی شامل دو کنتاکت هادی میشوند که وظیفه حمل جریان و یا قطع آن را به عهده دارند. کنتاکتها درون محفظهای محکم از جنس آلیاژهای فلزی یا مواد ترموپلاست مقاوم قرار میگیرند. در ادامه این محفظه به طور کامل با روغن ترانسفورماتور که یک روغن عایق است پر میشود.
مجموعه روغن عایق، المنتها و ارت به کمک یکدیگر در خاموش کردن قوسهای الکتریکی ایجاد شده نقش دارند. در قسمت بالای مخزن کلید روغنی، از هوا به عنوان یک پد کنترل کننده استفاده میگردد تا گازهای ناشی از اثر قوس الکتریکی (عمدتاً هیدروژن) بر روغن عایق را کنترل نماید. برای جلوگیری از لرزش زیاد کلید روغنی در هنگام کار در جریانهای بالا، پس از نصب یک خروجی گاز روی پوشش مخزن کلید روغنی، مخزن روغن با استفاده از پیچ در محل خود ثابت میشود.
آشنایی با طرز کار کلید روغنی در مدارهای الکتریکی
در شرایط عادی، کنتاکتهای کلید روغنی به یکدیگر متصل میشوند و هدایت جریان الکتریکی ادامه مییابد؛ اما هنگامیکه خطایی در مدار رخ میدهد این کنتاکتها از یکدیگر جدا شده و یک قوس بین این کنتاکتها ایجاد میگردد. در واقع اختلاف ولتاژ بالا بین کنتاکتها، محیط اطراف آن را یونیزه میکند و باعث تشکیل قوس الکتریکی درون مخزن کلید روغنی میشود.
این رویداد حرارت زیادی به محیط منتقل میکند که در نتیجه آن روغن اطراف قوس الکتریکی به سرعت تبخیر میشود. ترکیبات نفتی من جمله روغن ترانسفورماتور پس از تجزیه مقدار کمی متان، اتیلن و استیلن آزاد میکنند در نتیجه حبابهای گازی اطراف کنتاکتها را فرا میگیرد. افزایش دما و فشار به صورت پیوسته ادامه مییابد و محیط اطراف قوس به سرعت یونیزه میشود. در نتیجه، خواص دی الکتریک محیط نیز متعاقباً پیرو رویدادهای قبلی افزایش مییابد. این روند تا جایی ادامه پیدا میکند که خواص دی الکتریک تقریبا به صفر برسند و در نهایت قوس الکتریکی خاموش شود. البته نباید فراموش کرد که اثر خنک کنندگی حبابهای روغن و گاز نیز به خاموش کردن قوس کمک میکند.
مزایای استفاده از کلید روغنی در مدارها:
- فضای کمتری را اشغال میکند
- به کمک آنها میتوان خطر آتش سوزی را کاهش داد
- تعمیر و نگهداری سادهای دارند
- مصرف روغن آنها کم است
- قدرت دی الکتریک در مقایسه با سایر موارد هم رده بسیار مناسب ارزیابی شده است
عملکرد کلید روغنی بسیار قابل اعتماد و آسان و ارزان است زیرا این قطع کننده مدار از هیچ نوع وسیله جانبی خاصی برای توقف قوس ناشی از کنتاکت متحرک استفاده نمیکند. در ادامه دو مدل از رایجترین انواع کلید روغنی را مشاهده میفرمایید.
کلید روغنی BOCB
در کلید روغنی BOCB مقادیر زیادی روغن برای از بین بردن قوس استفاده میشود، بنابراین به عنوان قطع کننده مدار مخزن مرده نیز شناخته میشود. مقدار روغن مصرفی در این سیستم عمدتاً به ولتاژ سیستم بستگی دارد. در این سیستمها روغن مصرفی دو مسئولیت را دنبال میکند؛ ابتدا پس از جدا شدن کنتاکتها قوس ایجاد شده را خاموش میکند و دوم عایق کردن قطعات حامل جریان برق در مقابل قسمتهای ارت شده کلید روغنی را انجام میدهد.
کلید روغنی MOCB
این قطع کننده مدار نسبت به نمونه قبلی روغن کمتری مصرف میکند. مخزن آن بر روی یک مقره چینی نصب میشود. این نوع کلید روغنی از دو قسمت اصلی مخزن قوس و محفظه نگهدارنده تشکیل شده است. ساختار آن به نحوی طراحی شده است که در این کلید روغنی از روغن تنها به منظور مهار کردن قوس الکتریکی استفاده میشود و نقشی در عایق کردن تجهیزات دارای جریان در برابر ارت ندارد (برخلاف کلید روغنی BOCB که دو وظیفه به عهده دارد). مزیت اصلی استفاده از روغن کمتر کاهش خطرات آتش سوزی است. از مزایای اصلی این قطع کننده مدار این است که فضای کمتری اشغال کرده، روغن کمتری مصرف میکند و وزن کمتری نیز دارد به طوری که مخزن آنها کوچکتر است و در نتیجه تعمیر و نگهداری کمتری را میطلبد.
تعمیر و نگهداری مدارشکن کلید روغنی
تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی در گذر زمان و در نتیجه استفاده مکرر به تعمیر و نگهداری نیاز دارند تا در مواقع حساس بتواند وظایف خود را به خوبی انجام دهند. در خصوص کلید روغنی نیز ضرورت انجام سرویسهای دورهای به وضوح احساس میشود. زیرا در صورت بروز اتصال کوتاه و از کار افتادن کلید روغنی، پدیده آرکتینگ میتواند سبب بروز آسیبهای جدی به کاربران شود. علاوه بر این، فرسودگی روغن و تشکیل کربن در ناحیه دی الکتریک نیز میتواند خطر آفرین باشد.
با توجه به این موارد، میتوان گفت سرویسهای دورهای کلید روغنی چندان پیچیده نیست و شامل بررسی کنتاکت (در صورت لزوم تعویض آن)، تعویض روغن و تعمیر و نگهداری بریکر میشود. اما همین اقدامات ساده میتواند از بروز حوادث جدی پیشگیری کند. نباید فراموش شود که پس از انجام هر سرویس (تعمیر یا تعویض) انجام تست و ارزیابی یکی از مهمترین پیش نیازهای راهاندازی مجدد مدارها است.
جمع بندی
کلید روغنی یکی از بهینهترین تجهیزات برای کنترل قدرت مدار در شبکههای انتقال و پستها است که در هر دوره استفاده میزان روغن پایینی را برای کنترل قوس الکتریکی استفاده میکند. سابقه استفاده از این نوع تجهیزات بسیار زیاد است و در گذر زمان پیشرفتهای زیادی در زمینه توسعه آنها حاصل شده است. در این مقاله به اختصار دو گروه عمده از کلید روغنی مورد بررسی قرار گرفت اما نمونههای مورد استفاده در شبکههای توزیع و انتقال و پستهای برق بسیار متنوعتر و گستردهتر از موارد ذکر شده هستند. حتی نمونههای مینیاتور کلید روغنی در مدارهای خانگی به عنوان قطع کننده جریان کاربرد دارد. برای اطلاعات بیشتر و مشاهده آگهیهای مربوط به کلید روغنی، کلیک کنید.
2036 بازدید
الهه زینالی
