بحث حول تقنية تركيب معدات نظام المعلومات الجغرافية في بناء محطة كهرباء بقدرة 110 كيلوفولت

يتكون المعدّد المحاط بالغاز (GIS) من مفاتيح الدائرة وفصلات التيار ومفاتيح التأريض ومحولات التيار ومحولات الجهد ومثبطات الصواعق والحافلات والروابط وأطراف الخرج. وبفضل موثوقيته العالية والأمان النسبي واحتلاله لمساحة صغيرة نسبياً، فإنه يستخدم على نطاق واسع في تصميم وبناء محطات التحويل ذات الجهد العالي. وفي المناطق الحضرية والمكتظة بالسكان، يعتبر GIS الخيار المفضّل بسبب هيكله المتراص وإمكانية عزله الممتازة.

ومع ذلك، تواجه محطات التحويل من فئة 110 كيلوفولت العديد من التحديات أثناء تركيب معدات GIS. ومن بين هذه التحديات تحديد موقع المعدات بدقة وربط الكهربائي المعقد وتشغيل النظام واختباره. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يأخذ تصميم الهندسة في محطات التحويل بعين الاعتبار المساحة اللازمة لتشغيل المعدات والصيانة، مع ضمان تشغيل جميع المكونات الكهربائية بشكل موثوق ويمكن ترقيتها أو صيانتها بسهولة في المستقبل.

متطلبات التركيب لمعدات GIS في محطات التحويل 110 كيلوفولت

تكمن المزايا الأساسية لمعدات GIS المعتمدة حسب المواصفة IEC 62271-203 في تصميمها المتراص وإمكاناتها الكهربائية الممتازة، مما يمكنها من القيام بنقل وتوزيع التيار الكهربائي ذو الجهد العالي ضمن مساحة محدودة. وبالتالي، خلال عملية التركيب في محطات التحويل 110 كيلوفولت، يجب وضع اعتبار دقيق لتخطيط المعدات والتوزيع المكاني والتوافق مع الأنظمة الموجودة.

أولاً، قبل التركيب، يجب قياس أبعاد الموقع المحدد مسبقاً للتركيب، ويجب التأكد من أن هذا الموقع يمكنه استيفاء متطلبات البيئة التشغيلية للمعدات مثل درجة الحرارة والرطوبة والأداء الزلازلي. تعتبر هذه الخطوة حاسمة، حيث يؤثر أداء معدات GIS المعتمدة حسب المواصفة IEC 62271-203 بشكل كبير على بيئة التركيب.

ثانياً، يجب إعداد خطة دقيقة لبرنامج التركيب الكهربائي لضمان تنفيذ جميع الارتباطات الكهربائية وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة ومعايير السلامة للشبكة الوطنية. وهذا يتضمن تصميم وتخطيط نظام التأريض وطرق الكابلات وأنظمة الحماية لمعدات GIS المعتمدة حسب المواصفة IEC 62271-203. يجب تنفيذ كل جانب بدقة لتجنب أي مخاطر سلامة محتملة.

تكنولوجيا تركيب معدات GIS
نقل المعدات وإعدادها

خلال النقل، تتطلب معدات GIS - التي تتكون من صناديق معدنية ثقيلة (عادة عدة أطنان) ومكونات كهربائية حساسة - السيطرة على الاهتزازات ضمن نطاق 3-60 هرتز وتسارع ≤0.3g (تسارع الجاذبية). يجب أن تلتزم بروتوكولات النقل بمعايير المعدات الكهربائية لتقليل الصدمات على المكونات الحساسة وتقليل معدلات الفشل قبل التركيب.

يجب أن يستخدم التغليف مواد مقاومة للاهتزازات ومياه الأمطار. على سبيل المثال، يجب تغليف المفاتيح الرئيسية بكاملها برغوة سمكها ≥10 سم وتعزيزها بأصداف PVC صلبة، وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة. يجب أن تحتفظ المواد المجففة برطوبة داخلية ≤40٪ لمنع تسرب الرطوبة.

تشترط ظروف التخزين السيطرة على درجة الحرارة بين -10°C و40°C ورطوبة نسبية ≤70٪ لحماية المواد المعدنية والعازلة. يجب أن تكون مناطق التخزين محمية من التداخل الكهرومغناطيسي والغبار والمواد ăn mòn. نظرًا لأن وزن معدات GIS غالبًا ما يتجاوز 25 طنًا، يجب أن يكون لجهاز الرفع قدرة ≥30 طن واستقرار يلبي متطلبات البناء. يجب ألا تتجاوز سرعات التعامل 2 م/دقيقة لتجنب الأضرار الناجمة عن الصدمات.

