بخش‌های اصلی یک دستگاه کلیدزنی ولتاژ متوسط هوایی و کاربردهای آن

گیربکس‌های ولتاژ متوسط نقش مهمی در فرآیند توزیع انرژی در سیستم‌های جریان متناوب (AC) ایفا می‌کنند که باعث جریان برق از تولید به انتقال و سپس به مصرف‌کنندگان می‌شود. این تجهیزات ضروری تحت استانداردهای خاصی قرار دارند که مشخصات، اصطلاحات، رتبه‌ها، معیارهای طراحی، روش‌های ساخت و پروتکل‌های آزمون آن‌ها را تعریف می‌کنند. برای منطقه اروپا، این رهنمودها در استانداردهای زیر از کمیسیون الکتروتکنیک بین‌المللی (IEC) توضیح داده شده‌اند:

• IEC 62271-1: مشخصات مشترک برای گیربکس‌های ولتاژ بالا و تجهیزات کنترلی.

• IEC 62271-200: روی گیربکس‌های فلزی محصور شده و تجهیزات کنترلی AC که برای ولتاژهای نامی بیش از 1 kV تا و شامل 52 kV طراحی شده‌اند تمرکز دارد.

• IEC 62271-300: به گیربکس‌های فلزی محصور شده با عایق گازی می‌پردازد که برای ولتاژهای نامی بیش از 52 kV طراحی شده‌اند.

با این حال، استانداردهای IEC در سطح جهانی شناخته شده هستند، اما کشورهایی مانند ایالات متحده، چین و روسیه ممکن است به استانداردهای ملی خود پایبند باشند. بر اساس بخش 3.5 از IEC 62271-1، تمامی اجزای گیربکس‌ها و تجهیزات کنترلی مشخص شده‌اند که امکان ترکیب سیستم‌های گیربکس جامع با عملکردی که برای شبکه‌های ولتاژ متوسط تنظیم شده‌اند را فراهم می‌کند. این عملکردها شامل موارد زیر می‌شود:

• توزیع مؤثر انرژی از سیستم‌های انتقال سطح بالاتر به نقاط مصرف.

• تسهیل تغییر جریان برق.

• انجام اندازه‌گیری‌های حیاتی برای مکانیسم‌های محافظت، شاخص‌های عملیاتی و فرآیندهای صدور فاکتور.

• حفاظت از بارها و تجهیزات در برابر خطاها.

• اجرای ویژگی‌های کنترل، مسدودسازی و قفل کردن بر اساس نیازهای عملیات شبکه.

• امکان ارتباط بین گیربکس و سیستم‌های SCADA یا DCS برای نظارت و کنترل بهبود یافته.

• ضمناً حفاظت از ایمنی کارکنان کاری در زیراستانسیون‌ها.

تنوعی از طراحی‌های مطابق با استانداردهای IEC موجود است که توسط تعداد زیادی تولیدکننده تولید می‌شوند. استاندارد IEC بین فناوری‌های عایق هوایی و گازی تمایز قائل می‌شود، با پیچیدگی طراحی که بر اساس موقعیت سیستم در شبکه توزیع و پیچیدگی مورد نیاز برای مکانیسم‌های محافظت و کنترل متفاوت است. گیربکس‌های با رتبه بالاتر معمولاً نیاز به مکانیسم‌های محافظت و کنترل پیچیده‌تری دارند.

معماری معمولی گیربکس‌های ولتاژ متوسط با عایق هوایی (AIS) به چهار کامپارتمان اساسی تقسیم می‌شود که یک رویکرد ساختاریافته برای دستیابی به عملکرد کارآمد، ایمن و قابل اعتماد در کاربردهای ولتاژ متوسط را منعکس می‌کند. این ساختار اطمینان از عملکرد بهینه را در حالی که به استانداردهای ایمنی و عملیاتی دقیق پایبند است، فراهم می‌کند.

