کلید دژنکتور چیست و چه نقشی در حفاظت از شبکه‌های الکتریکی دارد؟

در دنیای پیچیده و پویای صنعت برق، ایمنی و حفاظت از سیستم‌ها، تجهیزات و به ویژه جان انسان‌ها از اهمیت حیاتی برخوردار است. تجهیزات الکتریکی با هر ابعادی، از یک دستگاه کوچک خانگی گرفته تا یک نیروگاه عظیم، همواره در معرض خطراتی مانند اتصال کوتاه، اضافه جریان و اضافه بار قرار دارند. در چنین شرایطی، یک قهرمان گمنام به نام دژنکتور وارد عمل می‌شود تا در کسری از ثانیه، مدار را از خطر نجات دهد. این مقاله به صورت جامع به بررسی کلید دژنکتور، عملکرد، انواع و تفاوت‌های آن با سایر تجهیزات حفاظتی مانند کلید هوایی زیمنس، سکسیونر و فیوز می‌پردازد تا شما را با این قلب تپنده سیستم‌های الکتریکی بیشتر آشنا کند.

دژنکتور چیست؟

دژنکتور یا همان مدارشکن (Circuit Breaker)، یک کلید مکانیکی است که برای قطع و وصل کردن جریان در شرایط عادی و غیرعادی مدار طراحی شده است. به زبان ساده‌تر، کلید دژنکتور چیست؟ یک سوئیچ هوشمند و قدرتمند است که می‌تواند در صورت تشخیص خطا، به صورت خودکار و بسیار سریع، جریان برق را قطع کند تا از آسیب رسیدن به تجهیزات و شبکه جلوگیری شود. دژنکتورها برخلاف فیوزها، پس از یک بار عملکرد، از بین نمی‌روند و می‌توانند دوباره در مدار قرار گیرند.

آشنایی با عملکرد دژنکتور

وظیفه اصلی یک کلید دژنکتور حفاظت از مدار در برابر خطرات الکتریکی است. این کلیدها با داشتن مکانیزم‌های داخلی پیشرفته، به طور مداوم جریان عبوری را پایش می‌کنند. در صورتی که جریان از یک مقدار مشخص (تنظیم شده بر روی دژنکتور) فراتر رود، دژنکتور به صورت خودکار فعال شده و کنتاکت‌های خود را از هم جدا می‌کند. این عمل باعث ایجاد یک فاصله هوایی (یا فاصله پرشده از مواد دیگر) بین کنتاکتور زیمنس می‌شود و به این ترتیب، مسیر عبور جریان قطع می‌گردد.

مشخصات دژنکتور

هر دژنکتور دارای چندین مشخصات کلید دژنکتور مهم است که هنگام انتخاب و خرید آن باید مورد توجه قرار گیرد. این مشخصات عبارتند از:

• ولتاژ نامی (Rated Voltage): حداکثر ولتاژی که دژنکتور می‌تواند به صورت مداوم تحمل کند.
• جریان نامی (Rated Current): حداکثر جریانی که دژنکتور می‌تواند به صورت پیوسته از خود عبور دهد.
• قدرت قطع (Breaking Capacity): حداکثر جریانی که دژنکتور می‌تواند در شرایط اتصال کوتاه با موفقیت قطع کند. این مقدار یکی از مهم‌ترین مشخصه‌ها برای انتخاب دژنکتور است.
• فرکانس نامی (Rated Frequency): فرکانس کاری دژنکتور که معمولاً 50 یا 60 هرتز است.
• تعداد پل (Number of Poles): تعداد فازهایی که دژنکتور قادر به قطع و وصل آن‌ها است (مثلاً یک پل، دو پل، سه پل و چهار پل).

نحوه عملکرد دژنکتور

عملکرد دژنکتور بر اساس اصول مکانیکی و الکتریکی پیچیده‌ای استوار است. زمانی که خطا رخ می‌دهد، رله‌های حفاظتی (که ممکن است بخشی از خود دژنکتور باشند) سیگنال قطع را صادر می‌کنند. این سیگنال باعث فعال شدن یک فنر یا مکانیزم مغناطیسی می‌شود که به سرعت کنتاکت‌های دژنکتور را از هم جدا می‌کند. در لحظه جدا شدن کنتاکت‌ها، یک جرقه الکتریکی (قوس) بین آن‌ها ایجاد می‌شود که باید به سرعت خاموش شود. مکانیزم خاموش کردن این جرقه، تفاوت اصلی بین انواع کلید دژنکتور را ایجاد می‌کند.

