چه عوامل کلیدی‌ای باید در انتخاب یک سوئیچ جداکننده فشار قوی ۱۴۵kV مدنظر باشد

1. مقدمه

سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا، به ویژه آنهایی با ظرفیت 145kV، نقش مهمی در زیرساخت‌های برق جنوب شرق آسیا ایفا می‌کنند. این سوئیچ‌ها برای جدا کردن تجهیزات الکتریکی در حین نگهداری، ایمنی پرسنل و ثبات شبکه ضروری هستند. انتخاب سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالای 145kV (HVDs) یک وظیفه پیچیده است که نیاز به در نظر گرفتن جامع عوامل متعددی دارد تا به تقاضاهای خاص سیستم‌های برق منطقه پاسخ دهد.

2. مروری بر سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا
2.1 عملکرد و اهمیت

به طبق تعریف IEC 62271-102، سوئیچ قطع کننده ولتاژ بالا یک دستگاه بدون عملکرد خاموش کردن قوس الکتریکی است که به طور اصلی برای فراهم کردن یک شکاف قابل مشاهده در مدار طراحی شده است—این موضوع برای عملیات نگهداری بسیار مهم است. هنگامی که تجهیزات در یک سیستم برق نیاز به خدمات دارند، HVD 145kV تجهیزات را از اجزای شبکه زنده جدا می‌کند. به عنوان مثال، در زیرстанیون‌های جنوب شرق آسیا با شبکه‌های 145kV متراکم، سوئیچ قطع کننده به عنوان یک مانع ایمنی عمل می‌کند و اطمینان می‌دهد که جریانی به تجهیزات تحت خدمات نمی‌رسد و خطرات شوک الکتریکی کاهش می‌یابد.

2.2 ساختار پایه
یک HVD 145kV معمولی شامل اجزای کلیدی است: یک پایه که پشتیبانی پایدار فراهم می‌کند؛ عایق‌بندی (اغلب سرامیک یا مواد مرکب) که بخش‌های رسانا را از زمین جدا می‌کند؛ عناصر رسانا (تماس‌های ثابت و متحرک) که جریان را در حالت بسته شدن منتقل می‌کنند و در حالت باز شدن شکاف ایجاد می‌کنند؛ و یک مکانیزم عملیاتی (دستی، الکتریکی یا پنوماتیک) که حرکت تماس‌ها را برای سوئیچینگ کنترل می‌کند.

3. معیارهای انتخاب کلیدی برای سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالای 145kV
3.1 نرخ ولتاژ و جریان
3.1.1 نرخ ولتاژ

نرخ ولتاژ یک HVD 145kV باید دقیقاً با ولتاژ سیستم مطابقت داشته باشد. شبکه‌های جنوب شرق آسیا در سطوح مختلفی عمل می‌کنند و سوئیچ‌های 145kV طراحی شده‌اند تا ولتاژ اسمی 145kV را در حالی که مقاومت در برابر ولتاژهای موقتی (مانند ولتاژهای ناشی از سوئیچینگ یا صاعقه) دارند. IEC 62271-102 الزام می‌کند که سوئیچ‌ها بتوانند این ولتاژهای موقتی را بدون آسیب به عایق‌بندی یا اجزا تحمل کنند. در مناطق ساحلی جنوب شرق آسیا با فعالیت بالای صاعقه، سوئیچ‌ها نیاز به عایق‌بندی محکمی دارند تا بتوانند ولتاژهای افزایشی را تحمل کنند.

3.1.2 نرخ جریان

نرخ جریان باید بر اساس جریان بار ماکسیمم تعیین شود. در سیستم‌های 145kV، این مقدار بر اساس تقاضای منطقه‌ای متفاوت است—مناطق صنعتی با کارخانه‌های با توان بالا در جنوب شرق آسیا ممکن است بارهای قابل توجهی بیشتر از مناطق مسکونی داشته باشند. سوئیچ‌ها باید بتوانند جریان بار ماکسیمم را به طور مداوم بدون گرم شدن مجدد منتقل کنند و جریان‌های کوتاه مدت را برای مدت‌های مشخص تحمل کنند. جریان‌های کوتاه مدت فشار شدیدی بر بخش‌های رسانا وارد می‌کنند و طراحی‌هایی که به استانداردهای تحمل جریان قله و کوتاه مدت پاسخ می‌دهند نیاز است.

