Switchgear-e SF₆ ba Tamām Darāmad: Fawā'id, Komponents, va Rāh-hā-ye Tose'eh

1. ویژگی‌های دستگاه‌های کلیدزنی SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده
1.1 مروری کلی

دستگاه‌های کلیدزنی SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده شامل واحد‌های عملکردی مانند کلیدهای بار، ترکیبات کلید بار-فیوز، جداکننده‌ها-قطع‌برها و غیره است که همه در جعبه‌های گازی از فولاد ضد زنگ با گاز SF₆ تحت فشار پایین قرار دارند. این گاز به عنوان مedium برای خاموش کردن قوس الکتریکی و عایق استفاده می‌شود. دستگاه‌های کلیدزنی از مکانیزم‌های عملکردی الکتریکی یا فنری دستی استفاده می‌کنند. هر کابینت یک جعبه گاز مستقل است که امکان گسترش آن از طریق اتصالات رسانه‌های اصلی در هر دو جهت وجود دارد. این واحد‌ها برای سیستم‌های توزیع ولتاژ متوسط مناسب هستند و به طور گسترده‌ای در زیرстанسیون‌ها و ایستگاه‌های کلیدزنی برای انجام وظایف مختلف توزیع برق استفاده می‌شوند.

1.2 اجزای ویژه دستگاه‌های کلیدزنی SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده

اجزای کلیدی شامل:

• جعبه گاز بسته شده: داخل جعبه گاز بسته شده دستگاه‌های کلیدزنی و رسانه‌های اصلی قرار دارند که با گاز SF₆ با فشار اسمی 0.03 MPa پر شده‌اند. لحیم‌کاری لیزری پیشرفته و آشکارسازی نشت همزمان با هلیوم فراغ ضمانت کننده بسته بودن فوق‌العاده است. در طول عمر عملیاتی، نیازی به پر کردن مجدد گاز یا تعویض آن وجود ندارد، بنابراین نگهداری‌ناپذیر است. بر اساس قابلیت گسترش، جعبه‌های گاز می‌توانند مشترک یا مستقل باشند؛ فقط جعبه‌های مستقل امکان گسترش را دارند.

• دستگاه رفع فشار: در پایین جعبه گاز، کانال رفع فشار با غشاء ضد انفجار قرار دارد. در صورت وجود خطاهای قوس داخلی، گسترش سریع گاز غشاء را باز می‌کند و فشار را رها می‌کند و گاز SF₆ را به حفره‌ها هدایت می‌کند تا امنیت عملگران و تجهیزات دیگر را تضمین کند.

• قاب کابینت: قاب (به جز جعبه گاز) به عنوان پایه نصب برای تمامی اجزا و حمایت از جعبه گاز عمل می‌کند. معمولاً شامل سه بخش اصلی است: اتاق مکانیزم عملیاتی، اتاق کابل و کانال رفع فشار.

1.3 مزایای اصلی دستگاه‌های کلیدزنی SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده

• کاملاً بسته و عایق‌بندی شده: تمامی قسمت‌های زنده ولتاژ بالا در داخل جعبه گاز بسته شده‌اند که تأثیرات محیطی را به حداقل می‌رساند. برای محیط‌های مرطوب یا آلوده، به ویژه مناطقی مانند دلتای رود پرل مناسب است.

• طراحی فشرده: استفاده از کلیدهای بار سه وضعیتی تعداد اجزا را کاهش می‌دهد. قسمت‌های رسانا از عایق SF₆ استفاده می‌کنند که ساختار فشرده‌تری نسبت به کابینت‌های نیمه عایق‌بندی شده با هوا دارد.

• مستقل از ارتفاع: المان‌های داخلی در پوشش‌های تحت فشار قرار دارند که عملکرد یکنواخت را در هر ارتفاع تضمین می‌کند.

• قابلیت گسترش: با اینکه هر کابینت یک جعبه گاز مستقل است و با رابط‌های گسترش ذخیره شده تجهیز شده است، امکان گسترش با استفاده از اتصالات رسانه‌های اصلی وجود دارد. این اتصالات شامل سه آداپتور از کاوچو سیلیکون هستند که به صورت افقی در بوشینگ‌های مخروطی داخلی کابینت‌های مجاور نصب می‌شوند و رسانه‌های اصلی آن‌ها را بدون نقض بسته بودن متصل می‌کنند.

