پلان پیاده‌سازی برای نصب فریز برق یا ترانسفورماتور ولتاژ در واحدهای اصلی حلقه‌ای عایق‌شده با گاز

بر اساس نوع عایق، واحد‌های حلقه‌ای (RMUs) می‌توانند به دو گروه عایق گازی و عایق هوا تقسیم شوند. گروه اول قطعات مدار اصلی را در یک پوشش فلزی بسته با گاز فشار پایین (عموماً SF₆ یا گازهای ترکیبی) به عنوان ماده عایقی نصب می‌کند و از اتصالات کابلی برای خطوط ورودی و خروجی استفاده می‌کند. به دلیل عایق بندی فوق العاده، اندازه کوچک و طراحی ماژولار، آنها به طور گسترده در زیرстанسیون‌های توزیع بیرونی ۱۰kV و ترانسفورماتورهای پیش ساخته استفاده می‌شوند. با این حال، طبیعت کاملاً عایق و کوچک آنها کاربرد آنها را در برخی طرح‌های معمول زیرستانسیون محدود می‌کند.

​1 مشکلات RMUs عایق گازی​

شکل 1 یک طراحی معمول زیرستانسیون توزیع را نشان می‌دهد که در آن کابینت ترکیبی قطعات بار-فیوز نیازمند یک محافظ برق‌آتش است و کابینت VT (ترانسفورماتور ولتاژ) نیازمند دو VT رزین ریخته ۱۰/۰.۱/۰.۲۲kV است. اگر پروژه‌ها RMUs عایق گازی مانند RM6 شرکت Schneider یا Safenng شرکت ABB را انتخاب کنند، نیازهای طراحی به طور کامل برآورده نمی‌شوند.

​1.1 سختی نصب محافظ‌های برق‌آتش در کابینت‌های قطعات بار-فیوز​

برای کابینت‌های ورودی/خروجی قطعات بار، هر دو برند فضای کافی برای کمد کابل با بوشینگ‌های نوع C (مطابق IEC 60137) ارائه می‌دهند که اجازه نصب لوازم T-نوع و محافظ‌های برق‌آتش را می‌دهد. در کابینت‌های قطعات بار-فیوز:

• ​Safenng: فیوز‌های نصب شده به صورت افقی (شکل 2) فضای کابل را حفظ می‌کنند و اجازه نصب محافظ برق‌آتش را می‌دهند.
• ​RM6: فیوز‌های نصب شده به صورت عمودی (شکل 3) فضای کابل را اشغال می‌کنند و بوشینگ‌های نوع A تنها اجازه نصب لوازم نوع زانویی/مستقیم را می‌دهند. فضایی برای نصب محافظ برق‌آتش وجود ندارد و محافظ برق‌آتش سازگار با لوازم نوع زانویی/مستقیم در بازار موجود نیست.

​1.2 سختی نصب VTs در کابینت‌های VT​

کابینت‌های VT استاندارد نیازمند سه واحد فیوز بالا ولتاژ و دو VT تک‌فاز در یک کنفیگوراسیون V-متصل (دوپیچه، ۱۰/۰.۱kV برای اندازه‌گیری، ۱۰/۰.۲۲kV برای تأمین برق؛ ≥1000VA خروجی ثانویه) هستند. RMUs عایق هوا (مانند SM6 شرکت Schneider) فضای کافی (500×840×950mm) ارائه می‌دهند. در مقابل، RMUs عایق گازی دارای کمد کابل فشرده (~400×350×700mm) هستند که برای لوازم کابل، کابل‌های اتصال، فیوز‌های ظاهری، VTs یا فاصله 125mm بین فاز‌ها/زمین کافی نیست.

سازندگان معمولاً یک کابینت خالی کنار کابینت قطعات بار اضافه می‌کنند تا VTs و فیوز‌ها را در آن نصب کنند و آنها را از طریق کابل‌ها متصل کنند. با این حال، این روش:

• امنیت در حین نگهداری VT را به دلیل عدم وجود قفل‌های مکانیکی کاهش می‌دهد.
• تراکم و جلوه زیبا زیرستانسیون‌های بیرونی را کاهش می‌دهد.