با انواع دژنکتورها از نظر ساختار آشنا شوید

انواع کلید دژنکتور را می‌توان بر اساس معیارهای مختلفی دسته‌بندی کرد. یکی از این دسته‌بندی‌ها بر اساس محل نصب است.

انواع دژنکتور از نظر محل نصب

• دژنکتور داخلی (Indoor): این دژنکتورها در محیط‌های سرپوشیده مانند پست‌های برق داخلی و تابلوهای برق نصب می‌شوند.
• دژنکتور بیرونی (Outdoor): برای استفاده در فضای باز، مانند پست‌های برق رو باز، طراحی شده‌اند و در برابر شرایط جوی مختلف مقاوم هستند.

انواع دژنکتور از نظر مکانیسم خاموش کردن جرقه

همانطور که اشاره شد، مکانیزم خاموش کردن جرقه، اصلی‌ترین معیار دسته‌بندی دژنکتورها است.

• دژنکتور با محفظه قطع آبی: در گذشته از آب به عنوان یک ماده عایق و خاموش‌کننده جرقه استفاده می‌شد، اما به دلیل مشکلات فنی و هزینه‌های بالا، امروزه این نوع دژنکتور منسوخ شده است.
• دژنکتور با محفظه قطع روغنی: در این نوع، کنتاکت‌های دژنکتور در یک محفظه پر از روغن قرار دارند. هنگام قطع جریان، حرارت جرقه باعث تبخیر و تجزیه روغن می‌شود که گازهای حاصل از آن به خاموش شدن قوس کمک می‌کنند. این دژنکتورها به دلیل خطر آتش‌سوزی و نیاز به نگهداری بالا، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• دژنکتور با محفظه قطع بادی (دژنکتور هوایی): در این نوع از هوای فشرده (حدود 300 psi) برای خاموش کردن جرقه استفاده می‌شود. عملکرد سریع و قابلیت استفاده در ولتاژهای بالا، از مزایای این دژنکتورها است.
• دژنکتور با محفظه قطع گازی (SF6): این نوع دژنکتور از گاز هگزا فلوئورید گوگرد (SF6) که دارای خاصیت عایقی و خاموش‌کنندگی بسیار بالایی است، استفاده می‌کند. این دژنکتورها به دلیل ابعاد کوچک، عملکرد مطمئن و نیاز به نگهداری کم، بسیار پرکاربرد هستند.
• دژنکتور با محفظه قطع پر شده از خلأ: این دژنکتورها دارای یک محفظه عایق وکیوم هستند که کنتاکت‌ها درون آن قرار دارند. به دلیل عدم وجود هوا، جرقه نمی‌تواند پایدار بماند و جریان به سرعت قطع می‌شود. این دژنکتورها عمر طولانی و نیاز به نگهداری کمی دارند.
• دژنکتور با محفظه قطع کم روغن: این نوع دژنکتور از مقدار کمی روغن برای خاموش کردن جرقه استفاده می‌کند که خطرات آن را نسبت به دژنکتورهای روغنی قدیمی کاهش می‌دهد.

دژنکتورها از چه اجزای اصلی تشکیل شده‌اند؟

کلید دژنکتور از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر یک وظیفه خاصی دارند. مهم‌ترین اجزای اصلی عبارتند از:

1. محفظه قطع (Interrupter Chamber): بخشی که در آن جرقه ایجاد شده در هنگام قطع جریان، خاموش می‌شود.
2. مکانیزم عملکرد (Operating Mechanism): این بخش مسئول باز و بسته کردن کنتاکت‌ها است و می‌تواند شامل فنرها، مکانیزم‌های هیدرولیکی یا پنوماتیکی باشد.
3. کنتاکت‌ها (Contacts): دو قسمت فلزی که در حالت وصل به یکدیگر متصل بوده و جریان را عبور می‌دهند و در حالت قطع از هم جدا می‌شوند.
4. سیستم عایقی (Insulation System): برای جداسازی قطعات حامل جریان از یکدیگر و از بدنه دژنکتور.

