تُستخدم الوحدات الرئيسية الحلقية المعزولة SF6 المدمجة على نطاق واسع في شبكات الطاقة الحضرية والريفية، ومحطات طاقة الرياح، ومحطات تحويل الجهد المتوسط-، وتوزيع طاقة المصانع، والمباني التجارية في جميع أنحاء العالم. ولذلك، فهي أيضًا منتجات توزيع الطاقة التي تديرها شركات الطاقة في بلدان مختلفة، والمناطق المختلفة لها متطلبات مختلفة. تحلل هذه المقالة متطلبات التطبيق هذه.
بعد تحويل الكهرباء من شبكات الطاقة الحضرية والريفية إلى 24/12 كيلو فولت عبر المحطات الفرعية الأولية ذات الجهد العالي-، هناك حاجة إلى العديد من المحطات الفرعية الثانوية الإقليمية لتوزيع الطاقة على محطات المستخدم. الوحدات الرئيسية الحلقية المعزولة بالكامل SF6، كمنتجات أساسية لتوزيع الطاقة الثانوية، لديها مجموعة واسعة من التطبيقات وتستخدم بكميات كبيرة. تؤثر سلامة وموثوقية الوحدات الرئيسية الحلقية بشكل مباشر على استقرار شبكة توزيع الطاقة. على الرغم من أن الوحدات الرئيسية الحلقية المعزولة بالكامل من SF6 يمكن أن تلبي متطلبات التطبيق، فقد قامت بعض البلدان والمناطق بصياغة متطلبات خاصة بناءً على اعتبارات السلامة والتطبيق.
الوحدة الرئيسية الحلقية SF6 عبارة عن نظام مغلق تمامًا؛ جميع أجزائه الحية ومفاتيحه محاطة بغطاء من الفولاذ المقاوم للصدأ. لا يتأثر جهاز التبديل بأكمله بالظروف البيئية الخارجية، وبالتالي ضمان الموثوقية التشغيلية والسلامة الشخصية، وتحقيق التشغيل-الخالي من الصيانة. من خلال اختيار قضبان التوصيل القابلة للتوسيع، يمكن تحقيق أي مجموعة، وتحقيق نمطية كاملة. إن قضيب التوصيل الممتد معزول ومحمي بالكامل، مما يضمن الموثوقية والسلامة العالية. إنه يتوافق مع معايير مثل IEC62271-1، EC62271-100، IEC62271-200، IEC60265، وIEC60480.
المتطلبات البيئية
1. المناطق ذات الرطوبة العالية
في المناطق ذات الرطوبة العالية، يحدث التكثيف بشكل متكرر. في حين أن الدائرة الأولية، المغلقة داخل غرفة الغاز، تظل غير متأثرة، فإن آلية التشغيل والدوائر الثانوية تتطلب الحماية. يجب إيلاء اهتمام خاص للتكثيف داخل حجرة المصهر. على سبيل المثال، كان لدى مستخدم صناعي في أستراليا وحدة رئيسية حلقية مثبتة في حاوية خارجية. تم تشغيله في الصباح وإغلاقه ليلاً عندما لا يكون هناك تحميل. في أحد الأيام، عند استبدال أحد المصهر، تم اكتشاف تآكل شديد في حامل المصهر. نظرًا لأن غطاء حجرة المصهر وجسمها كانا مغلقين تمامًا، بما يلبي متطلبات IP67، ويضمن ضغط مطاط السيليكون أن -صمام الجهد العالي يمكنه تحمل تردد الطاقة وتحمل الجهد الكهربي بينه وبين الخزانة، كان من المستحيل دخول الرطوبة إلى حجرة المصهر، مما ترك المستخدم في حيرة.
