ניתוח הבטיחות והאמינות של ציוד התאמה במתח בינוני
כמפעיל מקצועי במערכות חשמל, אני מודע לתפקידו המכריע של ציוד מתג מתח בינוני (MV) בשינוע, מדידה והגנה. הבטחת בטיחות והימנעות שלו היא קריטית - כל תקלה יכולה להפריע בצורה חמורה לכל מערכת החשמל. כדי לשפר את האמינות, עלינו לתת עדיפות לאופטימיזציות ברמת התכנון, שיאפשרו לציוד המתג MV לבצע את תפקידיו ושימור יציבות הרשת.
1. הגדרת ציוד מתג מתח בינוני
בשלי, ציוד מתג MV מתייחס לציוד מתג מכוסה מתכת כמוגדר ב-GB 3906-2020 ציוד מתג וניהול זרם חילופין מכוסה מתכת למתחים נומינליים בין 3.6 ק"ו ועד 40.5 ק"ו: ציוד המוקף לחלוטין במעטפת מתכת למעט מוליכים נכנסים/יצואנים.
במערכות חשמל, ציוד מתג MV מבצע תפקידים מרכזיים: החלפה, מדידה, שינוע ואבטחה בשלבים של ייצור, העברת זרם ודפיסה. במהלך הפעילות, אני מתקין מחדש את התצורה שלו בהתאם לצרכים של הרשת - מחבר או מנתק ציוד/קווי אספקה כדי לשמור על יציבות. כאשר מתרחשות תקלות במכשירים או בקווי הרשת, אני משתמש בציוד המתג MV כדי לנתק במהירות את החלק המוטרף, תוך שמירה על אספקת חשמל בלתי פוסקת לאזורים שאינם מושפעים.
2. חשיבות הבטחת אמינות ציוד המתג MV
ציוד מתג MV נמצא בשימוש נרחב במערכות חשמל. עם ההרחבה של רשת החשמל בסין ובשל גודלן הגובר, הרשתות נושאות עומסים כבדים יותר כדי לעמוד בדרישות החברתיות. מהנסיון שלי, רק באמצעות הבטחת אמינות הציוד ניתן לו לנהל באופן יעיל את שינוע החשמל, המדידה וההגנה, וכך לשמור על יציבות כללית של הרשת.
כל אירוע בטיחותי או כשל בפעולת הציוד יכול להפריע ליציבות מערכת הדפיסה ולהפריע לאספקת החשמל. במקרים חמורים, זה עשוי לגרום לסיבובים נרחבים של כשלים, שהובילו לאובדן כלכלי משמעותי לייצור החברתי. לכן, אני מדגיש את הצורך לחזק את האמינות של הציוד MV דרך אמצעים רב-משימתיים, כדי להבטיח פונקציונליות יציבה ומגינה על הרשת.
3. אסטרטגיות לשיפור אמינות הציוד MV
3.1 תכנון סביר של מבנה המעטפת
עיצוב מדעי של המבנה הוא בסיסי לבטיחות הציוד MV, ואני נותן עדיפות לזה בעבודה הנדסית. למשל:
אופטימיזציות עיצוביות אלו מתאימות לעקרונות הטובים ביותר בתעשייה, ומספקות כי הציוד MV עומד בדרישות הבטיחות והביצועים בפעילות מעשית.
3.2 תכנון סביר של מבנה המבודד
כדי לחזק את הבטיחות והאמינות של ציוד המתג מתח בינוני-נמוך, יש להתייחס לתכנון המבודד. בתכנון מעשי, בנוסף לקיום דרישות המבודד, יש גם לקחת בחשבון גורמים כמו עלויות תכנון ואת החשש לסביבה.
3.2.1 בחירה סבירה של גזים מבודדים
בציוד המתג MV, גז ה-SF₆ היה המבודד העיקרי. עם זאת, הוא לא רק רעיל אלא גם בעל GWP (פוטנציאל התחממות גלובלית) גבוה מאוד. בעוד ש-CO₂ הוא גז חממה עם GWP גבוה, גז ה-SF₆ הוא בערך 23,900 פעמים חזק יותר מגז CO₂, מה שמדגיש את ההשפעה השלילית שלו על הסביבה הטבעית. עבור ציוד מתג MV ללא דרישות הפרדה קריטיות, ניתן לנסות להחליף את גז ה-SF₆ בניטרוגן או אוויר יבש. בהשוואה לגז ה-SF₆, הביצועים המבודדים של N₂ ואוויר יבש יכולים להגיע ל-30% מאלו של גז ה-SF₆. השוואת הביצועים בין N₂, אוויר יבש וגז ה-SF₆ מוצגת בטבלה 1.
