واحدهای اصلی حلقه SF₆ (RMUs) و بازسازی شبکه شهری

مروری بر وضعیت​
شبکه‌های توزیع قدیمی بیشتر دارای ساختار شعاعی هستند و خطوط ورودی و خروجی آنها عمدتاً از نوع هوایی می‌باشند. تجهیزات کلیدزنی معمولاً شامل کلیدهای خلاء با عایق هوایی یا کلیدهای با روغن کم مصرف هستند. این شبکه‌ها به دلیل مشکلات متعدد، هزینه‌های عملیاتی بالا و قطع برق‌های طولانی و گسترده در صورت وقوع خطا، توسعه اقتصادی را به شدت محدود می‌کنند.

با رشد سریع اقتصادی و اجرای پروژه‌های تجدیدسازی شبکه شهری، نیاز به قابلیت اطمینان بیشتر در تأمین برق افزایش یافته است. واحد‌های حلقه‌ای SF₆ کاملاً عایق‌بندی شده، بسته‌بندی شده، بدون نیاز به نگهداری و فشرده مجدداً تضمینی برای تأمین برق قابل اعتماد شده‌اند.

​1 انواع و ویژگی‌های ساختاری واحد‌های حلقه‌ای SF₆​

​1.1 انواع واحد‌های حلقه‌ای SF₆​
واحد‌های حلقه‌ای SF₆ می‌توانند بر اساس ساختار به دو نوع اصلی تقسیم‌بندی شوند: نوع رزروواره مشترک و نوع واحد مدولار. واحد‌های حلقه‌ای رزروواره مشترک اولیه معمولاً شامل یک ورودی، یک حلقه و یک خروجی بودند که برای بارهای کوچک مناسب بودند. اما با افزایش نیازهای باری، نوع واحد مدولار قابل گسترش ظاهر شد که ظرفیت توزیع بیشینه تا 10 MVA را ارائه می‌دهد.

واحد‌های حلقه‌ای SF₆ می‌توانند بر اساس عملکرد به سه نوع تقسیم‌بندی شوند: نوع کابلی، نوع فیوزی و نوع کلید خلاء SF₆:

• ​نوع کابلی:​​ برای ورودی‌ها و خروجی‌های کابلی استفاده می‌شود. جریان اسمی آن 630A است.
• ​نوع فیوزی:​​ می‌تواند مستقیماً به ترانسفورماتور‌ها متصل شود. جریان اسمی آن 200A است. اما با توجه به اثر گرم شدن فیوز‌ها، هر RMU در واقعیت محدود به تأمین ترانسفورماتور‌های تا 1600 kVA در کاربردهای واقعی است.
• ​نوع کلید خلاء SF₆:​​ برای محافظت از ترانسفورماتور‌های بیش از 1600 kVA استفاده می‌شود. می‌تواند به عنوان واحد ورودی یا بخش باری با محافظ‌های جریان بیش از حد و قطع فوری عمل کند. جریان اسمی آن 630A است و زمان کل قطع خطا 95ms است.
  پیکربندی‌های اساسی واحد‌های حلقه‌ای SF₆ در شکل زیر نشان داده شده‌اند.

​1.2 ویژگی‌های ساختاری واحد‌های حلقه‌ای SF₆​
واحد حلقه‌ای SF₆ نوع رزروواره مشترک معمولاً شامل رزروواره گاز، اتاق عملیاتی و اتاق اتصال کابلی است. واحد مدولار به اضافه اتاق اتصال باری نیاز دارد.

واحد‌های حلقه‌ای SF₆ دارای چهار ویژگی اصلی هستند:

