تصميم وتطبيق معدات إعادة الإغلاق ذات الجهد العالي: التركيز على أنظمة 20 كيلوفولت في إندونيسيا وفيتنام

1. المقدمة

في البنية التحتية للشبكة الكهربائية الحديثة، تلعب مفاتيح إعادة الإغلاق ذات الجهد العالي دورًا محوريًا في تعزيز موثوقية وكفاءة إمداد الطاقة. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في المناطق مثل إندونيسيا التي تمتلك شبكة توزيع كهربائي واسعة ومعقدة تمتد عبر العديد من الجزر، وفيتنام ب sistemas costeros de energía en desarrollo. المستوى الجهد 20kV، الذي يقع ضمن نطاق الجهد المتوسط ​​العالي، يتم استخدامه على نطاق واسع في الشبكات الحضرية، وإمدادات الطاقة الصناعية، وبعض خطوط نقل الجهد العالي بسبب مزاياه في كفاءة نقل الطاقة والفعالية الاقتصادية.

2. الوظيفة والأهمية لمفاتيح إعادة الإغلاق ذات الجهد العالي

تعتبر مفاتيح إعادة الإغلاق ذات الجهد العالي جهازًا ذكيًا يستخدم في أتمتة شبكات توزيع الطاقة. لديها القدرة على "الاعتماد الذاتي" لاكتشاف تيارات العطل، وقطعها خلال فترة زمنية معينة، وأداء عدد محدد من عمليات إعادة الإغلاق. عند حدوث عطل قصير الدائرة في الخط، تعمل مفتاح إعادة الإغلاق على فتح وإعادة الإغلاق وفقًا لسلسلة زمنية محددة مسبقًا. في حالة العطل الدائم، بعد إكمال سلسلة العمليات المحددة مسبقًا وإذا فشلت عملية إعادة الإغلاق، سيتم حبسها في حالة الدائرة المفتوحة، مما يعزل الجزء المعطوب. بمجرد حل العطل، يكون عادةً هناك حاجة لإعادة الضبط يدويًا لإطلاق القفل. بالنسبة للأعطال العابرة، ستتوقف عمليات الفتح والإغلاق اللاحقة بمجرد نجاح أي عملية إعادة إغلاق، وبعد فترة تأخير معينة، ستستعد للحالة الأولية المحددة استعدادًا لأي عطل محتمل في المستقبل.

في إندونيسيا، مع شبكتها الكهربائية الواسعة النطاق، تعتبر مفاتيح إعادة الإغلاق ذات الجهد العالي ضرورية لاستعادة إمداد الطاقة بسرعة بعد الأعطال، وتقليل وقت انقطاع الطاقة، وتحسين موثوقية إمداد الطاقة بشكل عام. وبالمثل، في المناطق الساحلية في فيتنام، حيث يمكن أن تشكل العوامل البيئية مثل الرطوبة والضباب المالح تحديات للشبكة الكهربائية، تساعد مفاتيح إعادة الإغلاق في الحفاظ على إمداد الطاقة المستقر.

3. اعتبارات التصميم لمفاتيح إعادة الإغلاق ذات الجهد العالي 20كيلوفولت
3.1 تصميم الأداء الكهربائي
3.1.1 الجهد والتيار المقنن

لمفاتيح إعادة الإغلاق ذات الجهد 20 كيلوفولت، يتم تصميم الجهد المقنن ليكون 20 كيلوفولت لتتوافق مع مستوى الجهد في الشبكة. يجب تحديد التيار المقنن بناءً على التيار الفعلي للحمل في القسم من الشبكة الكهربائية حيث يتم تركيبه. في المناطق الصناعية بإندونيسيا أو فيتنام حيث يوجد معدات عالية الطاقة، قد يكون هناك حاجة لمفتاح إعادة إغلاق ذو تيار مقنن أعلى لضمان التشغيل الطبيعي تحت ظروف الحمل الثقيل.

3.1.2 طاقة قطع الأعطال

يجب أن يكون لمفتاح إعادة الإغلاق قدرة كافية على قطع تيارات قصيرة الدائرة ذات المقدار الكبير. في نظام 20 كيلوفولت، يمكن أن تصل تيارات قصيرة الدائرة إلى عدة آلاف أمبير. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار أسوأ حالات الأعطال القصيرة في الشبكة المحلية، مثل الأعطال ثلاثية الطور بالقرب من مصدر الطاقة. على سبيل المثال، في شبكة توزيع صناعية نموذجية بـ 20 كيلوفولت في إندونيسيا، قد تكون تيارات قصيرة الدائرة حوالي 20-30 كيلو أمبير، لذا يجب تصميم مفتاح إعادة الإغلاق بحيث يمكنه قطع هذه التيارات بأمان وموثوقية.

3.2 التصميم الميكانيكي
3.2.1 آلية التشغيل

يجب أن تكون آلية تشغيل مفتاح إعادة الإغلاق ذات موثوقية عالية وقدرة على تحمل عمليات التشغيل المتكررة. غالبًا ما يتم استخدام آليات التشغيل ذات الربيع أو ذات المغناطيس الدائم. في ظروف البيئة القاسية في المناطق الساحلية في فيتنام، قد يكون أفضل استخدام لآلية تشغيل ذات مغناطيس دائم محكم الغلق ومحمي من الصدأ. يمكن أن يضمن ذلك التشغيل المستقر حتى في وجود الضباب المالح والرطوبة العالية، مما يقلل من خطر الأعطال الميكانيكية بسبب الصدأ.

