مهندسی برق و ابزار دقیق

عوامل مؤثر  انتخاب کلیدهای قدرت:

مقادیر نامی(کلیدهای قدرت)(مدارشکنها)(بریکرها):

برای مدارشکنها همانند هر وسیله الکتریکی دیگر مقادیر نامی تعریف می شودکه در این بخش این مقادیر بر اساس استاندارد بین المللی IEC معرفی می شوند.

مقادیر نامی که برای تمام مدارشکنها بطور عمومی باید تعیین گردد شامل موارد زیر است:

الف- ولتاژ نامی:

ولتاژ نامی یک مدار شکن طبق تعریف ماکزیمم(حداکثر)ولتاژ نامی شبکه درآن محل است که کلید قدرت (مدار شکن) مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند در حدود 15% هم از ولتاژ شبکه کوچکتر باشد اغلب بخاطر بوجود آوردن اطمینان بیشتر در استحکام شبکه از کلیدی استفاده می شود که ولتاژ نامی آن از ولتاژ شبکه قدری بزرگتر باشد و باید از میان مقادیر استاندارد زیر انتخاب گردد:

245-175-145-123-100-7/72-52-63-24-5/17-12-2/7-6/3

Kv765-525-420-362-300

برای مثال در شبکه 230 کیلوولت مدارشکنی با ولتاژ نامی 245 کیلوولت و برای شبکه 400 کیلوولت مدارشکن با ولتاژ نامی 420 کیلوولت باید انتخاب گردد.

ب- فرکانس نامی:

فرکانس نامی یک مدارشکن (بریکر)همان فرکانس کار شبکه ای است. که مدار شکن در آن مورد استفاده قرا می گیرد و مقادیر استاندارد در حال حاضر 50 و 60 هرتز است.

ج- جریان نامی:

جریان نامی مدار شکن عبارتست از مقدار (rms) (مؤثر) جریانی که مدارشکن بایستی قادر باشد بطور مداوم در فرکانس نامی اش عبور دهد، بدون اینکه درجه حرارت قسمتهای مختلف آن از مقادیر مجاز قید شده طبق استاندارد IEC بیشتر شود. مقادیر استاندارد برای جریان نامی عبارتند از:

5000-4000-3150-2500-2000-1600-1250-800-630-400

(A)6300 

(جریان نامی مساوی با بزرگترین جریان کار معمولی شبکه است.)

د- جریان یا قدرت قطع و وصل نامی اتصال کوتاه:

یادآور می شود که برای مدارشکن سه وظیفه اصلی تحت شرایط اتصال کوتاه در نظر گرفته می شود:

1-     مدارشکن بایستی قادر باشد شدیدترین جریان اتصال کوتاه ممکن را قطع نماید. 

2-     مدارشکن بایستی قادر باشد تحت شدیدترین وضعیت اتصال کوتاه، مدار را وصل نماید.

3-مدارشکن بایستی قادر باشد جریانهای اتصال کوتاه را برای مدت زمان کوتاه(معمولاً یک تا سه ثانیه) تحمل نماید.

برای اینکه مشخص شود مدارشکن قادر به انجام عملیات .فوق است مقادیر زیر برای هر مدارشکن تعریف می شوند:

1-جریان یا قدرت قطع نامی بر حسب  MVA  یا  KA

-جریان قطع مدار شکن بر حسب کیلوآمپر طبق تعریف بیشترین جریان اتصال کوتاه است که مدار شکن تحت شرایط مختلف میتواند قطع نماید. مقادیر استاندارد برای جریان قطع اتصال کوتاه عبارتنداز:

KA 100 – 80 -63 -50-40-5/31- 25- 20- 16- 5/12- 10-8-3/6

-قدرت قطع برحسب MVA

تمام کلیدهای قدرت (بریکرها) (مدارشکن ها)، غیر از مقادیر ولتاژ و جریان نامی، قدرت قطع کلید مشخصی دارند. برای هر نقطه از شبکه که بریکری نصب می شود، باید قدرت قطع کلید بیشتر یا حداقل برابر بیشترین قدرت اتصال کوتاه در آن شبکه باشد. قدرت قطع را معمولاً به مگاولت آمپر (MVA ) بیان می کنند.

