ہائی-وولٹیج ریکلوزرز کا ڈیزائن اور اطلاق: انڈونیشیا اور ویتنام میں 20kV سسٹم پر توجہ مرکوز کرتے ہوئے

1. تعارف

در بنیاد زیرساخت شبکه برق مدرن، ریکلوسرهای با ولتاژ بالا نقش اساسی در افزایش قابلیت اطمینان و کارایی تامین برق دارند. این موضوع به خصوص در مناطقی مانند اندونزی که شبکه پخش برق پیچیده و وسیع آن بر روی جزایر متعددی می‌گستراند 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 خود در کارایی انتقال برق و اقتصادی بودن در شبکه‌های شهری، تامین برق صنعتی و برخی خطوط انتقال برق با ولتاژ بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. عملکرد و اهمیت ریکلوسرهای با ولتاژ بالا

ریکلوسر با ولتاژ بالا یک دستگاه سوئیچ هوشمند است که در اتوماسیون شبکه پخش برق استفاده می‌شود. این دستگاه توانایی "خودکفا" را دارد تا جریان‌های خطای را تشخیص دهد، آن‌ها را در مدت زمان مشخصی قطع کند و تعداد مشخصی بارگذاری مجدد انجام دهد. هنگامی که خطای کوتاه مداری در خط رخ دهد، ریکلوسر بر اساس ترتیب و فاصله زمانی پیش‌تعیین شده عمل می‌کند و باز می‌شود و مجدداً بسته می‌شود. در صورت وجود خطا دائمی، پس از اتمام توالی عملیات پیش‌تعیین شده و در صورت ناموفق بودن بارگذاری مجدد، در حالت باز قفل می‌شود و بخش خراب را جدا می‌کند. پس از رفع خطا، معمولاً نیاز به تنظیم دستی برای رفع قفل است. برای خطاها موقت، عملیات باز شدن و بسته شدن بعدی پس از موفقیت هر بارگذاری مجدد متوقف می‌شود و پس از تأخیر مشخصی به وضعیت اولیه تنظیم شده برمی‌گردد تا برای خطا بعدی آماده باشد.

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

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

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

3.1.2 ظرفیت قطع خطا

ریکلوسر باید ظرفیت قطع خطا کافی داشته باشد تا جریان‌های کوتاه مداری با مقدار زیاد را قطع کند. در 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 سه فاز 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 ریکلوسر باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند این جریان‌ها را به طور ایمن و قابل اعتماد قطع کند.

3.2 طراحی مکانیکی
3.2.1 مکانیسم عملیاتی

مکانیسم عملیاتی ریکلوسر باید بسیار قابل اعتماد باشد و بتواند عملیات مکرر را تحمل کند. مکانیسم‌های عملیاتی نوع فنری یا مغناطیسی دائمی معمولاً استفاده می‌شوند. در شرایط محیطی سخت مناطق ساحلی ویتنام، ممکن است مکانیسم عملیاتی مغناطیسی دائمی خوش‌بسته و مقاوم در برابر فرسودگی ترجیح داده شود. این مکانیسم می‌تواند عملکرد پایدار را حتی در حضور بوته‌های نمکی و رطوبت بالا تضمین کند و خطر خرابی‌های مکانیکی ناشی از فرسودگی را کاهش دهد.

3.2.2 سیستم تماس

سیستم تماس ریکلوسر برای عملکرد آن بسیار مهم است. مواد تماس با کیفیت بالا و رسانایی الکتریکی خوب و خاصیت ضد قوس الکتریکی انتخاب می‌شوند. برای ریکلوسرهای 20kV، معمولاً از آلیاژ برنج-تنگستن استفاده می‌شود. طراحی تماس باید فشار تماس خوبی را تضمین کند تا مقاومت تماس کاهش یابد و در عملکرد طبیعی گرم شدن اضافی را جلوگیری کند. علاوه بر این، سیستم تماس باید بتواند قوس‌های انرژی بالا تولید شده در عملیات قطع خطا را تحمل کند و عمر طولانی داشته باشد.

3.3 طراحی عایق
3.3.1 مواد عایق

در ریکلوسرهای 20kV، مواد عایق مناسب بر اساس محیط عملیاتی انتخاب می‌شوند. در اقلیم گرمسیری اندونزی با رطوبت بالا، مواد با خاصیت عایق‌بندی مقاوم در برابر رطوبت مانند رزین اپوکسی به طور گسترده استفاده می‌شوند. عایق‌بندی بر اساس رزین اپوکسی می‌تواند به طور موثر از خرابی الکتریکی ناشی از جذب رطوبت جلوگیری کند. در مناطق ساحلی ویتنام، با در نظر گرفتن عامل اضافی بوته‌های نمکی، ممکن است پوشش‌های عایق‌بندی خاص مقاوم در برابر بوته‌های نمکی به مواد عایق‌بندی اعمال شود تا عملکرد عایق‌بندی آن‌ها را بیشتر بهبود بخشند.

3.3.2 ساختار عایق

ساختار عایق ریکلوسر به گونه‌ای طراحی شده تا فاصله عایق‌بندی الکتریکی کافی را تأمین کند و بتواند ولتاژ اسمی و ولتاژ‌های موقت بالا را تحمل کند. به عنوان مثال، طراحی عایق‌بندی بین قسمت‌های زنده و زمین‌دار باید با استانداردهای بین‌المللی و ملی مربوطه مطابقت داشته باشد. در اندونزی، طراحی ریکلوسر باید نیازهای استاندارد SNI 04-0225 را برآورده کند که فواصل عایق‌بندی کمینه و سطوح تحمل ولتاژ برای تجهیزات الکتریکی با ولتاژ بالا را مشخص می‌کند.

