پست فشار قوی

یک‌پست فشار قوی مجموعه ای از تجهیزات می‌باشد که به منظور تغییر سطح ولتاژ با بوجود آوردن امکان تغذیه نقاط مختلف و تقسیم انرژی الکتریکی بین آنها مورد استفاده قرار می گیرد .

انواع پستهای فشار قوی بر حسب نوع کار :

1ـ پستهای نیروگاهی یا بالا برندة ولتاژ (Step Up Substation) :

وظیفة این پستها افزایش ولتاژ خروجی ژنراتورها به سطح ولتاژ انتقال می‌باشد.

2ـ پستهای انتقال (High Voltage Substation) :

وظیفه پستهای انتقال ، کاهش ولتاژ الکتریکی به سطح ولتاژ فوق توزیع و همچنین تقسیم این ولتاژ به خروجی های متعدد می باشد .

3ـ پستهای توزیع(Distributio Substation) :

وظیفة این پستها پایین آوردن ولتاژ از سطح فوق توزیع به سطح توزیع بوده و انرژی الکتریکی در این سطح را زا طریق فیدرهای مختلف تحویل می دهد .

4ـ پستهای فشار ضعیف(Low Voltage Substation) :

که وظیفه آن تبدیل ولتاژ توزیع به ولتاژ فشار ضعیف است که قابل استفاده در مصارف صنعتی و خانگی باشد .

5ـ پستهای کلیدی یا کوپلاژ(Switching Substation) :

در این پستها سطح ولتاژ تغییر ننموده و صرفاً بعنوان یک تقسیم کننده ولتاژ ثابت را در فیدرهای مختلف و متعدد تغذیه می نماید .

در عمل ممکن است یک پست ترکیبی از دو یا چند نوع فوق الذکر باشد که هم

افزاینده و هم کاهنده و هم بصورت یک پست کلیدی باشد . انواع پستها از لحاظ استقرار فیزیکی :

پستهای فشار قوی از لحاظ وضعیت استقرار آنها به دو دسته تقسیم می‌گردند:

1ـ پستهای باز یا خارجی (Out door s/s) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در معرض شرائط جوی محیط از قبیل گرد و خاک ، باد ، باران ، رعد و برق و غیره بوده و عایقی بین آنها و هوا نمی باشد .

2ـ پستهای بسته یا داخلی (in door S/S) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در داخل اطاق یا سالن سر پوشیده قرار دارند .

پستهای باز نیز به چند دسته تقسیم می شوند :

1ـ پستهای معمولی (conventional) :

این پستها در جاییکه محدودیت زمین وجود نداشته باشد احداث می گردد و عایق بین فازها و تجهیزات و زمین ، هوا می باشد و از این نظر می بایست فاصله ایمنی و مجاز کاملاً رعایت گردد . این پستها از نظر هزینه از بقیه پستها ارزانتر می باشد .

2ـ پستهای گازی یا (Gas Insulated Substation) :

کلیه تجهیزات فشار قوی در پستهای گازی در داخل محفظة فلزی قرار دارند که بوسیلة گاز SF6 یا هگزافلوئور گوگرد که دارای خاصیت عایقی خوبی می باشد تحت فشار معینی پر شده است و چون خاصیت عایق گاز SF6 تقریباً سه برابر هوا می باشد درنتیجه فضای پستهای گازی بمراتب کوچکتر از پستهای معمولی می‌باشد و در جاییکه محدودیت زمین مطرح باشد خیلی مناسب است .

از مزایای دیگر پستهای GIS اینست که چون درمعرض مستقیم عوامل جوی نمیباشد لذا امکان آلودگی و رطوبت وجود نداشته و بروز اتصالی و حوادث دیگر به مراتب کمتر می باشد و از طرفی به علت ایزوله بودن قسمتهای برقدار وتحت ولتاژ از افراد ایمنی آن در حد بسیار بالایی می باشد . یکی از معایب پستهای گازی مایع شدن گاز به هنگام برودت هوا در درجه حرارتهای خیلی پایین می باشد از طرفی هزینه این پستها خیلی بالا می باشد .

3ـ پستهای سیار (Mobiel Substation) :

این پستها نیز بصورت GIS بوده تا از نظر حجم تجهیزات و وزن کل پست

کاهش پیدا نماید ترانسفورماتور و سایز تجهیزات بر روی یک یا دو تریلر که می توان توسط یدک کش مخصوص حمل و جابجا کرد نصب گردیده است . قدرت این پستها که درحدود 30  تا 40(MVA) می باشد و معمولاً بصورت 63.20, 132.20, 230.20, 230.63 کیلو ولت در ایران مورد استفاده قرار می‌گیرند .

مزیت این نوع پست در جابجایی سریع و استقرار آن در نقاط جدید و مورد نیاز می باشد .

پستهای بسته یا داخلی نیز خود به سه نوع تقسیم می گردد :

1ـ پستهای فشار قوی باز :

به پستهای اطلاق می شود که علاوه بر شینها سکسیونرها و دیژنکتورها نیز پشت دربهای توری حداقل از یک طرف قابل رؤیت باشد .

2ـ پست فشار قوی نیمه باز :

در این نوع پستها قطعات زیر فشار تا ارتفاع دسترسی از هر جهت محفوظ و پوشیده هستند و از آنجا به بعد ( اغلب سکسیونرها و شین ها ) آزاد و قابل

رؤیت باشد .

3ـ پست فشار قوی بسته :

در این پست تمام قسمتهای زیر ولتاژ حتی شین ها در یک محفظه کاملاً بسته و پوشیده با دربهای فلزی نصب شده اند ( پستهای تابلویی و یا قفسه ای ) نظر به اینکه این پست از همه طرف کاملاً مسدود است . می توان حتی آن را تحت شرایطی در هوای آزاد نیز قرار داد ( مانند کیوسکهای فشار قوی توزیع برق شهری )

بد نیست در اینجا اشاره ای هم به انواع خطوط انتقال بکنیم این خطوط جهت انتقال انرژی الکتریکی از محل تولید کننده به مصرف کننده ساخته شده اند و چون در طی این مسافت زیاد افت ولتاژ به وجود می آید باید ولتاژ خطوط را بالا برد این خطوط همگی به صورت سه فاز می باشد و از نظر قرار گرفتن هادیها روی برج به سه دسته تقسیم می شود :

1ـ خطوط تک مداره (single circuit) :

در این نوع خطوط شکل دکل یا برج یا پیلون یا تاور طوری است که در هر

فاز خط تنها یک هادی الکتریکی قرار گرفته است .

2ـ خطوط دو مداره (Double circuit) :

در این نوع خطوط دو مداره سه فازه و هر دو مدار روی یک برج قرار گرفته‌اند.

3ـ خطوط باندل (Bundle) :

در این نوع خطوط هر فاز مرکب از چند هادی که ازلحاظ اندازه کاملاً مساوی

هستند تشکیل می شود . بکاربردن سیستم باندل بخاطر ظرفیت انتقال زیادتر و پایین آوردن ولتاژ بحرانی کرونا می باشد .

بطور کلی پست ها یکی از قسمتهای مهم شبکه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی می باشند زیرا وقتیکه بخواهیم انرژی الکتریکی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال دهیم برای اینکه بتوانیم از افت ولتاژ جلوگیری نماییم بایستی بطریقی ولتاژ تولید شدة ژنراتور را بالا برده و سپس آنرا انتقال داده تا به مقصد مورد نظر برسیم و در آنجا دوباره ولتاژها را پایین آورده تا جهت توزیع آماده شود کلیة این اعمال در پستهای انتقال و توزیع انجام می شود .

در یک پست فشار قوی وظیفه اصلی نبدیل ولتاژ می باشد که وظیفه را المنت اساسی پست یعنی ترانسفورماتور قدرت انجام می دهد .

جهت اندازه گیری پارامترهای اساسی انرژی الکتریکی نیاز به مبدلهای جریان و ولتاژ می باشد (VT,CT) و همچنین جهت قطع و وصل مدار نیاز به کلیدهای فشار قوی نظیر سکسیونر و دیژنکتور می باشد بعلاوه یکسری وسایل دیگر نظیر برقگیر، لاین تراپ و… جهت حفاظت و … مورد نیاز می‌باشد . جهت حفاظت خطوط و وسایل نصب شده در پست نیاز به رله های حفاظتی و همچنین در مواقعی که برق پست قطع می شود نیاز به یک ولتاژ ثابت و ذخیره شده می باشد که آن توسط سیستم باطریخانه تأمین می شود .

1)      تجهیزات پست

یک پست فشار قوی ممکن است شامل تمامی یا قسمتی از تجهیزات زیر باشد .

1ـ سوئیچگیر (switch hear)

2ـ ترانس قدرت (power tranformer)

3ـ ترانس زمین(Ground tr)  

 4ـ ترانس تغذیه داخلی (server tr)

5ـ جبران کننده (Compensa tors)

الف : خازنی Capacitor(s)

ب : سلفی Inductor (s) ابتدا توضیح مختصری در مورد هر کدام از موارد فوق داده می شود سپس نکات مهم به تفصیل شرح داده می شود .

1ـ2) سویچگیر :

عبارتست از مجموعه ای از عناصر و تجهیزات که به منظور ارتباط فیدرهای مختلف در یک ولتاژ معین مورد استفاده قرار می گیرند و خود شامل اجزاء زیر می باشد :

1ـ باسبار یا شینه (Bus Bar) – [B.B]

2ـ کلیدهای قدرت (Circuit Breaker )- [D.S]

3ـ سکسیونر یا جدا کننده (Disconector Swich )-[D.S]

4ـ ترانسفورماتور جریان(C.T)      (Current transformer)      

5ـ ترانسفورماتور ولتاژ (T.V)                 (Noltage trnsformer)

6ـ برقگیر (P.I)                        (Post Insulation)

7ـ تکه موج (L.A)                    (Ligting Arestor)

8ـ تکه منطبق کننده خط Line trap)   یا  (Ware trap 

9ـ مقره            Post insukator P.I

ترانسفورماتور قدرت :

برای بالا بردن ولتاژ بمنظور انتقال انرژی الکتریکی به فواصل دور ( برای انتقال برق به فواصل دور ـ همانطور که گفته شد ـ ولتاژ را بالا می برند تا تلفات خط انتقال پایین بیاید ) و همچنین برای پایین آوردن ولتاژ بمنظور رساندن آن به سطح قابل مصرف بوسیله مصرف کننده ها و همچنین برای اتصال دادن دو شبکه فشار قوی بکار می رود . ترانسفورماتور اول را افزاینده ، ترانسفورماتور دوم را کاهنده و ترانسفورماتور آخری را کوپلاژ می نامند . تفاوت ترانس یا ولتاژ با ترانس قدرت در آن است که درترانس ولتاژ یا جریان نمونه ای از ولتاژ یا جریان مورد نظر گرفته می شود و مقدار آن کاهش داده می شود و در هر لحظه ولتاژ یا جریان ثانویه تابع ولتاژ یا جریان اولیه می باشد . ولی در ترانسفورماتور قدرت چون ثانویه به بار متصل است که تعیین کننده است  توان تأمین شده توسط اولیه ، بستگی به توان خواسته شده در ثانویه دارد .