2. تحلیل راه‌حل‌های گسترش دستگاه‌های کلیدزنی SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده

چگونگی اضافه کردن کابینت‌های جدید به واحد‌های کلیدزنی حلقه‌ای SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده موجود در سال‌های اخیر به دلیل عدم وجود استاندارد‌های رابط یکپارچه بین سازندگان مختلف چالشی شده است. در زیر تحلیلی بر اساس یک پروژه خاص ارائه شده است:

مطالعه موردی X: زیرستانسیون یک منطقه مسکونی در حال حاضر شامل سه واحد کلیدزنی حلقه‌ای SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده و قابل گسترش از شرکت HD Switchgear است که شامل یک واحد خط ورودی و دو واحد خط خروجی است. پروژه نیاز به اضافه کردن یک واحد خط خروجی دیگر و گسترش کابل ZRC-YJV22-3×120 به یک دستگاه کلیدزنی خارجی جدید برای کاربران جدید دارد. چندین راه‌حل در نظر گرفته شد:

• تعویض کامل: تعویض همه سه واحد موجود می‌تواند در صورت عدم برداشتن و نصب مجدد با دقت، کابل‌های متصل شده را آسیب ببیند و هزینه‌های اضافی قابل توجهی ایجاد کند. با توجه به اینکه واحد‌های فعلی کمتر از دو سال است که در حال عملیات هستند، این گزینه تلف است.

• اضافه کردن یک کابینت جدید: با توجه به اینکه دستگاه‌های کلیدزنی توسط اداره برق تامین می‌شوند، خرید یک محصول غیر HD ممکن است به دلیل استانداردهای مختلف رابط رسانه‌های اصلی باعث مشکلات سازگاری شود. خرید از طریق فرآیندهای مزایده تخصصی نیز می‌تواند به تأخیر انداختن زمان‌بندی پروژه منجر شود.

• استفاده از کابینت‌های نیمه عایق‌بندی شده SF₆: معرفی یک کابینت نیمه عایق‌بندی شده به همراه یک کابینت بالشتک رسانه‌های اصلی برای پل کردن شکاف بین واحد‌های کاملاً و نیمه عایق‌بندی شده چالش‌هایی دارد به دلیل فقدان اجزای اتصال استاندارد، نیاز به همکاری نزدیک از سوی سازنده اصلی وجود دارد.

• نصب واحد‌های نیمه عایق‌بندی شده اضافی: افزودن یک واحد خط خروجی نیمه عایق‌بندی شده و یک کابینت بالشتک رسانه‌های اصلی کنار واحد خط ورودی موجود امکان مسیردهی مجدد کابل‌ها از طریق کابینت بالشتک را فراهم می‌کند و ظرفیت را بدون اختلال در نصب‌های موجود گسترش می‌دهد. این راه‌حل به دلیل عملی بودن و کارایی انتخاب شد.

روش چهارم پذیرفته شد و با موفقیت نیازهای گسترش را برآورده کرد و پروژه اکنون به پایان رسیده و به صورت پایدار عملیاتی است.

3. نتیجه‌گیری

در نتیجه، دستگاه‌های کلیدزنی SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده مزایای فنی واضحی دارند اما به دلیل فقدان استانداردهای رابط یکپارچه، چالش‌هایی در ترکیب مستقیم محصولات از سازندگان مختلف دارند. در حالی که روش چهارم مشکل فوری را حل کرد، پروژه‌های آینده باید اولویت استفاده از محصولات سازنده اصلی را داشته باشند و قابلیت گسترش آن‌ها را تأیید کنند، به ویژه اجتناب از ساختارهای مشترک جعبه که عموماً نمی‌توانند گسترش یابند. این رویکرد تضمین می‌کند که سازگاری و امکان‌پذیری بهتری برای به‌روزرسانی سیستم‌ها وجود دارد.