کاربرد واحدهای هوشمند عایق‌سازی جامد حلقه‌ای (SIRMUs) در شبکه توزیع قینژو

۱ مقدمه​

مناطق ساحلی با چالش‌های محیطی از جمله باران سنگین، برق، دما بالا، رطوبت بالا و فرسودگی نمکی مواجه هستند. برای تضمین ایمنی شبکه‌های توزیع شهری در چنین محیط‌هایی، کاهش قطع برق ناشی از نگهداری تجهیزات و پیشگیری از حوادث به دلیل انتهای عمر تجهیزات و عوامل دیگری که امنیت شبکه را تحت تأثیر قرار می‌دهند، ما به مطالعه استفاده از نوع جدید واحد حلقه‌ای عایق‌سازی جامد (SIRMU) پرداخته‌ایم. این SIRMU عمر طولانی، عملکرد بدون نگهداری، سازگاری با محیط زیست، هوشمندسازی و بهبود قابلیت اطمینان تأمین برق را ارائه می‌دهد.

در حال حاضر، بیش از ۹۰٪ واحد‌های حلقه‌ای ولتاژ متوسط (RMUs) از گاز SF₆ به عنوان ماده عایق‌سازی استفاده می‌کنند. گاز SF₆ از لحاظ شیمیایی بسیار پایدار است، خواص عایق‌سازی و خاموش کننده آتش بسیار خوبی دارد و در تجهیزات برق گسترده استفاده می‌شود. دستگاه‌های کلیدزنی عایق‌سازی گاز SF₆ فشرده هستند. اما گاز SF₆ در دمای پایین مایع می‌شود و قابلیت عایق‌سازی و خاموش کننده آتش آن کاهش می‌یابد. در دمای بالا، به محصولات سمی بسیار تجزیه می‌شود و خطرات قابل توجهی برای انسان‌ها ایجاد می‌کند. علاوه بر این، در حین پر کردن گاز، عملیات و بازیابی، نشت و تخلیه اجتناب‌ناپذیر است که گاز SF₆ را به یک آلاینده محیط زیستی مهم تبدیل می‌کند. گاز SF₆ به صورت بین‌المللی به عنوان یکی از شش گاز گلخانه‌ای اصلی شناخته شده است؛ از نظر محیط زیستی، استفاده از آن باید به حداقل رسیده یا حذف شود. اصل طراحی واحد حلقه‌ای عایق‌سازی جامد به طور بنیادی نیاز به گاز SF₆ را حذف می‌کند و ضمانت اساسی برای کاهش تولیدات و حفاظت از محیط زیست در بخش شبکه توزیع را فراهم می‌کند و به طور قوی با نیازهای محیطی سازگار است.

واحد حلقه‌ای عایق‌سازی جامد هوشمند (SIRMU) برای توسعه شبکه توزیع نه تنها محیط زیستی و مقاومت برجسته در برابر محیط‌های سخت، بلکه درجه بالایی از هوشمندی را ارائه می‌دهد. قابلیت‌های آن شامل تمام ویژگی‌هایی است که به طور سنتی توسط تجهیزات سیستم برق اولیه و ثانویه در یک واحد ارائه می‌شود. محصول از رویکرد طراحی یکپارچه و ماژولی برای اجزای ولتاژ بالا و پایین استفاده می‌کند که قابلیت انعطاف و گسترش بسیار خوبی را ارائه می‌دهد و یک دستگاه الکتریکی هوشمند واقعی را نشان می‌دهد.

​۲ کاربرد فنی واحدهای حلقه‌ای عایق‌سازی جامد هوشمند (SIRMUs)​​

​۲.۱ کاربرد فناوری عایق‌سازی جامد​

فناوری عایق‌سازی جامد عمدتاً شامل پوشش و بسته‌بندی قسمت‌های زنده دستگاه‌های کلیدزنی ولتاژ متوسط با مواد جامد یا انتقال شدت میدان الکتریکی بالا به داخل ماده عایق‌سازی جامد است. این امر به ماده جامد اجازه می‌دهد تا بالاترین پتانسیل‌ها را تحمل کند و در نتیجه شدت میدان در هوا را کاهش دهد. معمولاً مواد عایق‌سازی جامد شامل رزین اپوکسی و کائوچوک سیلیکونی هستند.

واحد حلقه‌ای عایق‌سازی جامد (SIRMU) از ماده عایق‌سازی جامد به عنوان ماده عایق‌سازی اصلی استفاده می‌کند. اجزای کلیدی مدار رسانا مانند قطعه‌کننده‌های خلاء و اتصالات آنها، کلیدهای جداکننده، کلیدهای زمینی، مدارهای اصلی و شاخه‌ها به صورت انفرادی یا جمعی در عایق جامد بسته‌بندی شده و یک یا چند ماژول را تشکیل می‌دهند. این ماژول‌ها کاملاً عایق شده، کاملاً بسته‌بندی شده، با قابلیت‌های خاص و طراحی شده برای ترکیب و گسترش هستند. سطوح قابل دسترسی انسان با لایه‌های محافظ رسانا یا نیمه رسانا پوشش داده شده و مستقیماً و به طور قابل اعتماد زمین شده‌اند. ویژگی‌های کلیدی شامل عایق‌سازی کامل، بسته‌بندی کامل، طراحی ماژولی، اندازه کوچک و هوشمندی هستند. SIRMUs در مقایسه با RMUs عایق‌سازی گاز SF₆ در مقاومت در برابر محیط‌های سخت مانند سرما، ارتفاعات بالا، رطوبت و باد و شن بسیار عملکرد بهتری دارند. با طراحی کاملاً بسته‌بندی شده و مقاوم در برابر آب بدون رساناهای ولتاژ بالا ظاهری، آنها به ویژه برای مناطق مرطوب و پرآب مناسب هستند و قادر به تأمین برق قابل اعتماد در شرایط مرطوب یا غرق شده هستند.

