بحث حول تطبيق معدات التبديل للحمل بجهد 10 كيلوفولت في شبكات التوزيع

كعامل في الخطوط الأمامية لتشغيل وصيانة توزيع الكهرباء، أتعامل بشكل يومي مع مفاتيح الحمل وهي "حراس" أنظمة التوزيع ذات الجهد المتوسط، حيث تضمن إمدادات الطاقة المستقرة للمستخدمين. ومع النمو الاقتصادي السريع، تتزايد الحاجة إلى سلامة وموثوقية نظام الطاقة. وأنظمة التوزيع ذات الجهد المتوسط هي أساس الاستقرار الشبكي، ومفاتيح الحمل (كأجهزة خط رئيسية) تلعب دورًا حاسمًا. وظائفها الرئيسية تشمل: ① إغلاق تيار الحمل للخطوط الرئيسية والفرعية أثناء الصيانة أو نقل الحمل؛ ② خلق نقاط انقطاع مرئية لأمان العاملين أثناء إصلاح الخطوط؛ ③ المساعدة في التأريض للصيانة. بالإضافة إلى الوظائف، يجب أن تكون سهلة التركيب، موثوقة في التشغيل، قليلة الصيانة، واقتصادية.

مفاتيح الحمل هي معدات كهربائية بوسائل إطفاء القوس البسيطة. من الناحية الهيكلية، يجب أن تلبي: فجوات مرئية في وضع الفتح (لتقليل الحاجة إلى مفاتيح الفصل المتسلسلة)؛ مقاومة عالية للعمليات التبديلية دون صيانة متكررة للجهد/غرفة القوس؛ وقدرة على إغلاق تيار القصر (للاستيفاء المتطلبات الديناميكية/الحرارية، حتى لو لم تفتح تيار القصر).

1. تصنيف ومقارنة مفاتيح الحمل
1.1 التصنيف حسب وسيلة إطفاء القوس

تُصنف مفاتيح الحمل إلى خمسة أنواع بناءً على وسائل إطفاء القوس: الزيت المعدني، الهواء المضغوط، الغاز المنتج من المواد العضوية، غاز SF₆، ومفاتيح الحمل تحت الفراغ. من الناحية الوظيفية، تشمل الأنواع العامة، الخاصة، والمتخصصة (مثل تلك التي تعمل بالمحرك، وتلك المدعومة بمفتاح الفصل لتوصيل البنوك الكابيسيتورية، وأولى العمليات المتكررة، ومفاتيح الظهر إلى الظهر).

1.2 التطور التكنولوجي ومزايا مفاتيح الحمل تحت الفراغ

مع التطور التكنولوجي، يتم استبدال مفاتيح الحمل التقليدية (الزيت المعدني، الهواء المضغوط، الغاز المنتج) بمفاتيح SF₆ ومفاتيح الحمل تحت الفراغ - خاصة الأخيرة والتي أصبحت شائعة الاستخدام. تظهر الاختبارات أن مفاتيح الفراغ تتفوق على الأنواع التقليدية في العديد من الجوانب:

• إطفاء سريع للقوس: ينطفئ القوس تحت الفراغ عند الصفر الحالي (بسبب انتشار بخار المعادن)، مع استعادة عزل أسرع من الهواء أو غاز SF₆. مناسبة لتغيير المحولات غير المحملة، الكابلات، والخطوط الجوية.

• آمنة ونظيفة: لا يتسبب القوس في رش، مما يمنع تلوث/تلف مكونات الخزان.

• عمر طويل: مسافة القوس صغيرة، جهد القوس منخفض، وارتداء أقل للجهد يعني المزيد من دورة التبديل وصيانة أقل.

• عملية فعالة: طاقة إغلاق منخفضة لآلية التشغيل، بنية بسيطة، وسهولة التصغير.

• مقاومة جهد مستقرة: لا تتأكسد في الفراغ، مما يضمن مقاومة جهد طويلة الأمد منخفضة.

