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

1. مقدمه

در زیرساخت‌های شبکه برق مدرن، دوباره‌بسته‌های با ولتاژ بالا نقش کلیدی در افزایش قابلیت اطمینان و کارایی تامین برق دارند. این موضوع به ویژه در مناطقی مانند اندونزی که شبکه پخش برق پیچیده و گسترده‌ای را در بر می‌گیرد و ویتنام با سیستم‌های برق ساحلی در حال توسعه، حیاتی است. سطح ولتاژ 20kV که در محدوده ولتاژ متوسط-بالا قرار دارد، به دلیل مزایای آن در کارایی انتقال برق و اقتصادی بودن، در شبکه‌های شهری، تأمین برق صنعتی و برخی خطوط انتقال برق با ولتاژ بالا گسترده استفاده می‌شود.

2. عملکرد و اهمیت دوباره‌بسته‌های با ولتاژ بالا

دوباره‌بسته با ولتاژ بالا یک دستگاه هوشمند است که در خودکارسازی شبکه توزیع برق استفاده می‌شود. این دستگاه توانایی "خودکار" تشخیص جریان‌های نقص، قطع آنها در مدت زمان مشخص و انجام تعداد مشخصی دوباره‌بسته را دارد. هنگامی که یک خطای کوتاه مداری در خط رخ دهد، دوباره‌بسته بر اساس ترتیب و فاصله زمانی پیش‌تعیین شده عمل می‌کند. در صورت وجود خطا دائمی، پس از اتمام توالی عملیات پیش‌تعیین شده و در صورت شکست دوباره‌بسته، 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 خطاها موقت، عملیات باز و بسته شدن بعدی پس از موفقیت هر دوباره‌بسته متوقف می‌شود و پس از یک تأخیر مشخص، به حالت اولیه تنظیم شده برمی‌گردد تا برای خطا بعدی آماده شود.

در اندونزی، با شبکه برق در مقیاس بزرگ که مساحت وسیعی را پوشش می‌دهد، دوباره‌بسته‌های با ولتاژ بالا برای بازیابی سریع تامین برق پس از خطاها، کاهش زمان قطع برق و بهبود کلی قابلیت اطمینان تامین برق ضروری هستند. به طور مشابه، در مناطق ساحلی ویتنام که عوامل محیطی مانند رطوبت و ابر نمکی می‌توانند چالش‌هایی برای شبکه برق ایجاد کنند، دوباره‌بسته‌ها به حفظ تامین برق پایدار کمک می‌کنند.

3. ملاحظات طراحی برای دوباره‌بسته‌های با ولتاژ 20kV
3.1 طراحی عملکرد الکتریکی
3.1.1 ولتاژ و جریان اسمی

برای دوباره‌بسته‌های 20kV، ولتاژ اسمی طراحی شده 20kV است تا با سطح ولتاژ شبکه مطابقت داشته باشد. جریان اسمی باید بر اساس جریان بار فعلی در بخش شبکه برق محل نصب تعیین شود. در مناطق صنعتی اندونزی یا ویتنام با تجهیزات با توان بالا، ممکن است نیاز به دوباره‌بسته با جریان اسمی بالاتر باشد تا عملکرد طبیعی در شرایط بار سنگین تضمین شود.

3.1.2 ظرفیت قطع خطا

دوباره‌بسته باید ظرفیت قطع خطا کافی برای قطع جریان‌های کوتاه مداری با مقدار بزرگ داشته باشد. در یک سیستم 20kV، جریان‌های کوتاه مداری می‌توانند به چند کیلوآمپر برسند. طراحی باید بدترین سناریوهای کوتاه مداری در شبکه برق محلی را در نظر بگیرد، مانند کوتاه مدار سه‌فاز نزدیک منبع برق. به عنوان مثال، در یک شبکه توزیع صنعتی 20kV معمولی در اندونزی، جریان کوتاه مداری ممکن است حدود 20-30kA باشد، بنابراین دوباره‌بسته باید طراحی شود تا این جریان‌ها را به طور ایمن و قابل اعتماد قطع کند.