1-جریان یا قدرت وصل نامی  بر حسب KA یا MVA :

جریان وصل مدارشکن عبارتست از مقدار پیک (حداکثر) جریان اتصال کوتاه در اولین سیکل جریان که پس از وصل مدار در بدترین شرایط اتصال کوتاه برقرار میگردد. جریان وصل بریکر بر حسب KA  بیان می شود.

-      قدرت وصل

قدرت وصل مدارشکن بر حسب مگاولت آمپر ( M.V.A) بیان می شود.

1-جریان کوتاه مدت اتصال کوتاه:

2-در مواردی یک مدارشکن بایستی قادر باشد جریان اتصال کوتاه را برای مدت زمان کوتاهی از خود عبور دهد بدون اینکه از نظر مکانیکی و الکتریکی صدمه ببیند. معمولاً مدت زمان مورد نظر برای تحمل جریان اتصال کوتاه یک تا سه ثانیه است.

هـ - سرعت عمل (زمان تأخیر در قطع):

مدت زمانی که طول می کشد تا پس از صدور فرمان الکتریکی قطع، کلید بطور کامل باز شود، بنام «زمان قطع کلید» خوانده می شود.

این زمان برحسب تعریف عبارتست از حدفاصل زمانی بین لحظۀ فرمان قطع توسط رلۀ مربوطه و آزاد کردن ضامن قطع کلید تا خاموش شدن کامل جرقه.

زمان قطع کلید، عامل مهمی در انتخاب کلید برای شبکه های ولتاژ زیاد محسوب می شود، زیرا هرچه زمان قطع کمتر باشد، پایداری سیستم بیشتر حفظ می گردد.

زمان قطع کلید را معمولاً برحسب سیکل بیان می کنند. مثلاً گفته می شود که زمان قطع کلید 2 ، 6 و یا 10 سیکل است.

توجه نمائید که زمان هر سیکل در سیستم برق متناوب با فرکانس 50 هرتز، برابر با 2/0 ثانیه می باشد(T= 121F'> ).

زمان قطع در کلیدهای مدرن امروزی به 05/0 ثانیه می رسد که تقریباً 02/0 ثانیه آن برای قطع جرقه مصرف می شود.

کلیدهای قدرت امروزی برای در حدود 25000 قطع و وصل ساخته می شوند وباید سالیانه یک بار ِا پس از هر 3000 بار قطع و وصل یک بار سرویس و مورد بازدید اساسی قرار گیرند.

3-5-1 خاموش کردن (قطع جرقه) در کلیدهای فشارقوی(بریکرها):

همانطور که گفته شد ، در تمام کلیدهای قدرت(کلیدهای قطع جریان)(بریکرها) به استثنای کلیدهایی که در خلاء کار می کنند برای خاموش کردن جرقه (قوس الکتریکی)بین کنتاکتهای کلید از یک مادۀ اولیۀ مناسبی استفاده می شود که ممکن است جامد، مایع و یا گاز باشد. همچنین تقسیم بندی کلیدهای قدرت برحسب نوع این ماده خاموش کننده می باشد.

در تمام کلیدها (بجزکلید خلاء) مواد موجود در اطراف جرقه در اثر حرارت بسیار زیاد قوس(C 12ث™'> 50000 - 10000) تجزیه می شود. زیرا هیچ عنصر جامد یا مایعی وجود ندارد که بدون تجزیه شدن این شدت گرما را تحمل کند. لذ همیشه اطراف جرقه بدون توجه به نوع ماده ای که قبل از جرقه الکترودها را احاطه کرده بود، گاز جمع می شود و چون قابلیت هدایت حرارتی گازها بسیار خوب است، لذا وجود این گازها در اطراف قوس الکتریکی برای خنک کردن قوس بسیار با ارزش است. ولی چون مادۀ اولیه اطراف کنتاکتهای کلید قبل از جرقه در ساختمان کلید مهم است، لذا کلیدهای قدرت را می توان از لحاظ نوع عایق نیز به شرح زیر دسته بندی کرد:

الف- خاموش کننده جامد:

خاموش کننده جامد سه نوع است:

1-خاموش کننده ای که در اثر حرارت می سوزد:

این خاموش کننده ها به خاموش کنندۀ دانه ای معروف هستند مثل خاک کوارتز که اغلب در فیوزهای فشار قوی با قدرت قطع زیاد (فیوزهای H.R.C) بکار برده می شود.

1-خاموش کننده ای که حرارت را جذب می کند بدون اینکه تغییر شکل دهد:

این وسیله ها در تماس مستقیم با جرقه قرا می گیرند و ظرفیت حرارتی زیاد آن به عنوان یک خنک کننده مؤثر واقع می شود. در این نوع کلیدها (کلیدهای پرقدرت فشار ضعیف)بخصوص از سرامیک و سفال استفاده می شود و برای تسریع در خنک کردن جرقه، قوس بوسیله نیروی الکترودینامیکی قوسی که توسط یک حوزۀ مغناطیسی شدید بوجود می آید به دیواره های این عنصر خاموش کننده فشرده می شود و برای جلوگیری از حرارت موضعی و محلی جرقه، قوس را خیلی سریع در روی سطح دیواره سرامیک کی داونند.

1-خاموش کننده ای که در اثر حرارت تبخیر می شود:

در این نوع کلید قشر بسیار نازکی از سطح عایق که در تماس با جرقۀ الکتریکی می باشد.(انواع فیبرها) در اثر حرارت شدید قوس تبخیر می شود و گاز متصاعد شده اطراف قوس را می پوشاند و باعث خاموش شدن جرقه می شود. به این کلیدها بخاطر اینکه گاز از جسم جامد و سختی متصاعد می شود، کلید با گاز جامد نیز گفته شده است.

ب- خاموش کننده مایع:

مایعاتی که در قطع جرقه مؤثر هستند عبارتند از : روغن و آب.

1-روغن:

اولین مایعی که در ساختمان کلیدهای فشار قوی بکار برده شد روغن معدنی بود. در ابتدا فکر می کردند که بمحض عبور جریان از صفر، روغن روغن جانشین ستون قوس الکتریکی بین دوکنتاکت کلید می شود و بعلت اینکه استقامت الکتریکی روغن خیلی زیاد است(kv/CM 80 - 120)قوس نمی تواند برگردد و برای همیشه خاموش می ماند. در بررسی هایی که بعداً انجام شد که این نظریه کاملاً بی اساس است و علت خاموش شدن جرقه فقط تجزیه و تبخیر شدن روغن بخصوص ایجاد ئیدروژن دارای هدایت حرارتی بسیار خوبی هستند در خنک کردن جرقه بسیار مؤثر واقع می شوند.

یکی از معایب روغن معدنی قابل اشتعال بودن آن است. البته تا موقعی که کلید قادر به قطع جرقه باشد، بعبارت دیگر تا موقعی که قدرت قطع کلید متناسب با قدرت جرقه باشد، قابل اشتعال بودن روغن مشکلاتی برای کلید فراهم نمی کند و تأثیری در قطع جرقه ندارد، ولی در این 20 سال اخیر به علت بالا رفتن جریان اتصال کوتاه و بزرگ شدن قدرت الکتریکی شبکه هاکلیدهای روغنی قادر به قطع جریان و یا تحمل قدرت اتصال کوتاه شبکه نبودند، لذا اغلب کلیدهای روغنی فشار قوی در شبکه ها و تأسیسات برقی با انفجار و آتش سوزی مواجه گردیدند. بدین جهت همزمان با  بالا بردن قدرت قطع کلیدهای روغنی، کوشش برای بدست آوردن روغن نسوز که خواص عایقی و الکتریکی و حرارتی بسیار خوب روغن معدنی را هم داشته باشد نیز ادامه داشت.

