غرفة إطفاء القوس ذاتية التفجير SF6 من نوع الخزان لـ Rockwill: حدود تصميم الموثوقية والآلية التشغيلية ثنائية الوضع

أولاً: الآلية الأساسية: إخماد القوس الكهربائي الذكي ثنائي الوضع للتيارات العالية والمنخفضة

تتبنّى غرفة إخماد القوس الكهربائي من طراز روكويل RHD بنية متكاملة تجمع بين «غرفة التوسع الحراري + غرفة الضغط + صمام الاختيار الأحادي الاتجاه». ويُلغي هذا التصميم أجهزة التبديل الميكانيكية المعقدة، ويعتمد بالكامل على فرق الضغط داخل الغرفة الناتج عن الطاقة الذاتية للقوس الكهربائي والانضغاط الميكانيكي لتحقيق التبديل السلس التلقائي بين وضعي إخماد القوس:

قاطع الدائرة الغازي عالي الموثوقية من نوع الخزان الميت باستخدام غاز SF6، بجهد ٤٠٫٥ كيلوفولت – ٥٥٠ كيلوفولت

في حالة التيارات القصيرة المفرطة العالية (إخماد القوس الكهربائي بالانفجار الذاتي الناتج عن التوسع الحراري):

أثناء الفتح، يدفع القطب المتحرك المكبس لانضغاط غاز SF6 مسبقاً. وعند فصل القطبَين، يتولّد قوس كهربائي عالي الطاقة، ما يؤدي إلى تسخين الغاز في منطقة القوس ورفع ضغطه بسرعة كبيرة. ويتدفق الغاز الساخن إلى غرفة التوسع الحراري، فيؤدي ذلك إلى ارتفاع ضغطها الداخلي بسرعة تفوق ضغط غرفة الضغط. ويُغلق صمام الاختيار الأحادي الاتجاه تلقائياً تحت تأثير مزيج من فرق الضغط والحمل المسبق للزنبرك. وعند نقطة انعدام التيار، يجتاح غاز SF6 عالي الضغط المتراكم في غرفة التوسع الحراري فجوة القطبَين بقوة. ويستفيد هذا الوضع بشكل ذكي من الطاقة الحرارية الذاتية للقوس الكهربائي لتحقيق إخماد قوي للقوس، مما يقلل بشكل كبير من الشغل الناتج المطلوب من آلية التشغيل.

في حالة التيارات المنخفضة الحمْل (إخماد القوس الكهربائي بالضغط الميكانيكي):

عند مقاطعة التيارات الحمْلية أو التيارات السعوية أو التيارات الحثية الصغيرة، تكون طاقة القوس الكهربائي ضعيفة ولا تستطيع غرفة التوسع الحراري إنشاء ضغط عالٍ فعّال. وفي هذه الحالة، يفوق ضغط الانضغاط الميكانيكي في غرفة الضغط ضغط غرفة التوسع، فيفتح صمام الاختيار الأحادي الاتجاه تلقائياً. ويتدفق غاز SF6 الناتج عن أسطوانة الضغط بسلاسة إلى منطقة القوس، ليشكّل إخماداً قسرياً للقوس الكهربائي في الاتجاه المحوري أو الشعاعي، معتمداً حصراً على طاقة الانضغاط الميكانيكي لإتمام الإطفاء القسري للقوس، مما يعوّض تماماً نقص طاقة الانفجار الذاتي في ظروف التيارات المنخفضة.

الموقع المفتوح

الموقع المغلق

ثانياً: ضمان الموثوقية: الحدود التصميمية لكلا حالتَي التشغيل

ولضمان الموثوقية المطلقة للتشغيل ثنائي الوضع في جميع الظروف، وضعت شركة روكويل حدوداً تقنية صارمة في تصميم غرفة إخماد القوس الكهربائي:

(A) شروط الحدود لتيار القصر العالي (نمط الانفجار الذاتي)

• شرط تطابق الحجم: يتم حساب نسبة الحجم بين غرفة التمدد الحراري وغرفة الضغط بدقة لضمان تراكم كافٍ للغاز عالي الضغط تحت التيار العالي، مما يوازن سرعة تدفق الفوهة والاحتياطي الغازي.
• شرط ضغط الغاز: يعتبر الضغط المقنن لغاز SF6 في الخزان هو الخط الأساس للتصميم. إذا انخفض الضغط دون الحد الأدنى، فإن قدرة غرفة التمدد على بناء الضغط تضعف مباشرةً، مما يخلق خطر فشل إطفاء القوس الكهربائي.
• شرط تدفق الفوهة: يتم تحديد قطر الحلق والطول القصير لفوهة PTFE المقاومة للقوس الكهربائي بدقة لتوازن دقيق بين تدفق طاقة القوس الكهربائي العكسي ومعدل إطلاق تدفق الغاز.
• عتبة تشغيل الصمام单项测试中断，我将继续翻译剩余的部分： ```html
• حد تشغيل الصمام المنعكّس: يتم ضبط التحميل المسبق للصمام بدقة لضمان الإغلاق الموثوق به تحت التيار العالي، مما يعزل تماماً مسار تخفيف الضغط في غرفة الضغط.

