فیوز فشار قوی HV و نحوه طراحی آن

مقدمه ای بر طراحی فیوز فشار قوی HV

نقش تولید برق در زندگی انسان‌ها

پیش از بررسی طراحی فیوز فیوز فشار HV، به مقدمه ای بر نقش تولید منبع برق در زندگی انسان‌ها می پردازیم. قابل اعتماد برای تک تک ما چه در مکان های خصوصی و چه در مکان های عمومی به صورت روزانه از اهمیت بالایی برخوردار هست. بدون این منابع قابل اعتماد حتی در کشورهای پیشرفته زندگی تقریبا غیر ممکن است.

نقش مهم تولید برق در کلیه منابع اطراف ما از اهمیتی غیر قابل انکار برخوردار هست. برای تولید برق مورد نیاز همانند نیروگاه های ذغال سنگ و هسته ای و همچنین جایگزین های احیا کننده همچون انرژی های بادی و سیستم های فتوولتائیک، تجهیزات شبکه توزیع برق از اهمیتی ویژه ‌ای تا به امروز برخوردار است.

تجهیزات شبکه برق

تجهیزات شبکه برق شامل اجزای ولتاژ متوسط با ولتاژکاری بین 52-1 کیلو ولت می باشند. در شبکه های توزیع، این دستگاه ها وظیفه اتصال و یا قطع و همچنین حفاظت از مصرف کننده را به عهده دارند. وظیفه اصلی آنها سوئیچینگ بوده که معمولا با تغییر جریان محدود شده و توسط کلید ولتاژ متوسط کنترل  می‌شود.

در صورت بروز خطا در شبکه یا در یکی از مصرف کنندگان، به ترتیب ممکن است جریان های باقی مانده در مدار بیش از ظرفیت شکست دستگاه سوئیچینگ شده و این جریان ها توسط کلیدهای قطع کننده به درستی و کامل قطع نشوند.

بررسی اجمالی بر نقش فیوزهای ولتاژ بالا

اینجاست که نقش فیوز های ولتاژ بالا HV در Switch gearها نمود پیدا کرده و راه حلی مستقل از کلید های محافظ جریان را مطرح می‌کنند. این فیوز ها با استفاده در تابلوهای برق تولیدی توسط تولید کنندگان این صنعت به منظور حفاظت از مصرف کننده و همچنین محدود کردن اثرات خطا بر روی دیگر قطعات شبکه از نقش به سزایی برخوردار می‌باشند.

در مثالی عمومی در مورد مصرف فیوز های ولتاژ بالا میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت	Distribution and power transformers
مدارهای موتوری	Motor circuits
سیستم های خازنی	Capacitor systems

فیوزها در صورت نقص الکتریکی در مدار، جداسازی قابل اطمینان سایر اجزا را از شبکه فراهم می سازند.

طراحی یک فیوز فشار قوی HV  :

عموما هنگامی که صحبت از فیوز می شود منظور بحث اتصال کوتاه فیوز از لحاظ فنی مورد نظر و توجه قرار می گیرد. یعنی آن قسمتی از فیوز که با عبور جریان از فیوز موجبات اتصال کوتاه شدن فیوز را فراهم میکند. فیوز های ولتاژ بالا همانند دیگر فیوز ها از دو مبحث فیوز و پایه فیوز تبعیت می کنند.

1.      ساختار طراحی یک فیوز:

همه فیوزهای ولتاژ بالایی که دردنیا طراحی و تولید میشوند فقط از نظر ظاهری شبیه به هم هستند و دارای ویژگی های مشترکی همچون: یک لوله عایقی (سرامیکی) عموما قهوه ای رنگ با اتصالات تماس در هر دوسر می‌باشند. این اجزاء محفظه فیوز را تشکیل داده و تنها پس از باز کردن این محفظه اجزای دیگر فیوز همانند ماسه، نوارهای نقره ای، یک حامل و یک مکانیسم سیستم تریپ و یا یک پین ضربه گیر مشاهده می‌شود.

علاوه بر نگه داشتن همه اجزا به صورت مکانیکی، ویژگی اصلی  سرامیک بدنه ( لوله عایقی: شکل 1 ) مقاومت آن در برابر دماهای بسیار بالا و فشار های زیاد ایجادی ناشی از اتصال کوتاه فیوز می‌باشد. عمدتا سرامیک فیوزهای فشار قوی از پرسلن آلومینا ساخته و تولید می‌گردند که مطابق با استاندارد های جهانی قابلیت مقاومت حرارتی تا چند درجه سانتی گراد را دارا می‌باشند جایی که ممکن است برای قطع بیش از حد جریان های نامی بالا، دما به بالای 400 درجه سانتی گراد نیز برسد.