3ـ2) ترانس زمین :

هرگاه شبکه ای از یک مثلث یک طرف ترانسفورماتوری تغذیه نماید برای ایجاد

نقطة نوترال و زمین نمودن آن از ترانسفورماتور زمین که بصورت زیگزاک سیم پیچی شده است استفاده می گردد .

4ـ2) جبران کننده ها :

در جریان متناوب هادیهای منتقل کننده انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها، مصرف کننده از قبیل موتورها ، کوره های الکتریکی لامپهای گازی و حتی بوبین ها کم و بیش یک نوع مصرف کننده سلفی هستند و باعث ایجاد اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ می شوند . با بالا رفتن اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ ( ) شبکه ، ضریب توان ( ) شبکه کم شده و کاهش ( ) تأثیرات زیر را برجای می گذارد .

1ـ درانتقال یک توان ثابت با کوچک شدن ضریب توان ، توان دواته بزرگ شده در نتیجه مقدار مؤثر جریان خط I افزایش پیدا می کند که این افزایش جریان اثرات زیانباری بدنبال خواهد اشت : الف : بزرگ شدن سطح مقطع رسانه ها و کابلهای انتقال انرژی و در نتیجه بالارفتن هزینه  ب: حجیم شدن دیگر تجهیزات از قبیل کلیدها و فیوزها ، دستگاههای امدازه گیری و وسائل حفاظتی و .. متعاقب آن افزایش هزینه .

2ـ عدم توانایی استفاده از تمام قدرت ترانسفورماتور ، زیرا برای تأمین توان دواته (pw) باید :  ( ظاهری ) داشته باشیم که هرقدر   کمتر باشد نیاز به ps بیشتری داریم .

3ـ افزایش افت اختلاف سطح درترانسفورماتورها و در نتیجه مشکل شدن کار رگولاتور ولتاژ در ترانسفورناتور و ثابت نگهداشت ولتاژ در نیروگاه می شود .

4ـ افزایش تلفات در ترانسفورماتورها

5ـ کاهش راندمان ترانسفورماتورها و ضریب بهره تأسیسات الکتریکی

به دلیل فوق سعی بر این است که تأسیسات الکتریکی با ضریب توان خوب و حتی الامکان نامی خودشان کار کنند برای تصحیح و اصلاح ضریب توان

راههای ذیل موجود است :

الف : محدود کردن توان دواته : در این روش قدرت موتورها متناسب با قدرت ماشینهای افزار انتخاب شوند . بعبارت دیگر قدرت موتورها بزرگتر از قدرت مکانیکی که از موتور گرفته می شود و کاری که انجام می دهد نباشد .

ب: جبران توان دواته توسط همفاز کننده دوار که خود بردو نوع است . همفاز کننده سنکرون و همفاز کنندة آسنکرون که هر دوی آنها قابل استفاده جهت بهبود بخشیدن به وضع ضریب توان در شبکه بدون بار یا با بار ـ استفاده کرد .

ج: جبران کننده توسط خازن : یکی از راههای فنی ـ اقتصادی جهت اصلاح ضریب قدرت شبکه استفاده از خازن می باشد بدین ترتیب که بصورت موازی با بار قرار داده می شود .

بدنیست در اینجا اشاره ای هم به راکتورها شود اصولاً راکتورها در پستهای فشار قوی به دو صورت نصب می گردد :

 1ـ سری : برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه

2ـ موازی برای تغییر ضریب قدرت و اصولاً برای کاهش ولتاژ در شرایط اضطراری شبکه استفاده می شود . یا درمواقعیکه خطوط طولانی فشار قوی بدون بار بوده و بخاطر خاصیت خازنی ، ولتاژ شبکه بمقدار زیادی افزایش یافته باشد که

در این حالت از راکتور استفاده می شود .

5ـ2) تأسیسات جانبی

تأسیسات جانبی پست شامل موارد زیر می باشد :

1ـ اطاق فرمان                                                 (Control room) 

2ـ اطاق رله                                                   (Relay room)

3ـ اطاق باطریخانه                                          (Battry room)

4ـ دیزل ژنراتور اضطراری                         (Emergency generator)

5ـ تابلوی توزیع AC                                          (A.C distribution)

6ـ تابلوی توزیع DC                                         (D.C distribution)

7ـ باتری شارژر                                               (Battry charger)

8ـ روشنائی اضطراری                                      (Emergency lighting)

9ـ روشنایی محوطه                                        (Switch yard lighting)

10ـ تأسیسات زمین کردن و حفاظت در مقابل صاعقه(shield wire)

2)      سوئیچگیر

اساسی ترین قسمت یک پست فشار قوی سوئیچگیر می باشد که اکنون به شرح مفصل قسمتهای مختلف سوئیچگیر می پردازیم .

1ـ3) باسبار یاشین (BUS BAR)

تعریف شین : وسیله ایست جهت جمع و توزیع انرژی الکتریکی بصورت همزمان بدین معنی که فیدرهای ورودی و خروجی و سیم ها و کابلهای یک پست و همچنین ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات یک سوئیچگیر تحت یک ولتاژ ثابت بوسیله یک هادی به نام شین در هر فاز به هم اتصال می یابند . می توان گفت که تمام انرژی ها و ترانسفورماتورها و سیمها و کابلهای یک نیروگاه یا یک تبدیلگاه که ولتاژ مساوی دارند با یک شمش یا یک رسانا بنام شین در هر فاز بهم وصل می‌شوند . شین وسیله جمع آوری و پخش انرژی در آن واحد است .  

جنس شین ممکن است از نس یا آلومینیم باشد آلومینیم در برابر مس دارای خواص به شرح زیر است ک استقامت استاتیکی آلومینیم از مس بیشتر است . تحمل مکانیکی مس و آلومینیم باهم برابر است .

ازدیاد درجه حرارت به واسطه ازدیاد شدت جریان و یا جریان اتصال کوتاه در

آلومینیم کمتر است . آلومینیم درموقع جرقه زدن و سوختن ایجاد خاکستر زیاد نمی کند و چون جسم باقیمانده هادی الکتریسیته نمی باشد به مقره ها و پایه های عایقی شین آسیب نمی رساند .

مس درمقابل بخار گوگرد خیلی حساس است و … معایب مهم آلومینیم : اکسیداسیون سطحی ، فرورفتن در اثر فشار و اثر الکترولیتی شدید . در جداول1و2 مهمترین مشخصات و خواص فلز و آلومینیم و مس آورده شده است .

1ـ1ـ3) انواع شین از نظر شکل ظاهری

1ـ شین تخت یا تسمه ای که معمولاً از جنس مس می باشد و بیشتر در سطح ولتاژ 20kv مورد استفاده قرار می گیرد از مزایای این توع شین این است که اتصالات و برقراری انشعابات به سهولت و بدون استفاده از کلمپ مخصوص انجام می پذیرد .

2ـ شین طنابی : که هم جنس مس و آلومینیم ساخته می شود . شکل ظاهری آن شبیه سیم های مورد استفاده در خطوط هوایی می باشد لیکن برعکس خطوط هوایی در ساختمان آن از رشته های فولادی استفاده نشده است . از این نوع شین در سطوح ولتاژ :63 , 132 ,230 (kv) استفاده می شود . ازمزایای آن سهولت احداث و سرعت در تعمیرات می باشد .

3ـ شین لوله ای : این نوع شین غالباً از جنس آلومینیم می باشد و برای سطوح ولتاژ 400kv و بالاتر بکار می رود زیرا در ولتاژهای بالا بعلت اثر پدیده پوسته ای در شینهای طنابی جریان در مرکز سیم حداقل می باشد واکثر جریان از سطح خارجی سیم عبور می نماید بنابراین با لوله ای ساختن شین می توان وزن باسبار و در نتیجه هزینه آنرا کاهش داد . مزیت دیگر این نوع باسبار این است که تغییرات شکم سیم نسبت به درجه حرارت چندان محسوس نیست .

2ـ1ـ3) شینه بندی

نحوه ارتباط الکتریکی فیدرهای مختلف یک سوئیچگیر را به یک باسبار شینه بندی می گویند . عوامل مؤثر در نوع ترتیب و آرایش باسبار یا B.B Arogment به

شرح زیر می باشند :

1ـ هر پست با توجه به ظرفیت و ولتاژ دارای شینه بندی خاص خود می باشد .

2ـ میزان ضریب اطمینان در تأمین بار مصرف کننده و اینکه هرگاه عیبی در باسبار پیش آید آیا کل پست و فیدرها ، بی برق می شود یا فقط قسمتی که معیوب است خارج شده و بقیه در مدار باقی می ماند .

3ـ تعداد فیدرها : در صورتیکه تعداد فیدر ها بالا باشد می بایست آرایش مناسب ایجاد گردد .

4ـ وضعیت پست از نظر توسعة آینده

5ـ اقتصادی بودن آرایش طراحی شده

3ـ1ـ3) انواع شینه بندی :

شینه ها بطور کلی به دونوع تقسیم می شوند : شین ساده و شین مرکب

الف ـ3ـ1ـ1) شینه بندی ساده :

شین ساده ، ساده ترین نوع جمع و پخش انرژی است در شینه بندی ساده به ازای هر فاز یک شین وجود دارد ( در شبکه سه فاز ، سه شین )

در این شینه بندی تقسیم برق با همان ولتاژ ژنراتور صورت گرفته است و هر یک از ژنراتورها و خطوط انتقال دارای دیژنکتور مخصوص بخود می باشد . در دو طرف کند شین 60kv نیز جهت انتقال به راه دور در نظر گرفته شده است . هنگامیکه ژنراتورها با تمام بار کار می کنند سکسیونر های طولی باز بوده و هر دسته از مولد ها مصرف کننده های خود را به طور مستقل تغذیه می کنند در هنگام بروز اتصالی جریان اتصال کوتاه نصف حالتی است که سکسیونرهای طولی بسته هستند و ژنراتورها موازی کار می کنند . در مواقعی هم که بار کم باشد با بستن سکسیونرهای ( وصل) طولی می توان ژنراتورهای اضافی را زا مدار خارج کرد پس در قطع شین توسط سکسیونرهای مقسم شین ، اشکال اول حل می شود ( با توجه به سیستم مشروحه فوق ) و برای حل مشکل دوم باید برای برقراری ارتباط بین شین ها از دیژنکتور استفاده کرد .

ب) قطع طولی شین بوسیله دیژنکتور :

همانطور که گفته شد برای رفع اشکال دوم در شینه بندی ساده در تقسیم ‌شین از دیژنکتور استفاده می شود تا در هنگام بروز اتصالی در شین باعث قطع تمام ژنراتورها نمی شود . همچنین برای ارتباط طولی بین شین ها لزومی به بی بار کردن شین نمی باشد . این نوع دیژنکتورها به باس سکشن  (Bus section) معروف

می باشد .

