حل لكسر دائرة الغاز السفلي لـ IEE-Business للمناطق المرتفعة في أفريقيا (إثيوبيا)

خلفية المشروع​
توجد إثيوبيا على المرتفعات الأفريقية الشرقية، بمتوسط ارتفاع يتجاوز 3,000 متر. في بعض المناطق، يمكن أن تنخفض درجات الحرارة الشتوية إلى -30°C، مع تغيرات حرارية يومية كبيرة (تصل إلى 25°C يومياً) وأشعة فوق بنفسجية شديدة. يواجه النظام الكهربائي المحلي التحديات التالية:

1. ​مخاطر تسييل غاز SF6: تكون المفاتيح القاطعة التقليدية لخزان الموت من نوع SF6 عرضة للتسييل عند درجات الحرارة المنخفضة (درجة الحرارة الحرجة للتسييل ≈ -28.5°C)، مما يؤثر على أداء العزل والقضاء على الشرارة، وقد يتسبب في فشل التشغيل.
2. ​تدهور العزل في المرتفعات: انخفاض كثافة الهواء يضعف قوة العزل الخارجي، مما يتطلب زيادة مستويات العزل أو تصميمات خاصة للمفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6.
3. ​صعوبة الصيانة العالية: نقص الموارد الصيانة في المناطق النائية يتطلب أن تكون المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 قادرة على العمل دون صيانة طويلة الأمد.

​الحل​
لمعالجة التحديات البيئية والتقنية، تم تنفيذ الإجراءات المتكاملة التالية للمفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6:

1. ​تحسين الغاز المختلط​
   • ​خليط غاز SF6+CF4: خليط بنسبة 25% من SF6 و75% من CF4 يقلل من درجة الحرارة الحرجة للتسييل إلى -60°C، مما يضمن استقرار الغاز للمفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 في البرد الشديد.
   • ​تحكم بالضغط: يتم ضبط الضغط المقنن للمفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 على 0.6 MPa (ضغط مقياس)، بالإضافة إلى تحسين الختم لمنع تسرب الغاز عند درجات الحرارة المنخفضة.
2. ​نظام التسخين والعزل الحراري​
   • ​شرائط التسخين المدمجة: يتم دمج نظام تسخين كهربائي بقوة 300 واط في جسم المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 وفي خطوط الضغط، ويتم تشغيله تلقائيًا تحت درجة حرارة -20°C للحفاظ على ضغط الغاز أعلى من عتبة التسييل.
   • ​عزل ثنائي الطبقة: تستخدم المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 غلافًا خارجيًا مقاومًا للأشعة فوق البنفسجية ومادة آيروجيل الداخلية لتقليل فقدان الحرارة وتحمل الإشعاع الشمسي على المرتفعات.
3. ​التكيف مع المرتفعات​
   • ​تعزيز العزل: يتم رفع الجهد الذي تتحمله المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 ضد الصواعق إلى 550 كيلوفولت (مقابل 450 كيلوفولت القياسي)، مع استخدام عوازل سيراميك ذات مسافة زحف ممتدة (31 مم/كيلوفولت).
   • ​التصميم المقاوم للزلازل: يتم إضافة روابط مرنة وأساسات ماصة للصدمات إلى المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 لتلبية متطلبات الزلازل البالغة 0.3g أفقيًا و0.15g عموديًا.
4. ​دعم الصيانة الذكي​
   • ​مراقبة الغاز عبر الإنترنت: يتم دمج أجهزة استشعار الكثافة والمياه الدقيقة في المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 لمتابعة ضغط وخفة خليط SF6 في الوقت الفعلي، وإرسال البيانات عبر الأقمار الصناعية إلى أنظمة التحكم المركزية.
   • ​صيانة مكونة: يتم استخدام آلية تعمل بالربيع (مثل نوع CTB-1) لتمديد عمر المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 الميكانيكي إلى 10,000 عملية، مما يقلل من الحاجة إلى الصيانة على الموقع.

​النتائج​
منذ نشرها في عام 2024، قدّمت حل المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 أداءً استثنائيًا في شبكة المرتفعات الإثيوبية:

1. ​تعزيز الموثوقية: تمكن أنظمة الغاز المختلط والتسخين من تشغيل المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 بشكل مستقر عند -40°C، مما يقلل من معدلات الفشل بنسبة 85% دون انقطاع بسبب تسييل الغاز.
2. ​تخفيض تكاليف الصيانة: انخفضت تواتر الصيانة السنوية من 6 إلى 1، مما قلل من التكاليف بنسبة 30%.
3. ​الامتثال البيئي: انخفض استخدام غاز SF6 في المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 بنسبة 75%，减少了75%的SF6使用量，与传统解决方案相比，温室气体排放减少了80%，符合《巴黎协定》的要求。

​النتائج​
منذ نشرها في عام 2024، قدّمت حل المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 أداءً استثنائيًا في شبكة المرتفعات الإثيوبية:

1. ​تعزيز الموثوقية: تمكن أنظمة الغاز المختلط والتسخين من تشغيل المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 بشكل مستقر عند -40°C، مما يقلل من معدلات الفشل بنسبة 85% دون انقطاع بسبب تسييل الغاز.
2. ​تخفيض تكاليف الصيانة: انخفضت تواتر الصيانة السنوية من 6 إلى 1، مما قلل من التكاليف بنسبة 30%.
3. ​الامتثال البيئي: انخفض استخدام غاز SF6 في المفاتيح القاطعة لخزان الموت من نوع SF6 بنسبة 75%، مما قلل من انبعاثات الغازات الدفيئة بنسبة 80% مقارنة بالحلول التقليدية، مما يتوافق مع اتفاقية باريس.