القاطع الهوائي بجهد 25 ك.ف والتيار 400-630 أمبير مصمم للاستخدام في الشبكات الهوائية المعزولة ويعمل كجهاز حماية كهربائي رئيسي ضد الأعطال مثل التماس الكهربائي (القصر) والتيارات الزائدة. سأوضح فيما يلي مكوناته وآلية عمله، وأهمية استخدامه في الشبكات الهوائية.
1. مكونات القاطع الهوائي
أ. آلية القطع
- آلية القطع هي المكون الأساسي الذي يقوم بفتح وإغلاق الدائرة الكهربائية عند الحاجة، وتتكون من مفاتيح وملفات تعمل على التحكم في إغلاق وفصل الدائرة.
- تعتمد آلية القطع في القواطع الهوائية على الهواء كوسيط عازل لإطفاء القوس الكهربائي، وهذا ما يميزه عن القواطع التي تستخدم الغاز أو الزيت كوسيط عازل.
ب. القوس الكهربائي
- عند حدوث فصل للدائرة، يتولد قوس كهربائي بين الأقطاب بسبب مرور تيار عالي. ويتم التحكم في هذا القوس بواسطة تدفق الهواء، الذي يعمل على تبريده وإطفائه.
- وجود القوس الكهربائي يتطلب تصميمًا خاصًا للتعامل مع الطاقة العالية المتولدة، ويعمل الهواء هنا على إخماد هذا القوس بسرعة، مما يحمي النظام الكهربائي من التلف.
ج. وسائل الحماية الإضافية
- يحتوي القاطع الهوائي على حساسات للتيار تقوم بمراقبة مستوى التيار المار في الدائرة. إذا تجاوز التيار الحد المسموح به (400 أو 630 أمبير)، يقوم القاطع بفصل الدائرة تلقائيًا.
- قد يكون هناك أيضًا وحدات حماية حرارية أو حساسات للجهد لضمان عمل القاطع في الظروف المختلفة.
2. آلية عمل القاطع الهوائي
عند حدوث عطل مثل قصر في الدائرة أو زيادة في التيار، يعمل القاطع الهوائي وفق الآلية التالية:
- رصد العطل: يقوم القاطع برصد العطل من خلال الحساسات التي تراقب مستوى التيار أو الجهد.
- التفعيل: في حال تجاوز التيار الحد المسموح، تقوم آلية القطع بتحريك الأقطاب لفصل الدائرة.
- إطفاء القوس الكهربائي: عند فتح الدائرة، ينشأ قوس كهربائي بين الأقطاب، ويتم إطفاؤه باستخدام الهواء الذي يعمل كوسيط عازل يبرد القوس ويفصله.
- الفصل الكامل: بعد إطفاء القوس، يتم قطع التيار بالكامل لحماية الأجهزة والشبكة.
3. أهمية القاطع الهوائي في الشبكات الهوائية المعزولة
- حماية الشبكات: يعمل القاطع الهوائي كحاجز حماية رئيسي، يمنع انتقال العطل إلى أجزاء أخرى من الشبكة ويحد من الأضرار التي قد تنجم عن التيارات العالية.
- التحكم الآمن: يوفر القدرة على التحكم في فتح وإغلاق الدائرة بشكل آمن وسريع، مما يحمي العاملين على الشبكة.
- التبريد السريع وإخماد القوس: بسبب استخدام الهواء كوسيط عازل، يتم إخماد القوس بشكل سريع مقارنة بالقواطع الأخرى التي تستخدم وسائل عزل مختلفة مثل الغاز أو الزيت.
- المرونة في الشبكات المتوسطة الجهد: صُممت القواطع الهوائية لتتناسب مع شبكات التوزيع التي تتراوح بين الجهد المتوسط والجهد العالي، مما يجعلها مناسبة للشبكات الهوائية التي تتطلب عمليات صيانة سهلة وسريعة.
4. مميزات وعيوب القواطع الهوائية
المميزات:
- أمان عالي: توفر حماية فائقة من التيارات الزائدة والقصر الكهربائي.
- تبريد ذاتي: الهواء يعمل كوسيط تبريد، مما يجعلها أكثر أمانًا وأسهل صيانة.
- مرونة في الاستخدام: مناسبة للشبكات الهوائية المتوسطة والعالية الجهد، وتوفر سهولة في التحكم والصيانة.
- عمر افتراضي طويل: صلابة ومتانة عالية للاستخدام في البيئات الخارجية.
العيوب:
- تتأثر بالعوامل البيئية: مثل الغبار والرطوبة، مما قد يؤثر على أدائها إذا لم يتم صيانتها بانتظام.
- تحتاج لمساحة أكبر: بسبب آلية عملها وتصميمها الذي يتطلب توفر الهواء لعزل وإطفاء القوس.
5. التطبيقات العملية
يُستخدم هذا النوع من القواطع في:
- محطات التوزيع الكهربائية: لحماية شبكات التوزيع من الأعطال.
- الشبكات الهوائية المعزولة: حيث يتم استخدامها لحماية الدوائر ذات الجهد المتوسط التي تربط المحطات الفرعية بالمباني والمنشآت.
- الأنظمة الصناعية: يمكن استخدام القواطع الهوائية في المصانع والشبكات الداخلية للحماية من الأعطال التي قد تؤدي إلى أضرار كبيرة.
باختصار، القاطع الهوائي بجهد 25 ك.ف وقدرة تحميل تصل إلى 630 أمبير هو عنصر أساسي لحماية الشبكات الكهربائية الهوائية المتوسطة الجهد، ويعتمد على الهواء كوسيط عزل لإطفاء القوس الكهربائي، مما يجعله مثاليًا للشبكات التي تتطلب صيانة سهلة ومرونة عالية في التحكم وحماية من التيارات الزائدة والأعطال.
