قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
ال قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي (VCB) هو المعيار المقبول عالميًا للتبديل متوسط الجهد، ويوفر بديلاً لا يحتاج إلى صيانة وآمنًا بيئيًا لتقنيات SF6 والزيت.
وقت القراءة: حوالي 8 دقائق | الجمهور المستهدف: مهندسو كهرباء، شركات EPC، مشغلو مرافق
المرجع القياسي: IEC 62271-100, ، IEEE C37.04
في ظل التطور السريع الذي يشهده مجال توزيع الطاقة الكهربائية ذات الجهد المتوسط (MV)، أصبحت فلسفة “التركيب والنسيان” المعيار الذهبي لمعدات التبديل. مع انتقال أنظمة الطاقة من التوليد المركزي إلى شبكات معقدة ولامركزية مدمجة مع مصادر الطاقة المتجددة، تغيرت المتطلبات المفروضة على المفاتيح الكهربائية. لم يعد كافياً مجرد قطع التيار في حالة حدوث عطل؛ بل يجب أن تتحمل القواطع الحديثة عمليات التبديل المتكررة، وأن تصمد أمام الظروف البيئية القاسية، وتقلل من النفقات التشغيلية (OPEX).
في هذا السياق، فإن قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي (VCB) قد فازت بشكل حاسم في المعركة التكنولوجية المتعلقة بمستويات الجهد بين 12 كيلو فولت و 40.5 كيلو فولت. بعد أن حلت محل الزيوت السائبة ومفاتيح الزيت الدنيا منذ عقود، تعمل VCBs الآن على استبدال تقنية SF₆ (سداسي فلوريد الكبريت) بشكل منهجي، مدفوعة بالأداء التقني الفائق والمتطلبات البيئية الصارمة ضد غازات الدفيئة.
بالنسبة للمهندسين الكهربائيين ومديري المصانع ومقاولي EPC، فإن الفهم السطحي لمفاتيح VCB غير كافٍ. يتطلب تحديد المعدات بشكل صحيح لمصنع الصلب ذي الدورة التشغيلية العالية أو مركز البيانات الهام أو محطة التعدين البعيدة فهمًا عميقًا للفيزياء الداخلية لمفاتيح VCB وسلوكها الحراري وحدودها العازلة. يوفر هذا الدليل هذه الرؤية على المستوى الهندسي.
قاطع الدائرة الفراغي هو جهاز تبديل متوسط أو عالي الجهد حيث تحدث الوظيفة الأساسية - انقطاع التيار - داخل غرفة مغلقة بإحكام تُعرف باسم قاطع الفراغ (VI). يشير مصطلح “الفراغ” عادةً إلى مستوى ضغط أقل من $10^{-4}$ باسكال ($10^{-6}$ ميللي بار).
لتعريف VCB بشكل حقيقي من منظور هندسي، يجب أن ننظر إلى فيزياء القوس. في التقنيات الأخرى، القوس هو غاز متأين (بلازما) يتشكل من الوسط المحيط (بخار الزيت أو الهواء أو SF₆). في قاطع الدائرة الفراغي، لا يوجد غاز محيط. القوس هو مجرد بلازما بخار معدني, ، الناتج عن تبخر مادة التلامس نفسها في لحظة الفصل.
فهم ماهية VCB هو يتطلب فهم ما هو ليس. انظر مقارنتنا التفصيلية على موصل فراغ مقابل قاطع دائرة فراغ بالنسبة للفروق الدقيقة في اختيار اللوحة، ولكن بشكل عام:
يستفيد VCB من المسار الحر المتوسط المبدأ: في الفراغ العالي، يمكن للإلكترونات عبور فجوة التلامس دون الاصطدام بجزيئات الغاز. بدون اصطدامات، يصعب بدء انهيار إلكتروني (انهيار)، مما يمنح فجوات الفراغ قوة عازلة تفوق بكثير الهواء أو SF₆ على مسافات صغيرة.
قاطع الدائرة الفراغي ليس مجرد “مفتاح”؛ إنه نظام متكامل بدقة. تعتمد الموثوقية على التآزر بين قاطع الفراغ والعزل والآلية.
قلب VCB هو قاطع الفراغ. سلامته غير قابلة للتفاوض.
