دژنکتور خلاء چگونه کار می‌کند؟ آشنایی با قطع‌ کننده‌ی خلاء (Vacuum Interrupter)

در تابلوهای فشار متوسط، بخش مهمی از وظیفه‌ی قطع جریان‌های عادی و جریان‌های خطا بر عهده‌ی دژنکتور است و امروزه در بسیاری از پست‌ها و تابلوهای ۲۰ کیلوولت، دژنکتور خلاء (Vacuum Circuit Breaker یا VCB) انتخاب رایج است. قلب این تجهیز یک قطعه‌ی کوچک و آب‌بندی‌شده به نام قطع‌کننده‌ی خلاء (Vacuum Interrupter) است. در این مقاله ساده توضیح می‌دهیم این قطعه چگونه کار می‌کند، از چه اجزایی ساخته شده و هنگام انتخاب و بهره‌برداری به چه نکاتی باید توجه کرد.

دژنکتور خلاء چیست؟

دژنکتور خلاء نوعی کلید قدرت است که کنتاکت‌های اصلی آن داخل محفظه‌ای با فشار بسیار پایین قرار دارند. اگر با نقش دژنکتور در شبکه آشنا نیستید، پیشنهاد می‌کنیم ابتدا مقاله‌ی دژنکتور چیست؟ و همچنین تفاوت بریکر و دژنکتور را مطالعه کنید. دژنکتورها از نظر محیط خاموش‌کننده‌ی قوس به چند دسته تقسیم می‌شوند؛ نمونه‌های دیگر آن را می‌توانید در صفحه‌ی دژنکتور گازی و دژنکتور روغنی پارس سوئیچ ببینید.

اصول کار قطع‌کننده‌ی خلاء

هنگام باز شدن کنتاکت‌ها زیر بار، بین دو کنتاکت قوس الکتریکی شکل می‌گیرد. در هوا یا گاز، قوس از ذرات محیط تغذیه می‌شود و خاموش کردنش نیازمند روش‌های خاصی است. اما در خلاء تقریباً هیچ ذره‌ی گازی وجود ندارد و قوس فقط از بخار فلزی ناشی از سطح خود کنتاکت‌ها تشکیل می‌شود. نتیجه چند ویژگی مهم است:

• قوس معمولاً در نخستین عبور جریان از صفر خاموش می‌شود.
• بخار فلزی بسیار سریع روی سطح کنتاکت‌ها و سپر داخلی نشسته و مقاومت عایقی فاصله‌ی بین کنتاکت‌ها به‌سرعت بازیابی می‌شود.
• فاصله‌ی باز شدن کنتاکت‌ها نسبتاً کوچک است و به همین دلیل مکانیزم عملکرد می‌تواند ساده‌تر و سبک‌تر طراحی شود.

اجزای اصلی قطع‌کننده‌ی خلاء

• محفظه‌ی عایق: بدنه‌ای از جنس سرامیک یا شیشه که کاملاً آب‌بندی شده و خلاء داخل آن را حفظ می‌کند.
• کنتاکت ثابت و متحرک: معمولاً از آلیاژهایی مانند مس-کروم ساخته می‌شوند که هم رسانایی خوب دارند و هم در برابر فرسایش ناشی از قوس مقاوم‌اند.
• دم‌دمی فلزی (Bellows): اجازه می‌دهد کنتاکت متحرک بدون از دست رفتن خلاء حرکت کند.
• سپر بخار فلزی: از رسوب بخار روی دیواره‌ی عایق جلوگیری می‌کند.
• مکانیزم عملکرد: معمولاً فنری است و با موتور شارژ می‌شود؛ فرمان قطع و وصل را به کنتاکت متحرک می‌رساند.

مزایای دژنکتور خلاء

• نیاز به نگهداری کمتر نسبت به انواع روغنی، چون محیط قطع‌کننده مصرف نمی‌شود و تعویض روغن یا گاز ندارد.
• ابعاد جمع‌وجور و مناسب برای تابلوهای فشار متوسط.
• عمر مکانیکی و تعداد عملکرد بالا.
• عدم استفاده از روغن و گاز در محفظه‌ی قطع، که از نظر ایمنی و محیط زیست مزیت به شمار می‌آید.

محدودیت‌ها و نکات بهره‌برداری

دژنکتور خلاء هم بی‌نقص نیست و باید به چند نکته توجه کرد:

• کنترل سلامت خلاء: از بیرون نمی‌توان فهمید خلاء داخل قطع‌کننده افت کرده است یا نه. برای این منظور از آزمون‌هایی که سازنده توصیه می‌کند، مانند آزمون ولتاژ بالا، در بازرسی‌های دوره‌ای استفاده می‌شود.
• اضافه‌ولتاژ کلیدزنی: قطع سریع جریان در بارهای سلفی مانند موتور و ترانس‌های کم‌بار می‌تواند اضافه‌ولتاژ ایجاد کند. در طراحی تابلو بسته به نوع بار، استفاده از برقگیر یا مدار RC محافظ بررسی می‌شود.
• فرسایش کنتاکت: هر قطع جریان خطا مقداری از کنتاکت را فرسوده می‌کند؛ تعداد قطع‌های مجاز در برگه‌ی فنی سازنده آمده است.

برای آشنایی با خدمات نگهداری و اصلاح این تجهیزات به مقاله‌ی تعمیر دژنکتور مراجعه کنید.

در انتخاب دژنکتور خلاء به چه چیزهایی توجه کنیم؟

1. ولتاژ نامی: متناسب با سطح ولتاژ شبکه (مثلاً ۱۲، ۱۷.۵ یا ۲۴ کیلوولت).
2. جریان نامی: بیشتر از جریان بار پیوسته‌ی فیدر.
3. ظرفیت قطع اتصال کوتاه (kA): باید از جریان اتصال کوتاه محاسبه‌شده‌ی محل نصب بیشتر باشد.
4. نوع مکانیزم و ولتاژ فرمان: هماهنگ با سیستم کنترل و باتری یا منبع تغذیه‌ی تابلو.
5. نوع نصب: ثابت یا کشویی (Draw-out)، مطابق طراحی تابلو.
6. استاندارد: دژنکتورهای فشار قوی و متوسط معمولاً بر اساس استاندارد IEC 62271-100 ارزیابی می‌شوند.

جمع‌بندی

دژنکتور خلاء با تکیه بر خاموشی سریع قوس در محیط خلاء، گزینه‌ی رایجی برای تابلوهای فشار متوسط است و نگهداری ساده‌ای دارد، به شرط آنکه ظرفیت‌ها درست انتخاب شوند و بازرسی‌های دوره‌ای انجام شود. برای دیدن نمونه‌های موجود می‌توانید صفحه‌های دژنکتور خلاء پارس سوئیچ و دژنکتور خلاء VD4 را ببینید. برای مقایسه با تجهیز مشابه دیگر، مقاله‌ی تفاوت سکسیونر و دژنکتور هم مفید است.