3.2 انطباق با محیط
3.2.1 شرایط آب و هوایی

تنوع آب و هوایی جنوب شرق آسیا—از جنگل‌های بارانی گرم و مرطوب تا مناطق خشک—نیاز به انطباق HVDs دارد:

• در مناطق با رطوبت بالا، سوئیچ‌ها باید از تجمع رطوبت جلوگیری کنند تا از فرسودگی و تخریب عایق‌بندی جلوگیری کنند.

• در مناطق بارانی، سوئیچ‌های با درجه حفاظت IP66 مناسب هستند. محافظت IP66 اطمینان می‌دهد که کاملاً بدون گرد و غبار و مقاوم در برابر جت‌های قوی آب باشد، مناسب برای نصب‌های خارجی که به باران سنگین و باد قوی مواجه هستند.

3.2.2 آلودگی و ت Kontamination

توسعه صنعتی در جنوب شرق آسیا زیرستانیون‌ها (و HVDs 145kV) را به آلاینده‌هایی مانند مواد شیمیایی صنعتی، گرد و غبار و میانگین نمکی در مناطق ساحلی معرض می‌گذارد:

• میانگین نمکی باعث فرسودگی فلز می‌شود، در حالی که گرد و غبار عملکرد عایق‌بندی را کاهش می‌دهد.

• راه‌حل‌ها شامل سوئیچ‌هایی با پوشش‌های ضد آلودگی یا مواد مقاوم در برابر فرسودگی و سوئیچ‌هایی با فاصله‌های لغزشی افزایش یافته برای جلوگیری از شعله‌های کوتاه در محیط‌های آلوده است.

3.3 عملکرد مکانیکی و الکتریکی
3.3.1 مقاومت مکانیکی

HVDs 145kV نیاز به طراحی مکانیکی محکم دارند تا بتوانند نیروهای عملیاتی (مانند در زمان سوئیچینگ) و بارهای خارجی (مانند باد) را تحمل کنند:

• در مناطق جنوب شرق آسیا که مستعد طوفان هستند، سوئیچ‌ها باید بتوانند شرایط آب و هوایی شدید را تحمل کنند.

• مکانیزم عملیاتی باید اطمینان حاصل کند که سوئیچینگ صاف و دقیق باشد، در حالی که عمر مکانیکی (تعداد عملیات قبل از فرسودگی) برای کاهش نگهداری و اطمینان از عملکرد مداوم بسیار مهم است.

3.3.2 عملکرد الکتریکی

پارامترهای الکتریکی کلیدی شامل:

• مقاومت تماس: مقاومت پایین از دست دادن انرژی و گرم شدن را کاهش می‌دهد.

• مقاومت دی الکتریک: سوئیچ‌ها باید تنش‌های الکتریکی 145kV را تحمل کنند، از جمله تحمل قوس در زمان سوئیچینگ (با این حال، نه خاموش کردن قوس مانند سیم‌کش‌ها).

• عملکرد عایق‌بندی (بین رساناها و زمین) باید با IEC 62271-102 مطابقت داشته باشد که از طریق تست‌های منظم (مقاومت عایق‌بندی، تحمل دی الکتریک) تأیید می‌شود.

3.4 رعایت استانداردها
3.4.1 IEC 62271-102

رعایت IEC 62271-102 الزامی است. این استاندارد بین‌المللی مشخصات طراحی، ساخت و آزمایش HVDs را مشخص می‌کند و اطمینان می‌دهد که قابلیت همکاری جهانی و ایمنی وجود دارد. این استاندارد معیارهایی برای عملکرد مکانیکی، مقاومت عایق‌بندی و تحمل جریان کوتاه مدت تعریف می‌کند و یک خط پایه فنی برای انتخاب فراهم می‌کند.