اختبارات الموقع قبل التركيب أمر حاسم، بما في ذلك مقاومة العزل ومقاومة التأريض وفحص الأطوار. يجب أن تتوافق جميع النتائج مع المعايير لضمان أن أداء المعدات يتوافق مع المواصفات التصميمية. تظهر المتطلبات التقنية للنقل والإعداد في الجدول 1. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر سعر مفتاح الدائرة 145 كيلوفولت عاملاً رئيسيًا في الشراء وتقييم تكلفة المشروع الإجمالية.

التعامل مع المعدات والتوضع
عند نقل معدات GIS، يكون الحمل المصمم لأجهزة الرفع العامة عادة أكثر من 25% أعلى من وزن المعدات الذاتي لضمان هوامش الأمان أثناء عملية النقل. على سبيل المثال، عندما يكون وزن الوحدة GIS 20 طنًا، فإن الرافعة المستخدمة تحتاج إلى قدرة رفع لا تقل عن 25 طن. في نفس الوقت، يجب تقييم استقرار الرافعة لمنع انقلابها بسبب انحراف الحمل أثناء التشغيل. أثناء عملية النقل الفعلية لمعدات GIS، يجب ألا تتجاوز سرعة النقل 2 م/دقيقة. يمكن أن يقلل هذا من الاهتزاز والأضرار المحتملة للمعدات الناتجة عن السرعة الزائدة. قبل كل حركة، يجب التحقق مما إذا كان هناك مساحة كافية وسطح دعم مستقر على المسار لتجنب انحراف أو سقوط المعدات بسبب التشغيل على أرض غير مستوية. في عملية التوضع، تعتبر الدقة عاملاً حاسماً. يجب أن يتم التحكم في الانحراف المكاني لتثبيت معدات GIS ضمن ± 5 مم لضمان الاتصال الصحيح بين واجهات المعدات وتكامل النظام. يتم تحقيق هذه الدقة عادة بمساعدة مساحات ليزر عالية الدقة وأجهزة المستوى الإلكترونية للتوضع. تتضمن الأعمال الاستعدادية في نقطة التركيب قياس مستوي الأرض، مع معيار عدم تجاوز فرق الارتفاع 3 مم لكل متر مربع. يتطلب تركيب معدات GIS أن يكون عدد الجسيمات ذات قطر أكبر من 0.5 ميكرون في الهواء في منطقة التركيب لا يتجاوز 352,000 لكل متر مكعب. لهذا السبب، يتم عادة إعداد بيئة نظيفة مؤقتة في موقع التركيب، ويتم استخدام مرشحات الهواء ذات الكفاءة العالية (HEPA) للحفاظ على جودة الهواء ومنع دخول الغبار والجسيمات إلى المعدات أثناء عملية التركيب. تظهر المتطلبات التقنية للتعامل مع المعدات والتوضع في الجدول 2.

تجميع المكونات

يجب أن يكون للوصلات بين المكونات خصائص عزل عالية لمنع تسرب الغاز. بالنسبة لمعدات GIS، يجب ألا يتجاوز معدل تسرب غاز SF₆ السنوي 0.5%. يرتبط هذا المؤشر مباشرة بقوة العزل وقدرة المعدات على مقاومة القوس الكهربائي. لتحقيق هذا المطلب، يجب أن تتمتع المادة المستخدمة في الوسادات العازلة في عملية التجميع بخصائص مقاومة للحرارة والضغط ممتازة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون الضغط المطبق على الوسادة العازلة بين 35% - 50% لضمان فعالية العزل طويلة الأمد.

خلال عملية تجميع المكونات، يجب شد جميع نقاط الاتصال بمفتاح عزم دوران وفقًا للعزم المحدد من قبل الشركة المصنعة. على سبيل المثال، بالنسبة للبراغي التي تحمل التيار الرئيسي، يجب أن يكون العزم 100 - 120 نيوتن·متر لضمان استقرار وموثوقية الاتصال الكهربائي.

الاتصالات الكهربائية

المهمة الرئيسية للاتصالات الكهربائية هي ضمان أن جميع المكونات الموصلة ونقاط الاتصال تظهر قدرة كهربائية كافية واستقرارًا ميكانيكيًا. أثناء عملية الاتصال، يجب أن يتوافق العزم في جميع نقاط الاتصال الكهربائية مع المتطلبات المحددة من قبل الشركة المصنعة لضمان اتصالات قوية ومستقرة على المدى الطويل. يجب أن تخضع جميع البراغي وأسطح الاتصال للتنظيف والمعالجة المناسبة، والتي عادة ما تتضمن إزالة طبقات الأكسيد وتطبيق مواد التشحيم الموصلة لتقليل مقاومة الاتصال.

قياس مقاومة الاتصال هو خطوة حاسمة في ضبط جودة الاتصالات الكهربائية. يجب ألا تتجاوز مقاومة الاتصال في نقاط الاتصال مستوى الميكروأوم، مع تحديد القيم المحددة وفقًا لنوع وحجم الوصل. لتحقيق هذا المعيار، يجب اختبار كل نقطة اتصال باستخدام جهاز قياس المقاومة الدقيق لضمان أن جميع الاتصالات تقع ضمن نطاق المقاومة المحدد.

