راه‌حل قطع کننده ولتاژ بالا مقاوم به لرزه برای شبکه‌های معرض زلزله در اندونزی

۱. پس‌زمینه پروژه​

اندونزی در حلقه آتش اقیانوس آرام واقع شده است و به فعالیت‌های لرزه‌ای مداوم مواجه است. بر اساس هشدارهای آژانس اقلیم‌شناسی، هواشناسی و زمین‌شناسی اندونزی (BMKG)، جزایری مانند سوماترا، جاوا و سولاویسی با تهدید زلزله‌های مگاترست بزرگ‌مقیاس مواجه هستند که خطرات جدی برای زیرساخت‌های برق دارند.

سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا سنتی، به دلیل سختی ساختاری بالا و مقاومت ضعیف در برابر لرزه‌ها، در طول زلزله‌ها مشمول شکست عایق‌ها، جابجایی رسانه‌ها یا شکست پیوندهای مکانیکی می‌شوند که منجر به خشکسالی شبکه می‌شود. به عنوان مثال، زلزله سولاویسی با قدرت ۷.۴ در سال ۲۰۱۸ باعث خسارات جدی به تجهیزات زیرستان شد. بنابراین، توسعه سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا مناسب نواحی لرزه‌خیز با شدت بالا به یک نیاز فوری برای امنیت برق اندونزی تبدیل شده است.

۲. راه‌حل​

۲.۱ فناوری طراحی لرزه‌ای اصلی​​

• سیستم جذب شوک چند مرحله‌ای:
  استفاده از ساختار ترکیبی "دمپر + فنر دیسک" برای سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا. دمپرهای دوطرفه عمودی انرژی لرزه‌ای را جذب می‌کنند، در حالی که مجموعه‌های فنر دیسک عرضی نیروهای برشی را پخش می‌کنند و خطرات رزونانس را کاهش می‌دهند. به عنوان مثال، افزودن آرایه‌های فنر دیسک به پایه‌های سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا می‌تواند تا ۳۰٪ از جابجایی جانبی را جبران کند.
• پشتیبان‌های تعلیق پاندول اصطکاکی (FPS)​:
  نصب سیستم‌های اصطکاکی پاندولی منحنی در پایه‌های تجهیزات سوئیچ جداکننده ولتاژ بالا، که انرژی را از طریق اصطکاک لغزش (ضریب اصطکاک بهینه‌سازی شده به ۰.۰۴) جذب می‌کند و با بازنشانی خودکار عمل می‌کند.

۲.۲ تقویت ساختاری و یکپارچگی هشدار اولیه هوشمند​

• ​بهینه‌سازی ترکیب تجهیزات:
  برای سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا با عایق‌های چند بخشی (مانند نوع GW9-10)، رسانه‌های انعطاف‌پذیر جایگزین اتصالات سخت شده تا اثرات ترکیب لرزه‌ای را کاهش دهند. حلقه‌های تقویت فلزی به ریشه عایق‌ها اضافه می‌شوند تا شکست‌های شکننده در این سوئیچ‌ها را پیشگیری کنند.
• پیوند هشدار اولیه لرزه‌ای:
  یکپارچه شدن با سیستم‌های هشدار اولیه زلزله، که امکان محافظت خودکار از برق برای سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا چند ثانیه قبل از زلزله‌های قوی را فراهم می‌کند.

۲.۳ سازگاری محلی و تضمین نگهداری​

• ​مواد و مهارت‌ها:
  قفسه‌های سوئیچ جداکننده ولتاژ بالا از فولاد با دوام بالا استفاده می‌کنند و اتصالات بولت‌های مهم شامل پاشنه‌های جذب شوک لاستیکی هستند.
• طراحی نگهداری ماژولی:
  اجزای جذب شوک در سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا دارای ماژول‌های جداپذیر برای تعویض سریع هستند.

۳. نتایج به دست آمده​

۳.۱ بهبود قابل توجه عملکرد لرزه‌ای​
شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی تأیید می‌کنند که سوئیچ‌های جداکننده ولتاژ بالا بهینه‌سازی شده قادر به تحمل شدت IX هستند و تنش ریشه عایق‌ها بیش از ۵۰٪ کاهش یافته است.

۳.۲ بهبود قابلیت اطمینان شبکه​
پیوند هشدار اولیه زلزله زمان بازیابی قطع برق ناشی از زلزله برای زیرستان‌های مجهز به سوئیچ جداکننده ولتاژ بالا را به کمتر از ۲ ساعت کاهش می‌دهد.

۳.۳ ترویج فناوری و کارایی هزینه​
راه‌حل سوئیچ جداکننده ولتاژ بالا در استانداردهای ساختمانی لرزه‌ای SNI اندونزی ترکیب شده است.