در این اواخر دانشمندان موفق به کشف ترکیبی از فلور و سلیکن شدند. این ماده در ضمن اینکه قابل اشتعال نمی باشند شامل تمام خواص روغن معدنی نیز هست. ولی بعلت هزینۀ سنگین تهیه آن استفاده کردن از آن هنوز اقتصادی نیست و بدین جهت ماده نیز نتوانست صددرصد جایگزین روغن معدنی شود.

آب

در اوایل همین قرن عده ای از دانشمندان متوجه شدند که آب وسیله بسیار خوبی برای خاموش کردن جرقه است ولی بعلت اینکه آب هادی است و خاصیت عایقی ندارد، در کلیدهای فشار قوی مورد استعمال پیدا نکرد.

ا اینکه در سال 1930 کارخانجات زیمنس موفق به ساختن نوعی آبی بنام کلید اکسپانزیون شدند.

در این کلید(اکسپانزیون) آب در اطراف قوس الکتریکی یا بهتر بگوئیم در تماس با قوس که دارای حرارت فوق العاده ایست به ئیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود و سپس در موقع عبور از آب قسمت اعظم آن مجدداً به بخار آب تبدیل و تقطیر می گردد.

یکی از معایب آب تبخیر سریع آن در محل های خشک و گرم و نقطه انجماد آن در درجه حرارت صفر است و بدین جهت نمی توان از آن بطور خالص در هوای آزاد و در مناطقی که درجه برودت هوا از صفر می گذرد استفاده کرد.

برای پائین بردن نقطۀ انجماد آب از محلول ضدیخ استفاده می شود. با اضافه کردن 20% ماده ضدیخ نقطۀ انجماد بقدری پایین می آید که می توان از کلید آبی براحتی در مناطق سردسیر در تأسیسات سرپوشیده استفاده کرد و با اضافه کردن 70% ماده ضدیخ درجه انجماد از 70- درجه نیز کمتر می شود در صورتیکه ضدیخ آب از 70% تجاوز کند محلول قابل اشتعال می شود.

مخلوط آب و ضدیخ برخلاف روغن در کلید ایجاد دوده نمی کند و بدین جهت در کلیدهای با قطع و وصل زیاد بسیار مناسب است.

همانطور که گفته شد بعلت اینکه آب خاصیتی عایقی ندارد، دوکنتاکت کلید در حالت قطع نمی تواند در داخل آب قرا گیرد، بلکه باید پس از قطع جرقه یک فاصله هوایی نیز برای کلید در نظر گرفت.

ج- خاموش کننده گازی:

1-ازت:

ساختمان کلیدهای فشار قوی اصولاً در ابتدا با کلیدهای هوایی شروع شد. در این کلیدها مادۀ خاموش کنند، جرقه در همان هوایی است که اطراف کنتاکتهای کلید را پوشانده و مؤثرترین آنها گاز ازت است که در هوا وجود دارد. البته چون گاز ازت دارای قابلیت هدایت دمای چندان خوبی نیست اثر خنک کننده آن نیز کم است و بدین جهت استفادۀ ساده آن در کلیدهای فشار قوی قدرت زیاد ممکن نیست. لذا در کلیدهای فشار قوی قدرت زیاد از هوای فشرده و یا از گاز دیگری که دارای اثر خنک کنندگی بیشتریست استفاده می شود. ولی در کلید های با قدرت کم هوا یک عامل موثر بسیار عالی است زیرا علاوه بر ارزانی همه جا نیز در دسترس می باشد.

