چگونه فناوری خلأ جایگزین SF6 در واحدهای اصلی حلقه‌ای مدرن می‌شود

واحدهای حلقه اصلی (RMUs) در توزیع برق ثانویه استفاده می‌شوند و مستقیماً به کاربران نهایی مانند جوامع مسکونی، محل‌های ساخت و ساز، ساختمان‌های تجاری، بزرگراه‌ها و غیره متصل می‌شوند.

در زیرстанیون مسکونی، RMU ولتاژ متوسط ۱۲ کیلوولت را معرفی می‌کند که سپس از طریق ترانسفورماتورها به ولتاژ پایین ۳۸۰ ولت کاهش می‌یابد. دستگاه‌های قطع و بستن ولتاژ پایین انرژی الکتریکی را به واحد‌های مختلف کاربر منتقل می‌کنند. برای ترانسفورماتور توزیع ۱۲۵۰ کیلووات در یک جامعه مسکونی، واحد حلقه اصلی ولتاژ متوسط معمولاً با پیکربندی دو خط ورودی و یک خط خروجی یا دو خط ورودی با چند خط خروجی، هر خط خروجی به یک ترانسفورماتور متصل است. برای ترانسفورماتور ۱۲۵۰ کیلووات، جریان در سمت واحد حلقه اصلی ۱۲ کیلوولت ۶۰ آمپر است. از یک واحد ترکیبی قطع کننده فیوز و کلید بار (FR unit) استفاده می‌شود. یک فیوز ۱۰۰ آمپری به کار گرفته می‌شود که کلید بار کنترل تغذیه یا عدم تغذیه ترانسفورماتور را انجام می‌دهد و فیوز محافظت کوتاه مداری برای ترانسفورماتور ارائه می‌دهد. ترانسفورماتور ۱۲۵۰ کیلووات جریان ولتاژ پایین ۳۸۰ ولت ۲۵۰۰ آمپر را تولید می‌کند که از طریق دستگاه‌های قطع و بستن ولتاژ پایین استاندارد شرکت برق توزیع می‌شود.

واحدهای حلقه اصلی عایق‌بندی شده با SF6 از حجم کوچک برخوردار هستند و طراحی با مخزن مشترک حتی کوچکتر و مقرون به صرفه‌تر است. با استفاده از خصوصیات عایق‌بندی و خاموش کننده قوس بسیار خوب SF6، کلیدهای بار در داخل دستگاه‌های قطع و بستن از SF6 برای خاموش کردن قوس استفاده می‌کنند و قادر به قطع جریان‌های جداکننده و بار فعال تا ۶۳۰ آمپر هستند.

برای واحدهای حلقه اصلی عایق‌بندی شده محیط‌دوستانه، به دلیل فقدان گاز جایگزین محیط‌دوستانه‌ای که در عملکرد عایق‌بندی و خاموش کننده قوس با SF6 برابر باشد و چون جداکننده‌ها نمی‌توانند جریان بار را قطع کنند، معمولاً از ترکیب جداکننده و کلید بار خلاء برای اجرای عملکردی که قبلاً فقط یک کلید لازم داشت استفاده می‌شود.

در تصویر زیر، ردیف بالا نمایانگر طرح مدار اصلی یک RMU معمولی SF6 است، در حالی که ردیف پایین نمایانگر طرح مدار اصلی یک RMU عایق‌بندی شده محیط‌دوستانه است.

می‌توان دید که برای کابینه نوع F با کلیدهای بار حلقه‌ای ورودی و خروجی، جداکننده به همراه یک کلید خلاء لازم است؛ برای کابینه FR خروجی ترانسفورماتور، جداکننده به همراه یک کلید خلاء و یک فیوز نیز لازم است که موجب پیچیدگی بیشتر در پیکربندی کلیدها می‌شود.

پارامترهای الکتریکی کلید بار واحد حلقه اصلی به شرح زیر است:
• جریان اسمی: ۶۳۰ آمپر
• جریان تحمل کوتاه‌مدت اسمی: ۲۰/۴ (۲۵/۴*) کیلوآمپر/۴ ثانیه
• جریان بستن کوتاه‌مداری اسمی: ۵۰ (۶۳*) کیلوآمپر
• تحمل مکانیکی کلید بار: کلاس M1، ۵۰۰۰ عملیات
• تحمل مکانیکی کلید زمین: کلاس M1، ۳۰۰۰ عملیات
• تحمل الکتریکی کلید بار: کلاس E3، ۲۰۰ عملیات

بنابراین، شنايدر روش خاموش کننده قوس خلاء موازی را معرفی کرده است، یعنی نصب یک خاموش کننده خلاء موازی در داخل کلید. در طی فرآیند باز کردن، پیوند تماس متحرک خاموش کننده خلاء به طور همزمان محرک می‌شود و قوس را به داخل خاموش کننده خلاء منتقل می‌کند که در آنجا خاموش می‌شود.

بعد از خاموش شدن قوس، تماس‌های خاموش کننده خلاء به وضعیت بسته بر می‌گردند و در طی عملیات بستن بعدی کلید، خاموش کننده خلاء عمل نمی‌کند.

این طراحی تنها یک مکانیسم عملیاتی نیاز دارد، در مقایسه با دو ساختار جداگانه جداکننده و کلید خلاء، که منجر به کوچکتر شدن حجم و کاهش هزینه می‌شود. با این حال، در مقایسه با دو کلید مستقل، مکانیسم کلیدگذاری موازی نیازمند الزامات بالاتری در طراحی، فرآیند ساخت و قابلیت اطمینان برای تضمین عملکرد دقیق کلید است.

این نوع کلید بار خاموش کننده خلاء موازی در فرم‌های ساختاری مختلف وجود دارد، اما اصل پایه‌ای آن یکسان است.

یک خاموش کننده خلاء کوچک‌شده با تماس‌های اصلی کلید یکپارچه شده است که فقط برای قطع جریان‌های کوچک تا ۶۳۰ آمپر استفاده می‌شود.

با توجه به اهداف "دو کربن"، واحدهای عایق‌بندی شده محیط‌دوستانه گازی نمایانگر یک روند اجتناب‌ناپذیر است. بدون پیشرفت تکنولوژیکی، ساده‌سازی اجزا منجر به افزایش مصرف مواد و منابع، افزایش ضایعات و موانع توسعه پایدار می‌شود. در حالی که در حال تحقیق بر روی گازهای جایگزین جدید و روش‌های خاموش کننده قوس هستیم، تعقیب راه حل‌هایی که مکانیزم‌ها را ساده‌تر، عملیات را آسان‌تر و قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشند مسیر قابل اجرا برای سازندگان و محصولات پیشرفته است. مشتریان نیز باید محصولات جایگزین تکنولوژیکی پیشرفته را انتخاب کنند تا به دستیابی به اهداف دو کربن کمک کنند.