כפי שמופיע בטבלה 1, N₂ ואוויר יבש אינם גזי חממה, ולא מאיימים על הסביבה האקולוגית. הם גם בעלי נקודת רתיחה נמוכה, כך שאין צורך לדאוג לליקווידציה במהלך שימוש נורמלי, אפילו באזורים קרים מאוד. חשוב לציין כי N₂, שהוא המרכיב העיקרי באוויר, בעל תכונות כימיות יציבות. עם זאת, ריכוז גבוה מדי של N₂ יכול לגרום לאנקסיה עקב חוסר חמצן. בתכנון עם N₂ כגז המבודד, יש לתכנן מנגנונים או ציוד הגנה. לעומת זאת, השימוש באוויר יבש כגז המבודד מונע בעיות כאלה. באמצעות השוואת כוללת, ניתן להשתמש באוויר יבש כתחליף ל-SF₆ בתכנון המבודד של הציוד.
כאשר משתמשים באוויר יבש כגז המבודד, יש לשקול את תכנון הפער המינימלי של האוויר. לפי תקני רלוונטיים, עבור מתח נומינלי של 12 kV, הפער המינימלי בין פאזה לפאזה ולקרקע צריך להיות 125 mm. אם עבר את מבחן הקונדנסציה, הפער המינימלי יכול להיות קצת קטן מ-125 mm. שימוש באוויר יבש כאיזולציה מאפשר להקטין מעט את הפער המינימלי.
3.2.2 שיפור מתח הברירה בפערים גזיים
בתהליך התכנון, כדי להבטיח את הבטיחות והאמינות של הציוד MV, יש גם לשפר את מתח הברירה בפערים גזיים, עם שיטות ספציפיות הבאות:
שיפור התפלגות השדה החשמלי בציוד MV. ניתן להשיג זאת על ידי אופטימיזציה של צורות אלקטרודות בהתאם לתנאים או שימוש מלא בטעינת חלל כדי לשפר את אחידות השדה החשמלי. במקרה של אחידות גרועה מאוד, אפשר להוסיף מחסומים.
הצמצום של תהליך היוניזציה של אוויר יבש. שימוש בלחץ גבוה בציוד MV יכול להחליש את תהליך היוניזציה של אוויר יבש. לחלופין, ניתן להשתמש בוואקום גבוה בציוד MV כדי להשיג את אותו אפקט.
בשימוש בלחץ גבוה או בוואקום גבוה, נדרש כי חוזק המכל יהיה גבוה מאוד, ובעיות של נשורת נוטות להתרחש בפועל, מה שיכול להוביל לתוצאות חמורות. לכן, בתכנון מעשי, שיפור צורת האלקטרודה והוספת מחסומים בשדות חשמליים מאוד לא אחידים הם דרכים יותר פרקטיות להגדלת מתח הברירה בפערים גזיים.
3.3 בחירת מרכיבים סבירה
מרכיבי הליבה של הציוד MV, כולל מתגים ריקים, מפרקי מתגים ריקים והקשרים, משפיעים ישירות על הבטיחות והאמינות של הפעילות של הציוד, ודורשים ביקורת איכות קפדנית.
לדוגמה, בציוד ABB, מפרקי המתגים הריקים עוברים בדיקות מקצועיות לפני המשלוח: בדיקות מתח גבוה אוטומטיות מוודאות את חוזק האיזולציה, בעוד התקני מגנטרון ספירליים מודדים את לחץ האטמוספירה בתוך חלל מלא בגז אינרט. לאחר תקופת מנוחה מוגדרת, מתבצעת בדיקת לחץ שנייה, והתוצאות משווים כדי להבטיח כי ביצועי החיסום עומדים בתקנים.
ביצור, מפרקי המתגים הריקים של ABB דורשים בקרה סביבתית ותהליך קפדניים. הם מיוצרים במאגר של CalorEmag בגרמניה, והם מותקנים באופן מקצועי על ידי חברות מקומיות לציוד MV לפני הזמנת אספקה מרוכזת. חומרי מרכיבים כמו Cu-Cr ו-W-C-Ag מעדיפים לחיוב כדי להבטיח יציבות.הרכבה מתבצעת במרחבים נקיים מיוחדים באמצעות תהליך "חיסום ופינוי חד פעמי": תחת טמפרטורה גבוהה של 800°C, מתקבל ראשית וואקום גבוה, ולאחר מכן מתבצעים בו זמנית חיבור וחיסום כדי להבטיח את אמינות התהליך.
