تحليل البنية الداخلية للصمامات المتسربة: التصميم الدقيق لحماية الطاقة
باعتباره جهاز حماية مهم من الحمل الزائد في نظام الطاقة، يتكامل تصميم الهيكل الداخلي للصمام المتسرب مع خبرات الهندسة الكهربائية وعلوم المواد. تحلل هذه المقالة الهيكل الداخلي للجهاز من منظور مهني، وتكشف عن دلالته التقنية كـ"حارس أمان" لخطوط الطاقة.
١. تركيب الوحدات الوظيفية الأساسية
يتكون هيكل مصهر الجهد العالي من أنبوب عازل من البورسلين عالي القوة، مزود بمصهر من سبيكة الفضة والنحاس مثبت بدقة في الداخل. تتميز هذه المادة المعدنية المركبة بنقطة انصهار دقيقة مع الحفاظ على موصلية عالية (المواصفات النموذجية هي ١٥٠-٢٠٠ أمبير لتيار انصهار). يُحسب قطر المصهر بدقة لضمان ذوبان سريع في غضون ٠.٠٢ ثانية عند تجاوز التيار الحد الأقصى المحدد.
يعتمد جهاز إطفاء القوس الكهربائي تصميمًا متعدد الطبقات، يتكون من أنبوب إطفاء قوس كهربائي مُولّد للغاز وأنبوب إطفاء قوس كهربائي آخر. المادة المُولّدة للغاز مصنوعة من مادة البولي كربونات المُركّبة، والتي تتحلل عند درجات حرارة القوس الكهربائي العالية مُنتجةً غازات خاملة مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون. وبدمج أنبوب إطفاء القوس الكهربائي ذي التصميم ذي الشق الطولي، يتم تشكيل تدرج ضغط متعدد المستويات لتحقيق تخفيف تدريجي للقوس الكهربائي.
2. تنفيذ الحماية الديناميكية آلية
عند حدوث عطل، تُحفز طاقة القوس الكهربائي تفاعل التحلل الكيميائي للمادة المُنتجة للغاز، ويتمدد حجم الغاز المُنبعث على الفور بمقدار 300-500 مرة. يُشكل تأثير نفخ الهواء هذا تدفقًا طوليًا عالي السرعة، ومع هيكل غرفة الدوامة المُصمم خصيصًا، يُطيل القوس الكهربائي ويُبرد في غضون 8-10 مللي ثانية، مما يُخفف بشكل فعال من ظاهرة إعادة الاشتعال. تعتمد آلية الانطلاق الميكانيكية على تصميم وصلة زنبركية مزدوجة لضمان سقوط أنبوب الصهر بشكل موثوق في غضون 0.5 ثانية، مما يُشكل فجوة عازلة للهواء واضحة.
يتم التحكم بدقة في زاوية سقوط أنبوب الصهر ضمن نطاق 60-75 درجة. لا يضمن تصميم الزاوية هذا عزلًا فعالًا فحسب، بل يمنع أيضًا السقوط غير الطبيعي الناتج عن عوامل مثل الرياح. تمتص وسادة العزل الموزعة قوة تأثير السقوط لضمان موثوقية الآلية للاستخدام المتكرر.
