ڈسٹری بیوشن سسٹم میں رنگ مین یونٹس کا استعمال

مع التطور المستمر للاقتصاد وتزايد تأثير الكهرباء على حياة الناس، خاصة في المناطق الحضرية ذات الكثافة العالية للحمل، تعد موثوقية تزويد الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. يمكن أن يساهم إنشاء شبكة توزيع تعتمد بشكل أساسي على هيكل حلقة رئيسية في تحسين موثوقية تزويد الطاقة والتأكد من استمرارية التزويد وتقليل تأثير أعطال المعدات والتوقف عن الخدمة للصيانة. تعتبر وحدة الحلقة الرئيسية (RMU) كجهاز رئيسي في وضع تشغيل الحلقة الرئيسية، وهي مستخدمة على نطاق واسع في محطات التوزيع الصغيرة ومراكز الحمل مثل الأحياء السكنية الحضرية والمباني الشاهقة والمنشآت العامة الكبيرة والمنشآت الصناعية، بفضل ميزاتها مثل البساطة في الهيكل والحجم الصغير والتكلفة المنخفضة وقدرتها على تحسين معلمات وأداء وسلامة تزويد الطاقة.

1. أنواع وحدات الحلقة الرئيسية

في أنظمة التوزيع، تتضمن المعدات القادرة على تنفيذ الوظائف الدائرية أساساً صناديق فروع الكابلات من نوع الحلقة الرئيسية ووحدات RMU. تتميز صناديق فروع الكابلات من نوع الحلقة الرئيسية بتكلفتها المنخفضة ومواقع التثبيت الأكثر مرونة. فهي مفيدة بشكل خاص في المناطق الحضرية المكتظة حيث يكون الحصول على مساحة لغرفة التوزيع (التي تكون ضرورية لوحدات RMU) صعبًا، مما يظهر مرونتها. ومع ذلك، مقارنة بوحدات RMU، أكبر عيوب صناديق الفروع من نوع الحلقة الرئيسية هي الأداء السلبي للأمان (خاصة فيما يتعلق بإجراءات الوقاية من التشغيل الخاطئ) والأداء غير المرضي للبيئة التشغيلية وبعض المخاطر. إذا سمحت الظروف، يوصي المؤلف بتعزيز استخدام وحدات RMU في التكوينات الدائرية. يمكن تصنيف وحدات RMU إلى عدة أنواع بناءً على نوع مفتاح الحمل المستخدم: وحدات RMU الهوائية، وحدات RMU ذات الأسطوانة، وحدات RMU الفراغية، ووحدات RMU SF6. من بين هذه، تم التخلي عن استخدام وحدات RMU الهوائية ووحدات RMU ذات الأسطوانة بسبب العيوب الخطيرة وموثوقية مفاتيح الحمل المنخفضة. تستخدم وحدات RMU الفراغية ووحدات RMU SF6 على نطاق واسع في أنظمة التوزيع بسبب أدائها العالي والتشغيل والصيانة الموثوقة.

1.1 وحدات الحلقة الرئيسية الفراغية

سنوات من الإنتاج المحلي واستخدام قواطع الدائرة الفراغية والمعدات الفراغية جعلت تقنية الفراغ ناضجة نسبياً في الصين. أظهرت وحدات RMU الفراغية المحلية التي تم تطويرها أداءً عالياً في اختبارات النوع ولكنها لم تشهد استخدامًا واسع النطاق. السبب الرئيسي هو الأداء السيء للميكانيكية التشغيلية. تصميم الميكانيكيات التشغيلية لقواطع الفراغ معقد نسبياً، وللمستوى المحلي للمواد الخام والتكنولوجيا المعالجة ورقابة الجودة، فإن جودة الميكانيكيات التشغيلية المنتجة بواسطة الشركات المحلية لم تصل بعد إلى المستوى الحقيقي. التشغيل والصيانة صعبة، وكيفية قياس درجة الفراغ في وحدات RMU الفراغية هو تحدي كبير في الصيانة.

1.2 مزايا وعيوب وحدات RMU SF6

يهيمن الاستيراد على استخدام وحدات RMU SF6 في أنظمة التوزيع. يتم ترحيبها على نطاق واسع من قبل أقسام تزويد الطاقة بسبب أدائها الممتاز والتشغيل الموثوق به والتصميم المغلق بالكامل والعزل والصيانة بدون الحاجة. تشمل الأمثلة النموذجية لوحدات RMU SF6 RM6 من شنايدر وSafeRing من ABB و8DJ20 من سيمنز. ومع ذلك، هناك أيضًا بعض العيوب أثناء التشغيل.

1.2.1 مزايا وحدات RMU SF6:

(1) المواصفات عالية الأداء: تتميز وحدات RMU SF6 بتردد تشغيل عالي، قادرة على فتح وإغلاق الأحمال الفعالة حتى 100 مرة. كما تمتلك قدرة فصل جيدة ويمكنها تحمل التيار العالي.

