حل شركة روكويل لقاطع الدائرة SF6 للمحطات الفرعية في المرتفعات الإثيوبية

أ. خلفية المشروع​
تتميز المرتفعات الإثيوبية بأرتفاعاتها الكبيرة (متوسطها أكثر من 2,500 متر) والمناخ البارد الشديد (تصل درجات الحرارة في الشتاء إلى -30°C) وموقعها داخل منطقة الصدع الأفريقي الشرقية النشطة زلزالياً. تشكل هذه الظروف تحديات كبيرة للمعدات الكهربائية:

1. ​خطر تسييل غاز SF6: عند ضغط تشغيل 0.6 ميجا باسكال، يتجمد غاز SF6 عند -25°C. يمكن أن يسبب البرد الشديد التسييل مما يؤدي إلى تدهور العزل وخسارة قدرة إخماد القوس الكهربائي.
2. ​تهديدات الزلازل: تشهد المنطقة هزات أرضية بقوة تتجاوز 8 درجات. تكون الاتصالات الرigid التقليدية عرضة للتلف الميكانيكي أو تسرب الغاز بسبب النشاط الجيولوجي.
3. ​اعتماد كبير على الصيانة الخارجية: الخبرة التقنية المحلية محدودة، مما يتطلب الاعتماد طويل الأمد على مقاولي الصيانة الدوليين، مما يؤدي إلى تكاليف مرتفعة وتأخير في الاستجابة.
   لمواجهة هذه التحديات، يجب على Rockwill تصميم حل لكسر الدائرة SF6 مخصص للظروف المرتفعة والباردة والزلزالية مع ضمان التشغيل والصيانة المستدامة.

​ث. تصميم وتثبيت كاسر دائرة SF6 المستهدف​

1. ​تصميم مضاد للتسييل​
   • ​وحدات تسخين مدمجة: استنادًا إلى الحلول المثبتة في المناطق الباردة في الصين، يتم دمج شرائح التسخين من سبيكة النيكل الكروم (800-1,200 واط) عند قاعدة العازل الخزفي لكاسر الدائرة. يتم ربطها بمستشعرات الحرارة للتحكم في الحلقة المغلقة، مما يضمن أن يبقى غاز SF6 فوق -18°C (وهو أعلى من نقطة التسييل عند -25°C تحت ضغط 0.6 ميجا باسكال).
   • ​تحسين العزل الحراري: يتم تغليف العازل الخزفي والأنبوب بالجيل الهلامي النانوي، مما يقلل من فقدان الحرارة ويحسن كفاءة التسخين بنسبة 30% في البرد الشديد.
2. ​تصميم تعزيز ضد الزلازل​
   • ​اتصالات أنابيب مرنة: تسمح الأنابيب المرنة لغاز SF6 بنقل محوري (±15 مم) ونقل شعاعي (±10 مم)، مما يمنع فشل الختم بسبب تركيز الضغط الزلزالي.
   • ​أوتاد مقوية ومحامل عزل متحركة: يتم استخدام الفولاذ Q345B في الأوتاد مع تقوية متداخلة، بينما تقوم المحامل المتحركة بالاحتكاك بامتصاص 80% من الطاقة الزلزالية، مما يقلل من استجابة تسارع المعدات إلى أقل من 0.3g.
3. ​نظام صيانة محلي​
   • ​مركز تدريب تقني: يوجد مركز تدريب في أديس أبابا يقدم دورات ثنائية اللغة (الإنجليزية والأمهرية) تركز على كشف غاز SF6 وضبط نظام التسخين وتقييم المعدات بعد الزلازل.
   • ​نظام مراقبة ذكي: يقوم مستشعرات إنترنت الأشياء بمراقبة الضغط والحرارة والاهتزازات في الوقت الحقيقي. تتنبأ خوارزميات الذكاء الصناعي بالأعطال وتولد أوامر الصيانة، مما يقلل من الفحوصات اليدوية بنسبة 50%.

​ثالثا. النتائج المتوقعة​

1. ​تعزيز موثوقية المقاومة للتسييل: تعمل أنظمة التسخين على استقرار درجات حرارة حجرة إخماد القوس فوق -18°C، مما يقضي على مخاطر تسييل غاز SF6. تنخفض معدلات فشل كاسر الدائرة السنوية إلى أقل من 0.5 حادث لكل وحدة.
2. ​امتثال للزلازل: تمكن الاتصالات المرنة والتصميمات العازلة للمعدات من تحمل هزات أرضية بقوة 8 درجات، مع الحفاظ على ≥95% من الوظائف بعد الزلازل.
3. ​تحسين تكاليف الصيانة: تقصير دورة تدريب الفنيين المحليين إلى 3 أشهر. تحسين وقت الاستجابة للصيانة من 72 ساعة إلى 8 ساعات، مما يقلل من تكاليف الدورة الحياتية بنسبة 40%.
4. ​تأكيد التكيف مع البيئة: تم اختبار الحل بنجاح في درجات حرارة تصل إلى -40°C وأجريت عليه تجارب على منصة محاكاة الزلازل، مما يلبي الاحتياجات المركبة للبيئات المرتفعة والباردة ذات النشاط الزلزالي العالي في شرق أفريقيا.