راه‌حل قطعکننده ولتاژ بالا مقاوم در لرزه زمین برای شبکه‌های پرخطر زلزله در اندونزی

۱. زمینه پروژه​

اندونزی در حلقه آتش اقیانوس آرام واقع شده است و به دلیل فعالیت لرزه‌ای مداوم، جزایری مانند سوماترا، جاوا و سولاویسی تهدیداتی از زلزله‌های بزرگ مگاثرس را می‌بینند که خطرات جدی برای زیرساخت‌های برق ایجاد می‌کنند.

سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا به دلیل سختی ساختاری بالا و مقاومت ضعیف در برابر زلزله، در طول زلزله‌ها مشکلاتی مانند شکست عایق‌ها، جابجایی هادی‌ها یا خرابی مکانیزم‌های مکانیکی را تجربه می‌کنند که منجر به خشکسالی شبکه می‌شود. به عنوان مثال، زلزله میلادی ۷٫۴ سولاویسی در سال ۲۰۱۸ باعث آسیب‌های سنگین به تجهیزات زیرستان شد. بنابراین، توسعه سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا مناسب برای مناطق لرزه‌خیز با شدت بالا به نیاز فوری امنیت برق اندونزی تبدیل شده است.

۲. راه‌حل​

۲.۱ فناوری طراحی لرزه‌ای اصلی​​

• سیستم جذب شوک چندمرحله‌ای:
  استفاده از ساختار مرکب "دمپر + فنر دیسک" برای سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا. دمپرهای دوطرفه عمودی انرژی لرزه‌ای را جذب می‌کنند، در حالی که مجموعه‌های فنر دیسکی عرضی نیروهای برشی را پخش می‌کنند و خطر هم‌ریتمی را کاهش می‌دهند. به عنوان مثال، افزودن آرایه‌های فنر دیسکی به پایه‌های سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا می‌تواند تا ۳۰٪ از جابجایی عرضی را جبران کند.
• پشتیبان‌های جداکننده پاندولی اصطکاکی (FPS)​:
  نصب سیستم‌های پاندولی اصطکاکی با مسیرهای کمان‌دار در پایه‌های تجهیزات سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا، که از طریق اصطکاک اسلاید (ضریب اصطکاک بهینه شده به ۰٫۰۴) انرژی را پخش می‌کنند و با بازنشانی خودکار عمل می‌کنند.

۲.۲ تقویت ساختاری و یکپارچگی هشدار اولیه هوشمند​

• ​بهینه‌سازی اتصال تجهیزات:
  برای سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا با عایق‌های چندبخشی (مثلاً نوع GW9-10)، هادی‌های انعطاف‌پذیر جایگزین اتصالات سخت می‌شوند تا اثرات ترکیبی لرزه‌ای کاهش یابند. حلقه‌های تقویت فلزی به ریشه عایق‌ها اضافه می‌شوند تا شکست‌های کریستالی در این سوئیچ‌ها جلوگیری شود.
• پیوند هشدار اولیه لرزه‌ای:
  یکپارچه‌سازی با سیستم‌های هشدار اولیه زلزله، که امکان قطع خودکار برق سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا چند ثانیه قبل از زلزله‌های قوی را فراهم می‌کند.

۲.۳ سازگاری محلی و تضمین نگهداری​

• ​مواد و دست‌سازی:
  صندوق‌های سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا از فولاد با واپاشی بالا استفاده می‌کنند و اتصالات بولت مهم شامل پد‌های جاذب لرزه‌ای از لاستیک هستند.
• طراحی نگهداری ماژولار:
  اجزای جاذب لرزه‌ای در سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا با ماژول‌های قابل جدا شدن برای تعویض سریع طراحی شده‌اند.

۳. نتایج حاصله​

۳.۱ بهبود قابل توجه عملکرد لرزه‌ای​
شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی تأیید کرده‌اند که سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا بهینه‌شده 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 مدت زمان بازیابی قطع برق ناشی از زلزله را برای زیرستان‌های مجهز به سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا به کمتر از ۲ ساعت کاهش می‌دهد.

۳.۳ ترویج فناوری و کارایی هزینه‌ای​
راه‌حل سوئیچ‌های قطع کننده ولتاژ بالا در استانداردهای ساختمانی لرزه‌ای SNI اندونزی ادغام شده است.