بافتراض أن درجة الحرارة 20 درجة مئوية، والرطوبة النسبية 80%، ونقطة الندى 16.4 درجة مئوية أثناء تركيب المصهر، وعملية التثبيت طويلة، مع إغلاق حجرة المصهر بعد التثبيت، ومن الناحية المثالية معزولة تمامًا عن البيئة الخارجية، تكون شروط التكثيف داخل العلبة كما يلي: بافتراض أن درجة الحرارة المحيطة هي 25 درجة مئوية والرطوبة النسبية 60% أثناء تركيب المصهر، ودرجة حرارة الهواء والرطوبة الأولية داخل العلبة. العلبة هي نفس درجة الحرارة والرطوبة المحيطة أثناء تركيب المصهر، كما هو موضح في الجدول أدناه، ودرجة حرارة التكثيف هي 16.7 درجة مئوية. نظرًا لإيقاف تشغيل الجهاز ليلاً، تبلغ درجة الحرارة المحيطة 5-10 درجات مئوية فقط، وتكون درجة حرارة نقطة الندى للتكثيف دائمًا أقل من درجة الحرارة المحيطة. يجب أن يكون الجزء الداخلي من حجرة المصهر في المنطقة ذات درجة حرارة الهواء الأقل. المنطقة ذات أدنى درجة حرارة داخل الحجرة هي غطاء المصهر. لذلك، يصل محبس المصهر الموجود على غطاء المصهر إلى درجة حرارة نقطة الندى، مما يتسبب في التكثيف. تتكرر هذه الدورة، مما يؤدي إلى أكسدة طلاء الفضة والتآكل الشديد لحامل المصهر. لذلك، يجب أن تأخذ الوحدات الحلقية الرئيسية في الاعتبار سيناريو التطبيق هذا، مع الحفاظ على جفاف حجرة المصهر عالي الجهد. يجب استيفاء شروط الرطوبة عند استبدال الصمامات لتقليل وقت التعرض. إذا لزم الأمر، يجب أن تحل خزانات قواطع الدائرة محل خزانات التحكم الكهربائية المدمجة.
2. مناطق الارتفاع-العالية
بالنسبة إلى -المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز، نظرًا لأن جميع الدوائر النشطة الرئيسية موضوعة في صناديق مملوءة بالغاز- محكمة الغلق، وتستخدم الوصلات الخارجية عزلًا صلبًا، فإنها لا تتأثر بالضغط الجوي على العزل الخارجي. بالنسبة لمجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز-، فإن قوة صندوق الغاز هي الاعتبار الأساسي. وفي بلدان أمريكا الجنوبية مثل تشيلي، يبلغ الارتفاع بشكل عام حوالي 3500 متر. بالنسبة للوحدات الرئيسية ذات الحلقة المدمجة SF6، ينعكس تأثير الارتفاع بشكل أساسي في التغيرات في الضغط الجوي. على ارتفاع 3500 متر، يبلغ الضغط الجوي 0.065 ميجا باسكال. بافتراض أن ضغط التعبئة هو 0.13 ميجا باسكال، فإن الضغط المطلق على ارتفاع 1000 متر، يكون فرق الضغط داخل وخارج صندوق الغاز 0.04 ميجا باسكال.
ومع ذلك، على ارتفاع 3000 متر، يصل فرق الضغط إلى 0.065 ميجاباسكال. في ظل هذه الظروف، سوف يتوسع صندوق الغاز، مما قد يؤدي إلى التمزق والتسرب. الممارسة العامة هي استخدام صندوق الهواء المقوى، وتقوية صمام تخفيف الضغط، وحلقات الختم، والهياكل الأخرى، وتقليل ضغط النفخ بشكل مناسب مع ضمان العزل. من الضروري ألا نأخذ في الاعتبار ظروف التشغيل الفعلية فحسب، بل أيضًا ما إذا كان النقل سيمر عبر مناطق الارتفاع-العالية، باستخدام النقل بالضغط المنخفض أو بدون الضغط- لضمان إحكام إغلاق المنتج ومنع تلف قوة صندوق الهواء.