1. ​رزروواره گاز:​​ این بخش مهم‌ترین بخش RMU است. رزروواره گاز شامل کلید بار، بارهای مرکزی، محور کلیدزنی و گاز SF₆ است.
• کلید بار یک کلید سه‌وضعیتی است که شامل کلید جداکننده و کانال قوس الکتریکی است.
• تماس متحرک کلید جداکننده دارای دو مهر و موم ویژه از آلیاژ نیکروم است که دو منظور دارد:
• در زمان باز و بسته شدن کلید، لغزش خشک فراهم می‌کند و مطمئن می‌شود مقاومت تماس بین تماس‌های متحرک و ثابت بعد از استفاده بلندمدت افزایش نیابد.
• به دلیل نقطه ذوب بالای آلیاژ نیکروم، تماس متحرک در زمان بسته شدن یا تحمل دوره‌هایی از جریان کوتاه‌مداری به دلیل گرم شدن ذوب نخواهد شد.
• کانال قوس الکتریکی شامل صفحات دی‌آیونیزه کننده است که قوس الکتریکی را کش می‌دهند، انرژی قوس را کاهش می‌دهند و مقدار فلزی بخار و محصولات تجزیه SF₆ که در زمان قطع جریان بار توسط کلید بار تولید می‌شود را کاهش می‌دهند.
• بخش تماس ثابت بار مرکزی که با کلید جداکننده تماس دارد. علاوه بر برآورده کردن نیازهای ظرفیت جریان اسمی و پایداری حرارتی و مکانیکی، طراحی و ساخت بار مرکزی نیز اثرات میدان الکترومغناطیسی را در نظر می‌گیرد تا تأثیرات میدان مغناطیسی را به حداقل برساند.
• محور کلیدزنی از رزروواره گاز عبور می‌کند و به اتاق عملیاتی متصل می‌شود که اجازه می‌دهد اپراتوران خارج از اتاق، وضعیت بسته، باز و زمینی کلید را کنترل کنند. در محل عبور (تنها اتصال متحرک بین رزروواره و خارج)، ساختار دوبل سیلینگ استفاده می‌شود که به طور دقیق در زمان تخلیه خلاء و پر کردن گاز، بسته‌بندی رزروواره را تضمین می‌کند.
• نرخ تسرب گاز SF₆ فقط 0.0035% است. این نرخ تسرب پایین برای عملکرد بلندمدت و ایمن RMU بسیار مهم است.
• به غیر از گاز SF₆ برای عایق‌بندی و خاموش کردن قوس الکتریکی، رزروواره گاز همچنین شامل اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) است که تولید مجدد گاز SF₆ را شتاب می‌دهد و به عنوان یک خشک‌کننده عالی عمل می‌کند، کیفیت گاز SF₆ را حفظ می‌کند و خطاها را کاهش می‌دهد. در صورت وقوع چنین خطا، یک غشا ضد انفجار زیر رزروواره، گازهای داغ را مستقیماً به گودال کابل زیر یا پشت واحد هدایت می‌کند، دور از اپراتوران در جلوی واحد.
• رزروواره گاز از صفحه فولاد ضد زنگ با ضخامت 3mm ساخته شده و دوطرفه لحیم شده است.
2. ​اتاق عملیاتی:​​ مکانیسم عملیاتی داخلی از طریق محور کلیدزنی به کلید بار و کلید زمینی متصل می‌شود. با استفاده از میله عملیاتی که در سوراخ عملیاتی قرار می‌گیرد، اپراتوران می‌توانند با کمترین تلاش (فقط 60 N·m نیاز است) عملیات بسته، باز و زمینی را به سادگی انجام دهند.
• چون تماس‌های کلید دیده نمی‌شوند، مکانیسم عملیاتی دارای نشانگر وضعیتی است که مستقیماً به محور کلیدزنی متصل شده و وضعیت فعلی کلید بار و کلید زمینی را به طور واضح نشان می‌دهد.
• بین کلید بار، کلید زمینی و صفحه جلویی اتاق، قفل‌های مکانیکی نصب شده‌اند که پنج نیاز ایمنی (عملکردهای پیشگیری از خطا) را برآورده می‌کنند.
• هر دو کلید بار و کلید زمینی دارای مکانیزم‌های سریع‌بسته و سریع‌باز هستند که مطمئن می‌شود سرعت باز و بسته شدن مستقل از سرعت اپراتور باشد.
• سوئیچ‌های با محافظ فیوز (سوئیچ‌های نوع TS) همچنین دارای دستگاه خودکار برای قطع هستند که در نسخه‌های مکانیکی یا الکتریکی موجود است. اصل عملکرد مکانیکی: در زمان خطا کوتاه‌مداری در مدار واحد، فیوز در نیمه‌دور اول (~10ms) جریان خطا ذوب می‌شود. سوزن ضربه‌ای فیوز بر مکانیزم قطع تأثیر می‌گذارد و کلید بار را باز می‌کند. زمان کل قطع خطا فقط 35ms است که به طور مؤثر واحد را محافظت می‌کند و انتشار خطا به واحدهای مجاور را جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، به دلیل عملکرد مکانیکی عالی، جریان انتقالی سوئیچ‌های نوع فیوز می‌تواند به 2300A برسد.
• قفل‌های تخته‌ای می‌توانند به دسته‌های عملیاتی روی صفحه جلوی اتاق عملیاتی اضافه شوند تا از عملیات غیرمجاز جلوگیری شود.
• 08/13/2025