2-ئیدروژن

اثر خاموش کننده گاز ئیدروژن نسبت به گاز ازت بیشتراست زیرا ئیدروژن دارای قابلیت هدایت حرارتی بهتری نسبت به گازهای دیگر است. ولی بعلت گرانی تهیه آن در کلیدهای فشار قوی تا به امروز از این گاز به عنوان مثلاً کلید با گاز ئیدروژن فشرده استفاده نشده است. بلکه معمولاً کلیدها را با عایقی پر می کنند که در موقع جرقه زدن بین کنتاکتها گاز ئیدروژن به خودی خود بوجود آید. همانطور که قبلاً نیز اشاره شد در کلیدهای با خاموش کننده مایع ، حرارات جرقه باعث تجزیه قسمتی از مایع و متصاعد شدن گاز ئیدروژن می گردد و در کلیدهای با گاز جامد در اثر حرارت شدید جرقه از دیوارهای عایقی محفظۀ جرقه خاموش کن گاز ئیدروژن متصاعد شده و این گازها باعث خاموش کردن جرقه می شود.

1-گازSF6

در این اواخر کلیدهای فشار قوی با گاز SF6 که دارای قابلیت هدایت حرارتی بسیار عالی است ساخته شد. خواص عیقی بسیار خوب این گاز از زمانهای نسبتاً دور معموم بود ولی بعلت گرانی قیمت آن می بایست ساختمان کلید طوری باشد که گاز SF6 در ضمن کار مصرف نشده و از بین نرود. از این جهت کلیدهای SF6 دارای یک مدار بسه برای گاز SF6می باشند.

4-5-1 تهیه عامل مؤثر:

کلیدهای فشار قوی را می توان از لحاظ نوع تهیه عامل موثر در خاموش کردن جرقه به دو دسته خاموش کننده خارجی و خاموش کننده خودی تقسیم کرد.

در کلیدهایی که ماده خاموش کننده مستقل از شدت جریان و حرارت قوس می باشد(تابع شدت جریان نیست) باید این ماده از خارج تهیه شود. این کلیدها کلیدهای با ماده خاموش کننده خارجی می باشند(مانند کلید های هوایی A.C.B) ).

در کلیدهای  دیگر که شدت اثر مادۀ خاموش کننده تابع شدت جریان است باید مادۀ خاموش کننده توسط خود جرقه و قوس الکتریکی ایجاد شود. لذا این کلیدها را کلید با خاموش کننده خودی می نامیم(مانند کلیدهای روغنی یا O.C.B). ساختمان بعضی کلیدها  طوریست که جریان کم و متوسط نوع اول و در جریان زیاد نوع دوم موٍر واقع می شود. در نتیجه این کلیدها جریان کم را نیز به خوبی و سرعت جریانهای زیاد قطع می کنند. و از این جهت دارای مزیت فوق العاده ای نسبت به کلیدهایی هستند که فقط از یک نوع تولید مادۀ خاموش کننده بهره می گیرند. کلیدهایی که ماده خاموش کننده جرقه را متناسب با شدت جریان قوس ایجاد می کنند قادر هستند تا آنجا که نیرو و استقامت دینامیکی دستگاه (کلید) اجازه دهد جریان های زیاد را بسیار سریع قطع و جرقه را به راحتی خاموش کنند.

ولی برعکس در جریانهای کم بخاطر این که اثر مادۀ خنک کننده و خاموش کننده نیز کم است، عمل قطع جره طولانی تر می شود. بدین جهت این کلیدها دارای یک حد پایین جریان می باشند. مثلاً در کلید روغنی هر چه شدت جریان بیشتر باشد گاز بیشتری متصاعد شده و فشار داخل منبع کلید نیز بیشتر می شود. و اگر جدار خارجی منبع کلید بتواند این فشار را تحمل کند، جرقه زودتر سرد و خاموش می شود. ولی در جریانهای کم بعلت ایجاد گاز ئیدروژن کم، جرقه ممکن است مدتی ادامه یابد . در کلیدهایی که ماده خاموش کننده از خارج در اختیار کلید قرا می گیرد، چون جرقه جریانهای کم نیز به راحتی و با اطمینان کامل خاموش می شود، لذا این کلیدها فاقد حد پایین جریان هستند. ولی مسلماً قطع جریانهای زیاد در این کلید مشکل تر از کلیدهایی است که ماده خاموش کننده جرقه را خود متناسب با شدت جریان تهیه می کنند.