متطلبات السلامة
1. تقييم خطأ القوس الداخلي وطرق تخفيف الضغط
بالنسبة للعملاء في الخارج، تعد مقاومة أخطاء القوس الداخلي في المفاتيح الكهربائية أمرًا إلزاميًا، حيث أن سلامة الإنسان لها أهمية قصوى. يجب أن تجتاز الوحدات الحلقية الرئيسية (RMS) اختبارات خطأ القوس الداخلي، بما في ذلك حجرة الكابلات وصندوق الغاز، والتي يجب أن تجتاز اختبار AFL 20kA 1s. بشكل عام، يلزم فقط الجزء الأمامي والجوانب من AFL للوفاء بالمعايير، مع الأخذ في الاعتبار التثبيت على الحائط-؛ عادة لا تكون الحماية الخلفية مطلوبة. يتم تركيب العديد من وحدات RMS في محطات فرعية منفصلة للمحولات أو في حاويات خارجية؛ ولذلك فإن طرق تخفيف الضغط تشمل بشكل رئيسي ما يلي:
تخفيف ضغط خندق الكابل: يتم تحرير ضغط القوس الداخلي في صندوق الغاز RMS وحجرة الكابل مباشرة في خندق الكابل من خلال قناة تخفيف الضغط في الجزء الخلفي من حجرة الكابل. تقوم بعض التصميمات بإغلاق الجزء الخلفي من خندق الكابل بنظام مخصص لتخفيف الضغط، ولكن هذا يقلل من حجم خندق الكابل، مما يجعل التثبيت صعبًا.
أعلى-تخفيف الضغط الخلفي: يتم تحرير الضغط عبر الجزء العلوي من القناة الخلفية. بعد الخروج، ينتقل تدفق الهواء على طول الجزء العلوي من الخزانة، بعد أن قطع مسافة طويلة بالفعل. وهذا يقلل بشكل كبير من تأثير لهب الاحتراق ويقلل من الأضرار التي تلحق بالمعدات والأفراد. إنه يتجنب تحرير الضغط في خندق الكابل، مما قد يؤدي إلى تلف الكابلات، أو تحرير ضغط القوس مباشرة من أعلى غرفة الغاز إلى أعلى غرفة التبديل، مما قد يؤدي إلى إصابة الأفراد أمام الخزانة أو التسبب في مزيد من الضرر للمعدات الأخرى.
أسفل-مستوى تخفيف ضغط المخزن المؤقت للوحدات الرئيسية الحلقية: تتطلب بعض الدول الأوروبية، مثل بلجيكا، تخفيف الضغط على الوحدات الرئيسية الحلقية-بهذه الطريقة. كما هو موضح في الرسم البياني، تحتوي مجموعة المفاتيح الكهربائية على قاعدة مشتركة. تعمل مساحة القاعدة كحاجز ضد القوس، مما يقلل الضغط والطاقة بسرعة قبل إطلاقها من خلال فتحة 200 × 200 مم في الخلف، مما يقلل من الضرر الذي يلحق بالأشخاص والمعدات.
2. اختبار تحمل الجهد للكابل
وفقًا للمواصفة IEC 62271-200، يمكن تصميم مجموعة المفاتيح الكهربائية وأجهزة التحكم للسماح بالاختبار أثناء توصيل الكابلات بها. يمكن إجراء ذلك باستخدام اتصالات اختبار مخصصة أو نهايات الكابلات. في هذه الحالة، يجب أن تكون مجموعة المفاتيح الكهربائية ومجموعة التحكم قادرة على تحمل جهد اختبار الكابل المقدر المحدد في المعيار المطبق على الأجزاء التي لا تزال متصلة بالكابل، بينما يتم تطبيق الجهد المقنن على تلك المقاطع من الكابل. تم تصميم الدائرة الرئيسية لتبقى نشطة أثناء اختبار الكابلات.
