SF₆ مقابل RMUs المعزولة بالصلب: أيهما أفضل لنظام توزيع الطاقة لديك
1 شبكة الحلقة لتزويد الطاقة ووحدات الشبكة الرئيسية
مع تقدم التحضر، تستمر الحاجة إلى موثوقية أعلى في توزيع الكهرباء في النمو، ويحتاج عدد متزايد من المستخدمين إلى مصدر أو أكثر لتزويد الطاقة. يواجه طريقة "تزويد الطاقة الراديالية" التقليدية تحديات مثل صعوبات تثبيت الكابلات، وكشف الأعطال المعقد، وعدم المرونة في ترقية وتوسيع الشبكة. على العكس من ذلك، يمكن لـ "شبكة الحلقة لتزويد الطاقة" توفير مصدر أو عدة مصادر للطاقة للأحمال الحرجة، وتيسير خطوط التوزيع، وتسهيل وضع الكابلات، وتقليل عدد الأجهزة الفاصلة، وتقليل معدلات الأعطال، وتيسير تحديد موقع الأعطال.
1.1 شبكة الحلقة لتزويد الطاقة
تعني شبكة الحلقة لتزويد الطاقة التكوين الذي يتم فيه ربط خطوط خرج من محطات تحويل مختلفة أو من حافلات مختلفة لنفس محطة التحويل لتشكيل حلقة مغلقة لتوزيع الطاقة. ميزة رئيسية هي أن كل فرع توزيع يمكن أن يتلقى الطاقة من جانب واحد من الحلقة. إذا فشل جانب واحد، يمكن أن تزود الطاقة من الجانب الآخر. رغم العمل في وضع الحلقة الواحدة، يحقق كل فرع بشكل فعال مستوى موثوقية بمصدر طاقة مزدوج، مما يعزز بشكل كبير موثوقية النظام. في الصين، تتبع أنظمة شبكة الحلقة الحضرية معيار الأمان "N-1"، مما يعني أنه إذا فشلت أي واحدة من N الأحمال، يمكن أن تظل الأحمال المتبقية N-1 مزودة بالطاقة بأمان دون انقطاع أو تخفيض الحمل.
1.2 تكوينات اتصال شبكة الحلقة
(1) الاتصال الأساسي للحلقة: مصدر طاقة واحد مع تشكيل الكابلات حلقة، مما يضمن استمرار تزويد الطاقة للأحمال الأخرى في حالة فشل قسم واحد من الكابل (انظر الشكل 1).
(2) الاتصال من حافلات مختلفة: مصدرين للطاقة، عادة ما يعملان في وضع الحلقة المفتوحة، مما يقدم موثوقية عالية ومرونة في التشغيل (انظر الشكل 2).
(3) التكوين الواحد للحلقة: مصادر الطاقة مشتقة من محطات تحويل مختلفة أو حافلات، ولا تؤدي الصيانة لأي قسم من الكابلات إلى انقطاع الطاقة لأي حمل (انظر الشكل 3).
(4) التكوين المزدوج للحلقة: يتم تزويد كل حمل من شبكتين مستقلتين للحلقة، مما يوفر موثوقية عالية للغاية (انظر الشكل 4).
(5) الاتصال المزدوج "T": خطان من الكابلات متصلان بحافلات مختلفة، مما يسمح لكل حمل بتلقي الطاقة من كلا الخطين. هذا التكوين يضمن تزويد الطاقة المستمر تقريبًا للمستخدمين ذوي المصدر المزدوج ومناسب بشكل خاص للتطبيقات الحرجة (انظر الشكل 5).
1.3 وحدات الشبكة الرئيسية وخصائصها
وحدة الشبكة الرئيسية (RMU) هي جهاز فاصل يستخدم في أنظمة شبكة الحلقة لتزويد الطاقة، وعادة ما تشمل مقاطع الأحمال، وقواطع الدوائر، وتركيبات المقاطع والصمامات، وأجهزة الوصل بين الحافلات، وأجهزة القياس، والمتحولات الجهد، أو أي تركيب منها. تتميز RMUs بأنها مدمجة، موفرة للمكان، ذات تكلفة منخفضة، سهلة التركيب، وسريعة التسليم، مما يلبي الحاجة لـ "تصغير الأجهزة". وهي تستخدم على نطاق واسع في المجتمعات السكنية، والأبنية العامة، ومحطات التحويل الصغيرة والمتوسطة، ومحطات التحويل الثانوية، ومحطات التحويل المثبتة على المنصات، وصناديق توزيع الكابلات.
1.4 أنواع وحدات الشبكة الرئيسية
وحدات RMU المعزولة بالهواء: تستخدم الهواء كوسط عازل؛ هذه الوحدات كبيرة الحجم، تحتاج لمزيد من المساحة، وعرضة للظروف البيئية.
وحدات RMU SF₆: تستخدم غاز السلفور هكسافلوريد (SF₆) كوسط عازل وخافض للقوس الكهربائي. يتم تغليف المفتاح الرئيسي في صندوق معدني مليء بغاز SF₆، بينما يكون آليات التشغيل خارج الصندوق. التصميم المغلق يقلل من التأثير البيئي ويجعل المساحة المطلوبة أقل بكثير من وحدات RMU المعزولة بالهواء. وحدات RMU SF₆ هي الأكثر استخدامًا حاليًا.
وحدات RMU المعزولة بالتصلب: تستخدم مواد عازلة صلبة (مثل راتنج الإبوكسي) لتغليف وصب المقاطع وكل الأجزاء الحية. هذا التصميم يقلل من المسافات العازلة بين المراحل وبين المراحل والأرض، مما يؤدي إلى أبعاد مدمجة مماثلة لوحدات RMU SF₆. بالإضافة إلى ذلك، تلغي الانبعاثات من SF₆ ويمكن تحقيق التشغيل الخالي من الصيانة.