انواع کلیدهای قدرت(بریکرها)(کلیدهای قطع جریان):

1-6-1 کلیدهای روغنی:

این کلید که در سالهای 1910 تا 1925 از متداولترین کلیدهای فشارقوی با قدرت زیاد به شمار می رفت ، امروزه توسط کلید های مدرن دیگر(گازی و کم روغن)بخصوص در اروپا بکلی کنار زده شده است.

ساختمان این کلیدها در ولتاژهای مختلف با یکدیگر متفاوت است. در ولتاژ های پایین(مثلاً v 380 و v 11000) معمولاً هر سه فاز در یک محفظه (تانک) قرار میگیرد. اما در ولتاژ های متوسط و زیاد (KV 33 و بالاتر) بعلت فاصله زیادتری که باید بین کنتاکتهای کلید وجود داشته باشد ، هرفاز را بطور جداگانه داخل یک تانک قرار می دهند.

به طور کلی کلیدهای روغنی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

الف- کلیدهای با حجم روغن زیاد یا کلیدهای (O.C.B)

ب- کلیدهای با حجم روغن کم یا (M.O.C.B)

الف – کلیدهای روغنی

اولین ماده ای که در ساختمان کلیدهای فشارقوی بکار برده شد، روغن معدنی بود. در این نوع کلیدها روغن دو وظیفه دارد:

الف- عایق کردن کنتاکتهای کلید نسبت به بدنه آن.

ب- خاموش نمودن قوس الکتریکی در هنگام باز شدن کلید.

علت استفاده از روغن در این کلیدها خاصیت عایقی بسیار خوب آن و اختلاف سطح جرقه ای بالای آن است(تقریباً mm / KV 12)بدین جهت هر چه فشار در الکتریکی شبکه بیشتر باشد حجم روغن داخل کلید نیز زیاد می گردد.

در کلیدهای روغنی به علت حرارت ناشی از برقراری قوس الکتریکی هنگام جدا شدن کنتاکتت متحرک از کنتاکت ثابت که مجموعاً در یک تانک (مخزن)روغن قرار دارند و ایجاد جرقه بین آن دو ، مقداری از روغن اطراف جرقه حبابی از گاز که از لایه های مختلفی تشکیل شده است ، ایجاد می گردد. گاز اطراف جرقه شامل ئیدروژن، استیلن، متان و متیلن می باشد. همانطور که گفتیم بدلیل وجود ئیدروژن و قابلیت هدایت حرارتی بالای آن ، انرژی حرارتی جرقه به روغن منتقل شده و جرقه خاموش می گردد. تجزیه روغن در اثر قوس الکتریکی در این کلیدها، باعث ایجاد ناخالصی در روغن و کم شدن درجه عایقی آن می گردد. لذا پس از مدتی که از کارکرد کلید می گذرد، بایستی نسبت به تصفیه و در صورت لزوم تعویض روغن آن اقدام نمود.

 میله مذکور بدین جهت قرار داده می شود که هر سه فاز بطور همزمان باز یا بسته شوند. بسته شدن کلید با هوای فشرده صورت می گیرد. این هوا، توسط کمپرسور تأمین و در مخزن ، ذخیره می شود. سیم پیچ بستن فرمان باز شدن راه هوای تحت فشار داخل مخزن را به قسمت بالای شیر میانی صادر نموده و شیر مذکور را باز می نماید. در نتیجه این امر هوای تحت فشار به بالای پیستون اصلی راه یافته و آن را بطرف پایین میراند(در ضمن فنر نیز فشرده می شود).

این عمل منجر به بالا آمدن میله بالابر شده و کنتاکتهای کلید بسته می گردد.