3.2.2 نظام اللمسات

يعتبر نظام اللمسات في مفتاح إعادة الإغلاق مهمًا للغاية لأدائه. يتم اختيار مواد لمسات عالية الجودة具有良好导电性和抗电弧性能的优质触点材料被选中。对于20kV重合器，通常使用铜钨合金等材料。触点设计应确保良好的接触压力，以尽量减少接触电阻并防止正常运行时过热。此外，触点系统还应能够承受故障切断操作过程中产生的高能电弧，并具有较长的使用寿命。

3.3 绝缘设计
3.3.1 绝缘材料

在20kV重合器中，根据运行环境选择合适的绝缘材料。在印度尼西亚潮湿的热带气候中，广泛使用环氧树脂等具有优异防潮绝缘性能的材料。基于环氧树脂的绝缘可以有效防止因吸湿引起的电气击穿。在越南沿海地区，考虑到盐雾的影响，可以在绝缘材料上涂覆特殊的防盐雾绝缘涂层，以进一步提高其绝缘性能。

3.3.2 绝缘结构

重合器的绝缘结构设计要确保足够的电气绝缘距离，并能承受额定电压和瞬态过电压。例如，带电部分与接地部分之间的绝缘设计应符合相关的国际和国家标准。在印度尼西亚，重合器的设计应满足SNI 04-0225标准的要求，该标准规定了高压电气设备的最小绝缘距离和耐受电压水平。

4. 标准合规性：IEC 60068-2-52 和 SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

IEC 60068-2-52 标准对于重合器的环境测试非常重要。特别是在越南沿海地区，重合器需要满足该标准关于耐盐雾腐蚀的要求。该标准规定了暴露在盐雾环境中的设备的具体测试方法和验收标准。例如，重合器需要进行一定时间的盐雾喷射测试，测试后其电气和机械性能仍需满足规定要求。符合此标准可确保重合器在越南恶劣的沿海环境中可靠运行。

4.2 SNI 04-0225

在印度尼西亚，SNI 04-0225 标准对高压电气设备（包括重合器）非常重要。该标准涵盖了电气安全、绝缘要求和机械性能等方面。为印度尼西亚市场设计的重合器必须符合该标准规定的耐压测试要求。例如，重合器的绝缘应能在规定的交流和直流电压测试下不发生击穿，确保电网中人员和设备的安全。

5. 印度尼西亚和越南重合器的特殊要求

5.1 印度尼西亚
5.1.1 岛屿型电网

印度尼西亚的电网特点是跨越众多岛屿。重合器需要设计成易于在偏远岛屿地区安装和维护。紧凑型、自包含操作和控制系统的重合器是首选。这些重合器可以轻松运输到岛屿，并安装在杆上或小型变电站中。此外，由于一些岛屿上的电力供应能力有限，重合器应能够利用相对低功率的辅助电源高效运行。

5.1.2 热带气候

印度尼西亚的热带气候全年高温高湿，这对重合器的性能提出了挑战。重合器设计应包含有效的散热措施。例如，在外壳中使用导热材料，并设计适当的通风通道以防止内部组件过热。此外，材料的选择应考虑其对湿气引起的腐蚀的抵抗力，以确保长寿命。

5.2 越南（沿海地区）
5.2.1 盐雾和湿度

在越南沿海地区，空气中盐雾浓度高和高湿度是主要问题。重合器需要具有高度的耐盐雾腐蚀性。如前所述，符合 IEC 60068-2-52 标准在这方面有所帮助。除了使用耐腐蚀材料外，重合器外壳应具有高级别的防护，例如 IP68 级外壳。IP68 级重合器在越南沿海地区可以防止盐水和灰尘进入，即使在最恶劣的沿海条件下也能确保可靠运行。

5.2.2 强风和风暴条件

越南沿海地区也容易受到强风和风暴事件的影响。重合器应设计成能够承受强风。其安装结构需要坚固，外壳应能抵抗风暴期间飞散物的冲击。例如，重合器可以安装在坚固的杆上，并配有适当的拉线，外壳应由抗冲击材料制成。

6. 结论

为印度尼西亚和越南的20kV系统设计高压重合器，特别是在越南沿海地区，需要仔细考虑各种因素。从电气和机械性能到绝缘设计，以及符合国际和国家标准如IEC 60068-2-52和SNI 04-0225。满足这些地区的特定环境和电网要求，如印度尼西亚的岛屿型电网和热带气候，以及越南沿海地区的盐雾、湿度和强风条件，对于确保电网可靠运行至关重要。设计良好的重合器可以显著提高供电可靠性，减少停电时间，并支持这些地区电力行业的稳定发展。随着印度尼西亚和越南的电力需求持续增长，重合器设计的持续创新和改进将是应对未来电网运行挑战的关键。