3.2 طراحی مکانیکی
3.2.1 مکانیسم عملکرد

مکانیسم عملکرد دوباره‌بسته باید بسیار قابل اعتماد باشد و توانایی تحمل عملیات مکرر را داشته باشد. معمولاً از مکانیسم‌های عملکرد نوع فنری یا مغناطیس دائمی استفاده می‌شود. در شرایط محیطی سخت مناطق ساحلی ویتنام، ممکن است مکانیسم عملکرد مغناطیس دائمی خوش‌بسته و مقاوم در برابر فساد ترجیح داده شود. این مکانیسم می‌تواند عملکرد پایدار را حتی در حضور ابر نمکی و رطوبت بالا تضمین کند و خطر خرابی‌های مکانیکی ناشی از فساد را کاهش دهد.

3.2.2 سیستم تماس

سیستم تماس دوباره‌بسته برای عملکرد آن حیاتی است. مواد تماس با کیفیت بالا و خاصیت هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر آتش‌سوزی انتخاب می‌شوند. برای دوباره‌بسته‌های 20kV، معمولاً از آلیاژ‌های مس-تنگستن استفاده می‌شود. طراحی تماس باید فشار تماس خوبی را تضمین کند تا مقاومت تماس را کاهش دهد و گرم شدن در حالت عملکرد طبیعی را جلوگیری کند. علاوه بر این، سیستم تماس باید توانایی تحمل آرک‌های انرژی بالا ایجاد شده در عملیات قطع خطا را داشته باشد و عمر طولانی داشته باشد.

3.3 طراحی عایق‌بندی
3.3.1 مواد عایق‌بندی

در دوباره‌بسته‌های 20kV، مواد عایق‌بندی مناسب بر اساس محیط عملکرد انتخاب می‌شوند. در اقلیم گرمسیری اندونزی با رطوبت بالا، مواد با خاصیت عایق‌بندی مقاوم در برابر رطوبت، مانند رزین اپوکسی، گسترده استفاده می‌شوند. عایق‌بندی بر اساس رزین اپوکسی می‌تواند به طور مؤثر از شکست الکتریکی ناشی از جذب رطوبت جلوگیری کند. در مناطق ساحلی ویتنام، با در نظر گرفتن عامل اضافی ابر نمکی، ممکن است روکش‌های عایق‌بندی مخصوص مقاوم در برابر ابر نمکی به مواد عایق‌بندی اعمال شود تا عملکرد عایق‌بندی آنها را بیشتر بهبود بخشد.

3.3.2 ساختار عایق‌بندی

ساختار عایق‌بندی دوباره‌بسته طراحی شده است تا فاصله عایق‌بندی الکتریکی کافی را تضمین کند و ولتاژ اسمی و ولتاژ‌های موقتی بالا را تحمل کند. به عنوان مثال، طراحی عایق‌بندی بین قسمت‌های زنده و قسمت‌های زمین شده باید با استانداردهای بین‌المللی و ملی مرتبط همخوانی داشته باشد. در اندونزی، طراحی دوباره‌بسته باید الزامات استاندارد SNI 04-0225 را برآورده کند که فواصل عایق‌بندی حداقل و سطح تحمل ولتاژ برای تجهیزات الکتریکی با ولتاژ بالا را مشخص می‌کند.

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

استاندارد IEC 60068-2-52 برای دوباره‌بسته‌ها در مورد آزمون‌های محیطی مرتبط است. در زمینه مناطق ساحلی ویتنام، دوباره‌بسته‌ها باید الزامات این استاندارد در مورد مقاومت در برابر فساد ابر نمکی را برآورده کنند. این استاندارد روش‌های آزمون مشخص و معیارهای پذیرش برای تجهیزات مواجه با محیط ابر نمکی را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، دوباره‌بسته‌ها باید به مدت مشخصی تحت آزمون پاشش ابر نمک قرار گیرند و پس از آزمون، عملکرد الکتریکی و مکانیکی آنها باید همچنان الزامات مشخص شده را برآورده کنند. همخوانی با این استاندارد تضمین می‌کند که دوباره‌بسته‌ها 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 با ولتاژ بالا، از جمله دوباره‌بسته‌ها، اهمیت بسیاری دارد. این استاندارد جنبه‌هایی مانند ایمنی الکتریکی، الزامات عایق‌بندی و عملکرد مکانیکی را پوشش می‌دهد. دوباره‌بسته‌های طراحی شده برای بازار اندونزی باید الزامات آزمون تحمل ولتاژ مشخص شده در این استاندارد را برآورده کنند. به عنوان مثال، عایق‌بندی دوباره‌بسته باید بتواند آزمون‌های ولتاژ متناوب و مستقیم مشخص شده را بدون شکست تحمل کند و ایمنی کارکنان و تجهیزات در شبکه برق را تضمین کند.

