واحدهای حلقه اصلی SF₆ (RMUs) و بازسازی شبکه شهری

نظارت کلی​
شبکه‌های توزیع قدیمی عمدتاً دارای ساختار شعاعی هستند و بیشتر خطوط ورودی و خروجی آنها خطوط هوایی هستند. تجهیزات قطع و اتصال معمولاً شامل دیودهای خلاء با عایق هوا یا دیودهای با روغن کم مصرف هستند. این شبکه‌ها با مشکلات متعدد، هزینه‌های عملیاتی بالا و قطع برق‌های طولانی و گسترده در صورت بروز خطا مواجه هستند که به طور قابل توجهی توسعه اقتصادی را محدود می‌کنند.

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

​۱ انواع و ویژگی‌های ساختاری واحدهای حلقه‌ای SF₆​

​۱.۱ 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 حداکثر تا ۱۰ MVA را ارائه می‌کند.

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

• ​نوع کابلی:​​ برای ورودی‌ها/خروجی‌های کابلی. جریان اسمی آن ۶۳۰A است.
• ​نوع فیوزی:​​ می‌تواند مستقیماً به ترانسفورماتورها متصل شود. جریان اسمی آن ۲۰۰A است. اما با توجه به اثر گرمایی فیوزها، هر واحد حلقه‌ای در عمل به ترانسفورماتورهای تا ۱۶۰۰ kVA محدود می‌شود.
• ​نوع دیود SF₆:​​ برای محافظت از ترانسفورماتورهای بیش از ۱۶۰۰ kVA استفاده می‌شود. همچنین می‌تواند به عنوان واحد ورودی یا بخش باربر با محافظ‌های جریان بیش از حد و قطع فوری عمل کند. جریان اسمی آن ۶۳۰A است و زمان قطع خطا کلی آن ۹۵ms است.
  پیکربندی‌های اساسی واحدهای حلقه‌ای SF₆ در شکل زیر نشان داده شده‌اند.

​۱.۲ ویژگی‌های ساختاری واحدهای حلقه‌ای SF₆​
واحد حلقه‌ای SF₆ با رزروواره مشترک معمولاً شامل یک رزروواره گاز، یک کمد عملیاتی و یک کمد اتصال کابلی است. واحد مدولار نیازمند یک کمد اتصال باربر اضافی است.

واحدهای حلقه‌ای SF₆ دارای چهار ویژگی اصلی هستند:

1. ​رزروواره گاز:​​ این بخش مهم‌ترین بخش واحد است. رزروواره گاز شامل دیود بار، باربرها، محور دیود و گاز SF₆ است.
   • دیود بار یک دیود سه وضعیتی است که شامل دیود گذرنده و کانال قوس الکتریکی است.
   • تماس متحرک دیود گذرنده دارای دو ریوه خاص از آلیاژ نیکروم است که دو هدف را ایفا می‌کند:
     • در زمان باز و بسته شدن دیود، تراکم تماس بین تماس‌های متحرک و ثابت را بدون افزایش حفظ می‌کند.
     • به دلیل نقطه ذوب بالای آلیاژ نیکروم، تماس متحرک در زمان بسته شدن یا تحمل دوره‌های کوتاه‌مداری به دلیل گرم شدن جریان کوتاه‌مداری ذوب نخواهد شد.
   • کانال قوس الکتریکی شامل صفحات دی‌ایونیزه‌کننده است که قوس الکتریکی را کش می‌دهند، انرژی قوس را کاهش می‌دهند و مقدار بخار فلزی و محصولات تجزیه SF₆ را که در زمان قطع جریان بار توسط دیود بار تولید می‌شود، کاهش می‌دهند.
   • بخش تماس ثابت باربر با دیود گذرنده است. علاوه بر تأمین ظرفیت جریان اسمی و استقرار حرارتی و مکانیکی، طراحی و ساخت باربرها همچنین اثرات میدان الکترومغناطیسی را در نظر می‌گیرند تا تأثیر میدان مغناطیسی را کاهش دهند.
   • محور دیود از رزروواره گاز عبور می‌کند و به کمد عملیاتی متصل می‌شود که به اپراتورها اجازه می‌دهد وضعیت بسته، باز و زمین‌داری دیود را کنترل کنند. ساختار دو لایه در محل عبور (تنها اتصال متحرک بین رزروواره و بیرون) به طور دقیق ضبط بسته‌بودن رزروواره را در زمان خلاء و پر کردن گاز تضمین می‌کند.
   • نرخ نشت گاز SF₆ سالانه فقط ۰.۰۰۳۵٪ است. این نرخ نشت کم برای عملکرد بلندمدت ایمن واحد بسیار مهم است.
   • علاوه بر گاز SF₆ برای عایق‌بندی و خاموش کردن قوس الکتریکی، رزروواره گاز شامل اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) است که بازسازی گاز SF₆ را تسهیل می‌کند و به عنوان یک ماده خشک‌کننده فوق‌العاده عمل می‌کند و کیفیت گاز SF₆ را حفظ می‌کند و خطاها را کاهش می‌دهد. در صورت بروز چنین خطا، یک غشا ضد انفجار زیر رزروواره عمل می‌کند و گازهای گرم را مستقیماً به مجرای کابلی زیر یا پشت واحد هدایت می‌کند و اپراتوران در جلوی واحد را محافظت می‌کند.
   • رزروواره گاز از صفحه فولاد ضدزنگ ۳ میلی‌متری ساخته شده و دوطرفه جوش داده شده است.
2. ​کمد عملیاتی:​​ مکانیسم عملیاتی داخل کمد از طریق محور دیود به دیود بار و دیود زمین‌داری متصل می‌شود. با استفاده از میله عملیاتی که به سوراخ عملیاتی وارد می‌شود، اپراتورها می‌توانند با کمترین تلاش (فقط ۶۰ N·m مورد نیاز) عملیات بسته، باز و زمین‌داری را انجام دهند.
   • چون تماس‌های دیود دیده نمی‌شوند، مکانیسم عملیاتی یک نشانگر وضعیت مستقیماً متصل به محور دیود دارد که وضعیت فعلی دیود بار و دیود زمین‌داری را به طور واضح نشان می‌دهد.
   • قفل‌های مکانیکی بین دیود بار، دیود زمین‌داری و صفحه جلوی کمد نصب شده‌اند که پنج نیاز ایمنی (عملکردهای جلوگیری از خطاهای عملیاتی) را برآورده می‌کنند.
   • هر دو دیود بار و دیود زمین‌داری با مکانیسم‌های سریع‌باز/سریع‌بسته مجهز شده‌اند که سرعت باز و بسته شدن مستقل از سرعت اپراتور است.
   • دیودهای با محافظ فیوز (تجهیزات دیود TS) همچنین دارای دستگاه قطع خودکار هستند که در نسخه‌های مکانیکی یا الکتریکی موجود است. اصل عمل قطع مکانیکی: در زمان خطا کوتاه‌مداری در مدار واحد، فیوز در نیمه‌دور اول (~۱۰ms) جریان خطا ذوب می‌شود. سوزن ضربه‌ای فیوز بر مکانیسم قطع ضربه می‌زند و دیود بار را باز می‌کند. زمان قطع خطا کلی فقط ۳۵ms است که به طور موثر واحد را محافظت می‌کند و انتشار خطا به واحدهای مجاور را جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، به دلیل عملکرد مکانیکی عالی، جریان انتقال دیودهای نوع فیوز می‌تواند به ۲۳۰۰A برسد.
   • قفل‌های میله‌ای می‌توانند به دستگاه‌های عملیاتی روی صفحه جلوی کمد عملیاتی اضافه شوند تا جلوگیری از عملیات غیرمجاز شود.
   • 08/13/2025