بحث کوتاهی درباره مسائل تبدیل ریکلوسرها به شیرآلات برق خلاء برای استفاده در فضای باز

تبدیل شبکه برق روستایی نقش مهمی در کاهش تعرفه‌های برق روستایی و شتاب دادن به توسعه اقتصادی روستاها ایفا می‌کند. اخیراً، نویسنده در طراحی چندین پروژه تبدیل کوچک شبکه برق روستایی یا زیرстанسیون‌های معمولی شرکت کرده است. در زیرستانسیون‌های روستایی، سیستم‌های معمولی ۱۰ کیلوولت بیشتر از بازکننده خودکار خلاء ۱۰ کیلوولت خارجی استفاده می‌کنند.

برای صرفه‌جویی در سرمایه‌گذاری، ما در تبدیل یک طرح را اجرا کردیم که واحد کنترل بازکننده خودکار خلاء ۱۰ کیلوولت خارجی را حذف کرده و آن را به یک قطعکننده خلاء خارجی تبدیل می‌کند. این موضوع سوالی را مطرح می‌کند که چگونه می‌توان مدارهای محافظت و کنترل را تغییر داد تا آنها را در یک سیستم نظارت یکپارچه مبتنی بر رایانه کوچک ادغام کرد. این مسئله و راه‌حل‌های مربوط به آن در ادامه به طور دقیق‌تر بیان خواهد شد.

۱. اصول اساسی بازکننده خودکار خلاء ۱۰ کیلوولت خارجی

بازکننده خودکار خلاء ۱۰ کیلوولت خارجی توابع قطع، کنترل، محافظت و نظارت را در یک واحد یکپارچه می‌کند. این دستگاه هوشمند مورد ترجیح برای اتوماسیون توزیع است که قادر است عملیات بازکردن و بستن خودکار خطوط جریان متناوب را بر اساس یک توالی پیش‌فرض انجام دهد و سپس به صورت خودکار بازنشانی شود یا قفل شود. این دستگاه شامل قابلیت‌های کنترل و محافظت خودکفای (بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی) است. از زمان معرفی آن به چین، به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، به طور گسترده‌ای در شبکه‌های توزیع شهری و زیرستانسیون‌های روستایی استفاده شده است.

بازکننده خودکار خلاء ۱۰ کیلوولت خارجی از دو بخش تشکیل شده است: بدنه اصلی بازکننده و واحد کنترل. بسته به روش تأمین انرژی کنترل، واحد کنترل معمولاً در سه نوع وجود دارد:

• استفاده مستقیم از AC ۲۲۰ ولت به عنوان منبع تغذیه عملیاتی و بستن واحد کنترل؛

• تبدیل AC ۲۲۰ ولت به DC تنظیم شده ۲۲۰ ولت برای منبع تغذیه عملیاتی و بستن؛

• تغذیه واحد کنترل با یک باتری لیتیوم داخلی.

بدنه بازکننده با ترانسفورماتورهای جریان نوع بوشینگ (CTs) مجهز شده است تا جریان خط را شناسایی کند. مقادیر اندازه‌گیری شده از هر فاز به طور جداگانه به واحد کنترل منتقل می‌شوند. پس از تأیید جریان خرابی و یک تأخیر زمانی پیش‌فرض، بازکننده به صورت خودکار عملیات بازکردن و بستن را بر اساس یک توالی پیش‌فرض انجام می‌دهد. هنگامی که خرابی موقتی در سیستم رخ می‌دهد، تابع بازکردن خودکار تامین برق را به صورت خودکار بازنشانی می‌کند.

اگر خرابی دائمی باشد، بازکننده بر اساس توالی پیش‌فرض خود عمل می‌کند. پس از انجام تعداد پیش‌فرض تلاش‌های بازکردن (معمولاً سه بار)، خرابی را دائمی می‌داند. سپس یک تقسیم‌کننده شاخه خرابی را جدا می‌کند و برق به بخش‌های بدون خرابی باز می‌گردد. برای رفع خرابی و بازنشانی وضعیت قفل شدن بازکننده به حالت عادی، مداخله دستی لازم است. هنگامی که بازکننده با تقسیم‌کننده‌ها و قطعکننده‌های شاخه‌ای هماهنگ کار می‌کند، به طور مؤثر خرابی‌های موقتی را رفع می‌کند و محل‌های خرابی دائمی را جدا می‌کند و مدت زمان قطعی برق و محدوده تحت تأثیر را به حداقل می‌رساند.

