פתרון מפסק תקע מת כביש IEE-Business עבור אזורים במישור האפריקאי (אתיופיה)

רקע הפרויקט​
אתיופיה, הממוקמת במדינת הגבעות של מזרח אפריקה, ממוקמת בממוצע מעל 3,000 מטרים. באזורים מסוימים הטמפרטורות בחורף יכולות לרדת עד ל-30°C-, עם שונות טמפרטורה יומית משמעותית (עד 25°C יומי) ואירדובולנטיות חזקה. המערכת החשמלית המקומית מתמודדת עם אתגרים הבאים:

1. ​סיכון לליקווידציה של גז SF6: מפסקי דיאלקטרי שוטפים מסורתיים בסגנון "Dead Tank SF6 Circuit Breakers" פגיעים לליקווידציה של גז SF6 בטמפרטורות נמוכות (טמפרטורת ליקווידציה קריטית ≈ -28.5°C), מה שמפחית את הבידוד והביצועים של כיבוי קשת, ועשוי לגרום לתקלות תפעוליות.
2. ​הצטמקות בידוד בגבהים גבוהים: צפיפות אוויר נמוכה מחלישה את חוזק הבידוד החיצוני, מה שדורש רמה גבוהה יותר של בידוד או עיצובים מיוחדים עבור מפסקי Dead Tank SF6 Circuit Breakers.
3. ​קושי תחזוקה גבוה: באזורים מרוחקים חסרה כמות מספקת של משאבים לתחזוקה, מה שמצריך ממפסקי Dead Tank SF6 Circuit Breakers להיות בעלי יכולת תפעול ללא תחזוקה לאורך זמן.

​פתרון​
כדי להתמודד עם האתגרים הסביבתיים והטכניים, ננקטו בצעדי אינטגרציה הבאים עבור מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker:

1. ​אופטימיזציה של גז מעורב​
   • ​ערבוב גז SF6+CF4: ערבוב של 25% SF6 ו-75% CF4 מוריד את טמפרטורת הליקווידציה הקריטית ל-60°C-, מבטיח יציבות של הגז עבור מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker בתנאי קור קיצוני.
   • ​בקרה על לחץ: לחץ המנומס של מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker מוגדר ל-0.6 MPa (לחץ מדידה), בשילוב עם הדבקה משופרת למנוע נישאות גז בטמפרטורות נמוכות.
2. ​מערכת חימום ובידוד תרמי​
   • ​פסי חימום פנימיים: מערכת חימום חשמלית בעוצמה של 300W מותקנת בתוך גוף מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker ובצינורות לחץ, מפעילה עצמית מתחת לטמפרטורה של 20°C- כדי לשמור על לחץ הגז מעל סף הליקווידציה.
   • ​בידוד דו-שכבתי: מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker משתמש במעטפת חיצונית עמידה באולטרה סגול ובשכבת אירוגל פנימית כדי להפחית אובדן חום ולהתמודד עם קרינה סולארית בגובה רב.
3. ​התאמה לגבהים גבוהים​
   • ​בידוד משופר: עמידות מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker בפני מתח פליטה מגעמים מוגברת ל-550 kV (לפי התקן 450 kV), עם מבודדים פורצלן מוארכים (31mm/kV).
   • ​עיצוב אנטי-زلזלים: תוספות של קשרים גמישים ובסיסי ספיגת זעזועים למפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker, מקיימות את דרישות ה tslint=0.3g אופקיים ו-0.15g אנכיים.
4. ​תמיכה תחזוקה חכמה​
   • ​מעקב גז מקוון: מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker מצויד במדליות צפיפות וחיישני מים מיקרוסקופיים לעקבות בזמן אמת על לחץ ומזהם של ערבוב הגז SF6, ומשדרים נתונים דרך לווין למערכות שליטה מרכזי.
   • ​תחזוקה מודולרית: מנגנון פועל על בסיס קפיצי (לדוגמה, סוג CTB-1) מאריך את חייו המכניים של מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker ל-10,000 פעולות, מפחית את הצרכים לתחזוקה במקום.

​תוצאות​
מאז השקת הפתרון של מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker בשנת 2024, הוא הציג ביצועים יוצאי דופן ברשת הגובה של אתיופיה:

1. ​אמינות משופרת: מערכות גז מעורב וחימום מאפשרות לתפעול יציב של מפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker ב-40°C-, מפחיתות את שיעור הכשלים ב-85% ללא הפסקות כתוצאה מליקווידציה של גז.
2. ​\Vתקנה תחזוקה נמוכה: תדירות תחזוקה שנתית ירדה מ-6 ל-1, מפחיתה עלויות ב-30%.
3. ​התאם סביבתי: השימוש ב-SF6 במפסק Dead Tank SF6 Circuit Breaker ירד ב-75%, מפחית את פליטת גזי החממה ב-80% בהשוואה לפתרונות קונבנציונליים, בהתאם להסכם פריז.