حلول مطفئات الدائرة SF6 في أنظمة الطاقة ذات الجهد العالي: دراسة حالة لشركة VZIMAN

​

1. التحديات في أنظمة الطاقة ذات الجهد العالي​

1.1 تواجه أنظمة الطاقة ذات الجهد العالي، التي تعتبر جوهر نقل الطاقة، تحديات حاسمة:

• ​حدود أداء المعدات: مع زيادة مستويات الجهد (مثل 500 كيلوفولت وما فوق)، يصعب على مفاتيح الدائرة التقليدية تحقيق قدرات القطع العالية (أكثر من 40 كيلو أمبير) ومتطلبات الاستعادة السريعة للعزل.
• ​مخاطر الجهد الزائد: قد يؤدي تبديل الأحمال السعة الكهربائية (مثل مجموعات المكثفات) إلى إعادة الاشتعال، مما يؤدي إلى خطر الجهد الزائد الخطير.
• ​ضعف التكيف مع البيئة: تسرع الظروف المناخية القاسية (مثل الرطوبة العالية والتكاثف) تآكل المعدات، مما يقصر عمر الخدمة.
• ​تكاليف الصيانة المرتفعة: تتطلب عمليات الفحص المتكررة لمفاتيح الدائرة التقليدية ومخاطر تسرب غاز SF6 تكاليف تشغيل غير فعالة ومخاوف بيئية.

2. حلول VZIMAN للفواصل الكهربائية SF6 المبتكرة​

لحل هذه التحديات، طورت VZIMAN نظامًا موديوليًا للفواصل الكهربائية SF6 بتكنولوجيات أساسية:

2.1 ​تكنولوجيا إخماد القوس الذاتي للطاقة​

• تستخدم تصميم غرفة القوس ذات الضغط الواحد، حيث تقوم طاقة القوس بضغط غاز SF6 بشكل ذاتي، مما يلغي الحاجة إلى مضخات خارجية ويقلل من استهلاك الطاقة.
• تستخدم أقطاب سبيكة النحاس والتنجستن لتحمل درجات حرارة القوس (12,000-14,000 كلفن)، مما يحقق قدرة قطع تبلغ 50 كيلو أمبير وإمكانية إعادة الاشتعال أقل من 0.1%.

2.2 المراقبة الذكية والتحسين البيئي​

• تدمج أجهزة استشعار الرطوبة الدقيقة وضغط ZigBee لتتبع كثافة الغاز في الوقت الحقيقي (دقة ±0.5%).
• تستخدم محولات التيار من سبيكة البلورات الدقيقة (دقة فئة 0.2) وتدعم 12 تكوينًا لمحولات التيار لتلبية احتياجات الحماية المعقدة.
• تطبق مادة الفرز الجزيئي والألومينا لتخفيض معدلات التسرب السنوية (<0.5%) وتقليل تحلل HF بنسبة 90%.

2.3​ مقاومة الزلازل والتصميم الموديولي​

• تجمع بين الآليات المبرمجة بالربيع (نوع CT14) وغرف القوس لمقاومة الزلازل بـ 8 درجات وأكثر من 3,000 عملية ميكانيكية، وهي مثالية للتبديل المتكرر.
• تدعم تكوينات السلسلة متعددة الفواصل مع مكثفات تساوي الجهد، وهي مناسبة لأنظمة الجهد الفائق (750 كيلوفولت وما فوق).

3. الأداء والمزايا التنافسية​

يتوافق حل VZIMAN مع IEC 62271-200 ويظهر:

• ​زيادة في الموثوقية: معدلات الفشل أقل بنسبة 20% في أنظمة 40.5 كيلوفولت وقمع الجهد الزائد بنسبة 85% أثناء تبديل المكثفات.
• ​خفض في التكاليف الصيانة: تمديد فترات الصيانة إلى 10 سنوات، مع تقليل تواتر تعبئة SF6 بنسبة 70%.
• ​الامتثال البيئي: معدل استرداد SF6 >99%، انبعاثات الاحتباس الحراري أقل بنسبة 50%، بما يتماشى مع لوائح الاتحاد الأوروبي بشأن غازات F.

4. التطبيقات النموذجية​

• ​تكامل الطاقة المتجددة: يحل مشكلة اللحام الاتصال في محطات التحويل في مزارع الرياح بسبب التيار الأولي أثناء التعويض اللاخطي.
• ​تحديث الشبكات الحضرية: تصاميم مدمجة (مثل سلسلة LW8) تناسب محطات التحويل ذات المساحة المحدودة، مما يسمح بالتبديل دون إعادة الاشتعال لخطوط طويلة بدون تحميل تبلغ 50 كم.
• ​نقل الطاقة عبر الحدود: تم التحقق منها في مشاريع DC HVDC بـ ±800 كيلوفولت، تعمل بشكل موثوق في بيئات تصل إلى -40 درجة مئوية لضمان استقرار ممر الطاقة الدولي.