LTB مقابل DTB مقابل GIS: مقارنة بين مفاتيح الدائرة ذات التوتر العالي

المعنى الأساسي للكاشف الدائري عالي الجهد، ببساطة، هو أنه في الظروف الطبيعية، يتم استخدامه لفتح (فصل، قطع) وإغلاق (ربط، إعادة ربط) الدوائر أو الخطوط التغذية أو الأحمال المحددة - مثل تلك المتصلة بالمحولات أو مجموعات المكثفات. عند حدوث عطل في نظام الطاقة، تُنشِّط أجهزة القياس الحامية الكاشف الدائري لقطع تيار الحمل أو تيار القصر، مما يضمن التشغيل الآمن لنظام الطاقة.

كاشف الدائرة عالي الجهد هو نوع من أجهزة التحويل ذات الجهد العالي - ويُعرف أيضًا باسم "مفتاح عالي الجهد" - وهو أحد القطع الرئيسية في محطة التوزيع. ومع ذلك، بسبب متطلبات السلامة الصارمة لمراكز التوزيع ذات الجهد العالي، لا يمكن للعاملين عمومًا دخول المحطة للاقتراب أو الوصول الفعلي إلى هذه الأجهزة. في الحياة اليومية، غالبًا ما نرى خطوط النقل ذات الجهد العالي من بعيد ونادراً ما نستطيع مشاهدة أو لمس مثل هذه المفاتيح.

إذًا، كيف يبدو كاشف الدائرة عالي الجهد؟ سنناقش اليوم بشكل مختصر التصنيفات الشائعة وأنواع الهياكل لكواشف الدوائر. على عكس المفاتيح ذات الجهد المنخفض التي نواجهها في الحياة اليومية والتي تستخدم الهواء فقط كوسط لإخماد القوس الكهربائي، فإن كواشف الدوائر ذات الجهد العالي تتطلب أداءً عاليًا جدًا من حيث العزل وإطفاء القوس، وبالتالي تحتاج إلى وسط إخماد خاص للتأكد من السلامة الكهربائية وسلامة العزل وإطفاء القوس بكفاءة. (لمزيد من التفاصيل حول الوسائط العازلة، يرجى الرجوع إلى مقالاتنا القادمة.)

هناك طريقتان أساسيتان لتصنيف كواشف الدوائر ذات الجهد العالي:

1. التصنيف حسب وسط إخماد القوس الكهربائي:

(1) كواشف الدوائر الزيتية: تنقسم إلى أنواع الزيت الضاغط والزيت الأدنى. في كلتا الحالتين، يتم فتح وإغلاق اللواقط داخل الزيت، باستخدام زيت المحول كوسط لإخماد القوس. نظرًا للأداء المحدود، تم التخلي عن هذه الأنواع بشكل كبير.

(2) كواشف الدوائر الغازية SF₆ أو الغاز الصديق للبيئة: تستخدم سلفور هكسافلوريد (SF₆) أو غازات صديقة للبيئة أخرى كوسائط عازلة وإخماد للقوس الكهربائي.

(3) كواشف الدوائر الفراغية: يتم فتح وإغلاق اللواقط في فراغ، حيث يحدث إطفاء القوس تحت ظروف الفراغ.

(4) كواشف الدوائر الصلبة: تستخدم مواد إخماد صلبة تتفكك تحت درجة الحرارة العالية للقوس الكهربائي، مما ينتج عنها غاز لإطفاء القوس.

(5) كواشف الدوائر ذات الهواء المضغوط: تستخدم الهواء المضغوط بضغط عالٍ لإخراج القوس الكهربائي.

(6) كواشف الدوائر المغناطيسية: تستخدم المجال المغناطيسي في الهواء لتحريك القوس الكهربائي إلى قناة القوس، حيث يتم تمديده وتبريده وإطفاؤه.

في الوقت الحالي، تستخدم كواشف الدوائر ذات الجهد العالي بشكل أساسي الغازات - مثل SF₆ أو بدائل صديقة للبيئة - كوسائط عازلة وإخماد للقوس الكهربائي. وفي نطاق الجهد المتوسط، تهيمن كواشف الدوائر الفراغية على السوق. تم توسيع تقنية الفراغ حتى مستويات الجهد 66 كيلوفولت و110 كيلوفولت، حيث تم تطوير ونشر كواشف الدوائر الفراغية.