ب ـ 3ـ1ـ3) شینه بندی چند تایی یا مرکب :

نوع دوم شینه بندی ، شینه بندی مرکب می باشد . برای برطرف کردن معایب مربوط به شین ساده تز شین مرکی استفاده می شود . ساده ترین ومتداولترین گونه شین مرکب باسبار دوبل می باشد . در سیستم باسبار دوبل ( دوشین بازای هر فاز ) معمولاً یک شین زیر بار است و شین دیگر به عنوان رزرو بکار گرفته می شود . ارتباط ورودی و خروجی با هر یک از شین ها به کمک یک سکسیونر برقرار می گردد . لذا در حالت کار عادی شبکه ، نیمی از سکسیونرها باز و نیم دیگر بسته هستند باید توجه داشت که تعویض بار از یک شین به شین دیگر از طریق قطع و وصل سکسیونرها می‌بایست بدون بار انجام گیرد . لذا موقع تبدیل بار از یک شین به شین دیگر باید کاملاً مطمئن بود که شین تازه وارد با وصل کردن اولین سکسیونر جریان نمی کشد . به همین دلیل است که در سیستم شین دوبل ، ارتباط دو شین بوسیله یک کلید قدرت بنام کلید کوپلاژ ( کوپلاژ ارزی ) یا Bus coupler انجام میگیرد .

ترتیب کار بدین گونه است که برای تبدیل بار از یک شین به شین دیگر ابتدا کلید کوپلاژ بسته شده و دو باسبار هم پتانسیل می گردند و سپس سکسیونرهای باز را بسته و پس از آن سکسیونرهای بسته را باز می نماییم و در پایان کار کلید کوپلاژ را نیز باز می کنیم و با بکار بردن این روش هیچکدام از سکسیونرها زیر با قطع و وصل نمی شوند استفاده از سیستم شین دوبل و کلید کوپلاژ قسمت بیشتر معایب شین ساده را برطرف نموده و امکان تمیز کردن تأسیسات و گرفتن انشعاب جدید آنرا بدون قطع برق تمام یا قسمتی از پست میسر می سازد لکن برای تعمیر یا سرویس دیژنکتورها راهی جز قطع برق وجود ندارد . از اینرو برای رفع این نقیصه با استفاده از سکسیونر موازی با هر یک ازدیژنکتورها می توان اقدام کرد. هر دیژنکتور . دو سکسیونر وجود دارد . وجود این سکسیونر ها به این خاطر است که هرگاه بخواهیم دیژنکتوررا تعمیر یا سرویس بکنیم بطور کامل از شبکه خارج نمائیم البته گاهی در خطوط انتقالی که بصورت باز ( شعاعی ) باشد یک طرف دیژنکتور . سکسیونر نصب می شود . از مزایای این نوع شینه بندی می توان ارزانی و سهولت در بهره برداری را نام برد لکن دارای معایب زیر می باشد :

1ـ تعمیرات بر روی شین بدون قطع بار امکان ندارد .

2ـ توسعه پست بدون قطع بار عملی نمی باشد .

3ـ بروز اتصالی بر روی باسبار باعث قطع کامل برق می شود .

4ـ خراب شدن دیژنکتور یکی از خطوط باعث قطع برق آن خط می گردد .

بطور کلی دو عیب : عدم توانایی انشعاب گیری و جدا نمودن خط و قطع برق

کل باسبار هنگام بروز اتصال کوتاه از معایب مهم شینه بندی ساده می باشد که برای رفع اشکالات فوق مدارات زیر طرح شده است :

الف) قطع طولی شین بوسیله سکسیونر تقسیم کنندة باس بار :

دراین روش‌شین‌بوسیله یک یا چند سکسیونر به دو یا چند قطعه تقسیم می‌شود

که درحالت عادی هر چند کدام مولدها ، شین های مربوط به خود را که دارای خروجی های مشخص می باشد اغذیه می کند و در موقع کم باری می توان با بستن سکسیونر یا سکسیونرها یک یا چند ژنراتور را از مدار خارج نمود بدون اینکه برق تعدادی از خطوط قطع گردد . بطور کلی در این روش عیب اول مطروحه ـ یعنی انشعاب گرفتن و جدا کردن امکان پذیر است همزمان که نیمی از باسبار در مدار بوده و دارای برق خواهد بود . شین 6kv خروجی ژنراتور است و مصارف الکتریکی اطراف نیروگاه را هم تأمین می نمود . این سکسیونر اصطلاحاً به سکسیونر ( بای پاس ) معروف می باشد . این سکسیونرها در حالت عادی شبکه باز هستند . بهنگام خارج نمودن یکی از دیژنکتورها بشرط آنکه فقط یکی از شین ها زیر بار باشد . ابتدا کلیه کوپلاژ را بسته و پس از آن سکسیونر مربوط به باس رزرو را وصل می نمائیم و سکسیونر باس اصلی را باز می کنیم و سپس سکسیونر بای پاس را می بندیم وپس زا قطع دیژنکتور سکسیونرهای طرفین آن را باز می کنیم . در این حالت کلید دیژنکتور Bus coapler جانشین کلید دیژنکتور مدار خروجی می گردد و حفاظت آنرا نیز به عهده می گیرد و تمامی رله های حفاظتی خط بوسیله یک رله کمکی فرمانهای قطع را از دیژنکتور مربوط به دیژنکتور کوپلاژ تغییر می‌دهند .

با توجه به اینکه در سیستم شین دوبل بطور کلی و در سرایط عادی فقط از یکش ین استفاده می شود ، لذا بر اساس آنچه که در شین ساده به آن اشاره شد برای کوچک کردن جریان اتصال کوتاه و به خاطر اینکه هر اتصال کوتاهی در برق باعث قطع کامل برق نیروگاه نشود باید بخصوص در نیروگاههای با ژنراتورهای بزرگ و متعدد که دارای شین دوبل می باشند ، نیز از قطع طولی شین استفاه شود.

برای تعمیر با سرویس در دیژنکتورها بدون قطع برق غیر از روش فوق دو راه دیگر نیز وجود دارد که ذیلاً به آن اشاره می شود :

الف ـ روش دو دژنکتوری :

در این روش برای هر خط خروجی دو دیژنکتور پیش بینی شده است و در موقع بهره برداری از خطوط یکی از دیژنکتورها بسته و دیگری باز است این روش بیشتر در شین های دوبل با دیژنکتور کشویی استفاده می شود در این سیستم نیاز به کلید کوپلاژ و سکسیونر بای پاس نمی باشد .

ب ـ روش یک ونیم دیژنکتوری :

با استفاده از این روش نیز می توان هر یک از دیژنکتورها را بدون قطع جریان فیدر از مدار خارج نمود ولی همیشه دو باسبار زیر بار می باشند .

در روش یک ونیم دیژنکتوری به ازاء هر دو فیدر خروجی سه کلید درنظر گرفته می شود و هر دو شین توسط این کلیدها به هم مرتبط می شوند این سیستم نسبت به دیگر سیستمهایی که تاکنون ذکر شده اند گرانتر می باشد ( بعلت تعداد بیشتر کلیدها ) و از درجه اصمینان بالایی برخوردار می باشد ، لذا در ایستگاههای بسیار مهم ازجمله ، پستهای تولیدی با ظرفیت بالا در نظر گرفته می شوند . چنانچه خطایی روی شین بیفتد با قطع کلیدهای طرف آن شین هیچگونه قطع لحظه ای در سایر ارتباطات نخواهیم داشت . هر خروجی یا ورودی توسط یک سکسیونر نسبت به باسبار ایزوله می شود ، چون در مواقعی که خط برای مدتی بی برق می شود سکسیونر آنرا نسبت به پست ایزوله می کند و کلیدهای اطراف خط بسته می شوند تا سیستم باسبار تکمیل شود . برای مثال جهت قطع یک خط خروجی برای لحظه ای و یا مدت طولانی باید دیژنکتورهای دو طرف کلید را باز نمود و سکسیونر ایزولة خط را هم باز نمود و سپس کلیدهای اطراف خط را بست .

ج ـ 3ـ1ـ3) باسبار دوبل ( راهرو اصلی )

نوع دیگری از شینه بندی دوبل ، راهرو اصلی می باشد . در این سیستم از هر دو شین بعنوان شین کار استفاده می شود یک ورودی (TI) توسط دیژنکتور و سکسیونر مربوط DITI روی باس (I) و یک ورودی دیگر T2 توسط کلیدهای مربوط روی باس (II) و نیز تعدادی از خروجی ها از باس (I) و تعدادی از باس (II) تغذیه می شوند . حال اگر بدلیلی ( افزایش بار ترانس ، یا تعمیر بر روی باسبارهای I , II ) نیاز باشد یک خروجی از روی یک باس به باس دیگر منتقل شود می توان در ابتدا با بستن سکوپلر مربوطه و سپس با بستن سکسیونری که ان خروجی به باس جدید مرتبط می نماید و باز نمودن سکسیونر قبلی ( که به باس قبل مرتبط بود ) خروجی مورد نظر را به باس جدید منتقل نمود ، بعد از این مرحله باید باس کوپلر باز شود عمل باسکوپر سنکرون کردن دو باس می باشد و در نتیجه سکسیونرهای خط با آن موازی می شوند و عمل قطع ووصل آنها بلامانع می گردد . بطور مثال برای انتقال خروجی FI از باس عملیات زیر انجام می شود :

الف ـ بستن باس کوپلر شماره 1

ب ـ بستن سکسیونر D2 P2

ج ـ باز کردن سکسیونر DI P1

د ـ باز کردن باس کوپلر شماره 1

Bus Section

د ـ3ـ1ـ3) سیستم شینه یندی حلقوی ( زنجیره ای )

دراین سیستم کلیدها بر روی شین قرار گرفته اند و بدینصورت یک شین حلقوی به تعداد ارتباطات منشعب تقسم می گردد . در این حالت تعداد کلیدها نظیر سیستمهای تک شینه و یا شین دوبل اصلی و یدک می باشد و در شین کار به ازاء هر ارتباط یک کلید بکار گرفته شده است و سیستم مزبور بعد از سیستم یک و نیم کلیدی از درجه اعتبار اطمینان خوبی برخوردار خواهد بود زیرا هر ارتباط از دو جهت ( سیستم حلقه ) با بقیه متصل می باشند . چنانچه خطایی بر روی شین بیفتد

حلقه با باز شدن کلیدهای دو طرف اتصالی پاره شده و ارتباط از سیستم خارج می‌شود ولی بقیه می توانند بکار خود بدون قطع موقت هم ادامه دهند .

مزایای این نوع شینه بندی :

1ـ هر دیژنکتور بدون از دست دادن مداری می تواند قطع گردد .

2ـ بروز اتصال کوتاه در بدترین حالت و در هر نقطه از باسبار باعث از دست رفتن تنها یک فیدر خواهد شد .

3ـ هزینه سرمایه گذاری نسبت به شینه بندی دوبل کمتر است زیرا در اینجا برای هر فیدر یک دیژنکتور مصرف شده است .

این نوع شینه بندی غالباً تا حداکثر هشت فیدر مورد استفاده قرار می گیرد زیرا با افزایش فیدرها جریان نامی باسبار نیز افزایش پیدا خواهد نمود و چون جریان باسبار از دیژنکتور عبور می نماید لذا از نظر هزینه اقتصادی نخواهد بود .

ز ـ3ـ1ـ3) شینه بندی سه کلیدی :

این توع شینه بندی در جاییکه فقط دو فیدر ترانس و یا چهار فیدر خط موجود باشد مورد استفاده قرار می گیرد .