(2) الصيانة سهلة: يتم تصميم سطح الخزان بطريقة سهلة الاستخدام. توفر الرسوم البيانية الواضحة للأسلاك على اللوحة دليلًا للتشغيل. تذكر بعض المنتجات حتى الاحتياطات على سطح الخزان، مما يقلل بشكل أكبر من احتمالية حدوث خطأ من قبل المشغل. معظم منتجات RMU مجهزة بأجهزة يمكنها اكتشاف حالة وجود تيار في الدائرة الرئيسية، مما يوفر مؤشرًا على حالة وجود التيار، وعند الجمع مع الأقفال الكهرومغناطيسية، يمنع إغلاق باب المقبض عند وجود تيار، مما يقلل من التشغيل الخاطئ. بالإضافة إلى ذلك، يوفر نافذة مراقبة أكريليك شفافة على الباب الأمامي رؤية مباشرة لحالة فتح وإغلاق المفتاح، وهو أمر مريح للغاية.

(3) المرونة القوية: يمكن لوحدات RMU الحديثة أن تلبي بشكل مرن متطلبات مختلف تصاميم شبكة التوزيع ويمكن دمجها بشكل عشوائي وفقًا للظروف الفعلية. بالإضافة إلى ذلك، طرق الاتصال بالكابلات مرنة أيضًا، مما يسمح باتصالات قابلة للتكيف حتى على سطوح غير مستوية دون أن تسبب الانبعاثات الجزئية.

1.2.2 عيوب وحدات RMU SF6:

(1) التكوين غير المرن: يمكن اختيارها فقط من مجموعة محدودة من الخطط المقدمة من الشركة المصنعة، مما يجعل من الصعب تلبية الاحتياجات الخاصة للمستخدمين.

(2) عدم القدرة على التوسع: بعد تشغيل المعدات، لا يمكن عمومًا توسيعها.

(3) الحاجة إلى ملحقات متخصصة: تحتاج إلى ملحقات خاصة مثل نهايات الكابلات المحددة، والتي قد تكون باهظة الثمن.

(4) المتطلبات الصارمة لتثبيت: إذا لم تتوافق المتطلبات مع التثبيت، فقد لا تحقق الوحدات الأداء المقصود.

بسبب التكوين غير المرن لوحدات RMU SF6 المغلقة تمامًا، زاد استخدام وحدات RMU SF6 شبه المغلقة القابلة للتوسع في شبكات التوزيع. تحتوي وحدات RMU شبه المغلقة على غرف غاز مستقلة لكل وحدة، مما يجعلها سهلة التوسع والتثبيت والاستبدال. حالياً، تشمل وحدات RMU المستخدمة على نطاق واسع SM6 من Schneider وUniswitch من ABB و8DH10 من Siemens. بينما تتقن الشركات المحلية تدريجياً تقنية مفاتيح الحمل SF6، فإن كمية ونوعية وحدات RMU SF6 المحلية تتحسن باستمرار. ومع ذلك، لا يزال السوق المحلي لوحدات RMU SF6 بـ 10kV و20kV مهيمن عليه بشكل أساسي من قبل الشركات الأجنبية (مثل Schneider أو ABB).

2. مشاكل وحدات RMU SF6

2.1 محتوى الرطوبة في غاز SF6

نادرًا ما تأتي وحدات RMU SF6 مع تقارير اختبار محتوى الرطوبة. كمشغل للمعدات، غالبًا ما لا يمكن لأقسام تزويد الطاقة قياس محتوى الرطوبة بأنفسهم. مستوى الرطوبة في غاز SF6 يؤثر مباشرة على أداء إطفاء القوس وأداء التشغيل الآمن للمعدات. بالنسبة لوحدات RMU SF6 التي كانت تعمل لسنوات، فإن تقييم حالة قدرتها على إطفاء القوس يعد تحديًا.

2.2 مشاكل تسرب غاز SF6

قد تعاني وحدات RMU SF6 من مشاكل في الختم مما يؤدي إلى تسرب الغاز. تشير التجارب العملية إلى أنه رغم أن المعدات المستوردة عادة ما تتمتع بأداء ختم جيد، إلا أن حوادث التسرب لا تزال تحدث. بما أن معظم الوحدات تفتقر إلى أجهزة مراقبة الغاز، قد لا يكون المستخدمون على علم بالتسربات، مما قد يخلق مخاطر خفية. هذا أمر مقلق بشكل خاص فيما يتعلق بأداء (العزل والتبديل وما إلى ذلك) وحدة RMU عند الضغط الصافي الصفر ومقاومتها للاختلافات الداخلية. يستخدم العديد من هذه المنتجات آليات تشغيل يدوية، ويقوم المشغلون بالعمل بالقرب منها. قد يكون للحادث عواقب وخيمة. حاليًا، أصبحت إضافة مؤشر الضغط مطلبًا إلزاميًا، ويتم تضمينه كملحق ضروري لوحدات RMU شبه المغلقة.

