طراحی و کاربرد ریکلوسرهای فشار قوی: تمرکز بر سیستمهای ۲۰kV در اندونزی و ویتنام

1. مقدمه

در زیرساخت‌های شبکه برق مدرن، ریکلوزرهای فشار قوی نقش کلیدی در افزایش قابلیت اطمینان و کارایی تامین برق دارند. این امر به ویژه در مناطقی مانند اندونزی که شبکه پخش برق پیچیده‌ای با گستره وسیع در جزایر متعدد دارد و ویتنام با سیستم‌های برق ساحلی در حال توسعه، حیاتی است. سطح ولتاژ ۲۰kV که در محدوده ولتاژ متوسط-بالا قرار دارد، به دلیل مزایای خود در کارایی انتقال برق و اقتصادی بودن، در شبکه‌های شهری، تأمین برق صنعتی و برخی خطوط انتقال فشار قوی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. عملکرد و اهمیت ریکلوزرهای فشار قوی

ریکلوزر فشار قوی یک دستگاه کنترل هوشمند است که در خودکارسازی شبکه پخش برق استفاده می‌شود. این دستگاه توانایی "خودکفای" برای شناسایی جریان‌های خطای کوتاه مدت، قطع آنها در زمان مشخص و انجام تعداد مشخصی از ریکلوز دارد. هنگامی که خطای کوتاه مداری در خط رخ دهد، ریکلوزر بر اساس دنباله و بازه زمانی تعیین شده عمل می‌کند و باز می‌شود و مجدداً بسته می‌شود. در صورت وجود خطا دائمی، پس از اتمام دنباله عملیات تعیین شده و عدم موفقیت در ریکلوز، در حالت باز قفل می‌شود و بخش خراب را جدا می‌کند. پس از رفع خطا، معمولاً نیاز به تنظیم دستی برای رفع قفل وجود دارد. برای خطاهای موقت، عملیات باز و بسته شدن بعدی پس از موفقیت در هر ریکلوزی متوقف می‌شود و پس از تأخیری معین، به وضعیت اولیه تنظیم شده بازمی‌گردد و آماده خطا بعدی می‌شود.

در اندونزی، با شبکه برق بزرگ‌مقیاسی که مساحت وسیعی را پوشش می‌دهد، ریکلوزرهای فشار قوی برای سریع‌ترین بازیابی تامین برق پس از خطاهای ضروری هستند، کاهش زمان قطع برق و بهبود کلی قابلیت اطمینان تامین برق. به طور مشابه، در مناطق ساحلی ویتنام، که عوامل محیطی مانند رطوبت و اب‌نمک می‌توانند چالش‌هایی برای شبکه برق ایجاد کنند، ریکلوزرهای فشار قوی به حفظ تامین برق پایدار کمک می‌کنند.

3. ملاحظات طراحی برای ریکلوزرهای فشار قوی ۲۰kV
3.1 طراحی عملکرد الکتریکی
3.1.1 ولتاژ و جریان اسمی

برای ریکلوزرهای ۲۰kV، ولتاژ اسمی به گونه‌ای طراحی شده است که ۲۰kV باشد تا با سطح ولتاژ شبکه مطابقت داشته باشد. جریان اسمی باید بر اساس جریان فعلی واقعی در بخش شبکه برق که در آن نصب شده است تعیین شود. در مناطق صنعتی اندونزی یا ویتنام با تجهیزات قدرت بالا، ممکن است نیاز به ریکلوزر با جریان اسمی بالاتر باشد تا عملکرد طبیعی را در شرایط بار سنگین تضمین کند.

3.1.2 ظرفیت قطع خطا

ریکلوزر باید ظرفیت قطع خطا کافی داشته باشد تا جریان‌های کوتاه مداری با مقدار زیاد را قطع کند. در سیستم ۲۰kV، جریان‌های کوتاه مداری می‌توانند به چند کیلوآمپر برسند. طراحی باید بدترین سناریوهای کوتاه مدار در شبکه برق محلی را در نظر بگیرد، مانند کوتاه مدار سه فاز نزدیک منبع برق. به عنوان مثال، در یک شبکه توزیع صنعتی ۲۰kV معمولی در اندونزی، جریان کوتاه مدار ممکن است حدود ۲۰-۳۰kA باشد، بنابراین ریکلوزر باید به گونه‌ای طراحی شود که قادر به قطع این جریان‌ها به طور ایمن و قابل اعتماد باشد.

