طراحی بهینه و ترویج و کاربرد یک قطع کننده خلاء ولتاژ بالا بیرون از ساختمان

شبکه برق اساس و ضمانت مهمی برای توسعه اقتصادی و پیشرفت اجتماعی مدرن است. هدف ساخت شبکه قوی و هوشمند برق، ساخت یک سیستم شبکه برق مدرن که ایمن، محیط زیست دوستانه، کارآمد و تعاملی باشد، تا به توسعه علمی شبکه برق برسیم و شبکه را به یک پلتفرم سبز برای بهینه سازی تخصیص منابع انرژی، یک پلتفرم خدماتی برای برآورده کردن نیازهای متنوع کاربران و یک پلتفرم بنیادی برای تضمین امنیت انرژی ملی تبدیل کنیم.

قطعات قطع کننده ولتاژ بالا مهمترین و حیاتی ترین دستگاه های کنترل و محافظ در سیستم برق هستند. صرف نظر از وضعیت خط برق، مانند بدون بار، با بار یا خطا در مدار کوتاه، هنگامی که عملکرد مورد نیاز است، قطع کننده باید به طور قابل اعتماد عمل کند، چه با بستن یا باز کردن مدار. وظایف اصلی آن عبارتند از:

ZW32 - 12/630 - 20 قطع کننده خلاء ولتاژ بالای خارجی یک دستگاه سوئیچینگ رایج در شبکه توزیع فعلی 12 kV است. این دستگاه از ساختار ستونی سه فاز و کاملاً مهر و موم شده استفاده می کند و دارای عملکرد قطع پایدار و قابل اعتماد، ظاهر ساده و خلاصه، وزن کم و حجم کوچک است و برای نصب روی میله مناسب است. به دلیل مزایای متعدد خود، از زمان ورود به بازار محبوبیت گسترده ای در میان کاربران برق پیدا کرده است. شرکت ما نیز در تولید آن مشغول است و حجم فروش سالانه آن بیش از 5000 واحد است. بر اساس خدمات پس از فروش در سال های اخیر، به برخی از مشکلات معمول گزارش شده توسط کاربران بهبود ها و تکامل های فنی و فناوری ایجاد کرده ایم که به خوبی ترویج و کاربرد یافته اند.

1. زمینه و اصول طراحی

نقطه کلیدی برنامه پنج ساله دوازدهم تغییر و به روزرسانی است. این برنامه استفاده از فناوری های پیشرفته برای تغییر صنایع سنتی را تشویق می کند، از طریق تغییر و به روزرسانی صنعتی جاذبه محصولات را افزایش می دهد و توسعه منظم، سالم و سریع صنعت مهندسی برق را ترویج می کند. در کنفرانس کاری 2005 شرکت شبکه برق کشور، "تقویت ساختاردهی استاندارد شبکه برق، یکپارچه سازی استانداردهای فنی ساخت شبکه برق در همه سطوح، ترویج استفاده از طراحی های نمونه، بهینه سازی طراحی ها، صرفه جویی در سرمایه گذاری و افزایش کارایی" را پیشنهاد کرد. بنابراین، گرفتن مشتریان به عنوان نقطه تمرکز، پاسخ فعال به نیازهای مشتری و بهبود مداوم و به روزرسانی کیفیت محصولات در چارچوب استانداردها، وظایف فوری برای صنعت سوئیچ های ولتاژ بالا است.

اصول طراحی عبارتند از: ایمنی و قابلیت اطمینان، پیشرفته بودن فنی، سرمایه گذاری منطقی، استانداردهای یکپارچه و عملکرد کارآمد. تلاش بر این است که یکپارچگی، قابلیت اطمینان، پیشرفت، اقتصادی بودن، سازگاری، انعطاف پذیری، به موقعیت و هماهنگی را به طور هماهنگ تحقق بخشیم.

2. محتوای طراحی بهینه

2.1 طرح چیدمان سوئیچ جداکننده

در قطع کننده های موجود مجهز به سوئیچ جداکننده، سوئیچ جداکننده ها همگی در سمت خط خروجی نصب شده اند. این ترتیب دارای موارد زیر است:

• نقیض 1: لبه جداکننده به تماس خروجی ترانسفورماتور جریان که به قطع کننده خلاء متصل است، الکتریکی متصل است. صرف نظر از اینکه قطع کننده و سوئیچ جداکننده در حالت باز یا بسته باشند، سر خط ورودی قطع کننده همیشه زنده است که برای بازرسی و نگهداری قطع کننده مفید نیست.

• نقیض 2: نزدیکی لبه جداکننده به ترانسفورماتور جریان، نصب، برش و نگهداری روزانه ترانسفورماتور جریان را اختلال می دهد و سختی بازرسی آن را افزایش می دهد.