2.3 مشاكل الآلية

في حماية المحولات التوزيعية، من الشائع استخدام وحدات تركيبية تتكون من مفاتيح الحمل بالإضافة إلى المصانع. تقوم مفاتيح الحمل بفصل التيار الكهربائي، بينما تقوم المصانع بفصل التيار الكهربائي في حالات القصر والحمل الزائد. في شبكة التوزيع في هبي، حدثت حوادث مع وحدات RMU المغلقة تمامًا حيث انفجرت المصانع ولكن مفاتيح الحمل لم تفتح بشكل موثوق، مما منع قطع التيار الكهربائي عن المحول المعيب وأدى إلى تلف شديد. كان السبب هو السفر الزائد في سلك التفعيل الذي يتحكم في التفعيل، مما منع القوة التأثيرية من دبوس المصنع من تفعيل آلية فصل مفتاح الحمل بنجاح. يمكن حل هذا العيب عن طريق ضبط سلك التفعيل وشد المكسرات. بالإضافة إلى ذلك، تم تضمين محاكاة عملية المصانع لوحدات التغذية للمحولات كاختبار إلزامي قبل التشغيل.

2.4 مشكلة المادة لدرع التسوية

عادة ما لا يمكن استخدام نهاية الكابلات القابلة للمس في وحدات RMU شبه المغلقة. غالبًا ما يتم استخدام أجهزة التسوية لحل مشكلة المسافة غير الكافية بين الأطوار في نقاط الاتصال بنهاية الكابل. ومع ذلك، فإن أجهزة التسوية المصنوعة من الألومنيوم حساسة جداً للبيئات الرطبة. حتى عند استخدامها مع مسخنات مضادة للتبلور، فإن فعاليتها في الظروف الرطبة محدودة. في أنظمة التوزيع بـ 20kV، تم ملاحظة تآكل شديد لهذه الأجهزة. خشونة السطح والمنتجات البيضاء المسحوقة تزعزع تساوي المجال الكهربائي على سطح الجهاز، مما يلغي تأثير التسوية. بسبب المسافات الصغيرة بين الأطوار حول الأجهزة، بالإضافة إلى التغيرات اليومية في درجة الحرارة، يتكون التكاثف في الجزء السفلي من غرفة الغاز ويمكن أن يتدفق مرة أخرى إلى منطقة الجهاز، مما يخلق مسارًا للتفريغ. يمكن أن يتأثر مادة الإيبوكسي للحواجز العازلة في الجزء السفلي من غرفة الغاز بتصدع كهربائي شديد، مما يؤدي في النهاية إلى مسارات تفريغ بين الأطوار وتصدع العزل السطحي. يتم تدريجيًا هذا العملية بأكملها. لمعالجة التكاثف، يمكن لشركات تزويد الطاقة تعديل جهاز التسوية في وحدة RMU، وتحويله إلى أغطية نهاية كابلات مصنوعة من مطاط السيليكون. تحتوي هذه الأغطية على طبقة شبه موصلة داخلية، والتي لا تزال توفر تأثير التسوية. تصميم وحدة RMU المحسن قد عبر اختبارات التكاثف والتحمل الكهربائي ومحجوز لتجربة التشغيل في شبكة التوزيع.

3. توصيات لاختيار وحدات RMU SF6

(1) اختيار وحدات RMU القابلة للتوسع: تكوينها المرن وسهولة التركيب والتوسع يمثل المستقبل لاستخدام وحدات RMU SF6.

(2) النظر في الصيانة: يجب أن يكون مفتاح الحمل SF6 مجهزًا بأجهزة لمراقبة ضغط SF6. وإلا، يجب أن يكون قد مر باختبار التبديل عند الضغط الصافي الصفر.

(3) النظر في المناخ والموقع: اختيار المنتجات التي عبرت اختبارات التكاثف. بالنسبة لوحدات RMU الصغيرة، مثل الوحدات النهائية، حيث لا يتم النظر في التوسع المستقبلي، يمكن استخدام وحدات RMU المغلقة تمامًا لتقليل تأثير التكاثف على المعدات بشكل كبير.

ملخص

تظهر سنوات من الممارسة العملية أن من بين أنواع مختلفة من وحدات RMU، تتميز وحدات RMU SF6 بأداء عالٍ وموثوقية وحجم صغير واحتياجات مساحة صغيرة وصيانة قليلة، مما يجعلها الأكثر استخدامًا. بالنظر إلى عوامل مختلفة مثل تكاليف الصيانة والاستثمارات الثانوية والموثوقية، يوصى، حيثما تسمح الظروف، بإعطاء الأولوية لاستخدام وحدات RMU SF6 في مشاريع تجديد وبناء شبكة التوزيع. خلال التخطيط والبناء، يجب الأخذ في الاعتبار بشكل كاف دمج الأجهزة الآلية واعتماد المعدات الآمنة والموثوقة والمتطورة لتحسين مستويات التوزيع، مما يجعل شبكة التوزيع أكثر موثوقية وأمانًا.