3.2 طراحی مکانیکی
3.2.1 مکانیسم عملیاتی

مکانیسم عملیاتی ریکلوزر باید بسیار قابل اعتماد باشد و توانایی تحمل عملیات مکرر را داشته باشد. مکانیسم‌های عملیاتی نوع فنری یا مغناطیسی دائمی معمولاً استفاده می‌شوند. در شرایط محیطی سخت مناطق ساحلی ویتنام، ممکن است مکانیسم عملیاتی مغناطیسی دائمی با پوشش خوب و مقاومت در برابر فرسودگی ترجیح داده شود. این مکانیسم می‌تواند عملکرد پایدار را حتی در حضور اب‌نمک و رطوبت بالا تضمین کند و خطر خرابی مکانیکی به دلیل فرسودگی را کاهش دهد.

3.2.2 سیستم تماس

سیستم تماس ریکلوزر برای عملکرد آن بسیار مهم است. مواد تماس با کیفیت بالا با رسانایی الکتریکی خوب و خصوصیات ضد قوس الکتریکی انتخاب می‌شوند. برای ریکلوزرهای ۲۰kV، معمولاً موادی مانند آلیاژ مس-تنگستن استفاده می‌شوند. طراحی تماس باید فشار تماس خوبی را تضمین کند تا مقاومت تماس کاهش یابد و گرم شدن در حالت عملکرد عادی جلوگیری شود. علاوه بر این، سیستم تماس باید توانایی تحمل قوس‌های الکتریکی با انرژی بالا در زمان عملیات قطع خطا را داشته باشد و عمر طولانی داشته باشد.

3.3 طراحی عایق
3.3.1 مواد عایق

در ریکلوزرهای ۲۰kV، مواد عایق مناسب بر اساس محیط کار انتخاب می‌شوند. در اقلیم گرمسیری اندونزی با رطوبت بالا، مواد با خصوصیات عایق‌بندی مقاوم در برابر رطوبت، مانند رزین اپوکسی، به طور گسترده استفاده می‌شوند. عایق‌بندی بر اساس رزین اپوکسی می‌تواند به طور مؤثری از تخریب الکتریکی ناشی از جذب رطوبت جلوگیری کند. در مناطق ساحلی ویتنام، با در نظر گرفتن عامل اضافی اب‌نمک، ممکن است روکش‌های عایق‌بندی ضد اب‌نمک خاص به مواد عایق‌بندی اعمال شوند تا عملکرد عایق‌بندی آنها را بیشتر بهبود بخشند.

3.3.2 ساختار عایق

ساختار عایق ریکلوزر به گونه‌ای طراحی شده است که فاصله عایق‌بندی الکتریکی کافی را تأمین کند و توانایی تحمل ولتاژ اسمی و ولتاژ‌های موقتی بالا را داشته باشد. به عنوان مثال، طراحی عایق بین قسمت‌های زنده و زمین‌شده باید با استانداردهای بین‌المللی و ملی مربوطه مطابقت داشته باشد. در اندونزی، طراحی ریکلوزر باید مطابق با استاندارد SNI 04-0225 باشد که فواصل عایق‌بندی حداقل و سطوح تحمل ولتاژ برای تجهیزات الکتریکی فشار قوی را مشخص می‌کند.

4. رعایت استانداردها: IEC 60068-2-52 و SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

استاندارد IEC 60068-2-52 در مورد تست‌های محیطی برای ریکلوزرهای مرتبط است. در زمینه مناطق ساحلی ویتنام، ریکلوزرهای باید الزامات این استاندارد در مورد مقاومت در برابر فرسودگی اب‌نمک را رعایت کنند. این استاندارد روش‌های آزمون خاص و معیارهای پذیرش برای تجهیزات معرض محیط اب‌نمک را مشخص می‌کند. به عنوان مثال، ریکلوزرهای باید طی دوره‌ای از آزمون‌های پاشش اب‌نمک را طی کنند و پس از آزمون، عملکرد الکتریکی و مکانیکی آنها باید همچنان الزامات مشخص شده را برآورده کنند. رعایت این استاندارد تضمین می‌کند که ریکلوزرهای می‌توانند به طور قابل اعتماد در محیط ساحلی سخت ویتنام عمل کنند.

4.2 SNI 04-0225

در اندونزی، استاندارد SNI 04-0225 برای تجهیزات الکتریکی فشار قوی، از جمله ریکلوزرهای، بسیار مهم است. این استاندارد شامل جنبه‌هایی مانند ایمنی الکتریکی، الزامات عایق‌بندی و عملکرد مکانیکی است. ریکلوزرهای طراحی شده برای بازار اندونزی باید الزامات آزمون تحمل ولتاژ مشخص شده در این استاندارد را رعایت کنند. به عنوان مثال، عایق ریکلوزر باید بتواند آزمون‌های ولتاژ AC و DC مشخص شده را بدون تخریب تحمل کند تا ایمنی کارکنان و تجهیزات در شبکه برق تضمین شود.