برای حل مشکلات فنی ذکر شده، از راه حل فنی زیر استفاده کرده ایم، مانند شکل 1.

1. جعبه مکانیسم قطع کننده 2. ترانسفورماتور جریان 3. ستون عایق 4. سوئیچ کارد 5. میله عایق 6. عایق ستون 7. پشتیبان سوئیچ جداکننده

2. محتوای طراحی بهینه

2.1 طرح چیدمان سوئیچ جداکننده

سوئیچ جداکننده در سمت تأمین قطع کننده نصب شده است و بین سوئیچ جداکننده و قطع کننده یک قفل مکانیکی قابل اعتماد تنظیم شده است.

• مزیت 1: وقتی هر دو قطع کننده و سوئیچ جداکننده در حالت باز هستند، یک فاصله جداکننده واضح بین آنها تشکیل می شود. در این زمان، نصب، نگهداری و بازرسی قطع کننده با اطمینان انجام می شود که سختی نگهداری قطع کننده را کاهش می دهد.

• مزیت 2: سوئیچ جداکننده و ترانسفورماتور جریان به ترتیب در سمت ورودی و خروجی قطع کننده نصب شده اند، بنابراین آنها در طول نگهداری یکدیگر را تحت تاثیر قرار نمی دهند، که بازرسی ترانسفورماتور جریان و سوئیچ جداکننده را تسهیل می کند.

2.2 انتخاب انعطاف پذیر نسبت ترانسفورماتور جریان

معمولاً ترانسفورماتورهای جریان قطع کننده های خلاء ولتاژ بالای خارجی دارای دو ساختار نصب داخلی و خارجی هستند. به دلیل محدودیت فضا، بیشتر ترانسفورماتورهای جریان دارای طراحی یک دوره ای هستند که این امر باعث می شود کاربران در آینده نتوانند نسبت را بر اساس بار تنظیم کنند. این امر سرمایه گذاری را تا حدی افزایش می دهد و منجر به تلف شدن منابع می شود.

برای حل این مشکل، در زمینه ساختار و فناوری فرآیند بسیاری از نوآوری ها و طراحی ها انجام داده ایم.

• راه حل 1: از ترانسفورماتورهای جریان دو دوره ای برای محافظت و اندازه گیری استفاده می شود که نیازهای مختلف کاربران برق را برآورده می کند.

• راه حل 2: از ترانسفورماتورهای جریان چند تاپ برای محافظت از جریان بیش از حد استفاده می شود. به عنوان مثال، ترانسفورماتورهای جریان با نسبت 200/5، 400/5 و 600/5 تنظیم شده اند. یک جعبه کنترل در سمت چپ پوسته جعبه قرار داده شده است و یک سوئیچ تبدیل CT در پایین جعبه کنترل طراحی شده است. این امر به طور قابل توجهی تسهیل می کند که کاربران نسبت را بر اساس بار واقعی در محل تنظیم کنند، مانند شکل های 2، 3 و 4.

2.3 افزایش فاصله خزشی عایق خارجی

فاصله خزش (فاصله نشت) به کوتاه ترین فاصله در طول سطح عایق بین دو هادی اشاره دارد. از دیدگاه قابلیت اطمینان محصول، عایق هوا معتبرترین است. هر گاه فواصل عایق خالص بین هادی های فاز های مختلف و بین هادی ها و زمین تضمین شود، عایق تضمین می شود.

محصولات خارجی در شرایط نسبتاً سخت کار می کنند و در طول سال با شرایط آب و هوایی مختلف مواجه می شوند. این امر آنها را مستعد مشکلات مکانیکی یا الکتریکی می کند که مستقیماً بر قابلیت اطمینان و ایمنی تأمین برق و تولید عادی تأثیر می گذارد. بنابراین، این عامل باید در طراحی و ساخت به طور کامل در نظر گرفته شود تا قابلیت اطمینان محصول در محیط های مختلف تضمین شود.

با توجه به این وضعیت، برای تمام بخش های عایقی سوئیچ خارجی که مستقیماً به محیط خارجی معرض هستند، از جمله بوشینگ ها، ترانسفورماتورهای جریان، میله های عایق و عایق ستون ها، چگالی دامنه را افزایش داده ایم. به این ترتیب، فاصله خزشی به 372 میلی متر رسیده است (مانند شکل 1). این بهبود عملکرد عایق ساختاری کلی را افزایش می دهد، محیط ها و مکان های استفاده از این نوع قطع کننده خلاء را گسترش می دهد که می تواند در محیط های با غبار زیاد، رطوبت بالا و نمک زیاد استفاده شود و خطرات احتمالی کوتاه شدن مدار ناشی از مشکلات عایق را حذف می کند.