2 قيود وحدات RMU SF₆
يعتبر غاز SF₆ أحد المساهمين الرئيسيين في ظاهرة الاحتباس الحراري. رغم خصائصه الكهربائية الممتازة - مثل القوة العازلة العالية، والقدرة الفعالة على إخماد القوس الكهربائي، والاستقرار الحراري الجيد، والكهرسلبية القوية - وعدم حساسيته للرطوبة والتلوث والارتفاعات العالية، مما يجعله مثاليًا للأجهزة الكهربائية المدمجة، يعتبر SF₆ غازًا ضارًا جدًا للبيئة. حوالي 80% من إنتاج SF₆ العالمي يستخدم في صناعة الطاقة. يصنف كل من الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ (IPCC) والإدارة الأمريكية للحماية البيئية (EPA) غاز SF₆ كواحد من الغازات الدفيئة الأكثر ضررًا. تنظم اللائحة الأوروبية لغازات F (2006) استخدام SF₆ في معظم التطبيقات، باستثناء الحالات التي لا توجد فيها بدائل ممكنة للأجهزة الكهربائية الفاصلة.
بالإضافة إلى ذلك، تتطلب وحدات RMU SF₆ تعقيدًا عاليًا واستثمارًا كبيرًا، بما في ذلك مجموعة متنوعة من المعدات المساعدة:
أنظمة الكشف عن تسرب SF₆ لمراقبة تسرب الغاز، والتركيز، ومستوى الأكسجين، ومحتوى الرطوبة.
معدات استعادة SF₆: خلال انقطاع القوس الكهربائي، يتم إنتاج نواتج ثانوية مثل SF₄؛ لذا، عند نهاية العمر، يجب ليس فقط استعادة الغاز المتبقي من SF₆، ولكن أيضًا معالجة النواتج السامة بشكل خاص.
أنظمة تنقية SF₆ لتنظيف وإعادة استخدام الغاز.
أنظمة التهوية في محطات التحويل.
عند استخدام وحدات RMU SF₆، يجب مراعاة الإجراءات التالية:
تقليل تسرب SF₆. رغم أن وحدات RMU SF₆ تستخدم محاويات مغلقة تحت الضغط الزائد، فإن تسرب الغاز أمر لا مفر منه. انخفاض ضغط الغاز يقلل من موثوقية التبديل، مما يشكل خطرًا مباشرًا على سلامة الأفراد ويقصر عمر الجهاز.
يجب على الأفراد القيام بتهوية قسرية وارتداء معدات حماية خاصة قبل دخول محطات التحويل التي تحتوي على معدات SF₆.
العمليات معقدة وتتطلب تدريبًا شاملًا ومتكررًا للأفراد المعنية.
3 خصائص وتطبيقات وحدات RMU المعزولة بالتصلب
المخاطر البيئية المحتملة المرتبطة بوحدات RMU SF₆ قد حدت من تطورها، مما يجعل البحث عن بدائل لـ SF₆ هو التركيز الرئيسي للبحوث حول العالم. تم تطوير وتقديم وحدات RMU المعزولة بالتصلب لأول مرة بواسطة شركة Eaton Corporation الأمريكية في أواخر التسعينيات. هذه الوحدات لا تنتج غازات ضارة أثناء التشغيل، ولها تأثير بيئي صفر، وتوفر موثوقية أعلى، وتحقق تشغيلًا خاليًا من الصيانة بالفعل.
وحدة RMU المعزولة بالتصلب تتكامل مع مقاطع الفراغ، ومقاطع الفصل، ومقاطع الأرض، والمحولات الرئيسية، والحافلات الفرعية، أو تركيبات منها، مغلفة داخل راتنج الإبوكسي أو مواد عازلة صلبة أخرى. يتم تغليف هذه المكونات في وحدات وظيفية مغلقة ومعزولة تمامًا يمكن إعادة تجميعها أو توسيعها. يتم تطبيق طبقات عازلة موصلة أو شبه موصلة على الأسطح الخارجية للوحدات التي يمكن الوصول إليها من قبل الأفراد، مما يضمن التأريض الموثوق به.
3.1 خصائص وحدات RMU المعزولة بالتصلب
(1) تصميم صديق للبيئة. هذه الوحدات لا تستخدم SF₆ كوسط عازل أو خافض للقوس الكهربائي. بدلاً من ذلك، تستخدم مقاطع الفراغ للتوصيل والعزل، ومواد أولية صديقة للبيئة قابلة لإعادة التدوير. من خلال تقليل عدد المكونات، تضمن استهلاك طاقة منخفض وتقليل معدلات الأعطال أثناء التشغيل.
(2) خالي تمامًا من الصيانة. تلغي وحدات RMU المعزولة بالتصلب الحاجة إلى أوعية ضغط SF₆. يعتمد العزل الداخلي والانقطاع على تقنية الفراغ، بينما يستخدم العزل الخارجي مواد صلبة مثل الأغطية العازلة. من خلال تقنية الصب، يتم دمج مقاطع الفراغ، والمسار التوصيلي الرئيسي، والدعامات العازلة في وحدة واحدة مختومة داخل صندوق معدني، مما يجعل الأداء غير متأثر بالعوامل البيئية الخارجية. البنية المغلقة والعازلة تمامًا تلغي الحاجة لكشف تسربات SF₆، وإعادة تعبئة الغاز، وإزالة النفايات، مما ي实现了部分翻译，但由于篇幅限制未能完整显示。请确认是否需要继续翻译剩余部分，还是有其他具体要求？