2. نوع جديد من مفاتيح الحمل المدمجة مع الفصل
2.1 قيود التكوينات التقليدية

تتميز مفاتيح الحمل التقليدية بأجهزة إطفاء القوس المتسلسلة مع الدائرة الرئيسية. ويقتصر الاستقرار الديناميكي/ الحراري عليها بسبب تصميم/مواد غرفة القوس، مما يجعلها غير مناسبة لأنظمة السعة الكبيرة. زوجتها مع مفاتيح الفصل يزيد التعقيد: صيانة مرهقة، استعادة بطيئة، صيانة متكررة، وتكلفة أولية عالية.

2.2 مقدمة عن Fla15/97 مفتاح الحمل المدمج مع الفصل

Fla15/97 مفتاح الحمل الخارجي المدمج مع الفصل يحل هذه المشاكل ويستخدم على نطاق واسع في شبكات أوروبا.

2.2.1 الوظائف الرئيسية

يجمع بين وظائف مفتاح الحمل تحت الفراغ، ومفتاح الفصل، ومفتاح التأريض وهو جهاز متعدد الوظائف محسّن يوازن بين الأداء الفني والكفاءة الاقتصادية.

2.2.2 ميزات المنتج

• شامل ومتقدم: غرفة القوس تحت الفراغ تتعامل فقط مع تبديل الدائرة (لا يوجد تيار الحمل/قص في وضع الإغلاق). استعادة عزل سريعة، ارتداء أقل للجهد، عمر طويل، مقاومة جهد منخفضة، وعدم تلف الجهد الرئيسي بسبب القوس. سكتة تشغيل قصيرة، متوافقة مع محركات صغيرة.

• تركيب وصيانة سهلة: التشغيل المقفل بين مفتاح الفراغ ومفتاح الفصل يسمح بفتح وإغلاق بخطوة واحدة، مما يمنع الأخطاء.

• صيانة قليلة: بنية بسيطة بعمر تشغيلي لغرفة القوس تحت الفراغ يصل إلى 5,000 عملية وبقية المكونات 30,000 عملية. يستخدم المحرك الداخلي تقنية براءة اختراع من Drees بألمانيا.

2.2.3 النقاط الفنية البارزة

• تصميم تبديل مبتكر: التبديل المتسلسل المتوازي لغرف القوس تحت الفراغ (نظام إطفاء القوس المساعد) يضمن عدم تأثير القوس على الجهد الرئيسي.

• محرك عازل داخلي: فصل واضح بين الجهد الرئيسي والجهد المساعد، مع استعادة عزل أسرع بعد الفتح.

• عزل موثوق: تحافظ أشرطة التوتر النحاسية على مسافات العزل.

• تشغيل مدمج: سكتة قصيرة، متوافقة مع المحركات الصغيرة.

• عمر تشغيلي كهربائي طويل: ارتداء ضئيل للجهد الرئيسي.

3. الخاتمة

مع توسع صناعة الطاقة لتلبية النمو الاقتصادي السريع، تحتاج شبكات التوزيع إلى حلول بسيطة وموثوقة وآمنة واقتصادية. تلبي التكوينات التقليدية مثل "المفتاح الكهربائي + مفتاح الفصل" أو "المقاومة القابلة للسقوط" فقط جزءًا من هذه الاحتياجات. مفاتيح الحمل الخارجية مع الفصل (مثل Fla15/97) توفر توازنًا أفضل بين الوظائف والاقتصادية.

تشير البيانات إلى أن استخدام مفاتيح الحمل أكثر بـ 10 مرات من استخدام المفاتيح الكهربائية لفروع خطوط التوزيع في أوروبا وأمريكا. من خلال دمجها مع تكنولوجيات أخرى، يتم استخدامها أيضًا بشكل واسع في شبكات التوزيع الحضرية (مثل الوحدات الرئيسية الدائرية، فروع الكابلات، وخطوط خدمة العملاء).

بالنسبة لي كعامل في الخطوط الأمامية، فإن تعزيز هذا النوع المتقدم من المعدات ليس مجرد تحديث تقني ولكنه يتعلق بضمان استقرار الشبكة، وتقليل الأعباء الصيانة، وتقديم طاقة موثوقة للمستخدمين. مع تطور شبكات التوزيع، ستصبح هذه المفاتيح الذكية والفعالة أكثر أهمية.