ترتیب قرار گرفتن فازهای باسبارها :

هادیهای باسبار بطریق مختلفی نسبت به یکدیگر قرار می گیرند . بهتر است حالات مختلف را برای سیستمی با باسبار دوبل درنظر بگیریم .

در پستهایی که در فضای آزاد قرار دارند حالت D بر حالتهای A,B,C ارجحیت دارد. چون افتادن یا پارگی یک باس بار یا فازهای یک باسبار نباید باسبار دیگر را درمعرض خطر قرار دهد و همچنین تعمیر حالتهای A,B,C مشکلتر می باشد لذا از این حالتها در مواردیکه پست در فضای بسته باشد استفاده می شود .

4ـ1ـ3) ایمنی باسبار

ایمنی ناحیه باسبار را می توان با توجه به نکات زیر افزایش داد :

1ـ باسبار ها یا فازهای باسبار روی یکدیگر بخصوص در پستهایی که در فضای آزاد قرار گرفته اند واقع نشود .

2ـ اتصالات مدار بویژه در پستهایی که درفضای آزاد قرار گرفته اند از روی باس بار عبور نکنند .

3ـ تا حد امکان از حداقل ایزولاتور استفاده نماییم .

4ـ از حداقل اتصال در هادیها استفاده نماییم .

5ـ روشن و واضح بودن روش های تعمیر .

6ـ وسائل مناسب برای نظارت بر کلیه تجهیزات .

7ـ تا حد امکان از قرار دادن تجهیزاتی از قبیل ترانسفورماتور ولتاژ ، برقگیر ، سکسیونر زمین درناحیه باسبار خودداری شود .

دردیاگرامها شینها را توسط ولتاژ مربوطه و سطح اتصال کوتاه آن نشان می‌دهند :

سطح اتصال کوتاه :S ، ولتاژ شین :V

مدار معادل یک شین را می توان توسط یک منبع و یک آمپدانس نمایش داد:

5ـ1ـ3) رنگ آمیزی شین ها

از آنجائیکه تشعشات حرارتی شین های رنگ شده نسبت به شین های رنگ نشده بیشتر می باشد در نتیجه بازدهی شین ها توسط رنگ آمیزی تا حدودی افزایش می یابد بطوریکه : ( شین رنگ شده )I=(0.8-0.9)I ( شین رنگ نشده ) از طرفی با رنگ آمیزی نمودن می توان فازهای مختلف را مشخص نمود :

سفید ـ نول MP و قرمز :فاز : P : تکفاز

فاز T ـ بنفش و فاز S سبز و فاز R ـ زرد : سه فاز

با استفاده از رنگ حرارتی می توان درجه حرارت شین را کنترل نمود . این رنگها در اثر تغییر درجه حرارت تغییر رنگ می دهند و آنها را معمولاً در نقاط اتصال شینها که بعلت قابلیت هدایت کمتر از نقاط دیگر گرم می شوند می مالند .

برای ورود به قسمت 2 و 3 سوئیچگیر یعنی سکسیونر و دیژنکتور لازمست توضیحات کلی در مورد مقدمات و ملزومات کلیدهای فشار قوی و ضعیف و همچنین اصول کلی قطع و وصل شبکه و … بترتیب گفته می شود .

2ـ3)کلیدهای فشار قوی

کلیدهای فشار قوی علاوه بر اینکه وسیله ارتباط برقرار کردن بین مولدها و ترانسفورماتورها و مصرف کننده ها و سیستم های انتقال انرژی و جدا کردن آنها از یکدیگر است بلکه حفاظت دستگاهها و وسایل و سیستمهای الکتریکی را در مقابل جریان زیاد . بار زیاد و جریان اتصال زمین را یز بعهده دارد پس غیر از حالات استثنائی باید بتوانند هر نوع جریانی را اعم از جریان کوچک بار سیم ها ( جریان خازنی خطوط ) و یا جریان مغناطیسی ترانسفورماتور بدون بار را تا بزرگترین جریانی که ممکن است در شبکه بوجود آید ( جریان اتصال کوتاه ) از خود عبور دهند . بدون اینکه اثرات حرارتی یا دینامیکی این جریانها خطراتی برای کلید فراهم سازد . در ضمن نوعی از کلیدها ( کلید قدرت ) باید قادر باشند هر نوع جریان با هر شدتی را ( جریانهای عادی و اتصال کوتاه ) درکوتاهترین مدت قطع و وصل نماید و بالاخره کلیدهای فشار قوی باید قادر باشند در حالت قطع ( جدا بودن تیغه ها) هر نوع ولتاژی که بین دو سربز کلید ( دو تیغ باز کلید ) برقرار می شود بدون کوچکترین احتمال ایجاد قوس الکتریکی تحمل کنند .

اگر کلیدی هم مثلاً ارتباط دو شبکه ای را فراهم می سازد که نسبت به هم آسنکرون می باشد در حالت قطع نیز هر دو طرف زیر پتانسیل قرار دارد . همچنین درحالت بسته نیز اولاً باید در مقابل عبور جریان بار و یا حتی جریان اتصال کوتاه ازخود مقاومت قابل ملاحظه ای نشان ندهند درثانی در مقابل اثرات حرارتی و دینامیکی این جریان در یک زمان گسترده و طولانی باید کلیدهای فشار قوی دارای پایداری و ثبات قابل ملاحظه ای باشند . به عبارت دیگر باید کلیدهای فشار قوی از یک استقامت حرارتی ودینامیکی تعیین شده و مورد اطمینانی برخوردار باشند . در ضمن تمام قسمتهای کلیدهای فشار قوی چه در موقع قطع چه در موقع وصل باید کاملاً منسبت به زمین ایزوله و عایق باشند . شبنم و آلودگی های سطحی روی کلید و گازها و بخارات و مایعاتی که از خود کلید متصاعد می شود نیز نباید باعث نقصان بیش از حد مجاز قدرت عایقی قسمتهای مختلف کلید گردد . کلید فشار قوی باید بتواند مدار الکتریکی را زیر ولتاژ نامی ببندد و همچنین باید بتواند مدار الکتریکی را ضمن عبور جریان باز کند دو شرط مذکور مشکلات اصلی کلید های فشار قوی می باشد و ساختمان و مکانیسم قطع و وصل کلیدهای فشار قوی بر همین اساس می باشد . در ضمن کلیدی که دو شرط نامبرده را یکجا داشته باشد از لحاظ اقتصادی نقرون به صرفه نیست . با توجه به مطالب گفته فوق کلیدهای خاصی با شرایط مخصوص و محدودی طرح و ساخته می شوند که عبارتند از :

1ـ قطع کننده یا سکسیونر

وسیله ایست برای ارتباط دستگاهها و سیستمهای برقی و اصولاً در جائی بکار برده می شود که بدون ولتاژ کردن آن قسمت مورد نظر باشد و این کار نباید باعث قطع جریان یا برقراری جریان گردد . به عبارت دیگر قطع و وصل سکسیونر باید بدون ایجاد جرقه انجام گیرد .

2ـ کلید بار

کلیدیست که می تواند جریانهای کم و جریانهای بار و حتی چند برابر کوچکی از جریان نامی را نیز قطع کند و مورد استعمال آن در کلید موتوری و در انشعابهای کوچک و کم ارزش است . همچنین باید در هنگام عبور جریان اتصال کوتاه نباید باعث قطع مدار گردد . اگر این کلید در حالت قطع دارای قدرت عایقی بسیار خوب هم باشد و جریان خزنده و سطحی نیز با زمین نداشته باشد به آن کلید قطع بار یا سکسیونر قابل قطع زیر بار گفته می شود .

3ـ کلید قدرت

این کلید قادر است مدار الکتریکی را درضمن عبور هر نوع وهر شدت جریانی قطع و هر شبکه اتصالی شده را به مولد برق وصل کند .این کلید محدودیت جریانی ندارد و برای بزرگترین جریانهای اتصال کوتاه ساخته می شود و باید بتواند در مدارهای کاملاً اندوکتیو نیز بخوبی عمل کند .

اکنون پس از آشنایی مختصر با انواع کلیدهای فشار قوی و قبل از پرداختن به ساختمان داخلی و نحوه عملکرد انواع مختلف کلیدها ، قطع و وصل مدارات مختلف را مورد بررسی قرار می دهیم به ایندلیل است که قطع کامل جریان توسط کلید قدرت ، تنها بستگی به عوامل فیزیکی و مکانیکی کلید ندارد بلکه بیشتر بستگی به نوع و فرم جریان دارد برای اینکه بتوان این بررسی را به سادگی انجام داد تأثیر نوع گذشت جریان I(t) را روی دوام جرقه بین دو تیغه با دو قطب کلید مشخص کرد :

فرض می کنیم

الف ـ اختلاف سطح بین دو قطب کلید در حال جرقه کوچکتر از اختلاف سطحی باشد که باعث عبور جریان می شود اختلاف سطح بین دو قطب کلید در حال جرقه را به اختصار ولتاژ جرقه یا ولتاژ جرقه و اختلاف سطح که باعث عبور جریان می شود . ولتاژ جریان رسان می نامیم .

ب ـ بفرض اینکه جرقه خاموش شود این خاموشی و قطع جرقههمیشه در ضمن عبور جریان متناوب از صفر صورت می گیرد بدین جهت چون هیچگاه امکان ندارد در موقعی که جریان دارای شدتی غیر از صفر است غفلتاً صفر و یا بالاجبار قطع شود لذا قطع جریان باعث ازدیاد اختلاف سطح در مدار ، که اغلب اندوکتیو است نمی گردد در ضمن با قبول فرض (الف) جریانی که درضمن جرقه از کلید می گذرد نسبت به جریان مدار بسته قبل از شروع جرقه ، تغییر شکل پیدا می کند .

با قبول دو اصل فوق نی توان گفت که اگر جدا شدن کنتاکتهای کلید در زمانی ایجاد شود که جریان دارای شدتی غیر از صفر است جریان بدون تغییر شکل یافتن و بدون توجه به باز شدن کلید تا لحظه ای که طبق تغییرات طبیعی و عادی و نوسانی خودش به صفر نرسیده است به مسیر خود ادامه میدهد . در لحظه گذشت جریان از صفر ، جریان قطع و قویی خاموش می شود و اگر از این لحظه به بعد شرایط لازم برای خاموش ماندن جرقه درکلید فراهم باشد ، جرقه دیگر برنمی گردد . با این مقدمه که در مورد قطع مدارات گفته شد به بررسی عوامل قطع مدارات مختلف می پردازیم :

1ـ2ـ3) قطع مدارات مختلف

الف ـ قطع مدار اهمی

در یک مدار کاملاً اهمی جریان در مدار با ولتاژ مولد همفاز می باشد بدین معنی که منحنی جریان و ولتاژ بطور همزمان از نقاط ماکزیمم و صفر می گذرند بنابراین پس از باز شدن کلید و ایجاد قوس تا لحظه صفر شدن جریان قوس ادامه پیدا می کند ودر این لحظه جرقه خاموش می گردد و از این لحظه به بعد نیز ولتاژ مولد از مقدار صفر افزایش می یابد تا به مقدار ماکزیمم خود میرسد . همانطور که گفته شد این ولتاژ ، ولتاژ برگشت نام دارد و کلید میبایست استقامت الکتریکی لازم را در مقابل این ولتاژ دارا بوده تا از برقراری مجدد جرقه جلوگیری بعمل آید .