3.5 عملیات و امکانات نگهداری
3.5.1 انطباق مد عملیاتی

مکانیزم‌های عملیاتی باید با نیازهای زیرستانیون همخوانی داشته باشند:

• مکانیزم‌های الکتریکی/پنوماتیک برای زیرستانیون‌های بدون نگهداری برای کنترل دوردست مناسب هستند.

• مکانیزم‌های دستی برای سایت‌هایی که معمولاً خدمات می‌بینند مناسب هستند.

• قابلیت اعتماد و سرعت پاسخ کلیدی هستند—مکانیزم‌های الکتریکی نیاز به منبع برق پشتیبان برای عملیات اضطراری دارند.

3.5.2 نیازهای نگهداری

محیط گرم و مرطوب جنوب شرق آسیا نیازهای نگهداری را افزایش می‌دهد. انتخاب باید بر این موارد تمرکز کند:

• خدمت‌پذیری اجزا (تماس‌ها، عایق‌بندی‌ها، مکانیزم‌ها).

• طول عمر پوشش‌های ضد فرسودگی و مهر و موم برای عملکرد بدون نگهداری بلندمدت.

• HVDs هوشمند با نظارت بر وضعیت (سنسورهای دما، ردیابی سربازی) امکان بازخورد وضعیت به طور زنده را فراهم می‌کنند و تعداد نگهداری را کاهش می‌دهند.

4. در نظر گرفتن مسائل منطقه‌ای برای جنوب شرق آسیا

نصب HVDs 145kV در جنوب شرق آسیا نیاز به تمرکز بر:

• محافظت در مقابل آب و هوای گرم و مرطوب: پوشش‌های IP66 با پوشش‌های مقاوم در برابر UV برای جلوگیری از پیری مواد ناشی از دما و رطوبت و UV.

• کنترل فرسودگی ناشی از میانگین نمکی: اجزای از فولاد نیکل 316L یا تیتانیوم برای مناطق ساحلی؛ عایق‌بندی‌های کائوچو سیلیکون برای مقاومت در برابر میانگین نمکی.

• انطباق در مقابل لرزه‌خیزی: ساختارهای مکانیکی مطابق با استانداردهای لرزه‌خیزی (مانند IEEE 693) برای کشورهای در مناطق لرزه‌خیز.

• حفاظت زیستی: طراحی‌های ضد حشرات یا مواردی برای جلوگیری از ورود حشرات و حیوانات کوچک در مناطق جنگل‌های بارانی گرم و مرطوب.

5. هزینه‌های اقتصادی و چرخه عمر

انتخاب باید بین سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه‌های چرخه عمر تعادل ایجاد کند:

• تعادل هزینه مواد: آلیاژهای مقاوم در برابر فرسودگی ممکن است هزینه اولیه بالاتری داشته باشند اما تعداد تعویض را در محیط‌های با فرسودگی بالا کاهش می‌دهند و هزینه کل مالکیت (TCO) را کاهش می‌دهند.

• کارایی انرژی: طراحی‌های با مقاومت تماس پایین از دست دادن انرژی را کاهش می‌دهند، به ویژه در سناریوهای بار بالا.

• خدمات محلی: برندهایی با انبار قطعات یدکی در جنوب شرق آسیا و پشتیبانی فنی زمان توقف نگهداری و هزینه‌ها را کاهش می‌دهند.

6. نتیجه‌گیری

انتخاب سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالای 145kV یک فرآیند سیستماتیک است که استانداردهای فنی، انطباق با محیط و ویژگی‌های منطقه‌ای را تلفیق می‌کند. در جنوب شرق آسیا، طراحی‌ها باید بر رعایت IEC 62271-102، محافظت IP66، مقاومت در برابر آب و هوای گرم و مرطوب و مقاومت در برابر فرسودگی تمرکز کنند، در حالی که توازن بین نگهداری عملیاتی و هزینه‌های چرخه عمر را حفظ می‌کنند. با تطابق دقیق نرخ ولتاژ و جریان و بهینه‌سازی عملکرد مکانیکی و الکتریکی، HVDs می‌توانند به طور ایمن و قابل اعتماد در محیط شبکه پیچیده جنوب شرق آسیا عمل کنند و پایداری زیرساخت‌های برق منطقه را حمایت کنند.