ההתפתחות המחקרית של מפרקי המתגים הריקים מציגה אופטימיזציה מתמדת של הביצועים: אסמבליות מוקדמות שנחשפו לאוויר נשענו אך ורק על מחיצות מבודדות להפרדה. שיפורים עוקבים כללו מכנסיים מבודדים מעל למפרקים והקשרים כדי לבלאנס את השדה החשמלי, ולאחר מכן יציקה אינטגרלית של מפרקים והקשרים כדי לשפר את האיזולציה בין הפאזות והתנגדות להשפעות, תוך שימוש בחומרים ידידותיים לסביבה כדי לשלב ביצועים עם התחשבות סביבתית.
3.4 תכנון סביר של מבחני אימות תכנון
אחרי שתכנון הציוד MV הושלם, האימות הניסיוני נעשית לשלב קריטי. האימות הממשי חייב להתאים לתקני רלוונטיים, כגון GB 3906-2020 ציוד מתג וניהול זרם חילופין מכוסה מתכת למתחים נומינליים בין 3.6 ק"ו ועד 40.5 ק"ו, GB/T 11022-2020 דרישות טכנולוגיות משותפות לציוד מתג וניהול זרם חילופין במתח גבוה, ו-GB/T 1984-2014 מתגי זרם חילופין במתח גבוה.
נקודות מפתח למבחני סוג
צריך לבצע אימות ביצועים כוללני עבור המרכיבים החשמליים והאלמנטים המסייעים של הציוד MV כדי להבטיח כי הפרמטרים הטכנולוגיים עומדים בדרישות. כאשר תהליכי התכנון או תנאי הייצור משתנים, יש לבצע מחדש מבחני סוג כדי להבטיח את הבטיחות והאמינות של הציוד. עבור ציוד המיוצר באופן נורמלי, בדרך כלל נדרשת בדיקת עלייה בטמפרטורה אחת לחמש שנים; בדיקות פעולה מכניות מתבצעות כדי לבדוק את ביצועי הפעילות; כמו כן, נדרשות בדיקות אימות בטיחות כגון בדיקות סיבולת קצרה ו颠倒的指示。根据您的要求，我应该只输出翻译结果，不添加任何前缀、后缀或额外内容。以下是翻译结果：
כמפעיל מקצועי במערכות חשמל, אני מודע לתפקידו המכריע של ציוד מתג מתח בינוני (MV) בשינוע, מדידה והגנה. הבטחת בטיחות והימנעות שלו היא קריטית — כל תקלה יכולה להפריע בצורה חמורה לכל מערכת החשמל. כדי לשפר את האמינות, עלינו לתת עדיפות לאופטימיזציות ברמת התכנון, שיאפשרו לציוד המתג MV לבצע את תפקידיו ושימור יציבות הרשת. 1. הגדרת ציוד מתג מתח בינוני בשלי, ציוד מתג MV מתייחס לציוד מתג מכוסה מתכת כמוגדר ב-GB 3906-2020 ציוד מתג וניהול זרם חילופין מכוסה מתכת למתחים נומינליים בין 3.6 ק"ו ועד 40.5 ק"ו: ציוד המוקף לחלוטין במעטפת מתכת למעט מוליכים נכנסים/יצואנים. במערכות חשמל, ציוד מתג MV מבצע תפקידים מרכזיים: החלפה, מדידה, שינוע ואבטחה בשלבים של ייצור, העברת זרם ודפיסה. במהלך הפעילות, אני מתקין מחדש את התצורה שלו בהתאם לצרכים של הרשת — מחבר או מנתק ציוד/קווי אספקה כדי לשמור על יציבות. כאשר מתרחשות תקלות במכשירים או בקווי הרשת, אני משתמש בציוד המתג MV כדי לנתק במהירות את החלק המוטרף, תוך שמירה על אספקת חשמל בלתי פוסקת לאזורים שאינם מושפעים. 