ب ـ قطع مدار سلفی :

چنانکه منحنی های ولتاژ و جریان نشان می دهد بعد از بازشدن کلید جریان مدار بشکل جرقه در دو سر کلید مسیر خود را ادامه می دهد و در لحظه عبور منحنی جریان از نقطه صفر این جرقه خاموش می گردد لکن در همین زمان ولتاژ دو سر کلید با حداکثر مقدار خود ظاهر می گردد و موجب برگشت جرقه می گردد و بنابراین در یک مدار سلفی احنمال برگشت جرقه نسبت به مدار مقاومتی بمراتب بیشتر می باشد و خاموش نمودن قوس درمدار سلفی مشکلتر از مدار اهمی می‌باشد پس با توجه به نکات گفته شده یک کلید فشار قوی نباید اصلاً بتواند مدار کاملاً سلفی را قطع کند . زیرا برگشت ولتاژ در زمان عبور جریان از صفر بلافاصله و غفلتاً به ماکزیمم شدت خود میرسد و باعث می شود که گازهای داغ جرقه پیشین مجدداً جرقه را روشن کند که اصطلاحاً برگشت جرقه نامیده می شود . اگر بخواهیم گازهای داغ جرقه قبلی را بوسیله خارج خاموش کنیم تا عمل برگشت جرقه متوقف شود این کار باید در زمانی صورت بگیرد که هنوز ولتاژ برنگشته یا به مقدار ماکزیمم شدت خود نرسیده است انجام پذیرد . با توجه به اینکه جرقه عملاً خاموش می شود پس حتماً برگشت ولتاژ در زمان صفر شدن جریان بلافاصله باشد شدت تا هر چه تمامتر بر نمی گردد بلکه برای برگشت ولتاژ به ماکزیمم مقداری زمان نیز لازم است .

ج ـ قطع مدار خازنی :

در مدار خازنی خالص جریان نسبت به ولتاژ نود درجه پیش فاز می باشد در نتیجه پس از باز شدن کلید و تشکیل جرقه در زمان صفر شدن جریان قوس خاموش می گردد ولی همچنانکه از منحنی مشخص است در این لحظه خازن با ولتاژ ماکزیمم مولد شارژ شده است و بعد از قطع جریان این ولتاژ را در خود نگهداری می نماید بنابراین ولتاژ دو سر کلید قطع شده که اختلاف دو ولتاژ مولد و خازن می باشد ـ در این لحظه صفر است و با گذشت زمان این اختلاف با توجه به  افزایش می یابد ( توسط قسمت هاشور خورده 9 بطوریکه در حداکثر مقدار خود به دو برابر ولتاژ ماکزیمم مدار می رسد که هرگاه در فاصله خاموش شدن قوس و ایجاد این ولتاژ در دو سر کلید فاصله کنتاکتها بحد مناسب از هم دور نشده باشند موجب برگشت قوس شده و از این نظر مشکلاتی برای کلید فراهم می گردد .

از بررسی های فوق مشخص می گردد که نحوه برگشت ولتاژ در دو سر کلید کاملاً به نوع مدار بستگی دارد و بنابراین خاموش نمودن قوس درمدارات مختلف . متفاوت است بطوریکه در مدار اهمی این کار بسادگی انجام می گیرد ولی در مدارات سلفی بعلت برگشت ناگهانی ولتاژ با حداکثر مقدار خود خاموش نمودن جرقه بسیار مشکلتر است در مورد مدارات خازنی نسبتاً ساده تر بوده ولی بالا رفتن ولتاژ برگشت را بمیزان دو برابر حداکثر ولتاژ باید در نظر داشت .

2ـ2ـ3) بررسی وصل مدارات مختلف

در بررسی قطع مدارات دیدیم که خاموش شدن قوس همیشه در لحظه صفر شدن جریان اتفاق می افتد . به هنگام وصل یک مدار نیز جریان مدار در این لحظه الزاماً صفر نمی باشد و بستگی به زمان وصل دارد و هر چه میزان ولتاژ در لحظه وصل کلید بیشتر باشد به هنگام نزدیک شدن کنتاکتهای کلید به همدیگر در اثر کوچک شدن فاصله و شکست الکتریکی قوس و جرقه نیز زودتر و بیشتر ایجاد می گردد .

بنابراین مشاهده می گردد که همانند حالت قطع مدار ، وصل مدار نیز توسط کلید با تشکیل قوس همراه می باشد حال وصل کلید را در مدارات مختلف مورد بررسی قرار می دهیم :

الف ـ وصل مدار اهمی

پس از فرمان وصل کلید در حین نزدیک شدن کنتاکتها در یک زمان معین بین دو کنتاکت کلید جرقه می زند و ولتاژ مولد با مقدار واقعی خود بر روی مقاومت R افتاده و باعث می شود که جریان I با شدت واقعی خود بر روی مقاومت R افتاده و باعث می شود که جریان I با شدت واقعی خود بطور عادی از مدار عبور نماید .

ب ـ وصل مدار سلفی

از آنجائیکه سلف با تغییرات ناگهانی جریان مخالفت می نماید لذا وصل کلید در هر زمان که باشد جریان مدار سلفی از صفر شروع می شود و با نود درجه عقب افتادگی از ولتاژ مولد شکل موج خود را طی می نماید در لحظه وصل کلید و تشکیل جرقه با وصف اینکه ولتاژ مولد دارای مقدار مشخصی بوده و بلافاصله این ولتاژ به دو سر سلف می افتد لکن جریان سلف از صفر شروع می گردد . بنابراین در لحظات اولیه بعد از وصل کلید جریان مدار شکل موج سینوسی کامل ندارد بلکه دارای دومؤلفه سینوسی و dc می باشد ومقدار مؤلفه dc بستگی به زمان وصل کلید دارد بطوریکه هرگاه کلید در لحظه ولتاژ ماکزیمم وصل گردد مقدار آن صفر و هرگاه کلید در زمان ولتاژ صفر وصل گردد مقدار آن حداکثر خواهد بود . از اینرو در بدترین شرایط میزان جریان کل مدار معادل دو برابر جریان متناوب شبکه خواهد بود . اهمیت اینموضوع زمانی روشن می شود که کلید بر روی یک مدار اتصال کوتاه شده بسته شود و در این شرایط کلید تحت تأثیر نیروی دینامیکی شدیدی قرار می گیرد که مشخص نمودن حداکثر جریان وصل درکلید ها یا جریان ضربه ای از اهمیت زیادی برخوردار است.

ج) وصل مدار خازنی

با فرض اینکه در لحظة وصل کلید خازن بدون بار و خالی می باشد فقط در شرایطی که وصل کلید درلحظة صفر ولتاژ باشد جریان بصورت عادی و بدون هیچگونه نوسانی جاری خواهد شد . زیرا با شروع ولتاژ خازن از صفر و عبور جریان خازن نیز متناسب با افزایش ولتاژ بار خواهد گرفت و جریان مدار نسبت به ولتاژ مدار 90 درجه جلو خواهد افتاد  ولی در عمل وصل کلید با صفر بودن ولتاژ همزمان نخواهد شد بلکه عمل وصل با جرقه همراه خواهد بود و چون خازن در این لحظه خالی و بدون بار است بایستی بلافاصله ولتاژ مدار را بخود بگیرد بدین معنی که در لحظه کوچکی می بایست جریان بسیار بزرگی از خازن عبور نموده و بلافاصله آنرا شارژ نموده و سپس بسرعت میزان جریان افت نموده و مسیر عادی سینوسی خود را طی نماید  بنابراین با توجه به جریان خیلی زیاد درلحظه شروع وصل کلید جریان قوس بسیار زیاد و شدت جرقه متناسب با آن خیلی زیاد خواهد بود بطوریکه اغلب موجب انهدام کلید می گردد از اینرو در مدارات خازنی برای رفع این مشکل تدابیری اتخاذ می گردد . با توجه به مطالب ذکر شده می بینیم که به هنگام قطع و وصل مدارات توسط کلید جرقه ایجاد می گردد که با توجه به اینکه حرارت زیادی دراثر قوس ایجاد می شود این حرارت می تواند به کنتاکتها و سایر قسمتهای کلید آسیب وارد نماید بنابراین می بایست زمان این جرقه به حداقل رسیده و در سریعترین زمان ممکن قوس خاموش گردد .

مطالب ذکر شده در مورد قطع و وصل مدارات تکفاز می باشد البته به دلایل زیر به طور کاملاً صحیح نمی توان از نتایج بررسی مدار یکفاز در مدار سه فازه استفاده کرد زیرا بفرض اینکه شبکه سه فاز را بصورت ستاره ببندیم:

الف ـ برگشت ولتاژ در کلیدی که مقطع شده از اختلاف سطح فاز و صفر بزرگتر است زیرا با صفر شدن جریان آن کلید ، جرقه کلید آن فاز و در نتیجه مدار آن فاز قطع می شود در صورتیکه دو فاز دیگر هنوز جریان دارند . این به این دلیل است که جریانها ، حتی در حالت تعادل بار و تقارن کامل در سیستم ، نسبت به هم 120 درجه یا 60 درجه الکتریکی اختلاف فاز دارند . در واقع صفر شدن جریانها در یک زمان نمی باشد .

ب ـ با قطع شدن جریان یک فاز : کیفیت جریان در فازهای دیگر ـ که هنوز قطع نشده بکلی تغییر می کند و نقطه صفر جریانهای قطع نشده تغییر محل پیدا می کند و به علت اینکه جریانها همزمان و یکجا ، قطع نمی شود قدرت قطع کلیدها مختلف خواهد شد .

ج ـ در مدارات تکفاز اشکال قطع ووصل جریان در کلید فقط بستگی به نوع مدار دارد ولی در شبکه سه فاز علاوه بر اینکه مشکلات قطع و وصل بستگی به عناصر و اعضای تشکیل دهنده مدار سه فاز دارد بستگی به نوع و محل اتصالی ها (اتصال دو فاز ـ اتصال سه فاز ـ اتصال زمین ) و نوع ارتباط مرکز ستاره سیستم سه فاز نیز دارد .