کامپارتمان‌های اساسی ساختار گیربکس ولتاژ متوسط

ساختار اصلی، که در شکل‌های 1، 2 و 3 به عنوان بخش B نشان داده شده است، شامل صفحات فلزی است که شکل، ابعاد، سختی و استحکام به گیربکس می‌بخشد. این ساختار همچنین شامل اجزای مسی است که برای انتقال انرژی و اتصال همه کامپارتمان‌ها و تجهیزات در داخل گیربکس ضروری هستند.

این ساختار چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد:

• تجزیه و تحلیل بر اساس فلز: ساختار اطمینان از جداسازی بین کامپارتمان‌ها بر اساس استانداردهای IEC 62271-200 را فراهم می‌کند که سطوح مختلف دسترسی را تعریف می‌کند. این جداسازی ایمنی و کارایی عملیاتی را افزایش می‌دهد.

• مقاومت در برابر قوس الکتریکی: علاوه بر جداسازی بر اساس فلز، طراحی شامل درهای مقاوم در برابر قوس است که محافظت اضافی در برابر حوادث قوس داخلی را فراهم می‌کند و اطمینان از مقاومت گیربکس در برابر قوس‌ها بدون تضعیف ایمنی یا عملکرد را می‌دهد.

به طور خلاصه، ساختار اصلی نه تنها شکل فیزیکی و استحکام گیربکس را ارائه می‌دهد بلکه اجزای مسی ضروری برای اتصال الکتریکی را نیز یکپارچه می‌کند. علاوه بر این، این ساختار جداسازی بحرانی و مقاومت در برابر قوس را فراهم می‌کند که به استانداردهای ایمنی دقیق پایبند است و قابلیت اطمینان کلی سیستم را افزایش می‌دهد. این طراحی دقیق اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد هر کامپوننت در داخل گیربکس را می‌دهد که به شبکه توزیع برق ایمن‌تر و قابل اعتمادتری می‌انجامد.

کامپارتمان قطع‌کننده گیربکس ولتاژ متوسط

کامپارتمان قطع‌کننده، که در شکل‌های 1، 2 و 3 به عنوان بخش C نشان داده شده است، محل تجهیزات قطع‌کننده ولتاژ متوسط (MV) است. این کامپارتمان می‌تواند با انواع مختلفی از دستگاه‌های قطع‌کننده مجهز شود، از جمله قطع‌کننده‌های بار، کانتاکتورها، قطع‌کننده‌ها و غیره. نقش اساسی این دستگاه‌های قطع‌کننده این است که به صورت قابل اعتماد و ایمن جریان‌ها و ولتاژهای حالت پایدار و همچنین جریان‌ها و ولتاژهای خطا را باز و بسته کنند. در بیشتر پنل‌های MV با عایق هوایی اصلی، قطع‌کننده‌ها انتخاب محبوب‌ترین هستند. امروزه، فناوری مسدودسازی خلاء برای کاربردهای ولتاژ متوسط به دلیل قابلیت اطمینان و کارایی خود غالب است.

کامپارتمان کابل گیربکس ولتاژ متوسط

کامپارتمان کابل، که در شکل‌های 1، 2 و 3 به عنوان بخش D نشان داده شده است، نه تنها محل پایانه‌های کابل است بلکه شامل دستگاه‌های حسگر نیز می‌شود. این دستگاه‌ها اصلی برای اندازه‌گیری جریان‌های فازی، ولتاژهای فازی، جریان باقیمانده و ولتاژ باقیمانده استفاده می‌شوند. فناوری غالب برای مقاصد اندازه‌گیری ترانسفورماتور ابزار (IT) است که بر اساس اصل القایی برای اندازه‌گیری جریان و ولتاژ عمل می‌کند. این سیستم اطمینان از نظارت دقیق و قابل اعتماد در سیستم گیربکس را فراهم می‌کند که به افزایش ایمنی و عملکرد عملیاتی کمک می‌کند.

با این رویکرد ساختاریافته، هر کامپوننت در گیربکس ولتاژ متوسط نقشی کلیدی در تضمین توزیع ایمن، کارآمد و قابل اعتماد برق دارد.