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

استاندارد IEC 60068-2-52 برای ریکلوسرها از نظر تست‌های محیطی مرتبط است. در زمینه مناطق ساحلی ویتنام، ریکلوسرها باید نسبت به فرسودگی بوته‌های نمکی مطابق با نیازهای این استاندارد باشند. این استاندارد روش‌های تست خاص و معیارهای پذیرش برای تجهیزات معرض بوته‌های نمکی مشخص می‌کند. به عنوان مثال، ریکلوسرها باید تحت آزمون‌های اسپری بوته‌های نمکی برای دوره‌ای مشخص قرار گیرند و پس از آزمون، عملکرد الکتریکی و مکانیکی آن‌ها باید همچنان نیازهای مشخص شده را برآورده کنند. مطابقت با این استاندارد تضمین می‌کند که ریکلوسرها می‌توانند در محیط ساحلی سخت ویتنام به طور قابل اعتماد عمل کنند.

4.2 SNI 04-0225

در اندونزی، استاندارد SNI 04-0225 برای تجهیزات الکتریکی با ولتاژ بالا، از جمله ریکلوسرها، اهمیت بسیاری دارد. این استاندارد شامل جنبه‌هایی مانند ایمنی الکتریکی، نیازهای عایق‌بندی و عملکرد مکانیکی است. ریکلوسرهای طراحی شده برای بازار اندونزی باید با نیازهای آزمون تحمل ولتاژ مشخص شده در این استاندارد مطابقت داشته باشند. به عنوان مثال، عایق‌بندی ریکلوسر باید بتواند آزمون‌های ولتاژ متناوب و مستقیم مشخص شده را بدون خرابی تحمل کند تا ایمنی کارکنان و تجهیزات در شبکه برق تضمین شود.

5. نیازهای خاص ریکلوسرها در اندونزی و ویتنام

5.1 اندونزی
5.1.1 شبکه برق جزیره‌ای

شبکه برق اندونزی به خصوص با گسترش وسیع آن بر روی جزایر متعدد مشخص می‌شود. ریکلوسرها باید به گونه‌ای طراحی شوند که نصب و نگهداری آن‌ها در مناطق جزیره‌ای دوردست آسان باشد. ریکلوسرهای با سایز کوچک و سیستم‌های عملیاتی و کنترلی خودکفا ترجیح داده می‌شوند. این ریکلوسرها می‌توانند به راحتی به جزایر منتقل شده و روی دکل‌ها یا در زیرстанسیون‌های کوچک نصب شوند. علاوه بر این، به دلیل محدودیت ظرفیت تامین برق در برخی جزایر، ریکلوسرها باید بتوانند با منابع تغذیه کم‌قدرت کمکی به طور مؤثر عمل کنند.

5.1.2 اقلیم گرمسیری

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

5.2 ویتنام (مناطق ساحلی)
5.2.1 بوته‌های نمکی و رطوبت

در مناطق ساحلی ویتنام، غلظت بالای بوته‌های نمکی در هوا و رطوبت بالا مسائل اصلی هستند. ریکلوسرها باید مقاومت بالایی در برابر فرسودگی بوته‌های نمکی داشته باشند. همانطور که قبلاً ذکر شد، مطابقت با استانداردهایی مانند IEC 60068-2-52 در این زمینه کمک می‌کند. علاوه بر استفاده از مواد مقاوم در برابر فرسودگی، پوشش ریکلوسر باید محافظت بالایی داشته باشد، مانند پوشش با درجه IP68. یک ریکلوسر با درجه IP68 در مناطق ساحلی ویتنام می‌تواند ورود آب نمک 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 به حوادث باد قوی و طوفان مواجه هستند. ریکلوسرها باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند بادهای قوی را تحمل کنند. ساختارهای نصب آن‌ها باید محکم باشند و پوشش باید بتواند ضربه اجسام پروازی در طوفان را تحمل کند. به عنوان مثال، ریکلوسر می‌تواند روی دکل محکم با تیرهای پشتیبانی مناسب نصب شود و پوشش باید از مواد مقاوم در برابر ضربه ساخته شود.

6. نتیجه‌گیری

طراحی ریکلوسرهای با ولتاژ بالا برای سیستم‌های 20kV در اندونزی و ویتنام، به ویژه در مناطق ساحلی ویتنام، نیازمند در نظر گرفتن دقیق عوامل مختلف است. از عملکرد الکتریکی و مکانیکی تا طراحی عایق‌بندی و مطابقت با استانداردهای بین‌المللی و ملی مانند IEC 60068-2-52 و SNI 04-0225. برآورده کردن نیازهای محیطی و شبکه برق خاص این مناطق، مانند شبکه برق جزیره‌ای و اقلیم گرمسیری در اندونزی، و بوته‌های نمکی، رطوبت و شرایط باد قوی در مناطق ساحلی ویتنام، برای تضمین عملکرد قابل اعتماد شبکه برق ضروری است. ریکلوسرهای 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 ریکلوسرها برای مواجهه با چالش‌های آینده عملیات شبکه برق حیاتی خواهد بود.