3ـ2ـ3) روشهای سریع خاموش نمودن جرقه در کلیدها

با توجه به مشکلاتی که درهنگام قطع و وصل مدارات بوجود می آید نتیجه‌گیری شد که برای حل این مشکل همیشه سعی بر این است که قوس الکتریکی بین دو کنتاکت از هم جدا شدة کلید پس از خاموش شدن بطور طبیعی دراثر عبور عادی جریان از صفر مجدداً بر نگردد ومشتعل شود لذا باید جرقه خاموش و قطع گردد که مطالعات و تجارب نشان داده است که این خاموشی و قطع باید در شرایطی باشد از قبیل اینکه : خاموشی سریع صورت بگیرد ، جرقه گیرها باید دارای ظرفیت حرارتی زیاد باشند ، جریانی که درلحظة قطع کلید از قوس می گذرد بایدکوچک نگه داشته شود ، فاصلة دو کنتاکت آنقدر سریع از هم زیاد شود که ولتاژ لازم برای جرقه بین این دو کنتاکت در این فاصله به حدود تقریبی دو برابر ولتاژ شیکه برسد یا استقامت الکتریکی بین دو کنتاکت در لحظة صفر شدن جریان (قطع خودبخود قوس) آنچنان زیاد گردد که امکان برگشت مجدد جرقه موجود نباشد ، جرقه گیر باید طوری باشد که قوس الکتریکی از مسیر اصلی خود منحرف نشود . در نتیجه مطالعات و تحقیقات پیگیر در این زمینه روشهای مختلفی برای خاموش کردن سریع جرقه پدید آمده است که ذیلاً به شرح مختصر چند نوع آن اشاره می شود :

1ـ ازدیاد طول قوس

قوس ایجاد شده به هنگام قطع کلید با جدا شدن و فاصله گرفتن کنتاکتهای ثابت و متحرک از همدیگر طویلتر می شود و پس از رسیدن فاصلة دو کنتاکت بحد نهایی

خود طول قوس در اثر دو عامل زیر مجدداً افزایش می یابد :

الف ـ حرارت قوس : بر اثر حرارت قوس هوای اطراف قوس گرم شده و به بالا صعود می کند و قوس را نیز به دنبال خود می کشاند کنتاکتهای کلید می بایست قادر باشند حرارت زیادی را در پایه قوس تحمل نمایند .

ب ـ اثر حوزة مغناطیسی :

جریان درمسیر خود از طریق کنتاکت ثابت و قوس و کنتاکت متحرک ایجاد یک حوزه مغناطیسی می کند در زیر جرقه حوزه های هر سه قسمت باهم جمع می‌شوند ایجاد نیروی منتجه F را می نماید و این نیرو باعث حرکت قوس در همان جهت شده و در نتیجه طول قوس افزایش پیدا می کند از طرفی نیروی وارد بر قوس الکتریکی را می توان توسط حوزه مغناطیسی یک بوبین جریان دار بنام بوبین دمنده بطریقی نصب می گردد که جهت حوزه مغناطیسی آن با جهت حوزه مغناطیسی قوس مطابقت نماید شدت فوت کردن و راندن قوس الکتریکی بستگی به شدت جریان مدار دارد بطوریکه اثر آن در جریانهای زیاد اتصال کوتاه بسیار شدید می باشد ولی در جریانهای کم این اثر ناچیز است .

بنابراین درکلیدهای با قدرت کم از میله های آهنربایی که در محفظة جرقه گیر نصب می شود استفاده شده است . بمنظور محدود کردن فضای جرقه و جلوگیری از سرایت جرقه به فازهای مجاور یا قطعات زمین شدة کلید کنتاکتهای مختلف را توسط قوطیهای عایقی سرباز نسبت به هم و نسبت به زمین عایق می کنند .

برای ایجاد طول قوس نسبتاً زیاد در فضای نسبتاً کوچک و باریک از تعدادی میله یا قطعات و برآمدگیهای عایقی استفاده می شود که ضمن اینکه مقداری از حرارت قوس را می گیرند باعث طویل شدن مسیر قوس می گردند .

2ـ تشدید خنک کردن قوس

به هنگام فوت کردن قوس اگر انتهای محفظة جرقه گیر باز باشد جرقه با ورود تدریجی به هوای سرد خودبخود خنک می شود از طرفی میله های عایقی داخل محفظه نیز در خنک کردن قوس بسیار مؤثر هستند با این وصف محفظة جرقه گیر را طوری می سازند که سطح قاعده فوقانی آن کوچکتر از سطح قاعده تحتانی باشد و در نتیجه تماس جرقه با محفظة عایقی که اغلب از سرامیک یا سفال می باشد میسر شده و عمل خنک کردن نجدید می شود .

3ـ مقطع کردن قوس

هر قوس الکتریکی دارای یک افت اختلاف سطح الکتریکی می باشد که مقدار آن را می توان بامقطع کردن قوس بالا برده و از ادامه جرقه جلوگیری نمود . مقطع کردن قوس توسط تعدادی تیغة فلزی در محفظه جرقه گیر صورت می گیرد .

4ـ خاموشی درنقطه صفر

درجریان متناوب اگر کنتاکتها درست درموقع عبور جریان از صفر از هم جدا شوند خیلی سریع بقدری از هم فاصله بگیرند که برگشت ولتاژ نیز باعث جرقه نشود و قطع کلید کاملاً بدون جرقه انجام می گیرد و از طرفی قطع جریان بدون جرقه در ضمن صفر شدن جریان باعث ایجاد اختلاف سطح شدید القایی نیز نمی شود کلیدهایی که مدار جریان متناوب را بدون جرقه یا قوس الکتریکی و بدون ازدیاد ولتاژ قطع می کند بنام کلید سنکرون معروف هستند در این کلید بکم تکنیک خاصی جریان برای مدت کوتاهی در صفر نگه داشته می شود و در این فاصله زمانی باید کنتاکتهای کلید از هم جدا شده و آنقدر از هم فاصله بگیرند که برگشت ولتاژ باعث جرقه در این فاصله نشود این کلید با تمام محاسن آن بعلت اینکه احتیاج به دستگاههای اضافی و گران قیمت ودقیق دارد خیلی رواج پیدا نکرد گرچه امروزه کلید سنکر ونیزه با فرمان الکترونیکی نیز ساخته شده است .

5ـ خازن موازی با کنتاکتها

در کلیدهای جریان دائم می توان باموازی کردن یک خازن با ظرفیت مناسب با کنتاکتهای کلید جرقه را خاموش نمود . طرز کار بدین قرار است که به هنگام باز شدن کنتاکت کلید ، خازن بعنوان ذخیره کننده الکتریکی تمام انرژی را که می بایست در قوس ازبین برود در خود ذخیره می کند . در فاصله زمانی که خازن بر روی ماکزیمم ولتاژ پر می شود فاصله کنتاکتها آنقدر از هم دور می شوند که دیگر این ولتاژ نمی تواند باعث برگشت جرقه شود .

6ـ خلاء

ولتاژ جرقه ای در یک حوزه الکتریکی یکنواخت بین دو الکترودو به فاصله d

برای یک گاز معین و جنس الکترود معین تابع حاصل ضرب فشار گاز و فاصلة دو کنتاکت است . مثلاً در هوا با فشار 760torr هر torr برابر 333/1 میل بار و d=1cm ولتاژ جرقه ای vp=3.5kv می باشد . این اختلاف سطح با افزایش فشار هوا زیاد و با کاهش فشار هوا کم می شود و در فشار تقریباً 0.5torr یک مینیم پیدا می کند که با کاهش بیشتر فشار اختلاف سطح جرقه مجدداً بطور سریع افزایش می یابد.

بنابراین می توان برای بالا بردن اختلاف سطح جرقه ای و در نتیجه جلوگیری از جرقه ، فشار داخلی محفظه جرقه گیر کلید را تا حد امکان پایین آورد .

7ـ روغن

روغن به علت خواص عایقی بسیار خوب واختلاف سطح جرقه ای بالا در کلید بخصوص درکلیدهای فشار قوی مورد استعمال زیاد دارد به هنگام جدا شدن دو کنتاکت جریان رسان در روغن و ایجاد جرقه و قوس شدید بین دو کنتاکت ، روغن اطراف جرقه بعلت حرارت زیاد قوی تجزیه و بخار می شود در نتیجه اطراف جرقه را حبابی از گاز احاطه می نماید که متناسب با شدت جرقه از لایه های مختلفی تشکیل شده است قسمت اعظم (80%) گاز داخل حباب هیدروژن می باشد و وجود همین هیدروژن دلیل برتری خاصیت خنک کنندگی روغن نسبت به هوا می باشد . زیرا قابلیت هدایت حرارتی هیدروژن بسیر خوب و در حدود هشت برابر قابلیت هدایت حرارتی ازت N2 می باشد بطوریکه در حدود 90% انرژی حرارتی قوس به روغن تحویل می گردد که تأثیر بسیار در خاموش شدن قوس دارد . با استفاده از حوزه های مغناطیسی و یا در اثر به جریان انداختن سریع روغن قوس را وادار به حرکت و یک طرف می نمایند و قوس متحرک چون دائماً روغن های جدیدی را تجزیه و بخار می نماید نسبت به قوس ساکن بیشتر حرارت از دست می دهد یکی دیگر ازمزایای قطع و وصل در روغن اینست که اصولاً در روغن حاملهای بار یا وجود ندارد و یا خیلی کم است و از این رو یک قوس الکتریکی قوی نمی تواند درروغن ظاهر شود و درنتیجه کار کلید ساده تر و انرژی جرقه کمتر می شود کوچک بودن انرژی حرارتی قوس مانع سوختگی کنتاکتها درروغن می شود ، لذا کلیدهای روغنی فشار ضعیف درمقایسه با کلیدهای هوایی دارای ابعاد نسبتاً کوچکتری می باشد کنتاکتورهای روغنی برای قطع و وصل جریان متناوب بسیار مناسب است ولی برای قطع و وصل جریان دائم با شدت زیاد بعلت ایجاد دودة شدید مناسب نمی باشد بهنر است از کنتاکتور هوایی استفاده می شود .

4ـ2ـ3) قطع جرقه درکلیدهای فشار قوی

همچنانکه میدانیم قطع و خاموش نمودن جرقه در بار سلفی نسبت به انواع دیگر بارها مشکلتر می باشد زیرا در این حالت به هنگام عبور جریان از صفر و خاموش شدن خود به خودجرقه ولتاژ شبکه که عامل برگشت مجدد جرقه است در ماکزیمم مقدار خود در دو سر کلید ظاهر می گردد از طرفی جریان اتصال کوتاه در تأسیسات و شبکة الکتریکی نیز بعلت وجود اندوکتیویته و ترانسفورماتور و سیمهای هوایی بیشتر یک جریان اندوکتیو می باشد کلیدهای قدرت می بایست قادر باشند این جریان را قطع نمایند . درعمل برگشت ولتاژ در دو سر کلید در لحظه خاموش شدن جرقه بلافاصله حداکثر مقدار را دارا نمی باشد زیرا ولتاژ دو سر کلید که قبل از خاموش شدن جرقه تقریباً صفر بوده است بعلت وجود اندوکتیویته و کاپاسیته در مدار نمی تواند غفلتاً به حداکثر مقدار برسد بلکه این ولتاژ نیز از صفر شروع شده و در زمانی خیلی کوتاه با بروز نوساناتی به حداکثر مقدار خود می رسد بنابراین از این زمان ولو کوچک نیز جهت خاموش نمودن جرقه نیز استفاده می گردد .