تعتبر الخوارق نقطة ضعف التصميمات القديمة، وهي عبارة عن أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ يشبه الأكورديون يسمح للاتصال المتحرك بالتحرك عادةً من 6 مم إلى 20 مم دون كسر مانع التسرب الفراغي. الخوارق الحديثة المشكلة بالماء مصنفة لـ فئة M2 التحمل (10,000 إلى 30,000 عملية ميكانيكية)، وهو ما يتجاوز بكثير العمر الافتراضي للنظام الأساسي.
نظرًا لأن قواطع الفراغ لها شوط (مسافة) قصير جدًا مقارنة بقواطع SF₆ أو قواطع الزيت، يجب أن توفر الآلية قوة عالية على مسافة قصيرة مع تخميد دقيق.
ويشمل ذلك مرحل منع الضخ (الذي يمنع القاطع من الدوران بين الفتح والإغلاق في حالة حدوث عطل مستمر)، وملفات القطع، والاتصالات الإضافية لتغذية SCADA.
العملية هي سباق مع الزمن — على وجه التحديد، سباق بين جهد الاسترداد العابر (TRV) الارتفاع عبر جهات الاتصال و استعادة العزل الكهربائي من فجوة الفراغ.
يتدفق التيار عبر نقاط التلامس الثابتة والمتحركة. مقاومة التلامس منخفضة للغاية (تقاس بالميكروأوم، $\mu\Omega$). تطبق الآلية الخارجية ضغطًا هائلاً (قوة زنبرك التلامس) لمنع نقاط التلامس من الانفتاح بسبب القوى الكهروديناميكية أثناء حدوث ماس كهربائي.
عند تلقي إشارة من مرحل الحماية، يتم تحرير المزلاج. تسحب نوابض الفتح الاتصال المتحرك لأسفل. سرعة الفصل أمر بالغ الأهمية — إذا كانت بطيئة جدًا، فإن القوس الكهربائي يحترق لفترة طويلة جدًا؛ وإذا كانت سريعة جدًا، فقد ينكسر المنفاخ.
(ملاحظة: يرجى الرجوع إلى الرسم التخطيطي في القسم 3 للاطلاع على تفاصيل المكونات. إن عرض التفكيك أمر بالغ الأهمية لفهم الارتباط الميكانيكي).
يوضح الجدول المقارن أدناه سبب اختيار VCB لـ MV، بينما يتم الاحتفاظ بـ SF₆ لـ HV/EHV.
| ميزة | قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي (VCB) | قاطع الدائرة SF₆ | قاطع الدائرة الهوائية (ACB) |
|---|---|---|---|
| وسيط إخماد القوس | الفراغ ($<10^{-6}$ بار) | غاز سداسي فلوريد الكبريت | الهواء الجوي |
| عدد العمليات | مرتفع (10,000 – 30,000) | متوسط (2,000 – 5,000) | منخفض |
| الصيانة | مختوم مدى الحياة | فحوصات ضغط الغاز المطلوبة | تنظيف قناة القوس |
| الحجم / المساحة | صغير الحجم للغاية | مضغوط | كبير / ضخم |
| خطر الحريق | لا شيء | منخفض (غاز غير قابل للاشتعال) | معتدل (هواء مؤين) |
| بيئي | أخضر (انبعاثات صفرية) | تأثير كبير (غازات الدفيئة) | محايد |
| خطر إعادة الإضراب | منخفض جدًا (سرعة استرداد عالية) | منخفض | متوسط |
تستخدم المرافق العامة VCBs لمغذيات التوزيع (11 كيلو فولت إلى 33 كيلو فولت). وتعني الموثوقية العالية أنه يمكن تركيبها في محطات فرعية بعيدة غير مأهولة.
هذا هو معقل VCB. تتطلب المحركات التشغيل والتوقف المتكرر. يمكن لـ VCBs التعامل مع آلاف دورات التبديل دون الحاجة إلى صيانة التلامس.
تعد أفران القوس الكهربائي (EAF) الاختبار الأقصى للتعذيب، حيث تتطلب ما يصل إلى 100 عملية تبديل. في اليوم. فقط VCBs (غالبًا مع مشغلات مغناطيسية) يمكنها تحمل دورة العمل هذه. كما أن نقاط التلامس المغلقة بإحكام محصنة ضد غبار الفحم الموصّل والرطوبة التي غالبًا ما توجد في المناجم.
تتطلب الشبكات الذكية التبديل الآلي على مستوى التوزيع.
