مشكلات وحلول لربط الكابلات في وحدة الحلقة الرئيسية ذات الخزان المشترك المعزولة بالغاز SF₆ بجهد 10 كيلوفولت (الأسلوب الأوروبي)
المشاكل والحلول لوحدات التوزيع الدائرية SF₆ ذات الخزان المشترك بجهد 10 كيلوفولت (الأوروبية) للاتصالات الكبلية
مع الاستخدام الواسع لخطوط الكابلات في شبكات التوزيع الحضرية، يتم تبني وحدات التوزيع الدائرية SF₆ ذات الخزان المشترك بجهد 10 كيلوفولت (الأوروبية) بشكل واسع كعقد شبكة بسبب خصائصها من العزل الكامل والتغليف الكامل وتشغيل خالي من الصيانة والحجم المدمج والمرونة في التثبيت. هذه الوحدات الدائرية الأوروبية SF₆ ملائمة للمناطق الساحلية ذات البيئات الرطبة والضباب المالح وتقدم موثوقية تشغيل عالية.
تشير الفشل التشغيلي الأخير للوحدات الدائرية إلى أن معظم المشاكل تنشأ من مشاكل في نقاط الاتصال بين فوهات الوحدة الدائرية وأكواب الكابلات بجهد 10 كيلوفولت. هذا خاصة بالنسبة للوحدات الداخلية والخارجية التي تتعامل مع التيار العالي والأكواب ذات القسم الكبير. عند حدوث فشل، يتطلب الأمر إزالة الطاقة وإعادة تثبيت الوحدة الدائرية بالكامل وإعادة تركيب موصل T-body الخاص بكابل. هذا يؤثر بشكل كبير على موثوقية التزويد بالطاقة ويسبب خسائر اقتصادية كبيرة.
الاتصال بين فوهات الوحدة الدائرية وأكواب الكابلات بجهد 10 كيلوفولت هو نقطة ضعف تشغيلية حاسمة. يحلل هذا المقال المشاكل الموجودة ويقترح حلولًا.
1. المشاكل المرتبطة بوحدات التوزيع الدائرية ذات الخزان المشترك وأكواب الكابلات الثلاثية النواة
حالياً، وحدات التوزيع الدائرية SF₆ ذات الخزان المشترك بجهد 10 كيلوفولت (الأوروبية) وموصلاتها T-body الخاصة بأكواب الكابلات هي أساساً علامات تجارية أوروبية. وهي مصممة أساساً للأكواب الأحادية النواة، والتي تكون أسهل في التثبيت والتركيب ولا تفرض عزم دوران على الفوهات، مما يضمن اتصال جيد بين المحطة والفوهات ويقلل من احتمالية الأعطال الحرارية. على العكس، يكون تركيب الكابلات الثلاثية النواة أكثر تعقيداً بكثير، مما يؤدي إلى عدة مشاكل غير موجودة في التركيب الأحادي النواة:
- نقطة تثبيت الكابلات الثلاثية النواة هي الغلاف الخارجي: لا يمكن تثبيت الأطوار بشكل مستقل. حتى بعد الاتصال، يمكن أن ينقل وزن الكابل نفسه أو القوى الخارجية عزم دوران إلى أقسام الفوهات.
- يتطلب ترتيب الأطوار عزم دوران: أثناء تركيب الكابلات الثلاثية النواة، غالباً ما يتطلب ترتيب الأطوار تطبيق عزم دوران قبل التثبيت. بعد التركيب، يفرج الإجهاد الداخلي الناجم عن هذا الانحناء تدريجياً، مما يولد عزم استعادة يؤثر على الفوهات.
- ارتفاع صندوق الكابل محدود: يقيده ارتفاع صندوق الكابل المدمج للوحدات الدائرية (مصمم للأكواب الأحادية النواة) طول كل نواة كابل فردية.
- إمكانية التكيف محدودة بعد الانتهاء: بمجرد تثبيت محطة الكابل، يتم تحديد طول التركيب. مع أطوال النوى الفردية الأقصر (بسبب قيود المساحة) والتي تكون صعبة الانحناء، غالبًا ما يتطلب دفع T-body إلى الموضع تطبيق قوى دفع سحب أو رفع زائد. هذا يعرض الفوهات للخطر أو يسبب اتصالًا ضعيفًا.