2. חשיבות הבטחת אמינות ציוד המתג MV ציוד מתג MV נמצא בשימוש נרחב במערכות חשמל. עם ההרחבה של רשת החשמל בסין ובשל גודלן הגובר, הרשתות נושאות עומסים כבדים יותר כדי לעמוד בדרישות החברתיות. מהנסיון שלי, רק באמצעות הבטחת אמינות הציוד ניתן לו לנהל באופן יעיל את שינוע החשמל, המדידה וההגנה, וכך לשמור על יציבות כללית של הרשת. כל אירוע בטיחותי או כשל בפעולת הציוד יכול להפריע ליציבות מערכת הדפיסה ולהפריע לאספקת החשמל. במקרים חמורים, זה עשוי לגרום לסיבובים נרחבים של כשלים, שהובילו לאובדן כלכלי משמעותי לייצור החברתי. לכן, אני מדגיש את הצורך לחזק את האמינות של הציוד MV דרך אמצעים רב-משימתיים, כדי להבטיח פונקציונליות יציבה ומגינה על הרשת. 3. אסטרטגיות לשיפור אמינות הציוד MV עיצוב מדעי של המבנה הוא בסיסי לבטיחות הציוד MV, ואני נותן עדיפות לזה בעבודה הנדסית. למשל: אופטימיזציות עיצוביות אלו מתאימות לעקרונות הטובים ביותר בתעשייה, ומספקות כי הציוד MV עומד בדרישות הבטיחות והביצועים בפעילות מעשית. 3.2 תכנון סביר של מבנה המבודד כדי לחזק את הבטיחות והאמינות של ציוד המתג מתח בינוני-נמוך, יש להתייחס לתכנון המבודד. בתכנון מעשי, בנוסף לקיום דרישות המבודד, יש גם לקחת בחשבון גורמים כמו עלויות תכנון ואת החשש לסביבה. 3.2.1 בחירה סבירה של גזים מבודדים בציוד המתג MV, גז ה-SF₆ היה המבודד העיקרי. עם זאת, הוא לא רק רעיל אלא גם בעל GWP (פוטנציאל התחממות גלובלית) גבוה מאוד. בעוד ש-CO₂ הוא גז חממה עם GWP גבוה, גז ה-SF₆ הוא בערך 23,900 פעמים חזק יותר מגז CO₂, מה שמדגיש את ההשפעה השלילית שלו על הסביבה הטבעית. עבור ציוד מתג MV ללא דרישות הפרדה קריטיות, ניתן לנסות להחליף את גז ה-SF₆ בניטרוגן או אוויר יבש. בהשוואה לגז ה-SF₆, הביצועים המבודדים של N₂ ואוויר יבש יכולים להגיע ל-30% מאלו של גז ה-SF₆. השוואת הביצועים בין N₂, אוויר יבש וגז ה-SF₆ מוצגת בטבלה 1. כפי שמופיע בטבלה 1, N₂ ואוויר יבש אינם גזי חממה, ולא מאיימים על הסביבה האקולוגית. הם גם בעלי נקודת רתיחה נמוכה, כך שאין צורך לדאוג לליקווידציה במהלך שימוש נורמלי, אפילו באזורים קרים מאוד. חשוב לציין כי N₂, שהוא המרכיב העיקרי באוויר, בעל תכונות כימיות יציבות. עם זאת, ריכוז גבוה מדי של N₂ יכול לגרום לאנקסיה עקב חוסר חמצן. בתכנון עם N₂ כגז המבודד, יש לתכנן מנגנונים או ציוד הגנה. לעומת זאת, השימוש באוויר יבש כגז המבודד מונע בעיות כאלה. באמצעות השוואת כוללת, ניתן להשתמש באוויר יבש כתחליף ל-SF₆ בתכנון המבודד של הציוד. כאשר משתמשים באוויר יבש כגז המבודד, יש לשקול את תכנון הפער המינימלי של האוויר. לפי תקני רלוונטיים, עבור מתח נומינלי של 12 kV, הפער המינימלי בין פאזה לפאזה ולקרקע צריך להיות 125 mm. אם עבר את מבחן הקונדנסציה, הפער המינימלי יכול להיות קצת קטן מ-125 mm. שימוש באוויר יבש כאיזולציה מאפשר להקטין מעט את הפער המינימלי. 3.2.2 שיפור מתח הברירה בפערים גזיים בתהליך התכנון, כדי להבטיח את הבטיחות והאמינות של הציוד MV, יש גם לשפר את מתח הברירה בפערים גזיים, עם שיטות ספציפיות הבאות: שיפור התפלגות השדה החשמלי בציוד MV. ניתן להשיג זאת על ידי אופטימיזציה של צורות אלקטרודות בהתאם לתנאים או שימוש מלא בטעינת חלל כדי לשפר את אחידות השדה החשמלי. במקרה של אחידות גרועה מאוד, אפשר להוסיף מחסומים. הצמצום של תהליך היוניזציה של אוויר יבש. שימוש בלחץ גבוה בציוד MV יכול להחליש את תהליך היוניזציה של אוויר יבש. לחלופין, ניתן להשתמש בוואקום גבוה בציוד MV כדי להשיג את אותו אפקט. בשימוש בלחץ גבוה או בוואקום גבוה, נדרש כי חוזק המכל יהיה גבוה מאוד, ובעיות של נשורת נוטות להתרחש בפועל, מה שיכול להוביל לתוצאות חמורות. לכן, בתכנון מעשי, שיפור צורת האלקטרודה והוספת מחסומים בשדות חשמליים מאוד לא אחידים הם דרכים יותר פרקטיות להגדלת מתח הברירה בפערים גזיים. 