حل قاطع التيار العالي المقاوم للزلازل في إندونيسيا لشبكات الكهرباء المعرضة للزلازل

1. خلفية المشروع​

تقع إندونيسيا على حلقة النار المحيط الهادئ، مما يجعلها تواجه نشاطًا زلزاليًا متكررًا. وفقًا لتحذيرات وكالة الأرصاد الجوية والمناخ والجيوفيزياء الإندونيسية (BMKG)، تواجه جزر مثل سومطرة وجافا وسولاويسي تهديدات من الزلازل الضخمة ذات العتبة العالية، مما يشكل مخاطر شديدة على البنية التحتية للطاقة.

القواطع الكهربائية ذات الجهد العالي التقليدية، بسبب صلابتها البنيوية العالية وضعف مقاومتها للزلازل، تكون عرضة للكسر في العوازل أو ازاحة الموصلات أو فشل الوصلات الميكانيكية أثناء الزلازل، مما يؤدي إلى شلل الشبكة. على سبيل المثال، أدى زلزال سولاويسي بقوة 7.4 درجات في عام 2018 إلى أضرار كبيرة للمعدات في محطة التحويل. وهكذا، أصبح تطوير القواطع الكهربائية ذات الجهد العالي المتكيفة مع المناطق الزلزالية عالية الكثافة حاجة ملحة للأمان الكهربائي في إندونيسيا.

​2. الحل​

2.1 تقنية التصميم الزلزالي الأساسية​​

• نظام الامتصاص المتعدد المراحل:
  يستخدم هيكل مركب من "الممتص + ربيع القرص" للقواطع الكهربائية ذات الجهد العالي. تعمل الممتصات ثنائية الاتجاه الرأسية على امتصاص الطاقة الزلزالية، بينما تشتت مجموعات الربيع العازلة الجانبية القوى القصية، مما يقلل من مخاطر الترنح. على سبيل المثال، يمكن أن تعوض مصفوفات الربيع المثبتة في قاعدة القاطع الكهربائي ذو الجهد العالي ما يصل إلى 30٪ من الانزياح الجانبي.
• الدعامات العازلة ذات المفصل الكفري (FPS)​:
  تتم تثبيت أنظمة الدعامات ذات المفصل الكفري المنحنية في قاعدة معدات القاطع الكهربائي ذو الجهد العالي، حيث يتم تبديد الطاقة عبر الاحتكاك بالانزلاق (تم تحسين معامل الاحتكاك ليصل إلى 0.04) مع إعادة الضبط التلقائية.

2.2 التعزيز البنيوي وتكامل الإنذار الذكي المبكر​

• ​تحسين التوصيل بين المعدات:
  للقواطع الكهربائية ذات الجهد العالي مع العوازل المتعددة الأقسام (مثل نوع GW9-10)، يتم استبدال الموصلات الصلبة بموصلات مرنة لتقليل آثار الربط الزلزالي. يتم إضافة حلقات تقوية معدنية إلى جذور العوازل لمنع الكسور الهشة في هذه المقاطع.
• الربط مع نظام الإنذار المبكر للزلازل:
  يتم دمج القواطع الكهربائية ذات الجهد العالي مع أنظمة الإنذار المبكر للزلازل، مما يسمح بحماية القطع التلقائية للطاقة قبل ثوانٍ من الزلازل القوية.

​2.3 التكيف المحلي وضمان الصيانة​

• ​المواد والحرفية:
  تستخدم خزانات القواطع الكهربائية ذات الجهد العالي الفولاذ ذو القابلية للتشوه العالي، ويتم دمج الوصلات البراغي الحرجة مع الوسادات الماصة للصدمات المطاطية.
• تصميم الصيانة النمطي:
  تتميز المكونات الماصة للصدمات في القواطع الكهربائية ذات الجهد العالي بوحدات قابلة للفك لاستبدال سريع.

​3. النتائج المحققة​

3.1 تحسين كبير في الأداء الزلزالي​
أكدت المحاكاة المختبرية أن القواطع الكهربائية ذات الجهد العالي المحسنة تستطيع تحمل حدود IX من الشدة، مع تقليل الإجهاد في جذور العوازل بنسبة >50٪.

3.2 تحسين موثوقية الشبكة​
يساهم الربط مع نظام الإنذار المبكر في تقليل وقت الاستعادة بعد انقطاع الكهرباء بسبب الزلازل في محطات التحويل المجهزة بالقاطع الكهربائي ذو الجهد العالي إلى ≤2 ساعة.

​3.3 ترويج التكنولوجيا وكفاءة التكلفة​
تم دمج حل القاطع الكهربائي ذو الجهد العالي في معايير البناء الزلزالي SNI الإندونيسي.