2. التصنيف حسب موقع التثبيت:

نوع الداخلي والنوع الخارجي.

بالإضافة إلى ذلك، بناءً على طريقة العزل بالنسبة للأرض، يمكن تصنيف كواشف الدوائر ذات الجهد العالي إلى ثلاثة أنواع هيكلية:

1) كاشف الدائرة ذو الخزان الحي (LTB):
يُطلق عليه أيضًا اختصارًا LTB. وبتعريفه، هو كاشف دائرة يكون فيه غرفة الفصل محتوية داخل محاصر معزول عن الأرض. هيكليًا، يتميز بتصميم عازل عمودي. تكون غرفة الفصل في جهد عالٍ، محاطة بعازل من السيراميك أو المواد المركبة، ومعزلة عن الأرض عبر عوازل الدعم.

المزايا الرئيسية: يمكن تحقيق تصنيفات جهد أعلى عن طريق ربط عدة وحدات فصل بالسلسلة وزيادة ارتفاع العوازل الداعمة. كما أنه نسبيًا منخفض التكلفة.

تتشكل المعدات المستندة إلى LTB معدات التوزيع المعزولة بالهواء (AIS)، والمحطات المبنية باستخدام AIS تُعرف بمحطات AIS. تتميز بأستثمار منخفض وصيانة بسيطة ولكنها تتطلب مساحات كبيرة وأعمال صيانة متكررة. وهي مناسبة جدًا للمناطق الريفية أو الجبلية حيث المساحة وفيرة والظروف البيئية مواتية والميزانيات محدودة.

2) كاشف الدائرة ذو الخزان الميت (DTB):
يُختصر أيضًا إلى DTB. ويُعرف بأنه كاشف دائرة يكون فيه غرفة الفصل محاطة بخزان معدني مثبت بالأرض. يتم توجيه المسار الموصل عبر الأبواب.

وبشكل أساسي، يكمن الفرق بين LTB وDTB في التأريض: في DTB، يكون الخزان في جهد الأرض.

تتضمن المزايا القدرة على دمج محولات التيار (CTs) مباشرة على الأبواب، والهيكل المدمج، والتقليل بشكل كبير من المساحة مقارنة بـ LTB، ومقاومة أفضل للبيئة (مناسبة للظروف القاسية)، ومركز ثقل أقل - مما يؤدي إلى أداء زلزالي أفضل. العيب الرئيسي هو التكلفة الأعلى.

يُعرف المعدات المستندة إلى DTB بالمعدات الهجينة المعزولة بالغاز (HGIS)، والمحطة الناتجة تُسمى محطة HGIS.

3) الهيكل المدمج بالكامل - معدات التوزيع المعزولة بالغاز والمغلقة بمعدن، يُشار إليها عادة باسم GIS (معدات التوزيع المعزولة بالغاز) في التطبيقات ذات الجهد العالي. هذا المصطلح يغطي بشكل عام هذه المعدات. قد يُشار إلى مكون كاشف الدائرة نفسه أيضًا باسم GCB (كاشف الدائرة المعزول بالغاز).

مع أن GIS مشابهة لـ DTB في أن غرفة الفصل محاطة، إلا أنها تختلف في أنها تدمج ليس فقط كاشف الدائرة بل أيضًا المكونات الأساسية الأخرى لمحطة التوزيع - بما في ذلك المفاتيح الفاصلة، ومفاتيح التأريض، والمحولات الإرشادية، ومكابح الشرارة، والحافلات - كلها محاطة بخزان معدني مثبت بالأرض مليء بالغاز المضغوط SF₆ (أو غاز عازل بديل). يتم الاتصال بالخطوط الخارجية العلوية عبر الأبواب أو الأقسام الغازية المخصصة.

تُعرف المحطات المبنية بهذه الطريقة بمحطات GIS (أو محطات التوزيع المعزولة بالغاز حسب معايير IEEE). تعتبر GIS مثالية للمناطق الحضرية حيث الأراضي باهظة الثمن، أو للمنشآت الحرجة مثل محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة أو محطات الطاقة النووية التي تتطلب موثوقية عالية جدًا.

حتى الآن، يجب أن تكون الاختلافات بين أنواع كواشف الدوائر ذات الجهد العالي - LTB، DTB، GCB - والتكوينات المقابلة لمحطات التوزيع - AIS، HGIS، GIS - واضحة.