ضمناً زائده متصل به میله پیستون، با میله متحرک سیم پیچ قطع درگیر می شود.

توضیح اینکه عملاً مکانیزم مذکور بصورتی که در شکل دیده می شود نبوده بلکه برای سهولت درک در اینجا به این صورت نشان داده شده است.

باز شدن کلید با نیروی فنر انجام می شود . در این حالت با فرمان قطع (توسط اپراتور و یا اتوماتیک توسط رله های حفاظتی)، سیم پیچ قطع برق دار شده و میله متحرک آن بداخل کشیده می شود. در نتیجه این امر زائده متصل به میله پیستون آزاد شده و فشار فنر ، پیستون را به طرف بالا می راند. نتیجتاً میله اتصال مشترک بطرف راست حرکت نموده و میله بالابر را بطرف پائین می برد و کنتاکتهای ثابت و متحرک کلید از یکدیگر جدا می شوند.

از مزایای دیگر روغن این است که بدلیل عدم وجود حاملهای بار در روغن، اصولاً قوس الکتریکی خیلی قوی تولید نشده و کار کلید ساده تر خواهد بود.

از معایب کلیدهای روغنی حجم و وزن زیاد آن(بطوریکه وزن روغن درکلید روغنی KV 220 نزدیک به 20 تن می رسد) و همچنین قابل اشتعال بودن روغن است که در صورت انفجار محفظه روغن و پاشیده شن روغن به اطراف باعث آتش سوزی های بزرگی می شود.

ب- بریکر کم روغن:

در این بریکر از روغن برای خاموش کردن جرقه استفاده شده است. محفظه قطع در این بریکرها از یک مقره تو خالی تشکیل شده است که مکانیزم خاموشی جرقه درد آن ایجاد و نصب می گردد.

طرز کار و عوامل مؤثر در خاموش کردن جرقه:

در موقع جدا شدن دو کنتاکت کلید زیر بار در محفظه روغنی جریانی که از آخرین نقطه تماس فلزی کنتاکتها می گذرد باعث گداخته شدن و تبخیر فلز (مس) می شود و با آن پایه و اساس جرقه یا قوس الکتریکی بین دو کنتاکت جدا شده گذاشته می شود. حرارت زیاد جرقه روغن اطراف قوس را تبخیر و ایجاد یک حباب گازی با فشار زیاد می کند(شکل 14) این حباب گازی از لایه های مختلفی تشکیل شده که از دیدگاه روغن به طرف مرکز قوس عبارتند از :

1- لایه بخار مرطوب روغن

2- لایه بخار داغ و خشک

3-     لایه اطراف قوس مرکب از C2H2 و H2 و H با حرارتی در حدود 1000 تا 5000 درجه کلوین و همین طور که بعداً خواهیم دید وجود همین اتمها و ملکولهای ئیدروژن است که با خواص خوب حرارتی که دارند روغن ار برای قطع جریان مناسب می کنند.

در وسط حباب جریان بصورت یک قوس الکتریکی عبور می کند و قوس قسمتی از گاز است که بعلت درجه حرارت زیادی که دارد(K 10000 - 5000) باعث ایونیزاسیون حرارتی می شود و قسمتی از اتمهای ئیدروژن را یونیزه کرده و یک مجرای هادی بین دو کنتاکت کلید برای عبور جریان بوجود می آورد. حرارت شدید قوس توسط گازهای مجاور که بیشتر از ملکول و اتم ئیدروژن تشکیل شده و دارای قابلیت هدایت حرارتی بسیار زیادیست(20 برابر هوا) بخارج یعنی به روغن مجاور پس داده می شود.

عمل قطع جریان متناوب باید به طریق زیر انجام گیرد.

در نزدیکی صفر شدن جریان ، قدرت حرارتی جرقه که برابر یا حاصلضرب جریان i در اختلاف سطح UL است تقریباً صفر می شود. اگر در این موقع هدایت حرارت بخار بخارج بسیار سریع انجام گیرد، حرارت اطراف جرقه با صفر شدن جریان آنقدر پایین می آید که قوس هدایت الکتریکی خود را بکلی از دست می دهد و الزاماً جرقه خاموش می شود.