دژنکتورها از چه اجزای جانبی تشکیل شده‌اند؟

علاوه بر اجزای اصلی، دژنکتورها دارای اجزای جانبی نیز هستند که به بهبود عملکرد و افزایش ایمنی آن‌ها کمک می‌کنند:

• بوشینگ‌ها (Bushings): عایق‌هایی که برای عبور هادی‌های حامل جریان از بدنه دژنکتور به بیرون استفاده می‌شوند.
• رله‌های حفاظتی (Protective Relays): مدارهایی که وضعیت شبکه را پایش کرده و در صورت تشخیص خطا، سیگنال قطع را به دژنکتور ارسال می‌کنند.
• مکانیزم قطع و وصل دستی: برای مواقعی که نیاز به عملکرد دستی دژنکتور باشد.
• ترانسفورماتورهای جریان (CTs) و ولتاژ (PTs): برای اندازه‌گیری دقیق جریان و ولتاژ شبکه.

فاکتورهای مهمی که هنگام انتخاب دژنکتور مناسب باید در نظر داشته باشید

انتخاب یک دژنکتور مناسب برای یک سیستم الکتریکی، یک تصمیم بسیار مهم است. برای این کار باید چندین فاکتور را در نظر بگیرید:

• ولتاژ و جریان نامی سیستم: دژنکتور باید توانایی تحمل ولتاژ و جریان نامی سیستم را داشته باشد.
• جریان اتصال کوتاه: قدرت قطع دژنکتور باید از حداکثر جریان اتصال کوتاه در آن نقطه از شبکه بیشتر باشد.
• محیط نصب: دمای محیط، رطوبت و وجود گازهای خورنده باید در انتخاب نوع دژنکتور (داخلی یا بیرونی) و مکانیزم آن مورد توجه قرار گیرد.
• هزینه و نگهداری: برخی از دژنکتورها نیاز به نگهداری بیشتری دارند که باید در هزینه‌های بلندمدت در نظر گرفته شود.
• استانداردهای صنعتی: دژنکتور باید با استانداردهای مربوط به صنعت برق مطابقت داشته باشد. برای تهیه دژنکتور با استاندارهای صنعتی میتوانید به نمایندگی زیمنس مراجعه کنید.

فرق کلید هوایی و دژنکتور

یکی از سوالات پرتکرار در صنعت برق، فرق کلید هوایی و دژنکتور است. باید گفت که کلید هوایی (Air Circuit Breaker) در واقع یکی از انواع دژنکتور است. به طور دقیق‌تر، کلید هوایی نوعی دژنکتور فشار ضعیف یا متوسط است که برای خاموش کردن جرقه از هوای آزاد استفاده می‌کند. معمولاً در ادبیات فنی، دژنکتور به کلیدهای فشار قوی (مثلاً SF6 یا وکیوم) و کلید هوایی به کلیدهای فشار ضعیف یا متوسط اطلاق می‌شود.

بررسی تفاوت بین دژنکتور و سکسیونر

با اینکه هر دو دژنکتور و سکسیونر در مدارهای الکتریکی استفاده می‌شوند، اما کاربرد کلید دژنکتور و سکسیونر کاملاً متفاوت است.

منظور از سکسیونر چیست؟

سکسیونر (Disconnector or Isolator) یک کلید مکانیکی است که برای جداسازی یک بخش از مدار در حالت بی‌بار طراحی شده است. به عبارت دیگر، وظیفه اصلی سکسیونر، ایجاد یک فاصله فیزیکی قابل مشاهده و ایمن برای انجام عملیات تعمیر و نگهداری است.

سکسیونر چه کاربردی دارد؟

کاربرد سکسیونر تنها برای جداسازی مدار است و هرگز نباید در حین عبور جریان (حتی جریان کم) قطع یا وصل شود. این کار می‌تواند باعث ایجاد جرقه و آسیب جدی به سکسیونر شود. سکسیونرها معمولاً بعد از دژنکتور و پس از قطع جریان توسط آن، برای اطمینان از قطع کامل و ایمن مدار، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

منظور از سکسیونر قابل قطع زیر بار چیست؟

سکسیونر قابل قطع زیر بار (Load Break Switch)، نوعی سکسیونر است که به دلیل داشتن مکانیزم خاموش‌کننده جرقه، می‌تواند جریان‌های کوچک (جریان‌های بار) را قطع کند، اما توانایی قطع جریان‌های اتصال کوتاه را ندارد.