۲. روش‌های تغییر واحد کنترل بازکننده خودکار خلاء ۱۰ کیلوولت خارجی

برای کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری، ما در تبدیل یک طرح را اجرا کردیم که واحد کنترل بازکننده خودکار خلاء ۱۰ کیلوولت خارجی را حذف کرده و دستگاه را به یک قطعکننده خلاء خارجی تبدیل می‌کند. پس از اینکه زیرستانسیون یک سیستم اتوماسیون یکپارچه را اتخاذ می‌کند، توابع محافظت و نظارت بازکننده باید غیرفعال شوند. با این حال، سیگنال‌های جریان از بدنه بازکننده و مدارهای قطع/بستن قطعکننده باید به واحد محافظت و نظارت ۱۰ کیلوولت سیستم اتوماسیون یکپارچه متصل شوند. تغییرات مورد نظر به شرح زیر است:

غیرفعال کردن توابع محافظت و تشخیص بازکننده با قطع منبع تغذیه و مدارهای خروجی واحد کنترل در بلاک اتصال.

سیگنال‌های جریان از بدنه بازکننده معمولاً از طریق بلاک اتصال واحد کنترل به واحد محافظت و نظارت ۱۰ کیلوولت متصل می‌شوند. سیم‌کشی از بلاک اتصال به واحد کنترل اصلی باید قطع شود تا از مدارهای فرعی جلوگیری شود. یا می‌توان سمت ثانویه CTs روی بدنه بازکننده را مستقیماً به واحد محافظت و نظارت ۱۰ کیلوولت متصل کرد.

منبع تغذیه واحد محافظت و نظارت یکپارچه ۱۰ کیلوولت معمولاً DC ۲۲۰ ولت یا ۱۱۰ ولت است. با توجه به سه نوع تغذیه اصلی واحد کنترل، روش‌های تغییر به شرح زیر است:

• پیکربندی اصلی: AC ۲۲۰ ولت برای هر دو منبع تغذیه عملیاتی و بستن
  → جایگزینی سیم‌پیچ قطع/بستن با نسخه DC ۲۲۰ ولت یا ۱۱۰ ولت. اگر موتور بارگیری فنری که هم AC و هم DC را پشتیبانی نمی‌کند، باید جایگزین شود.

• پیکربندی اصلی: تبدیل AC ۲۲۰ ولت به DC تنظیم شده ۲۲۰ ولت
  → قطع منبع تغذیه از واحد کنترل به مدارهای قطع/بستن و تغذیه مستقیم آنها از واحد محافظت و نظارت یکپارچه ۱۰ کیلوولت. منبع تغذیه کنترل زیرستانسیون باید به DC ۲۲۰ ولت تنظیم شود.

• پیکربندی اصلی: تغذیه واحد کنترل با باتری لیتیوم داخلی
  → در این مورد، مدار کنترل معمولاً از DC ۳۶ ولت یا ۱۲ ولت استفاده می‌کند، در حالی که مدارهای قطع/بستن از AC ۲۲۰ ولت استفاده می‌کنند. در حین تغییر، سیم‌پیچ‌های قطع/بستن باید جایگزین شوند. دستمال سیم‌پیچ باید به صورت سری با تماس‌های کمکی قطعکننده متصل شود و مستقیماً به بلاک اتصال منتهی شود. هر موتور بارگیری فنری که هم AC و هم DC را پشتیبانی نمی‌کند، باید جایگزین شود.

به دلیل ساختار فشرده واحد کنترل، هنگام انتخاب سیم‌پیچ‌های جایگزین قطع/بستن و موتورهای بارگیری، محصولاتی با ابعاد مشابه با اصلی ترجیح داده می‌شوند. به طور کلی، سیم‌کشی جدید نباید هیچ ارتباطی با مدارهای واحد کنترل اصلی داشته باشد تا از مدارهای فرعی جلوگیری شود.

۳. نتیجه‌گیری

در طی تبدیل شبکه برق روستایی، چالش‌هایی ممکن است در زمان تطبیق تجهیزات موجود با سیستم‌های اتوماسیون جدید ظاهر شود. با این حال، به شرطی که راه‌حل‌های مناسبی برای این مسائل ایجاد شود، می‌توان همزمان هزینه‌ها را کاهش داد و هدف‌های پروژه را برآورده کرد.

توجه: این روش تازه‌سازی نسبتاً در به‌روزرسانی‌های اولیه شبکه‌های برق روستایی (مثلاً قبل از سال ۲۰۱۰) یا در زمان حذف تجهیزات قدیمی معمول بود. در شبکه‌های برق روستایی امروز، دستگاه‌های هوشمند جدید یا شیرهای قطع کننده خلأ اختصاصی بیشتر مستقیماً استفاده می‌شوند.