فیوز فشارقوی چیست؟ انواع فیوز و کاربرد در شبکه 20 kV

در شبکه‌های برق فشار متوسط و قوی، حفاظت تجهیزات در برابر خطاهای ناگهانی و اتصال کوتاه یکی از مهم‌ترین الزامات طراحی و بهره‌برداری است. این وظیفه سنگین معمولاً با تجهیزاتی انجام می‌شود که هرکدام نقش متفاوتی در امنیت و پایداری شبکه دارند. یکی از این اجزا، فیوز فشارقوی است؛ تجهیزی که به‌صورت مستقیم در مسیر حفاظت شبکه عمل می‌کند و در صورت بروز خطا، سریع و ایمن وظیفه قطع جریان را بر عهده دارد.

در این مقاله به‌صورت دقیق و کاربردی بررسی می‌کنیم که فیوز فشارقوی چیست، چگونه کار می‌کند، چه انواعی دارد و در شبکه 20 kV چگونه باید از آن استفاده کرد. این متن برای مهندسان برق، طراحان شبکه و کسانی که در بهره‌برداری شبکه‌های نیرو و توزیع فعالیت دارند نوشته شده است.

فیوز فشارقوی چیست؟

«فیوز فشارقوی» (High Voltage Fuse یا HV Fuse) یک عنصر حفاظتی است که برای قطع خودکار مدار در صورت بروز جریان خطا یا اتصال کوتاه طراحی شده است. اساس کار فیوز مبتنی بر یک عنصر ذوب‌شونده است که در صورت عبور جریان بسیار بالاتر از مقدار نامی، در مدت زمان مشخص ذوب شده و مسیر جریان را قطع می‌کند.

فیوزها در شبکه‌های فشار متوسط مانند 20 kV به‌عنوان یکی از نخستین لایه‌های حفاظت به کار می‌روند و معمولاً در ترکیب با دیگر تجهیزات حفاظتی مانند دژنکتور و رله‌های حفاظتی استفاده می‌شوند تا در هر مرحله عملکردی دقیق‌تر و ایمن‌تر فراهم شود.

عملکرد فیوز در سیستم‌های الکتریکی

عملکرد فیوز بر اساس اصل ساده و مؤثر ذوب عنصر داخلی آن است. در حالت عادی، جریان عبوری از فیوز کمتر یا برابر مقدار نامی است و عنصر فیوز بدون تغییر باقی می‌ماند. اگر حادثه‌ای مانند اتصال کوتاه رخ دهد، جریان ناگهان افزایش می‌یابد و عنصر داخل فیوز در اثر گرمای زیاد ذوب می‌شود و مسیر را قطع می‌کند.

این قطع سریع باعث می‌شود:

• جریان خطا به سرعت قطع شود
• آسیب به تجهیزات دیگر شبکه کاهش یابد
• ایمنی شبکه افزایش یابد

در شبکه‌های 20 kV، سرعت عملکرد و دقت فیوز اهمیت حیاتی دارد، زیرا ناهنجاری‌های ولتاژی و جریان‌های گذرا می‌توانند بسیار شدید باشند.

انواع فیوز فشارقوی

فیوزهای فشارقوی بسته به نوع ساخت و روش عملکرد به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند. هر نوع برای شرایط و کاربرد خاصی مناسب است:

فیوز روغنی

در این نوع فیوز، عنصر حفاظتی در محیط روغن عایق قرار دارد. روغن علاوه بر عایق الکتریکی، در خنک‌کردن و خاموش‌کردن قوس نیز نقش دارد.

ویژگی‌ها:

• ساختار سنتی و شناخته‌شده
• مناسب برای ولتاژهای متوسط
• نیاز به نگهداری بیشتر نسبت به انواع دیگر

فیوز با پوشش گازی

در این فیوزها، از گازهای خاص برای خاموش‌کردن قوس الکتریکی استفاده می‌شود. این طراحی عملکرد سریع‌تر و پاک‌تری نسبت به نوع روغنی دارد.

ویژگی‌ها:

• سرعت قطع بالاتر
• نیاز کمتر به نگهداری
• مناسب محیط‌های صنعتی و شهری

فیوز با عنصر هادی ذوب‌شونده (آلیاژی)

در این دسته از فیوزها، عنصر محافظتی از آلیاژهای خاصی ساخته می‌شود که با عبور جریان خطا در زمان مشخص ذوب می‌گردد. این طراحی ساده و قابل‌اطمینان است و به‌طور گسترده در شبکه‌های فشار متوسط استفاده می‌شود.