​2 راه‌حل‌های نصب محافظ‌های برق‌آتش​

​2.1 حذف محافظ‌های برق‌آتش​

DL/T 620-1997 حفاظت از برق‌آتش و هماهنگی عایق در نصب‌های الکتریکی AC محافظ‌های برق‌آتش را برای کابل‌های >50m متصل به خطوط هوایی الزامی می‌کند. برای کابل‌های ≤50m، محافظ‌های برق‌آتش می‌توانند فقط در یک سر نصب شوند. با این حال، استاندارد به طور صریح محافظ‌های برق‌آتش بر روی سرکابل‌های قابل گذاشتن 10kV RMUs عایق گازی نیاز ندارد.

ساختمان‌های شهری مدرن شبکه‌های گسترده محافظت از برق‌آتش دارند که خطر ضربه برق‌آتش را کاهش می‌دهند. اتصالات کابلی هوایی در شهرها نادر هستند و احتمال ضربه مستقیم برق‌آتش به هسته کابل کم است. عملکرد‌های بین‌المللی (مانند لوازم محافظ برق‌آتش نوع T) اغلب در مناطق شهری حذف می‌شوند. RMUs عایق گازی در استان ژجیانگ برای سال‌ها بدون محافظ‌های برق‌آتش به طور قابل اعتماد کار می‌کنند. بنابراین، ​محافظ‌های برق‌آتش می‌توانند در زیرستانسیون‌های RMU عایق گازی شهری حذف شوند.

​2.2 معیارهای انتخاب محافظ‌های برق‌آتش​

برای شبکه‌های شهرنشین/روستایی با کابل‌های متصل به خطوط هوایی >50m، محافظ‌های برق‌آتش باید نصب شوند. برای واحدهای قطعات بار خالص، بیشتر محصولات کافی هستند. برای ​واحدهای قطعات بار-فیوز، باید فیوز‌های ​ترتیب‌دار افقی را مشخص کرد تا فضای محافظ برق‌آتش را حفظ کرد و از مشکلات بازسازی پرهیز کرد.

​3 راه‌حل‌های نصب ترانسفورماتورهای ولتاژ​

کوچک‌سازی کابینت VT نیازمند حل ​عایق الکتریکی​ و ​محدودیت‌های فضایی است.

​3.1 حل عایق الکتریکی​

استفاده از فیوز‌های/VTs استاندارد از RMUs عایق هوا در کمد‌های عایق گازی موجب نقض استانداردهای فاصله می‌شود. راه‌حل استفاده از ​مؤلفه‌های مطابق با عایق، مانند ​JSZV16-10R VT است. ویژگی‌ها شامل:

• لوازم کابلی سبک آمریکایی برای عایق کامل.
• فیوز‌های قابل تعویض داخلی در انتهای بالا ولتاژ.
• ولتاژ اسمی: 10/0.1/0.22kV.

​کنفیگوراسیون سیم‌کشی:

• طرف قطعات بار: لوازم T-نوع قابل لمس اروپایی.
• طرف VT: لوازم زانویی قابل لمس 20kV سبک آمریکایی (سازگار با فیوز‌های VT).
• شکل 4 VT و لوازم آمریکایی را نشان می‌دهد.

همه مؤلفه‌ها عایق کامل و قابل لمس هستند. محدودیت اندازه VT JSZV16-10R (طراحی شده برای RMUs بیرونی فشرده) است که خروجی 220V را به ≤2×400VA محدود می‌کند—که برای شارژ باتری DC و روشنایی کافی است.

​3.2 حل محدودیت‌های فضایی​

طرح‌های معتبر تأیید می‌کنند که فضای کافی برای VTs با لوازم کابلی وجود ندارد. دو راه‌حل آزمایش شدند:

1. ​جعبه VT بالایی: کابل‌های خارجی و نگهداری VT ناامن (نقض قفل‌های مکانیکی).
2. ​پایه VT پایینی (اجرایی شده)​:
• کمد کابل را به سمت پایین تمدید می‌کند.
• ارتفاع: 400mm، سازگار با کمد‌های کابلی 700mm بلند.
• امکان قفل‌های مکانیکی برای نگهداری را فراهم می‌کند.

​نتیجه: این طراحی اطمینان از نصب و نگهداری ایمن را فراهم می‌کند در حالی که تراکم RMUs عایق گازی حفظ می‌شود.