2. الحلول
لمعالجة المشاكل المذكورة أعلاه، يمكن تنفيذ الحلول المتعلقة بالوحدة الدائرية نفسها، وموصلات T-body، وممارسات التركيب، والأساس المدني للوحدة الدائرية.
2.1 وحدة التوزيع الدائرية (RMU)
2.1.1 زيادة ارتفاع صندوق الكابل بشكل كافٍ:
صناديق الكابلات لوحدات RMU ذات الخزان المشترك SF₆ عادة ما تكون صغيرة (حوالي H: 600mm، W: 350mm). هذا يناسب الكابلات الأحادية النواة بشكل جيد ولكن يجعل تركيب موصلات T-body، خاصة على الكابلات ذات القسم الكبير (240mm² أو 300mm²)، صعباً جداً للكابلات الثلاثية النواة. يحتاج غلاف تقسيم T-body أيضاً إلى مساحة، مما يترك حوالي 400mm فقط للنوى الكابلية. النوى الكبيرة صلبة، ومع قيود الموقع، فإن تحقيق وضع T-body الصحيح صعب.
- الحل: رغم أن وحدات RMU ذات الخزان المشترك معيارية، يمكن زيادة ارتفاع التركيب باستخدام قاعدة تمديد. رفع ارتفاع الصندوق إلى حوالي 800mm وضمان أن يكون المسافة العمودية بين ماسك الكابل ومركز الفوهة ذات الجهد العالي ≥750mm يسمح بطول نوى حوالي 600mm. هذا يسهل تركيب T-body بشكل صحيح. بشكل أساسي، تقوم قاعدة التمديد بتقديم النوى الفردية المنفصلة بعد تقسيم الكابل الثلاثي النواة، مما يمكّن من الاتصال مثل الكابلات الأحادية النواة.
- الفوائد: (1) يقلل بشكل كبير من عزم الدوران على الفوهات؛ (2) يزيد من التسامح في التركيب، مما يقلل الحاجة للقوة؛ يقلل من خطر تسرب الغاز؛ (3) يسهل وضع المحطات والمخاريط الضاغطة بشكل صحيح.
2.1.2 اعتبار التوصيلية خلال اختيار RMU:
وحدات RMU القياسية بقدرة 630A غالباً ما تحتوي على فوهات برغي بقطر أنبوب نحاسي خارجي 25mm وفتحة داخلية مسننة لمسمار M16 (مساحة التوصيل حوالي 289.6mm²). غالباً ما تكون مساحة الاتصال الفعلية أصغر بسبب التسامح المناسب. عندما يتم استخدام مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ (بسبب النحاس الناعم)، يعتمد التوصيل فقط على هذا الاتصال النهائي. داخل العزل المغلق، تكون عملية التبريد ضعيفة. إذا كان الاتصال بين المحطة والفوهة ضعيفًا تحت التيار العالي (>400A)، يحدث أعطال حرارية.
- الحل: لوحدات RMU التي تستخدم كابلات 240mm² أو 300mm² تعمل بأكثر من 400A، يجب اختيار نماذج بفوهات مرتبطة بقدرة 800A (أنبوب نحاسي خارجي Ø 32mm) لتقليل خطر الأعطال الحرارية.
2.1.3 تعزيز مراقبة درجة حرارة فوهات RMU:
لا يمكن فتح وحدات RMU ذات الخزان المشترك المغلق للتفتيش. لا يمكن للتصوير الحراري القياسي قياس درجة حرارة المفاصل. إضافة منافذ تفتيش تؤدي إلى تقويض تصنيف IP.
- الحل:
- الفحوصات الروتينية: الشعور بدفء لوحة صندوق الكابل الأمامية يدوياً للكشف عن زيادة درجة حرارة T-body.
- الوحدات الحرجة: إزالة الطاقة بشكل دوري بعد التشغيل الأولي ذو التيار العالي لفحص الاتصالات للبحث عن علامات زيادة الحرارة.