1. ما هي ظاهرة “التقطيع الحالي”؟ نظرًا لأن الفراغ يعتبر مقاطعًا فعالًا للغاية، فإنه يمكنه في بعض الأحيان إطفاء القوس الكهربائي. قبل التيار الطبيعي صفر (على سبيل المثال، عند 3 أمبير أو 4 أمبير بدلاً من 0 أمبير)، خاصة عند تبديل التيارات الحثية الصغيرة (مثل المحولات غير المحملة). هذا “القطع” المفاجئ يحبس الطاقة المغناطيسية، مما يخلق جهدًا زائدًا عابرًا عاليًا. في حين أن مواد التلامس الحديثة CuCr تقلل من ذلك، يوصى باستخدام مانعات الصواعق للأحمال الحساسة.
2. كيف يمكنني اختبار قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي؟ لا يمكنك التحقق من الفراغ بصريًا.
3. لماذا تحتوي محركات VCB على محرك “شحن ربيعي”؟ يتطلب زنبرك الإغلاق قوة كبيرة للضغط. يقوم محرك كهربائي صغير بشحن هذا الزنبرك تلقائيًا بعد كل عملية إغلاق، مما يضمن أن القاطع جاهز دائمًا لأداء دورة “فتح-إغلاق-فتح” (O-C-O) على الفور في حالة حدوث عطل.
4. هل يمكن استخدام VCBs في تطبيقات التيار المستمر؟ بشكل عام، لا. تعتمد VCBs على التيار المتردد صفر لإطفاء القوس الكهربائي. في دائرة التيار المستمر، لا يتجاوز التيار الصفر بشكل طبيعي. هناك حاجة إلى دوائر “حقن التيار المعاكس” الخاصة لاستخدام تقنية الفراغ لقطع التيار المستمر.
5. ماذا يحدث في حالة تعطل المنفاخ؟ إذا ظهرت شقوق مجهرية في المنفاخ، فسيفقد الفراغ. سيفشل المقاطع في إزالة العطل، مما قد يؤدي إلى انفجار كارثي لوحدة القطب بسبب القوس غير المحتجز. لهذا السبب تعتبر المتانة الميكانيكية (فئة M2) من المواصفات الحاسمة.
6. هل VCBs مناسبة لتبديل مجموعة المكثفات؟ نعم، فهي ممتازة لهذا الغرض (تصنيف الفئة C2) بسبب قوتها العازلة العالية. ومع ذلك، يتم أحيانًا استخدام مفاتيح تبديل دقيقة على الموجة أو مقاومات ما قبل الإدخال للحد من تيارات الاندفاع.
لقد تطور قاطع الدائرة الفراغي من تقنية متخصصة إلى العمود الفقري للبنية التحتية الحديثة ذات الجهد المتوسط. وهيمنته ليست مصادفة، بل هي نتيجة لمزايا فيزيائية متأصلة: قوس بخار معدني ينطفئ عند صفر التيار، وسرعة استعادة تفوق سرعة التغيرات المؤقتة في الشبكة، وتصميم مغلق لا يتأثر بالبيئات المتسخة.
ومع ذلك، ليست جميع قواطع التيار الكهربائي متشابهة. فجودة اللحام بالنحاس، ونقاء سبيكة النحاس والكروم، ودقة آلية التشغيل هي العوامل التي تحدد ما إذا كان القاطع سيستمر لمدة 5 سنوات أم 30 سنة.
لا تساوم على موثوقية الشبكة. بالنسبة لمشاريع البنية التحتية الحيوية، من الضروري العمل مع مصنع ذي خبرة. تتخصص XBRELE في تكنولوجيا التبديل الفراغي المتطورة المصممة خصيصًا للتطبيقات الصناعية والمرافق العامة الصعبة.
هل أنت مستعد لتحديد مشروعك التالي؟ اتصل بفريق الهندسة في XBRELE لمناقشة اختيار قاطع الدائرة الفراغي أو تخصيص OEM أو استشرنا مصنع قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية للحصول على المواصفات الفنية التفصيلية.
اكتشف المزايا الهامة لمفاتيح التلامس الفراغية JCZ في بيئات التعدين الخطرة. يغطي هذا الدليل قمع القوس الكهربائي في الغرف المغلقة، والحد من مخاطر الحريق، والتحكم في المحركات عالية التردد [المرجع: 11، 13، 97].
تنزيل دليل سلامة التعدين