مقاومت فشاری داخلی لوله های عایق ( سرامیک بدنه ) عموما بیش از 100بار بوده و برای تحمل فشارهای ناشی از شکست اتصال کوتاه کافی میباشد.

مواد اولیه در طراحی بدنه فیوز فشار قوی

در طراحی و تولید بدنه فیوزهای فشار قوی گاها از لوله های پلاستیکی تقویت شده با الیاف نیز استفاده میشود( با اینکه در تولیدات امروزی تولید این نوع بدنه فیوز به ندرت مورد توجه میباشد )

این لوله ها بسیار سبک تر از لوله های سرامیکی هستند و برای نصب در فضای باز بر روی تیرها بسیار کاربردی تر میباشند. لوله ها به دلیل مقاومت در برابر درجه حرارت پایین، از این مدل بدنه ها فقط برای جریان های نامی کوچک استفاده میشود.

برای بخش های اتصالات تماسی ( دو بخش سر فیوز یا همان کلگی فیوز )، دو پارامتر هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی ذوب ضروری است. به همین دلیل کلگی های فیوز را عموما از جنس برنج یا مس و یا آلومینیوم و یا گاها نیکل می‌سازند.

برای محافظت در برابر خوردگی، این اجزاء را با روکش نقره اندود میکنند.

با باز شدن سرامیک فیوز، ماسه کوآرتز بسیار ریزی قابل مشاهده است. ماسه کوآرتز کاملا طبیعی و نسبت بسیار بالایی از اکسید سیلیکون ( سیلییس ) را دارا می‌باشد. بدنه فیوز پیش از بسته بندی و ارسال، عموما این خاک سیلیس را می‌شوید و الک می‌کند. خاک سیلیس به مقدار درجه بندی شده مطابق استانداردهای جهانی می‌رساند. این فرآیند منجر به جلوگیری از عناصر تاثیر گذار منفی بر ویژگی های سوئیچینگ و دارای رطوبت باقی مانده کنترل شده باشد.

توضیحات تکمیلی در مورد عملکرد کاری فیوز

در حین عملکرد کاری فیوز، این خاک سیلیس مسئول انتقال حرارت از عنصر اصلی فیوز به محیط اطراف است. با این حال، در لحظه قطع، عملکرد محدود کننده جریانی فیوز به دلیل وجود همین ماسه کوآرتز ( خاک سیلیس ) است. قلب تپنده یک فیوز که دیگر عناصر به آن متصل شده اند یک دستگاه تست فیوز سرامیکی ( فرم سیم پیچی شده ) میباشد. عناصر فیوز شکل سیم پیچ ستاره ای را به صورت مارپیچ محصور کرده و با استفاده از یک نوار تماسی به انتهای آن متصل میشوند. این نوار تماسی به نوبه خود به دیگر اتصالات متصل شده و نقش رسانا را بازی میکند. به منظور دستیابی به مقاومت های انتقالی کمتر، این اتصالات معمولا جوش داده میشوند و به ندرت گیره میشوند.

سیستم Tripping در فیوز فشار قوی

یکی دیگر از اجزاء بسیار مهم فیوز های فشار قوی، سیستم Tripping ( لغزش ) است که عموما با یک پین ضربتی شناخته میشود. سیستم Tripping نشان دهنده سلامت فیوز است. از طرفی دیگر در صورت وجود بر روی فیوز، بر روی مکانیزم سیستم بدون لغزش عمل کرده و باعث شکست همه قطبی مصرف کننده معیوب میشود.

کاربرد فیوزهای ولتاژ بالا

اکثر فیوزهای ولتاژ بالا میتوانند در 2 کاربرد داخلی و خارجی ( Indoors & Outdoors ) مورد استفاده قرار بگیرند. لوله عایق، کلاهک های تمامی و مکانیزم قطع ( تریگر ) در تمام طول انتقال به صورت لاستیک آبندی میشوند و میتوانند در برابر ریزش آب، یخ زدگی، عبور اشعه ایکس و…  از خود مقاومت نشان دهند. علاوه بر این 2 کاربرد ، کاربردهای خاص دیگری همچون استفاده در روغن نیز برای فیوزهای HV در دستگاه هایی مانند تابلو برق های قدیمی یا مخازن ترانسفورماتور نیز وجود دارد.

 

سفارش و خرید فیوز فشار قوی

راد الکتریک بین الملل نماینده فیوز سیبا و نماینده فیوز فراز مرسن در ایران می‌باشد. این شرکت انواع فیوزهای ولتاژ بالا، فیوزهای HV یا فیوزهای فشار قوی در اختیار مشتریان محترم با امکان خرید فیوز قرار می‌دهد.

 

گردآورنده : مهندس سامان یعقوب زاده