5. الزامات خاص برای دوباره‌بسته‌ها در اندونزی و ویتنام

5.1 اندونزی
5.1.1 شبکه برق جزیره‌ای

شبکه برق اندونزی به خصوص با گسترش زیاد آن در جزایر مختلف مشخص می‌شود. دوباره‌بسته‌ها باید برای نصب و نگهداری آسان در مناطق جزیره‌ای دورافتاده طراحی شوند. دوباره‌بسته‌های با اندازه کوچک و سیستم‌های عملکرد و کنترل خودکار ترجیح داده می‌شوند. این دوباره‌بسته‌ها می‌توانند به راحتی به جزایر منتقل شده و روی ستون‌ها یا در زیر ایستگاه‌های کوچک نصب شوند. علاوه بر این، به دلیل محدودیت توان تأمین برق در برخی از جزایر، دوباره‌بسته‌ها باید بتوانند با منابع تغذیه کم‌توان به طور کارآمد عمل کنند.

5.1.2 اقلیم گرمسیری

اقلیم گرمسیری اندونزی با دما و رطوبت بالا در طول سال، چالش‌هایی برای عملکرد دوباره‌بسته‌ها ایجاد می‌کند. طراحی دوباره‌بسته باید شامل اقدامات موثر برای تخلیه گرما باشد. به عنوان مثال، استفاده از مواد هادی گرما در پوسته و طراحی کانال‌های تهویه مناسب برای جلوگیری از گرم شدن بخش‌های داخلی. علاوه بر این، انتخاب مواد باید مقاومت آنها در برابر فساد ناشی از رطوبت را در نظر بگیرد تا عمر طولانی تضمین شود.

5.2 ویتنام (مناطق ساحلی)
5.2.1 ابر نمکی و رطوبت

در مناطق ساحلی ویتنام، غلظت بالای ابر نمکی در هوا و رطوبت بالا نگرانی‌های اصلی هستند. دوباره‌بسته‌ها باید مقاومت بالایی در برابر فساد ابر نمکی داشته باشند. همانطور که قبلاً ذکر شد، همخوانی با استانداردهایی مانند IEC 60068-2-52 در این زمینه کمک می‌کند. علاوه بر استفاده از مواد مقاوم در برابر فساد، پوسته دوباره‌بسته باید محافظت بالایی داشته باشد، مانند پوسته با درجه IP68. دوباره‌بسته با درجه IP68 در مناطق ساحلی ویتنام می‌تواند ورود آب نمک 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 نیز مستعد حوادث باد قوی و طوفان هستند. دوباره‌بسته‌ها باید طراحی شوند تا بتوانند باد قوی را تحمل کنند. ساختارهای نصب آنها باید محکم باشند و پوسته باید بتواند ضربه‌های ناشی از مواد پروازی در طوفان را تحمل کند. به عنوان مثال، دوباره‌بسته می‌تواند روی ستون محکم با کابل‌های پشتیبان مناسب نصب شود و پوسته باید از مواد مقاوم در برابر ضربه ساخته شود.

6. نتیجه‌گیری

طراحی دوباره‌بسته‌های با ولتاژ 20kV برای اندونزی و ویتنام، به ویژه در مناطق ساحلی ویتنام، نیازمند در نظر گرفتن دقیق عوامل مختلف است. از عملکرد الکتریکی و مکانیکی گرفته تا طراحی عایق‌بندی و همخوانی با استانداردهای بین‌المللی و ملی مانند IEC 60068-2-52 و SNI 04-0225. برآورده کردن الزامات محیطی و شبکه برق خاص این مناطق، مانند شبکه برق جزیره‌ای و اقلیم گرمسیری در اندونزی، و ابر نمکی، رطوبت و شرایط باد قوی در مناطق ساحلی ویتنام، برای تضمین عملکرد قابل اعتماد شبکه برق ضروری است. دوباره‌بسته‌های خوب طراحی شده می‌توانند به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان تامین برق را افزایش داده، 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 دوباره‌بسته برای برآورده کردن چالش‌های آینده عملیات شبکه برق ضروری خواهد بود.