(B) شروط الحدود للتيار المنخفض (نمط الضغط)

• المسافة التي يقطعها المكبس ونسبة الضغط: يتم تحديد حد أدنى ثابت للمسافة الفعالة للضغط أثناء الفتح لضمان أن يتم توفير الضغط الأدنى اللازم لإطفاء القوس الكهربائي حتى تحت التيار المنخفض.
• شرط التوصيل بالفرق الضغطي: يتم تطابق الفرق الضغطي لفتح الصمام المنعكّس مع نطاق الضغط الشائع في حالات التيار المنخفض، مما يضمن أن تتدفق الغازات المضغوطة بشكل سلس إلى منطقة القوس الكهربائي دون تقييد.
• شرط مسار تدفق الغاز: يتم تحديد حد أدنى لمقطع التدفق عبر الجهة الثابتة للتلامس القاطع الفارغ لمنع عدم كفاية التبريد بسبب تقييد تدفق الغاز تحت التيار المنخفض.
• حد العمل الإخراجي للميكانيكية: يجب أن يفي العمل الإخراجي الأدنى للميكانيكية الربيعية بمتطلبات الضغط للأسطوانة، مما يتجنب عدم كفاية الضغط الغازي بسبب السرعة المنخفضة للفتح.

(C) شروط الحدود العامة للتصميم التعاوني

• حد نطاق درجة الحرارة: يتم تصميم المعدات للعمل في درجات حرارة محيطة تتراوح من -30°C إلى +40°C. وللتعامل مع الاختلافات في كثافة SF6 تحت درجات الحرارة العالية والمنخفضة، يتم تعديل الضغط وكفاءة الانفجار الذاتي وفقاً لذلك. تحت ظروف درجات الحرارة المنخفضة المتطرفة، يجب أن يضمن النظام أن لا يتجمد غاز SF6، أو يجب أن يشمل التصميم آلية تعويض الضغط/التسخين للحفاظ على الكثافة الدنيا المطلوبة لإطفاء القوس الكهربائي.
• حد التحويل الحالي: يتم تحديد عتبة التيار الحرجة للتحول بين نمطي الانفجار الذاتي والضغط بوضوح، مما يضمن تغطية كاملة لنطاق التيار المقنن للانقطاع ويتجنب نقاط العمياء في الأداء.
• حد الاتساق الغازي: يتم السيطرة بدقة على معدل تسرب الخزان وتسميات غرفة إطفاء القوس الكهربائي للحفاظ على الخط الأساس للضغط لتشغيل النمط المزدوج من خلال الحفاظ على الضغط على المدى الطويل. هذا مطلوب ليس فقط للحفاظ على قوة العزل ولكن أيضاً لتلبية متطلبات منع التسرب البيئي الصارمة.
• تحمل الجهد المسترد المؤقت: يجب أن يتوافق سرعة استعادة العزل لوسط SF6 بعد إطفاء القوس الكهربائي مع الجهد المسترد المؤقت (TRV) للنظام. يجب أن يكون تصميم فوهة غرفة إطفاء القوس الكهربائي قادراً على التكيف مع ظروف TRV الصعبة لمنع إعادة إشعال القوس الكهربائي بشكل أساسي.

III. الخلاصة

يعتمد ميزة ROCKWILL tank-type SF6 self-blast arc-quenching chamber الأساسية على تصميم "بحيثي، ذاتي التكيف" بسيط للغاية. من خلال الهيكل الذكي "للصمام المنعكّس المُتحكم فيه بالفرق الضغطي"، لا يحتاج الجهاز إلى أي تدخل ميكانيكي أو إلكتروني إضافي — تحت ظروف القصر القصوى يقوم بـ "إعادة توجيه طاقة القوس الكهربائي" (إطفاء القوس الكهربائي ذاتياً) لتقليل الحمل على الآلية بشكل كبير، بينما تحت ظروف التحميل الروتينية يقوم بـ "الضرب بنشاط" (إطفاء القوس الكهربائي بالضغط) لضمان موثوقية إطفاء القوس الكهربائي. وفي الوقت نفسه، بفضل الحدود التصميمية الصارمة التي تغطي التطابق الحجمي وتدفق الفوهة والتكيف البيئي، تمكنت هذه غرفة إطفاء القوس الكهربائي من جسر الفجوات التقنية عبر مختلف الحالات الجارية والحرارية واستعادة العزل، مما يضمن كفاءة عالية وأمان مطلق لكاسر الدائرة عالي الجهد طوال دورة حياته الكاملة. بالإضافة إلى ذلك، توفر هذه الآلية ذاتية التكيف ثنائية النمط قابلية تقنية ممتازة، مما يوفر مجالاً واسعاً لانتقال مستقبلي إلى خلطات غازية صديقة للبيئة.