انواع سکسیونر

سکسیونرها نیز مانند دژنکتورها انواع مختلفی دارند، از جمله:

• سکسیونر تیغه‌ای: ساده‌ترین نوع که دارای یک یا چند تیغه است که با یک مکانیزم دستی یا موتوری حرکت می‌کنند.
• سکسیونر کشویی: در این نوع، تیغه‌ها به صورت کشویی حرکت می‌کنند.
• سکسیونر دورانی: که در آن کنتاکت‌ها با چرخش از هم جدا می‌شوند.

تفاوت دژنکتور با فیوز

فیوز (Fuse) یک وسیله حفاظتی ساده است که از یک سیم یا نوار فلزی ذوب‌شونده ساخته شده است. وقتی جریان از مقدار مجاز فراتر رود، سیم فیوز ذوب شده و مدار را قطع می‌کند. تفاوت اصلی دژنکتور با فیوز این است که فیوز یکبار مصرف است و پس از هر بار عملکرد باید تعویض شود، در حالی که دژنکتور قابل استفاده مجدد است. علاوه بر این، دژنکتورها معمولاً زمان پاسخ سریع‌تری نسبت به فیوزها دارند.

تفاوت دژنکتور با کلید مینیاتوری

کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker or MCB)، نوعی دژنکتور فشار ضعیف است که برای حفاظت از مدارهای کوچک و تجهیزات خانگی و تجاری با جریان کم طراحی شده است. تفاوت دژنکتور با کلید مینیاتوری در ابعاد، جریان و قدرت قطع آن‌ها است. دژنکتورها برای جریان‌های بسیار بالا و شبکه‌های بزرگ طراحی می‌شوند، در حالی که کلیدهای مینیاتوری برای کاربردهای کوچک‌تر و با قدرت قطع پایین‌تر ساخته شده‌اند.

تفاوت دژنکتور با بریکر

بریکر (Breaker) یک اصطلاح کلی است که به هر وسیله‌ای که مدار الکتریکی را قطع می‌کند، اطلاق می‌شود. بنابراین، دژنکتور در واقع یک نوع بریکر است. به عبارتی، هر دژنکتوری یک بریکر است، اما هر بریکری لزوماً یک دژنکتور نیست. به عنوان مثال، کلید مینیاتوری نیز یک نوع بریکر است.

تفاوت دژنکتور با ریکلوزر

ریکلوزر (Recloser)، یک دژنکتور هوشمند است که برای استفاده در خطوط توزیع برق هوایی طراحی شده است. تفاوت دژنکتور با ریکلوزر در قابلیت عملکرد خودکار و تکراری ریکلوزر است. ریکلوزرها می‌توانند به صورت خودکار و در صورت بروز خطا، چندین بار پشت سر هم مدار را قطع و وصل کنند تا خطاهای موقت (مانند برخورد شاخه درخت) برطرف شود. این قابلیت از قطع طولانی‌مدت برق و سفر تیم‌های تعمیراتی به محل جلوگیری می‌کند.

جمع‌بندی

در نهایت، کلید دژنکتور یکی از حیاتی‌ترین و کلیدی‌ترین تجهیزات در صنعت برق است که وظیفه حفاظت از تجهیزات و جان انسان‌ها را بر عهده دارد. با توجه به انواع کلید دژنکتور و مشخصات کلید دژنکتور مختلف، انتخاب دژنکتور مناسب برای هر کاربرد خاص، نیازمند دانش فنی و دقت بالایی است. کاربرد کلید دژنکتور در تمامی سطوح شبکه برق، از پست‌های فشار قوی گرفته تا تابلوهای برق خانگی، اهمیت این دستگاه را نشان می‌دهد. با آشنایی با فرق کلید هوایی و دژنکتور و تفاوت‌های آن با سایر تجهیزات حفاظتی، می‌توان به درک کامل‌تری از نقش و عملکرد این قهرمان گمنام در حفظ ایمنی شبکه دست یافت.