ویژگی‌ها:

• ساختار ساده
• هزینه کمتر
• کاربرد وسیع

مقایسه انواع فیوزها از نظر عملکرد و کاربرد

در عمل، انتخاب نوع فیوز باید بر اساس فاکتورهایی مانند:

• سطح ولتاژ شبکه
• شرایط محیطی
• سرعت عملکرد مورد نیاز
• میزان نگهداری قابل قبول

صورت گیرد. در جدول زیر مقایسه کلی ارائه شده است:

نوع فیوز	سرعت قطع	نیاز نگهداری	مناسب برای
روغنی	متوسط	بیشتر	شبکه‌های سنتی
پوشش گازی	بالا	کمتر	شبکه‌های صنعتی
آلیاژی	مطابق استاندارد	کم	شبکه‌های فشار متوسط

نقش فیوز در شبکه 20 kV

در شبکه‌های فشار متوسط مانند 20 kV، فیوزها معمولاً در نقاطی نصب می‌شوند که نیاز به حفاظت سریع و ساده وجود دارد. از جمله کاربردهای رایج می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حفاظت فیدرهای توزیع
• حفاظت ترانسفورماتورها
• نقاطی که اتصال کوتاه می‌تواند به تجهیزات پایین‌دست آسیب جدی بزند

فیوز به‌عنوان اولین خط دفاعی عمل می‌کند و در صورت وقوع خطا، سریع‌ترین واکنش را نشان می‌دهد. سپس سایر تجهیزات مانند دژنکتور وظیفه می‌یابند تا قطع و جداسازی پایدارتر و هوشمندانه‌تر انجام شود.

لینک مرتبط: دژنکتور چیست و چه کاربردی دارد؟

انتخاب فیوز مناسب برای تجهیزات فشار متوسط

برای انتخاب صحیح فیوز در شبکه 20 kV باید به چند معیار کلیدی توجه کنید:

سطح ولتاژ نامی

فیوز باید با ولتاژ کاری شبکه هم‌خوانی داشته باشد. انتخاب فیوز با ولتاژ نامی کمتر از سطح واقعی باعث عدم قطع صحیح یا خطرات جدی می‌شود.

جریان نامی فیوز

جریان نامی باید بر اساس بار طراحی و شرایط کاری مشخص شود تا فیوز در حالت عادی قطع نشود و در زمان خطا سریع عمل کند.

زمان عملکرد (Time-Current Characteristic)

برخی فیوزها سریع‌تر از بقیه عمل می‌کنند. زمان عملکرد مناسب باید با دیگر تجهیزات حفاظتی هماهنگ شود تا هماهنگی حفاظتی (Coordination) حفظ گردد.

شرایط محیطی و نگهداری

اگر شبکه در محیط سخت یا آلوده فعالیت می‌کند، باید از نوعی استفاده شود که نیاز به نگهداری کمتر و مقاوم‌تر در برابر شرایط نامساعد داشته باشد.

لینک مرتبط: رله حفاظتی چیست و چگونه کار می‌کند؟

نکات ایمنی در نصب و بهره‌برداری

نصب و بهره‌برداری از فیوزهای فشارقوی مستلزم رعایت نکات ایمنی دقیق است:

• قبل از نصب فیوز، تجهیزات باید از نظر ایمنی و زمین‌کردن بررسی شوند.
• در زمان سرویس و تعویض، قطع کامل ولتاژ الزامی است.
• فقط از فیوزهایی استفاده شود که دارای استانداردهای معتبر باشند.
• نگهداری منظم و آزمون عملکرد باید جزو برنامه بهره‌برداری باشد.

تابلو برق فشار متوسط چیست؟

سوالات متداول (FAQ)

فیوز فشارقوی با فیوز معمولی چه تفاوتی دارد؟
فیوز فشارقوی برای ولتاژهای بالاتر از 1 kV طراحی شده و ساختار عایقی، زمان عملکرد و معیارهای حفاظتی آن متفاوت است.

آیا فیوز می‌تواند به‌تنهایی شبکه را ایمن کند؟
خیر. فیوز به‌عنوان اولین خط حفاظتی عمل می‌کند اما باید با تجهیزاتی مانند دژنکتور و رله حفاظتی ترکیب شود.

آیا همه انواع فیوز در شبکه 20 kV کاربرد دارند؟
بستگی به شرایط شبکه دارد؛ معمولاً فیوزهای آلیاژی و گازی کاربرد بیشتری دارند.

جمع‌بندی

فیوز فشارقوی یکی از تجهیزات اساسی در شبکه‌های فشار متوسط است که وظیفه قطع سریع و ایمن جریان خطا را بر عهده دارد. انتخاب مناسب نوع فیوز، توجه به شرایط کاری و هماهنگی آن با دیگر تجهیزات حفاظتی، نقطه تمایز بین شبکه‌های پایدار و شبکه‌های آسیب‌پذیر است.