- أفضل الممارسات (التكنولوجيا): تركيب أجهزة استشعار درجة الحرارة مباشرة على فوهات RMU أو موصلات T-body لمراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي.
2.2 موصل T-Body لكابل
2.2.1 ضمان جودة المكونات الموصلة:
تحويل إلى مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ يجعل التوصيل يعتمد فقط على الاتصال النهائي، مما يزيد من متطلبات بنية/جودة المادة للمحطة. المشاكل الشائعة:
سطح الاتصال للمحطة ضيق جداً/الفتحة كبيرة جداً → تقليل مساحة الاتصال.
جودة المادة للمحطة ضعيفة، الطلاء غير متساوٍ.
عدم التطابق بين انحدار فتحة المحطة والبرغي ثنائي الطرف → المحطة لا يمكنها الاتصال بشكل صحيح مع الفوهة → التوصيل عبر البرغي فقط.
washer النحاسية رقيقة جداً/صغيرة جداً → لا يمكن ضمان الاتصال الموازي بين المحطة والفوهة.
كلها تؤدي إلى تقليل قدرة التوصيل وخطر الأعطال الحرارية.
- الحل: تحديد مكونات موصل T-body الموصلة بشكل واضح:
- عرض سطح الاتصال للمحطة: 25mm أو 32mm (تطابق مساحة التوصيل للفوهة).
- مادة المحطة: نحاس T2 (>99.9% Cu، كهربائي، مصبوب، مُعتَمَد). طلاء القصدير أو الفضة.
- washer: سطح كبير، ≥3mm سميك لضمان الاتصال تحت الضغط الجيد.
2.2.2 اختيار موصلات T-Body ذات المواد الناعمة لتيسير التركيب:
T-bodies المصنوعة من EPDM أو البلاستيك الصلب/الكاوتشوك صلبة/قابلة للكسر، صعبة التعديل أثناء التركيب (خاصة النوى الكبيرة/المخاريط الضاغطة/العزل)، وصعبة التحقق من الوضع. ضعف المرونة/القوة الشعاعية يعرض للمخاطر طويلة الأمد من الانفصال والتتبع.
- الحل: اختيار موصلات T-Body المصنوعة من الكاوتشوك السيليكوني لوحدات RMU ذات الخزان المشترك. الفوائد: ناعمة، مرن → سهل التعديل في الوضع؛ قوة شعاعية ممتازة وتوزيع موحد → ختم جيد، يمنع التتبع؛ قوة ميكانيكية كافية لغرف RMU.
2.3 ممارسات التركيب في الموقع
2.3.1 تأمين نقطة دخول الكابل:
تأمين الكابل الثلاثي النواة الداخل إلى RMU مستقيم تحت الفوهات ذات الجهد العالي باستخدام ماسك الكابل. تجنب ميل أو دخول الكابل بدون دعم. الكابلات غير المؤمنة تفرض عزم دوران/قوى سحب، قد تؤدي إلى تآكل الفوهات/الختم → تسرب SF₆، تشققات الفوهات، أعطال الجهد العالي.
- وضع النوى عمودياً وبشكل متناظر؛ تقليل الانحناء.
- وضع القفاز الفرعي وماسك الكابل بأدنى مستوى ممكن (≥750mm المسافة العمودية من الفوهات).
- عملية الموقع: بعد سحب الكابل من خلال الأساس إلى الصندوق، قطع أي نهاية كابل متأذية. التحقق من تسلسل الأطوار. توجيه زاوية دخول الكابل بحيث تكون النوى مستقيمة نحو الفوهات. إذا كانت الزاوية كبيرة، سحب الكابل إلى الخندق/الحفرة، تصحيح الزاوية، ثم إعادة الإدخال والتثبيت بإحكام. التثبيت المزدوج: حيثما يكون ذلك ممكناً، إضافة نقطة تثبيت ثانية (مثل العارضة الثابتة في خندق الكابل أسفل) لتأمين الغلاف الخارجي بشكل أكبر.
