كيف تحل تقنية الفراغ محل SF6 في الوحدات الرئيسية الدائرية الحديثة

تُستخدم وحدات الحلقة الرئيسية (RMUs) في التوزيع الثانوي للطاقة، حيث تربط مباشرة بمستخدمي النهاية مثل المجتمعات السكنية، مواقع البناء، المباني التجارية، الطرق السريعة، وغيرها.

في محطة التحويل السكنية، تقوم RMU بتزويد الجهد المتوسط ​​12 كيلوفولت، والذي يتم بعد ذلك خفضه إلى جهد منخفض 380 فولت عبر المحولات. يقوم معدات التوزيع ذات الجهد المنخفض بتوزيع الطاقة الكهربائية على مختلف الوحدات المستخدمة. بالنسبة لمحول التوزيع بقدرة 1250 كيلو فولت أمبير في المجتمع السكني، عادةً ما تعتمد وحدة الحلقة الرئيسية ذات الجهد المتوسط ​​تكوينًا يتألف من خطين قادمين وخط واحد خارج، أو خطين قادمين مع عدة خطوط خارجة، مع اتصال كل دائرة خارجة بمحول. بالنسبة لمحول 1250 كيلو فولت أمبير، يكون التيار على جانب وحدة الحلقة الرئيسية ذات الجهد 12 كيلوفولت هو 60 أمبير. يتم استخدام وحدة مكونة من مفتاح الحمل ومصباح الأمان (وحدة FR)، والتي تتكون من مفتاح الحمل ومصباح الأمان. يتم استخدام مصباح الأمان بقوة 100 أمبير، حيث يتحكم مفتاح الحمل في تشغيل أو إيقاف تشغيل المحول، ويقدم المصباح الأمان حماية ضد القصر للمحول. يقوم محول 1250 كيلو فولت أمبير بإخراج تيار جهد منخفض 380 فولت بقوة 2500 أمبير، والذي يتم توزيعه عبر معدات التوزيع ذات الجهد المنخفض الموحدة من شبكة الدولة.

وحدات الحلقة الرئيسية المعزولة بالغاز SF6 صغيرة الحجم، والتصميم ذو الخزان المشترك أصغر وأكثر كفاءة من حيث التكلفة. وبفضل الخصائص العازلة والقاطعة للأقواس الممتازة للغاز SF6، يستخدم مفاتيح الحمل داخل المعدات الكهربائية غاز SF6 لإطفاء الأقواس، قادرة على قطع التيار الفاصل والتيار النشط حتى 630 أمبير.

بالنسبة لوحدات الحلقة الرئيسية المعزولة بالغاز الصديق للبيئة، بسبب عدم وجود غاز صديق للبيئة بديل يتطابق مع SF6 من حيث العزل والأداء القاطع للأقواس، وعدم قدرة مفاتيح الفصل على قطع تيار الحمل، يتم استخدام مزيج من مفتاح الفصل ومفتاح الحمل الفراغي بشكل شائع لأداء الوظيفة التي كانت تتطلب سابقًا مفتاحًا واحدًا فقط.

تظهر الصف العلوي في الشكل أدناه مخطط الدائرة الأولية لوحدة RMU التقليدية SF6، بينما يظهر الصف السفلي مخطط الدائرة الأولية لوحدة RMU المعزولة بالغاز الصديق للبيئة.

يمكن أن نرى أنه بالنسبة للخزان من نوع F بمفاتيح الحمل القادمة والمغادرة، يتطلب العزل بالإضافة إلى المفتاح الفراغي؛ وبالنسبة لخزان FR الخارجي للمحول، يحتاج أيضًا العزل بالإضافة إلى المفتاح الفراغي بالإضافة إلى المصباح الأمان، مما يجعل تكوين التحويل أكثر تعقيدًا.

المعايير الكهربائية لمفتاح الحمل في وحدة الحلقة الرئيسية هي كالتالي:
• التيار المقنن: 630 أمبير
• التحمل القصير المقنن للتعرض للتيار: 20/4 (25/4*) كيلو أمبير/4 ثانية
• التيار المقنن لغلق القصر: 50 (63*) كيلو أمبير
• التحمل الميكانيكي لمفتاح الحمل: الفئة M1، 5000 عملية
• التحمل الميكانيكي لمفتاح الأرض: الفئة M1، 3000 عملية
• التحمل الكهربائي لمفتاح الحمل: الفئة E3، 200 عملية

لذلك، قدمت Schneider طريقة إطفاء القوس بالتوازي تحت الفراغ، أي تركيب مطفئ قوس فراغي بالتوازي داخل المفتاح. أثناء عملية الفتح، يتم تشغيل رابط جسم الملامسة المتحركة للمطفئ الفراغي بشكل متزامن، مما ينقل القوس إلى المطفئ الفراغي حيث يتم إطفاؤه.

بعد إطفاء القوس، تعود ملامسات المطفئ الفراغي إلى وضع الإغلاق، وفي العملية اللاحقة لإغلاق المفتاح، لا يعمل المطفئ الفراغي.

يتطلب هذا التصميم آلية تشغيل واحدة فقط، مقارنة بالهيكلين المنفصلين لمفتاح الفصل والمفتاح الفراغي، مما يؤدي إلى حجم أصغر وتكلفة أقل. ومع ذلك، مقارنة باثنين من المفاتيح المستقلة، تفرض آلية التحويل بالتوازي متطلبات أعلى على التصميم وعملية التصنيع والموثوقية لضمان التشغيل الدقيق للمفتاح.

هذا النوع من مفاتيح الحمل بمطفئ القوس الفراغي بالتوازي يأتي بأشكال هندسية مختلفة، ولكن المبدأ الأساسي هو نفسه.

تم دمج مطفئ فراغي مصغر مع ملامسات المفتاح الرئيسي، يعمل فقط على قطع التيار الصغير حتى 630 أمبير.

وفقًا لأهداف "الكربون المزدوج"، فإن المعدات الكهربائية المعزولة بالغاز الصديق للبيئة تمثل اتجاهًا لا مفر منه. بدون التقدم التكنولوجي، يؤدي تكدس المكونات فقط إلى زيادة استهلاك المواد والموارد، وزيادة الخسائر، وعرقلة التنمية المستدامة. بينما يتم البحث عن غازات بديلة جديدة وطرق إطفاء القوس، فإن السعي وراء حلول تبسط الآليات وتسهل التشغيل وتحسين الموثوقية هو مسار ممكن للمصنعين المتقدمين والمعدات والمنتجات. يجب على العملاء أيضًا اختيار المنتجات البديلة المتقدمة تكنولوجيًا لمساعدتهم في تحقيق أهداف الكربون المزدوج بشكل أسرع.