في البيئات ذات الجهد العالي، تعتبر العزل الكهربائي أيضًا جانبًا مهمًا من الاتصالات الكهربائية. يجب أن تتحمل كل نقطة اتصال و件数超出了我的处理范围，我将翻译剩下的部分。请稍等。 ---

كل مكون عازل على الأقل 1.5 مرة من الجهد التشغيلي الطبيعي. بالنسبة لمعدات GIS 110 كيلوفولت، هذا يعني تحمل جهد لا يقل عن 165 كيلوفولت. العزل المائي ومقاومة الرطوبة لكل الاتصالات الكهربائية أمر ضروري، خاصة للمنشآت التابعة للشبكة الكهربائية التي تعمل في بيئات خارجية أو رطبة. يجب استخدام تقنيات العزل التي تلبي تصنيفات الحماية IP65 أو أعلى للوصلات والأجهزة النهائية لمنع دخول الرطوبة والشوائب إلى النظام الكهربائي. تظهر المتطلبات التقنية الرئيسية للاتصالات الكهربائية في الجدول 3.

اختبارات التشغيل الأولي

تبدأ اختبارات التشغيل الأولي عادة باختبارات المستوى الفردي ثم تنتقل تدريجيًا إلى اختبارات النظام العام. في اختبارات مقاومة العزل، الهدف هو التأكد من أن جميع المواد العازلة الكهربائية تظل في حالة جيدة وخالية من الأضرار المحتملة التي قد تحدث أثناء عملية التركيب. لتقدير قوة العزل لمعدات GIS، تكون اختبارات تحمل الجهد ضرورية. بالنسبة لمعدات GIS 110 كيلوفولت، يكون الجهد المتردد المستخدم في اختبار تحمل الجهد على الأقل 230 كيلوفولت، لمدة دقيقة واحدة، لفحص أداء النظام تحت ظروف الجهد العالي.

اختبارات التفريغ الجزئي (PD) مهمة بشكل خاص لتقييم سلامة معدات GIS. التفريغ الجزئي هو علامة مبكرة على تدهور المواد العازلة. لذلك، مراقبة وتحكم نشاط PD أمر حاسم لمنع فشل المعدات. يجب ألا يتجاوز كمية التفريغ المسجلة خلال الاختبار 5 بيكو كولوم. يتم إجراء اختبارات PD باستخدام أجهزة اكتشاف الانبعاث الصوتي عند ترددات محددة للتأكد من أن جميع الأنشطة المرصودة للتفريغ يتم تحديدها وتقييمها بشكل صحيح.

اختبارات التشغيل الميكانيكي لمفاتيح الدائرة هي أيضًا جزء من اختبارات التشغيل الأولي. تتضمن هذه الاختبارات عمليات فتح وإغلاق متتالية لمفاتيح الدائرة. عادةً ما يكون مطلوباً على الأقل 50 عملية ميكانيكية بدون فشل لتأكيد موثوقية التشغيل. يتم تسجيل وقت كل عملية ومقارنته بالوقت القياسي للعملية المقدم من الشركة المصنعة، والذي يكون عادة بين 30-50 مللي ثانية. اختبارات التزامن للنظام هي أيضًا ضرورية. يتم استخدام هذا الاختبار لتأكيد الأداء المتزامن للمكونات مثل مفاتيح الدائرة وفصلات التيار أثناء التشغيل الفعلي. يجب أن يتم التحكم في خطأ التزامن ضمن ±10 مللي ثانية لضمان إكمال جميع العمليات بسلاسة ضمن النافذة الزمنية المطلوبة من الشبكة الكهربائية.

أخيراً، يتم إجراء اختبارات وظائف النظام العام، بما في ذلك فحص أنظمة الحماية والتحكم. هذه الخطوة تضمن أن جميع أجهزة الحماية والوحدات التحكم وأجهزة الاتصال تستجيب بشكل صحيح للظروف المحددة للعطل والتشغيل. يتم محاكاة سيناريوهات مختلفة للأعطال خلال الاختبار لتأكيد وقت الاستجابة ودقة الإجراءات. يتم توقع أن يكون وقت الاستجابة لجميع الإجراءات عادةً ضمن 100 مللي ثانية.

الخاتمة

تطبيقات معدات GIS في محطات التحويل 110 كيلوفولت لا تحسّن فقط العملية الحالية للتركيب وتزيد من أداء النظام العام، بل توفر أيضًا دعمًا قويًا للتقدم التكنولوجي في صناعة الكهرباء. من خلال استكشاف تقنيات تركيب معدات GIS، يمكن تقديم مواد مرجعية قيمة للمصممين. هذا يمكّنهم من اتخاذ قرارات علمية وفعالة أكثر عند مواجهة التحديات الهندسية المعقدة، مما يحسن معدل نجاح مشاريع محطات التحويل.