2.3.2 فصل الأطوار وكابل التحضير:
- تثبيت القفاز الفرعي لكابل باستخدام ماسك قبل تقليم أطوال النوى.
- محاذاة الطور B مع فوهة B.
- انحناء طفيف لأطوار A/C الخارجيين عند الجذر قبل محاذاتهم عمودياً مع فوهاتهم.
- وضع البرغي النهائي في الفوهة، تعليق المحطة عليها بسهولة.
- تقليم نهايات النوى إلى الطول المطلوب بعد التحقق من التوافق.
- هام: تثبيت الكابل قبل التقليم النهائي. عدم القيام بذلك يؤدي إلى أطوال نوى غير متسقة → ضغط على الفوهات واتصال ضعيف.
- عملية تقشير/تنظيف:
- اتباع أبعاد تقشير الشركة المصنعة بالضبط.
- تجنب تلف الطبقات الداخلية أثناء تقشير الطبقات الخارجية.
- منع الخدوش الطولية على عزل النوى بالتأكيد → يمنع التتبع الداخلي.
- استخدام ورق التنظيف المقدم من الشركة المصنعة. تجنب المذيبات الأخرى مثل الكحول الصناعي.
- استخدام مادة polyfluoroether-based (Compatible with silicone rubber). تجنب زيت السيليكون → الذوبان المتبادل → جفاف الواجهة → خطر التتبع.
2.3.3 تركيب مخروط الضغط:
- تأكد من أن مخروط الضغط يطابق حجم الكابل → تداخل صحيح. إذا كان ضيقاً جداً: تركيب صعب، خطر الانشقاق. إذا كان فضفاضاً جداً: ختم سيء، خطر التفريغ السطحي.
- تحديد الموضع بدقة وفقاً لتعليمات الشركة المصنعة لـ T-body (المواقع النسبية لعزل الكابل والنوى تؤثر على السيطرة على الضغط والختم). التسامح المحدود.
- تحديد موقع مخروط الضغط على الجزء العمودي من الكابل إذا أمكن → يضمن أفضل ختم.
- منع الأشياء الحادة من خدش سطوح الكاوتشوك السيليكوني.
- تطبيق طبقة موحدة من المزلق المتوافق على الأسطح المتداخلة.
2.3.4 ضمان مساحة اتصال كافية للموصل:
اتصال الموصل داخل الأكمام العازلة غير مرئي/صعب التحقق. يجب التأكد من:
- سطح المحطة موازٍ لسطح التوصيل للفوهة → تقليل الضغط على الفوهة.
- اتصال ممتاز لمنع التسخين.
- الضغط: ضغط المحطة على النواة وفقاً للإجراءات. تأكد من أن وجه المحطة موازٍ لمستوى الفوهة. بعد إغلاق أدوات الضغط تماماً، احتفظ بالضغط لمدة 10-15 ثانية. إزالة الأطراف. تنظيف المحطة والعزل النواة.
- الاتصال: وضع المحطة على البرغي، دفع T-body إلى الفوهة → تأكد من الاتصال الموازي بين المحطة والفوهة قبل التشديد.
2.3.5 ضمان الأرضية الموثوقة:
يجب أرضية موصلات T-body المحمية باستخدام حلقات/أسلاك أرضية متخصصة متصلة بشبكة الأرضية للوحدة الدائرية. مخاطر الفشل: تراكم الشحنات الساكنة على السطح → خطر الصدمة.
التفريغ السطحي إلى الأرض القريبة → تآكل المواد الكهربائي.
2.4 متطلبات الأساس المدني للوحدة الدائرية
- قاعدة الوحدة الدائرية عادة ما تكون 300-500mm فوق مستوى الأرض.
- يجب أن يكون عمق خندق الكابل تحت القاعدة ≥800mm; يسعى لتحقيق 1000mm إذا سمح الموقع.
- الهدف: توفير نصف قطر انحناء كافي لدخول الكابل (خاصة الأقسام الكبيرة)، مما يسمح بالدخول عمودياً تقريباً → يقلل من الضغط على الكابل/الاتصال.