عامل مؤثر در قطع یا برقراری مجدد جرقه

در اثر حرارت زیاد جرقه تعداد زیادی از مولکولهای موجود در بین کنتاکتها یونیزه می شوند بدینمعنی که با یونهای مثبت و منفی تجزیه می شوند . در موقع عبور جریان از صفر این ذرات باردار به سرعت به هم می پیوندند زیرا فاصله دو کنتاکت به سرعت خنک می شود و با فرض نبودن ولتاژ عاملی برای برقراری مجدد آنها وجود ندارد حال اگر ولتاژ برگشت درکلید ظاهر گردد یونهای مثبت در یک جهت والکترونهای منفی در جهت دیگر سرعت می گیرند و این سرعت با افزایش ولتاژ دائماً زیاد می شود . این ذرات با سرعت و انرژی زیاد که پیدا کرده اند با مولکولهای خنثی برخورد کرده آنها را می شکافند و ذرات باردار جدیدی بوجود می آورند واگر انرژی اختلاف سطح به اندازه کافی بزرگ باشد یونیزاسیون ضربه ای ایجاد می شود که نتیجه آن جرقه بین دو کنتاکت کلید است در نتیجه دو عامل در ادامه یا قطع جرقه مؤثر است یکی از بین رفتن ذرات باردار در اثر صفر شدن جریان و خنک شدن الکترودها که باعث قطع جرقه می شود ودیگری بوجود آمدن مجدد ذرات باردار در اثر برگشت ولتاژ که موجب اامه جرقه می شود درکلیدهای قدرت عوامل مختلفی در قطع جرقه مؤثر واقع می شوند بطوریکه هر کدام از آن عوامل ممکن است که نتواند به تنهائی قادر به جرقه باشد ولی معمولاً کلید را به آن عاملی نسبت می دهند که بیشتر از عوامل دیگر در قطع جرقه مؤثر است یا اینکه سازنده بیشتر توجهش به آن عامل مخصوص بوده است . بطور کلی در تمام کلیدهای قدرت به استثنای کلیدهای که خلاء در کار می کنند برای خنک کردن و خارج کردن حاملهای بار از یک مادة اولیه مناسبی استفاده می شود که ممکن است جامد ، مایع یا گاز باشد .

درکلیدهایی که درخلاء کار می کنند جرقه در یک محفظه کاملاً خلاء ایجاد می شود و عامل جرقه یونهایی هستند که در اثر بخار شدن فلز الکترودها بوجود می آیند و سپس این یونها با الکترونهای آزاد جدار محفظة کلید مجدداً ترکیب شده و از بین می روند .

در انواع دیگر کلیدها مواد موجود در اطراف جرقه در اثر حرارت بسیار زیاد قوس (10000c-50000c) تجزیه می شود .

لذا همیشه دراطراف جرقه بدون توجه به نوع ماده ای که قبل از جرقه الکترودها را احاطه کرده بود گاز جمع می شود وچون قابلیت هدایت حرارت گازها بسیار خوب است لذا وجود این گازها در اطراف قوس الکتریکی برای خنک کردن قوس بسیار با ارزش است از طرفی چون ماده اولیه اطراف کنتاکتها قبل از جرقه در ساختمان کلید مهم است لذا کلیدها را می توان ازلحاظ نوع عایقی نیز بشرح زیر دسته بندی نمود :

5ـ2ـ3) انواع خاموش کننده ها

الف ـ 5ـ2ـ3) خاموش کننده جامد

این خاموش کننده سه نوع است :

1) خاموش کننده ای که دراثر حرارت می سوزد :

این خاموش کننده ها به خاموش کنندة دانه ای معروفند مثل خاک کوارتز که اغلب در فیوزهای فشار قوی با قدرت قطع زیاد به کار برده می شود .

2) خاموش کننده ای که حرارت را جذب می کند بدون اینکه تغییر شکل دهد .

این وسیله ها در تماس مستقیم با جرقه قرار می گیرند و ظرفیت حرارتی زیاد آن به عنوان یک خنک کننده مؤثر واقع می شود . دراین نوع کلیدها مخصوص از سرامیک و سفال استفاده می شود و برای تسریع در خنک کردن جرقه ، قوس بوسیله نیروی الکترودینامیکی قوی که توسط یک حوزه مغناطیسی شدید بوجود می آید به دیواره های این عنصر خاموش کننده فشرده می شود و برای جلوگیری از حرارت موضعی و محلی جرقه ، قوس را خیلی سریع روی سطح دیواره سرامیک می دوانند .

3)      خاموش کننده ای که در اثر حرارت تبخیر می شود :

در این نوع کلید قشر بسیار نازکی از سطح عایق که در تماس با جرقه الکتریکی می باشد ( آمینوپلاستها و فیبرها ) در اثر حرارت شدید قوس تبخیر می شود . گازها متصاعد شده اطراف قوس را می پوشاند و باعث خاموش شدن جرقه می شود . به این کلیدها بخاطر اینکه گاز از جسم جامد و سختی متصاعد می شود کلید با گاز جامد نیز گفته شده است .

ب ـ 5ـ2ـ3) خاموش کنندة مایع

مایعاتی که در قطع جرقه مؤثر هستند عبارتند از روغن و آب

1ـ روغن : اولین مایعی که درساختن کلیدهای فشار قوی بکار برده شد روغن معدنی بود . درابتدا فکر می کردند که به محض عبور جریان از صفر روغن جانشین ستون قوس بین دو کنتاکت می شود و به علت اینکه استقامت الکتریکی در روغن خیلی زیاد است قوس نمی تواند بر گردد و برای همیشه خاموش میماند اما علت اصلی خاموش شدن جرقه فقط تجزیه و تبخیر شدن روغن بخصوص ایجاد هیدروژن می باشد که اطراف جرقه را می پوشاند . با بالا بردن قدرت قطع کلید های روغنی کوشش برای بدست آوردن روغن نسوز که خواص عایقی و الکتریکی و حرارتی بسیار خوب روغن معدنی راهم داشته باشد نیز ادامه داشت ، در این اواخر دانشمندان موفق به کشف ترکیبی ازفلوئور و سلیکن شدند . این ماده در ضمن اینکه قابل اشتعال نمی باشد شامل تمام خواص روغن معدنی نیز هست ولی بعلت هزینه سنگین تهیه آن و استفاده کردن از آن هنوز اقتصادی نیست .

2ـ آب : دراوایل همین قرن عده ای از دانشمندان متوجه شدند که آب یک وسیله بسیار خوبی برای خاموش کردن جرقه است ولی بعلت اینکه آب هادی است و خاصیت عایقی ندارد مورد استعمال پیدا نکرد تا اینکه در سال 1930 کارخانجات زیمنس موفق به ساخت نوعی کلید آبی بنام اکسپانزیون شدند . در این کلیدها آب در تماس با قوس که دارای حرارت فوق العاده ای است به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود و سپس درموقع عبور از آب قسمت اعظم آن مجدداً به بخار تبدیل و تقطیر می شود یکی ازمعایب آب تبخیر سریع آن درمحلهای خشک و گرم و نقطه انجماد آن در درجه حرارت صفر است و بدین جهت نمی توان از آن بطور خالص در هوای آزاد و در مناطقی که درجه برودت هوا از صفر می گذرد و با اضافه کردن 20% ماده ضد یخ نقطه انجماد بقدری پایین می آید که می توان ازکلید آبی براحتی در مناطق سردسیر در تآسیسات سر پوشیده استفاده کرد با اضافه کردن 70% ماده ضد یخ درجة انجماد از 70ـ درجه سانتی گراد نیز کمتر می شود و در صورتیکه ضد یخ آب از 70% تجاوز کند محلول قابل اشتعال خواهد بود . مخلوط آب و ضد یخ برخلاف روغن در کلید ایجاد دود نمی کند و بدین جهت در کلیدهای با قطع ووصل زیاد مناسب است . همانطوریکه گفته شد بعلت اینکه آب خاصیت عایق ندارد دو کنتاکت کلید در حالت قطع نمی تواند در آب قرار گیرد بلکه پس از قطع جرقه یک فاصله هوایی نیز برای کلید در نظر گرفت .

ج ـ 5ـ2ـ3) خاموش کنندة گازی

1ـ ازت : ساختمان کلیدهای فشار قوی اصولاً در ابتدا با کلیدهای هوایی شروع

شد . در این کلیدها مادة خاموش کنندة جرقه در همان هوایی است که اطراف کنتاکتهای کلید را پوشانده و مؤثرترین آنها گاز ازت است که درهوا وجود دارد و از آنجاییکه گاز ازت دارای قابلیت هدایت دمایی چندان خوبی نیست اثر خنک کنندگی آن نیز کم است و بدین جهت استفاده ساده آن در کلیدهای فشار قوی قدرت زیاد ممکن نیست . لذا در کلیدهای فشار قوی قدرت زیادی از هوای فشرده یا گاز دیگری که دارای اثر خنک کنندگی بیشتری است استفاده می شود . (Air blast)

2ـ هیدروژن : اثر خاموش کنندگی گاز هیدروژن نسبت به ازت خیلی بیشتر است . زیرا هیدروژن دارای قابلیت هدایت حرارتی بهتری می باشد ولی بعلت گرانی تهیه آن در کلیدهای فشار قوی تا به امروز از این گاز بعنوان ماده اولیه استفاده نشده است بلکه معمولاً کلیدها را با عایقی پر می کنند که در موقع جرقه زدن بین کنتاکتهای آن گاز هیدروژن به خودی خود حاصل می شود مانند کلیدهای مایع و نیز کلیدهای با گاز جامد .

3ـ گاز SF2 ـ هگزا فلوئورید گوگرد ): اخیراً کلیدهای فشار قوی با گاز SF2 که دارای خواص عایقی و قابلیت هدایت حرارتی بسیار عالی است ساخته شده است بعلت گرانی قیمت گاز SF2 می بایست ساختمان کلید طوری باشد که گاز در ضمن کار مصرف نشده و از بین نرود و از این جهت کلیدهای SF2 می باشد .

عواملی که تاکنون مورد بحث قرار گرفته کلاً در خاموش کردن جرقه نقش و تأثیر خود را دارا هستند و به عنوان عامل مؤثر در کلید نامیده می شوند و برحسب اینکه این عامل مؤثر چگونه در داخل کلید ایجاد می گردد می توان کلیدهای فشار قوی را به دو دسته کلی تقسیم کرد :

1ـ کلیدهای که ماده خاموش کنندة آن خارج از مکانیسم کلید تهیه می شود و وجود این عامل مؤثر مستقل از شدت جریان و حرارت قوس می باشد مانند کلید هوای فشرده . عملکرد مناسب این کلیدها دارای یک نحدودیت در حد بالای جریان اتصال کوتاه می باشد بدین معنی که جریانهای پایین و متوسط توسط این کلید به راحتی قطع و قوس آنها خاموش می گردد ولی دراتصالی های با جریان شدید میزان ماده خاموش کننده ممکن است برای قطع جریان کفایت نکند .

2ـ کلیدهای که شدت اثر ماده خاموش کننده تابع شدت جریان بوده وجود جرقه و قوس متناسب با میزان شدت آن عامل مؤثر در خاموش نمودن جرقه را ایجاد می نماید مانند کلید روغنی .

این کلیدها قادر هستند تا آنجا که نیرو و استقامت مکانیکی آن اجازه می دهد جریانهای زیاد را سریع قطع و تا جرقه را به راحتی خاموش کنند ولی درجریانهای کم بدلیل اینکه اثر ماده خاموش کننده و خنک کننده نیز کم است علت قطع جرقه نیز طولانیتر می شود  از این رو این کلیدها دارای یک حد پایینی جریان هستند در نتیجه ساختمان کلیدهای فشار قوی می بایست طوری باشد که در جریانهای کم و متوسط نوع اول و در جریان زیاد  نوع دوم مؤثر واقع گردد . تا قادر باشد هر نوع جریان اتصالی را با هر شدت و ضعف به راحتی و در سریعترین زمان خاموش کند .