5. الزامات خاص برای ریکلوزرهای در اندونزی و ویتنام

5.1 اندونزی
5.1.1 شبکه برق مبتنی بر جزایر

شبکه برق اندونزی با گستره وسیع در جزایر متعدد مشخص می‌شود. ریکلوزرهای باید برای نصب و نگهداری آسان در مناطق جزیره‌ای دوردست طراحی شوند. ریکلوزرهای با اندازه کوچک و سیستم‌های عملیاتی و کنترلی خودکفای ترجیح داده می‌شوند. این ریکلوزرهای می‌توانند به آسانی به جزایر منتقل شده و روی دکل‌ها یا در زیرстанیون‌های کوچک نصب شوند. علاوه بر این، به دلیل ظرفیت تأمین برق محدود در برخی از جزایر، ریکلوزرهای باید قادر به عملکرد کارآمد با منابع برق کم‌قدرت کمکی باشند.

5.1.2 اقلیم گرمسیری

اقلیم گرمسیری اندونزی با دمای بالا و رطوبت طول سال، چالش‌هایی برای عملکرد ریکلوزرهای ایجاد می‌کند. طراحی ریکلوزر باید از تدابیر خنک‌سازی مؤثر استفاده کند. به عنوان مثال، استفاده از مواد هدایت‌کننده گرما در پوشش و طراحی کانال‌های تهویه مناسب برای جلوگیری از گرم شدن اجزای داخلی. علاوه بر این، انتخاب مواد باید مقاومت در برابر فرسودگی ناشی از رطوبت را در نظر بگیرد تا عمر طولانی تضمین شود.

5.2 ویتنام (مناطق ساحلی)
5.2.1 اب‌نمک و رطوبت

در مناطق ساحلی ویتنام، غلظت بالای اب‌نمک در هوا و سطح رطوبت بالا نگرانی‌های اصلی هستند. ریکلوزرهای باید مقاومت بالایی در برابر فرسودگی اب‌نمک داشته باشند. همانطور که قبلاً ذکر شد، رعایت استانداردهای مانند IEC 60068-2-52 در این زمینه کمک می‌کند. علاوه بر استفاده از مواد مقاوم در برابر فرسودگی، پوشش ریکلوزر باید محافظت بالایی داشته باشد، مانند پوشش با درجه IP68. یک ریکلوزر با درجه IP68 در مناطق ساحلی ویتنام می‌تواند ورود آب و گرد و غبار را جلوگیری کند و عملکرد قابل اعتماد را حتی در شرایط ساحلی سخت تضمین کند.

5.2.2 شرایط باد قوی و طوفان

مناطق ساحلی ویتنام همچنین مستعد حوادث باد قوی و طوفان هستند. ریکلوزرهای باید طراحی شوند تا بتوانند بادهای قوی را تحمل کنند. ساختارهای نصب آنها باید محکم باشند و پوشش باید بتواند از تأثیرات پرت‌های پروازی در طوفان جلوگیری کند. به عنوان مثال، ریکلوزر می‌تواند روی یک دکل محکم با سیم‌های تقویتی صحیح نصب شود و پوشش باید از مواد مقاوم در برابر ضربه ساخته شود.

6. نتیجه‌گیری

طراحی ریکلوزرهای فشار قوی برای سیستم‌های ۲۰kV در اندونزی و ویتنام، به ویژه در مناطق ساحلی ویتنام، نیازمند توجه دقیق به عوامل مختلف است. از عملکرد الکتریکی و مکانیکی گرفته تا طراحی عایق و رعایت استانداردهای بین‌المللی و ملی مانند IEC 60068-2-52 و SNI 04-0225. رعایت الزامات محیطی و شبکه برق خاص این مناطق، مانند شبکه برق مبتنی بر جزایر و اقلیم گرمسیری در اندونزی، و اب‌نمک، رطوبت و بادهای قوی در مناطق ساحلی ویتنام، برای تضمین عملکرد قابل اعتماد شبکه برق ضروری است. ریکلوزرهای طراحی شده به خوبی می‌توانند قابلیت اطمینان تامین برق را به طور قابل توجهی بهبود بخشند، زمان قطع برق را کاهش دهند و توسعه پایدار صنعت برق در این مناطق را حمایت کنند. با افزایش تقاضای برق در اندونزی و ویتنام، نوآوری و بهبود مداوم در طراحی ریکلوزرهای برای مواجهه با چالش‌های آینده عملیات شبکه برق بسیار حیاتی خواهد بود.