1. سوئیچ تبدیل نسبت CT 2. جعبه کنترل  نمای جلوی بهبود یافته قطع کننده (شکل 2)

شکل 3 نمودار اسکیم سوئیچ تبدیل نسبت CT توضیح: موقعیت "0" نشان دهنده عدم محافظت و کوتاه شدن است.

به روزرسانی به قطع کننده هوشمند

با گسترش مداوم حوزه خودکارسازی در سیستم برق، محصولات خودکارسازی شبکه توزیع فرصت های توسعه جدیدی را تجربه کرده اند. بر اساس مدل ZW32 - 12/630 - 20، شرکت ما محصول جدیدی را به طور مستقل توسعه داده است: قطع کننده خلاء ولتاژ بالای هوشمند خارجی. این محصول عمدتاً از چهار بخش اصلی تشکیل شده است: بدنه قطع کننده خلاء، ترانسفورماتور جریان یکپارچه سه فاز، کنترل کننده نوع FDK و ترانسفورماتور ولتاژ خارجی، مانند شکل 5.

این قطع کننده هوشمند به طور گسترده در خطوط حلقه ای آسمانی شهری و روستایی 10 kV استفاده می شود. می تواند به عنوان یک سوئیچ جداکننده بخشی و یک سوئیچ پیوندی عمل کند و دستگاه سوئیچ خودکاری است که تخصیص خودکار بار در خطوط حلقه ای را ممکن می سازد. در خطوط شاخه ای تامین کننده کاربران بزرگ، می تواند به عنوان یک سوئیچ مرزی (معروف به "نگهبان") استفاده شود. در شبکه توزیع آسمانی، می تواند به عنوان یک بازنشان و یک جداکننده بخشی عمل کند.

سوئیچ مرزی دارای حالت مدیریت دوردست، ویژگی های کنترل و محافظت و ویژگی های ارتباطی است. می تواند به طور قابل اعتماد جریان های جریان صفر در محدوده میلی آمپر و جریان های خطا بین فاز در محدوده خود را تشخیص دهد و قضاوت کند. می تواند خودکار خطا های زمینی تک فاز و خطا های کوتاه شدن بین فاز را قطع کند و عملکرد پایدار و قابل اعتماد شبکه برق را تضمین کند.

وظایف اصلی

• وظیفه 1: مدیریت خطا های زمینی تک فاز
  وقتی خطا های زمینی تک فاز در خط شاخه کاربر رخ می دهد، قطع کننده هوشمند به طور خودکار قطع می شود. سایر کاربران شاخه در زیرстан و خط فیدر توسط خطا تحت تاثیر قرار نمی گیرند.

• وظیفه 2: جداسازی خطا های کوتاه شدن بین فاز
  در صورت بروز خطا های کوتاه شدن بین فاز در خط شاخه کاربر، قطع کننده هوشمند قبل از سوئیچ محافظ خط خروجی زیرستان قطع می شود و به طور خودکار خط خراب را جدا می کند بدون اینکه توقف برق برای سایر کاربران شاخه در خط فیدر ایجاد شود.

• وظیفه 3: یافتن سریع خطا
  پس از قطع قطع کننده هوشمند به دلیل خطا در خط شاخه کاربر، فقط کاربر مسئول توقف برق را تجربه می کند. کاربر خود به طور فعال اطلاعات خطا را گزارش می دهد که اجازه می دهد بخش تأمین برق به سرعت کارکنان را به محل اعزام کند تا خطا را تشخیص دهد.

• وظیفه 4: نظارت بر بار کاربر
  قطع کننده هوشمند می تواند با اجزای ارتباطی سیمی یا بی سیم مجهز شود تا داده های نظارت را به مرکز نظارت و مدیریت برق منتقل کند، که نظارت داده های زنده دوردست بار کاربر را ممکن می سازد. قطع کننده هوشمند می تواند از طریق پیامک یا سیستم پشتیبان کامپیوتری قطع شود.

نتیجه گیری

قطع کننده های خلاء ولتاژ بالای خارجی از اتصالات آسمانی برای خطوط ورودی و خروجی استفاده می کنند. آنها مزایایی مانند فضای کوچک، طرح واضح، عملیات و نگهداری آسان، ساختارهای کمتر و سرعت ساخت و نصب را ارائه می دهند. در فرآیندهای طراحی و ساخت، بهبود و بهینه سازی مداوم از جنبه های مختلف عملکرد باید انجام شود تا به موفقیت برسیم و عملکرد ایمن و قابل اعتماد محصول تضمین شود.