کلیدهای فشار قوی :

همانطوری که قبلاً نیز گفته شد کلیدهای فشار قوی را می توان بر حسب

وظایفی که بعهده دارند به انواع مختلف زیر تقسیم نمود .

1ـ کلید بدون بار یا سکسیونر

2ـ کلید قابل قطع زیر بار یا سکسیونر قابل قطع زیر بار

3ـ کلید قدرت یا دژنکتور

6ـ2ـ3) کلید بدون بار ( سکسیونر )

سکسیونر وسیله قطع و وصل سیستمهائی است که تقریباً بدون جریان هستند به عبارت دیگر سکسیونر قطعات و وسائلی را که فقط زیر ولتاژ هستند از شبکه جدا می سازد . تقریباً بدون بار بدان معنی است که می توان به کمک سکسیونر جریانهای کاپاستیو مقره ها ، ماشینها و تأسیسات برقی کابل های کوتاه و همینطور جریان ترانسفورماتورهای ولتاژ را نیز قطع نمود و یا حتی ترانسفورماتورهای کم قدرت را با سکسیونر قطع کرد . علت بدون جریان بودن سکسیونر هنگام قطع و وصل مجهز نبودن سکسیونر به وسیله جرقه خاموش کن است .

اگر در لحظه قطع یا وصل سکسیونر اختلاف پتانسیلی در دو کنتاکت آن وجود نداشته باشد ( گرچه به محض وصل کردن باعث عبور جریان شود ) قطع و وصل آن مجاز می باشد با همه این تفاسیر می توان گفت که سکسیونر یک  ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستمهاست . سکسیونر باید طوری ساخته شود که در موقع بسته بودن نیروی دینامیکی شدیدی که دراثر عبور جریان اتصال کوتاه به وجود می آید باعث لرزش تیغه یا احتمالاً باز شدن آن نگردد از این رو درهنگام نصب سکسیونر باید دقت نمود که تیغه سکسیونر در امتداد شین قرارگیرد همچنین مقره های که پایه سکسیونر را تشکیل می دهند باید قادر به تحمل فشاروارده در اثر نیروی کشش الکترومغناطیسی دو فاز مجاور در زمان اتصال کوتاه باشد .

الف ) موارد استعمال سکسیونر

از سکسیونر به منظور جدا نمودن قسمتی از تجهیزات و در درجه اول جهت حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق گرفتگی استفاده می شود و بدین جهت طوری ساخته می شود که حالت قطع یا وصل آن بطور واضح و آشکار قابل رؤیت باشد .

1ـ ب) انواع سکسیونر بر حسب قرار گرفتن در پست :

1ـ ب ـ1) سکسیونر خط که درابتدا یا انتهای خطوط هوایی یا زمینی بکار می‌رود .

1 ـ ب ـ2) سکسیونر دیژنکتور که در طرفین دیژنکتور بکار می رود تا در زمان نیاز به تعمیر و یا سرویس دیژنکتور می توان آنرا بی برق نمود .

1ـ ب ـ3) سکسیونر باس بار که به منظور ارتباط فیدرها و تجهیزات به باسبار بکار می رود .

1ـ ب ـ 4) سکسیونر زمین که به منظور زمین نمودن قسمتی از پست جهت انجام نعمیرات به کار می رود و معمولاً در ابتدا و انتهای خطوط و ترانسفورماتورها نصب می گردد .

1 ـ ب ـ 5) سکسیونر بای پاس : این سکسیونر برای زمانی است که دژنکتوری نیاز به سرویس داشته و بمنظور جلوگیری از قطع برق این سکسیونر که دو سر دژنکتور را بای پاس مینماید وصل می گردد در این حالت حفاظت خط به دیژنکتور باس کوپلر منتقل می شود .

انواع مختلف سکسیونر از نظر ساختمانی

ـ سکسیونر تیغه ای

ـ سکسیونر کشویی

ـ سکسیونر دورانی

ـ سکسیونر قیچی ایی

سکسیونر تیغه ای : برای ولتاژهای تا 30kv بکار می رود و دارای تیغه یا تیغه

هایی هستند که در ضمن قطع کلید عمود بر سطح افقی ( در سطح محور پایه ها ) حرکت می کنند و در بالای ایزولاتور ( پایه ) قرار می گیرند .

سکسیونر کشویی : مورد استعمال آن درتابلوهایی است که دارای عمق کم می باشند زیرا تیغه متحرک درموقع قطع و وصل درامتداد خود و عمود بر سطح پایه‌ها حرکت می کند و در نتیجه فضای اضافی برای تیغه در حالت قطع از بین می رود.

سکسیونر دورانی :

از این سکسیونر درولتاژهای بالاتر از 60kv و تا سطح 230kv استفاده می شود در این سکسیونر جهت صرفه جویی در فضا به جای یک تیغه متحرک بلند و یک کنتاکت ثابت دارای دو تیغه متحرک و دورانی می باشد که با برخورد آن در وسط دو پایه با هم چفت و بست شده و ارتباط الکتریکی برقرار می شود از این رو به این سکسیونرها Center breek نیز گفته می شود . حرکت این تیغه ها در این نوع کلید بموازات سطح افق و عمود بر محور پایه انجام می گیرد .

سکسیونر قیچی ایی :

از این سکسیونر درولتاژهای 230kv و بالاتر استفاده می شود زیرا کنتاکت ثابت آن همان شین فوقانی می باشد احتیاج به دو پایه عایقی مجزا ازهم که در فشار قوی باعث بزرگی ابعاد و سنگینی وزن انها می شود ندارند و فقط شامل یک پایه عایقی است که چنکگ یا تیغه ای قیچی مانند کنتاکت دهنده روی آن نصب می شود و با حرکت قیچی مانندی با شین یا سیم هوایی ارتباط پیدا می کند . مورد استعمال سکسیور قیچی ایی که به آن سکسیونر ستونی نیز گفته می شود در شبکه ای است مه دارای دو شین به ازای هر فاز در سطوح و ارتفاع مختلف نسبت به زمین و بالای هم باشد و سکسیونر ارتباط عمودی بین این دو شین را فراهم می سازد .

سکسیونر ارت : سکسیونر ارت سکسیونری است که خط یا باسبار را ارت می نماید این سکسیونر معمولاً در روی پایة سکسیونر خط نصب می شود و با آن اینترلاک می باشد . ( اینترلاک : برای جلوگیری از قطع و وصل بی موقع در زیر بار سکسیونر ، معمولاً بین سکسیونر و کلید قدرت چفت و بست مکانیکی یا الکتریکی به نحوی برقرار می شود که با وصل بودن کلید قدرت نتوان سکسیونر را قطع و یا وصل نمود ) .

مکانیزم داخلی سکسیونر دورانی 63kv,ASEA نشان داده شده است . نحوه باز کردن سکسیونر به شرح زیر می باشد :جهت باز کزدن سکسیونر باید اهرم دستی یا موتوری را به طرف راست چرخانده چون ضامن شماره 8 از چرخش محور جلوگیری می نماید باید کلید شماره 9 را به طرف راست درجهت عقربه های ساعت چرخانده با چرخش کمی از کلید شماره 9 ضامن شماره 5 این است که بوبین مغناطیسی از حرکت آن جلوگیری نماید راه بر طرف کردن ضامن شماره 5 اینست که بوبین مغناطیس شود وقتی بوبین مغناطیس می شود که کنتاکتهای کمکی دیژنکتور مربوط به سکسیونر برق DC ,AC بوبین را بیاورد یعنی حتماً دیژنکتور خط باز باشد اگر این شرط برقرار باشد به محض اینکه کلید شماره  9 به سمت راست بچرخد اهرم شماره 11 بالا می رود و میکروسوئیچ شماره 13 برق منفی یا مثبت بوبین را برقرار می سازد و بوبین مغناطیس می شود و ضامن شماره 5 از جلوی دیسک شمارة 10 برطرف می شود و نتیجه چرخش دیسک شماره 10 منجر به بالا رفتن ضامن شماره 8 می شود و امکانات باز شدن سکسیونر مهیا می گردد و در غیر این صورت ( یعنی اگر دیژنکتور بسته باشد ) سکسیونر را نمی توان به هیچ وجه باز کرد .

7ـ2ـ3) کلید قابل قطع زیر بار

به علت اینکه در بیشتر شبکه ها و پستهای کوچک ، کلید قدرت و سکسیونر و وسائل اضافی مربوط به چفت و بست آنها مبالغ زیادی از مخارج و هزینه کل تأسیسات را شامل می گردد و بعلت اینکه دراغلب موارد نصب کلید قدرت با مزایای قطع ووصل سریع آن حتماً لازم و ضروری نیست .کلید سکسیونر قابل قطع زیر بار طرح و ساخته شده کلید فشار قوی قابل قطع زیر بار در ضمن اینکه باید وظیفه یک سکسیونر را انجام دهد یعنی در ضمن برداشتن ولتاژ یک قطع شدگی قابل رؤیت و مطمئن درمدار شبکة فشار قوی بوجود آورد ، باید قادر باشد مانند دیژنکتور ، قدرتهای کوچک الکتریکی را نیز قطع کند لذا هر سکسیونر قابل قطع زیر باری باید دارای وسیله ای برای قطع فوری جرقه باشد .

سکسیونر قابل قطع زیر بار اصولاً دارای قدرت وصل زیاد است و می تواند جریانهای با شدت 75 تا 25 کیلو آمپر ( ماکزیمم مؤثر ) را بخوبی وصل کند ولی قدرت قطع آن کم و از 1500 ـ 400 آمپر تجاورز نمی کند ( در حدود جریان نامی ) لذا نتیجه ی شود که این کلیدها برای قطع جریان اتصال کوتاه ساخته شده و مناسب هم نمی باشد.

به همین دلیل در صورتی می توان سکسیونر قابل قطع زیر بار در شبکه های فشار قوی مورد استفاده قرا گیرد که این کلید مجهز به قطع کنندة جریان اتصال کوتاه گردد و یا اینکه جریان اتصال کوتاه شبکه از قدرت قطع کلید تجاوز نکند . برای اینکه بتوان از کلید در شبکه هایی که جریان اتصال کوتاه احتمالی آن ، بیش از قدرت قطع کلید است استفاده شود باید جریان قطع کلید توسط فیوز محدود و مهار شود لذا در این گونه مواقع به همراه کلید از فیوز فشار قوی قدرت زیاد که در 6 تا 20 کیلو ولت دارای قدرت قطعی در حدود 40MVA باشند جریان اتصال کوتاه را در همان مراحل ابتدایی قطع می کنند استفاده می شود از آنچه گفته شد نتیجه می شود که سکسیونر قابل قطع زیر بار فقط برای قطع جریان نامی شبکه مناسب است . جریان اتصال کوتاه را فیوز قطع می کند نه کلید . البته باید متذکر شد که پس از قطع جریان اتصال کوتاه توسط سوختن فیوز ساچمه فیوز باعث قطع کلید بطور خودکار و سه فاز می گردد .