​۲.۲ کاربرد فناوری محافظت هوشمند​

تکنولوژی پردازنده‌های میکرو و کامپیوتر را در تجهیزات الکتریکی یکپارچه کرده و به آنها قابلیت‌های هوشمند می‌دهد در حالی که ارتباط دوطرفه با مراکز کنترل را امکان‌پذیر می‌کند. این یک سیستم نظارت هوشمند، محافظت و مدیریت شبکه را تشکیل می‌دهد. از طریق پیکربندی ساده پارامترها، یک دستگاه هوشمند می‌تواند به راحتی عملکردهایی را که به طور سنتی نیاز به چند دستگاه داشته‌اند انجام دهد.

طراحی ساختاری SIRMU با نیازهای شبکه‌های هوشمند و مقاوم مدرن همخوانی دارد. از الگوریتم‌های سریع برای اعطا قابلیت‌های قطع سریع کلیدزنی استفاده می‌کند که به تنهایی خطوط معیوب را با سرعت قطع می‌کند و به طور مؤثر از قطع متوالی جلوگیری می‌کند. با سیستم محافظت از خطای زمینی تک‌فاز مجهز شده است که به آن اجازه می‌دهد خطاهای زمینی تک‌فاز را در سیستم‌های بدون زمین (یا زمین با مقاومت بالا / PET / PEN) بدون نیاز به پیکربندی اضافی آنلاین تشخیص دهد و بر اساس مقادیر تنظیم شده هشدار یا دستور قطع ارسال کند. مدار اصلی از طراحی ماژولی تک‌فاز استفاده می‌کند که به طور کامل از کوتاه‌شدن فاز-به-فاز در طول عملیات جلوگیری می‌کند و به طور قابل توجهی کارایی نگهداری را افزایش می‌دهد و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. سیستم عامل تعبیه‌شده یکپارچه با معماری CPU اصلی شامل پردازنده ARM (ARMP) برای پردازش عمومی و کنترل سیستم و یک DSP قدرتمند برای پردازش چندکاره مؤثر، امکان پردازش داده‌های سریع، کنترل و ارتباط را فراهم می‌کند. واحد‌ها از نظر ساختاری فشرده، کوچک و سبک وزن هستند و نصب آنها آسان است. فاصله‌های عایق‌سازی به طور واضح برای عملیات ایمن تأیید می‌شوند. شناسایی خودکار حالت تغذیه امکان تغییر خودکار انعطاف‌پذیر برای تغذیه دوگانه را فراهم می‌کند و قابلیت اطمینان تأمین برق را افزایش می‌دهد. پشتیبانی ارتباطی انعطاف‌پذیر (GSM SMS، GPRS، خدمات سیار جهانی CDMA، فیبر، دوتایی، بی‌سیم، حامل) و پشتیبانی از چندین پروتکل ارتباطی، اجرای آسان خودکاری توزیع را تسهیل می‌کند.

​۲.۳ بدون نگهداری و دوستانه با محیط زیست​

سوئیچ اصلی از یک قطعه‌کننده خلاء بدون نگهداری استفاده می‌کند که برای پایداری و قابلیت اطمینان شناخته شده است و نیازی به نگهداری دوره‌ای ندارد. طراحی یکپارچه کلید جداکننده و کلید زمینی با قطعه‌کننده خلاء یک ساختار فشرده با قفل‌های مکانیکی و الکتریکی قابل اعتماد را ارائه می‌دهد که به طور مؤثر از عملیات اشتباه جلوگیری می‌کند.

​۲.۴ فرآیندهای تولید و تضمین کیفیت کلیدی برای SIRMUs​

برای تضمین پایداری، یکنواختی و کیفیت محصول - و در نتیجه تضمین تحمل ولتاژ عایق‌سازی بلندمدت محصولات SIRMU - ستون‌های عایق‌سازی جامد از فرآیند ژلاتین‌سازی فشاری خودکار (APG) استفاده می‌کنند وقتی از رزین اپوکسی ساخته می‌شوند. نیازمندی‌های فرآیند تولید برای SIRMUs بیشتر از RMUs عایق‌سازی گاز SF₆ است. کنترل فرآیند تولید ناکافی شانس و شدت نقص‌های عایق‌سازی پنهان و خطاها را به طور قابل توجهی نسبت به واحدهای SF₆ افزایش می‌دهد. کنترل کیفیت سختگیرانه مواد اولیه و قابلیت‌های فرآیند پیشرفته ضروری هستند.

عایق‌سازی خارجی قطعه‌کننده خلاء از طریق چندین رسانه شامل رزین اپوکسی، کائوچوک سیلیکونی و هوا دست‌یافته می‌شود. بنابراین، قدرت عایق‌سازی مواد انفرادی و درمان رابط بین رسانه‌های عایق‌سازی مختلف بسیار مهم است. هر دو رزین اپوکسی و کائوکوک سیلیکونی دارای قدرت دی الکتریک بسیار خوبی هستند که ۵-۶ برابر هوا می‌باشد. به دست آوردن این قدرت نیازمند کنترل دقیق فرآیند قالب‌گیری - دما و فشار بهینه - و همچنین تضمین خروج گاز و بخار در طول قالب‌گیری برای جلوگیری از بقا