 قطع جریان زیاد  

با آنچه که فوقاً به آن اشاره شد می توان نتیجه گرفت که ایجاد فشار و به جریان انداختن گاز در یک زمان معین و حساب شده تنها راه حل صحیح قطع جرقه در روغن است.

اکثر کلیدهای کم روغن نیز بر این پایه ساخته شده اند. در ضمن باید خاطر نشان ساخت که قطع سریع جرقه در زمان یک نیم پریود علاوه بر اینکه برای تاسیسات برقی بسیار مهم و با ارزش است، در ساختمان خود کلید نیز بسیار مؤثر است. زیرا بعلت قطع فوری جرقه اثرات حرارتی و مکانیکی آن نیز بر روی کنتاکتها و محفظۀ احتراق کوچکتر می شود و علاوه لر اینکه دوام کلید را بالا می برد، خود کلید نیز ارزان تهیه می شود. شکل (15) محفظۀ احتراق یک کلید کم روغن ساخت آ.ا.گ را نشان می دهد. در این شکل چنانچه دیده می شود، محفظه احتراق کوچک و حجم آن خیلی کم است (کلید کم روغن) زیرا بعلت خواص خوب ئیدروژن جهت خاموش کردن جرقه و قطع جریان فقط به مقدار خیلی کم از گاز نیاز است و چون در فاصله کوچک کنتاکتها، فشار گاز خیلی زیاد است ، اختلاف سطح شکست الکتریکی عایق نیز بسیار بالا است و وقتی فشار داخل حباب گازی در اثر انبساط گاز کم میم شود در اثر جریان روغن گازهای مرطوب روغن که در ضمن درجه حرارت کمتری نسبت به قوس الکتریکی دارد به مرکز جرقه هجوم می آورند و با خنک کردن آن باعث بالا بردن استقامت الکتریکی و اختلاف سطح شکست عایق می شوند و یون های باقیمانده از قوس الکتریکی نیز بخارج رانده می شوند و تا حدودی کم شدن فشار گاز را جبران کنند البته هر چه تماس گاز سرد با جرقه شدیدتر باشد عمل خنک کردن و خارج کردن حاملهای باردار بهتر انجام می گیرد. برای این منظور در کلید شکل (15) با جاسازی مخصوصی که در محفظه احتراق شده است گاز سرد بطور عرضی و عمود بر محور جرقه به جریان انداخته می شود، بدون اینکه مسیر جرقع تغییر کند. بدین طریق که پس از جدا شدن کنتاکتها در یک فضای خیلی کوچکی بین دو کنتاکت جرقه می زند و به علت بسته بودن مجرای ورود و خروج روغن، فشار بسیار زیادی در محفظه بوجود می آید که باعث بالا بردن استقامت الکتریکی عایق می شود. موقعی که کنتاکت میله ای و متحرک کلید حداقل فاصله لازم را برای خاموش شدن جرقه پیدا کرد، کانالهای عرضی باز می شوند و روغن تازه برای خاموش کردن جرقه (خنک کردن و شسسشو دادن) به داخل محفظه جریان پیدا می کند.

چنانچه مشاهده می شود روغن در کلید کم روغن بعنوان ایزولاسیون و یا عایق کننده بین فازها و یا فاز و زمین بکار برده نمی شود، بلکه از آن فقط به عنوان خاموش کننده جرقه استفاده می شود و بهمین جهت مقدار روغنی که در کلیدهای کم روغن به کار برده می شود نسبت به کلیدهای روغنی خیلی کمتر است. مثلاً مقدار روغن در یک کلید زوغنی KV 10 و MVA 200 در حدود 70 کیلوگرم است در صورتیکه در کلید کم روغن یا همان مشخصات فقط 6 کیلوگرم روغن کافی است.