3.3 בחירת מרכיבים סבירה מרכיבי הליבה של הציוד MV, כולל מתגים ריקים, מפרקי מתגים ריקים והקשרים, משפיעים ישירות על הבטיחות והאמינות של הפעילות של הציוד, ודורשים ביקורת איכות קפדנית. לדוגמה, בציוד ABB, מפרקי המתגים הריקים עוברים בדיקות מקצועיות לפני המשלוח: בדיקות מתח גבוה אוטומטיות מוודאות את חוזק האיזולציה, בעוד התקני מגנטרון ספירליים מודדים את לחץ האטמוספירה בתוך חלל מלא בגז אינרט. לאחר תקופת מנוחה מוגדרת, מתבצעת בדיקת לחץ שנייה, והתוצאות משווים כדי להבטיח כי ביצועי החיסום עומדים בתקנים. ביצור, מפרקי המתגים הריקים של ABB דורשים בקרה סביבתית ותהליך קפדניים. הם מיוצרים במאגר של CalorEmag בגרמניה, והם מותקנים באופן מקצועי על ידי חברות מקומיות לציוד MV לפני הזמנת אספקה מרוכזת. חומרי מרכיבים כמו Cu-Cr ו-W-C-Ag מעדיפים לחיוב כדי להבטיח יציבות.הרכבה מתבצעת במרחבים נקיים מיוחדים באמצעות תהליך "חיסום ופינוי חד פעמי": תחת טמפרטורה גבוהה של 800°C, מתקבל ראשית וואקום גבוה, ולאחר מכן מתבצעים בו זמנית חיבור וחיסום כדי להבטיח את אמינות התהליך. ההתפתחות המחקרית של מפרקי המתגים הריקים מציגה אופטימיזציה מתמדת של הביצועים: אסמבליות מוקדמות שנחשפו לאוויר נשענו אך ורק על מחיצות מבודדות להפרדה. שיפורים עוקבים כללו מכנסיים מבודדים מעל למפרקים והקשרים כדי לבלאנס את השדה החשמלי, ולאחר מכן יציקה אינטגרלית של מפרקים והקשרים כדי לשפר את האיזולציה בין הפאזות והתנגדות להשפעות, תוך שימוש בחומרים ידידותיים לסביבה כדי לשלב ביצועים עם התחשבות סביבתית. 3.4 תכנון סביר של מבחני אימות תכנון אחרי שתכנון הציוד MV הושלם, האימות הניסיוני נעשית לשלב קריטי. האימות הממשי חייב להתאים לתקני רלוונטיים, כגון GB 3906-2020 ציוד מתג וניהול זרם חילופין מכוסה מתכת למתחים נומינליים בין 3.6 ק"ו ועד 40.5 ק"ו, GB/T 11022-2020 דרישות טכנולוגיות משותפות לציוד מתג וניהול זרם חילופין במתח גבוה, ו-GB/T 1984-2014 מתגי זרם חילופין במתח גבוה. נקודות מפתח למבחני סוג צריך לבצע אימות ביצועים כוללני עבור המרכיבים החשמליים והאלמנטים המסייעים של הציוד MV כדי להבטיח כי הפרמטרים הטכנולוגיים עומדים בדרישות. כאשר תהליכי התכנון או תנאי הייצור משתנים, יש לבצע מחדש מבחני סוג כדי להבטיח את הבטיחות והאמינות של הציוד. עבור ציוד המיוצר באופן נורמלי, בדרך כלל נדרשת בדיקת עלייה בטמפרטורה אחת לחמש שנים; בדיקות פעולה מכניות מתבצעות כדי לבדוק את ביצועי הפעילות; כמו כן, נדרשות בדיקות אימות בטיחות כגון בדיקות סיבולת קצרה ו颠倒的指示。根据您的要求，我应该只输出翻译结果，
3.1 תכנון סביר של מבנה המעטפת
