حل التكيف مع البرودة الشديدة لقواطع الدائرة ذات الخزان ذات الجهد العالي: حماية ثلاثية للعمل المستقر عند -35 درجة مئوية

I. نقاط الألم: آليات الفشل في درجات الحرارة المنخفضة ودراسات الحالة

غالباً ما تواجه مفاتيح الدائرة ذات الخزان ذو الجهد العالي مشاكل في التكيف عند العمل في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة (-20°C وما دون). وتتضمن النقاط الأساسية للألم:

• سائلة الغاز: يتحول غاز SF6 إلى سائل في درجات الحرارة المنخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط الداخلي، مما يقلل من الأداء العازل وإطفاء القوس الكهربائي.

• الجمود الميكانيكي: تصلب زيت التشحيم في الآلية التشغيلية وانكماش الختم يؤدي إلى تعطل المعدات وعمليات فتح وإغلاق غير طبيعية.

• الهشاشة المادية: عدم كفاية الصلابة في درجات الحرارة المنخفضة للمواد المستخدمة في الخزان يمكن أن تؤدي إلى التشقق والفشل المعداتي، خاصة في المناطق الشمالية الباردة والمناطق ذات الارتفاع العالي.

مثال نموذجي: تم نشر 12 وحدة من مفاتيح الدائرة ذات الجهد 138kV في محطة توزيع في منطقة شمالية عالية الارتفاع، حيث تصل درجات الحرارة الشتوية إلى -30°C. تاريخياً، تعرضت عدة وحدات لسائلة SF6، مما أدى إلى انخفاض الضغط الداخلي تحت حدود الأمان وتعطل الميكانيكا. وفي شتاء عام 2023، تعرض أحد المفاتيح لتشققات طفيفة بسبب ضعف صلابة المادة، مما أدى إلى تسرب SF6. وقد استغرق الإصلاح الطارئ 60 ساعة وأدى إلى خسائر مباشرة تجاوزت 600,000 يوان رينمينبي وأثر بشكل كبير على موثوقية إمدادات الطاقة الشتوية.

II. الحماية الثلاثية: مقاومة متزامنة عبر الغاز والهيكل والمراقبة

يركز هذا الحل على التكيف مع درجات الحرارة المنخفضة ومعملية الموثوقية والحماية الهيكلية، ويضمن تشغيل المعدات بشكل مستقر ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين -35°C و+45°C:

• تحسين التكيف مع درجات الحرارة المنخفضة: يستخدم خليطاً من غاز SF6/N2 (محتوى SF6 بين 50% و60%) لخفض درجة الحرارة التي يتم فيها السائلة إلى أقل من -40°C. تستعمل الآلية التشغيلية مواد تشحيم خاصة بدرجات الحرارة المنخفضة لمنع التصلب وضمان التشغيل المرن.

• تحسينات هيكلية ومادية: يتم بناء الخزان من الفولاذ عالي القوة مع صلابة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة لمنع التشقق. يتم تصنيع الأختام من الفلوروكاوتشوك المقاوم للحرارة المنخفضة لمنع الفشل الناجم عن الانكماش. يتم تركيب طبقات عازلة حرارية وتدفئة كهربائية خارجياً على الخزان، والتي تبدأ تلقائياً عند درجات الحرارة المنخفضة.

• مراقبة حالة درجات الحرارة المنخفضة: يقوم المستشعرات الدقيقة للحرارة والضغط بمراقبة الظروف في الوقت الحقيقي. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من -20°C، تبدأ نظام التدفئة الكهربائية تلقائياً. تقوم خوارزميات الإنذار المبكر المدمجة في النظام بتوقع مخاطر التشغيل وتدعو فريق الصيانة إلى اتخاذ إجراءات وقائية.

III. النتائج المثبتة: عدم وجود فشل في البرد الشديد وتحسين الكفاءة

بعد تنفيذ هذا الحل (استبدال الخليط الغازي وتثبيت العزل والتدفئة وترقية المكونات)، أكملت المحطة التوزيعية عالية الارتفاع دورتين شتويتين. رغم درجات الحرارة القصوى البالغة -30°C، عملت جميع الوحدات الـ 12 بشكل مستقر دون حدوث سائلة SF6 أو تعطل ميكانيكي أو تشقق في الخزان. حافظت التدفئة على درجة حرارة داخل الخزان أعلى من -10°C، مما قلل معدل الفشل الشتوي إلى الصفر ووفر أكثر من 800,000 يوان رينمينبي من الخسائر المحتملة بسبب انقطاع الكهرباء سنوياً.

IV. نتائج التنفيذ

• استقرار التشغيل: تشغيل مستقر عند -35°C دون حدوث سائلة SF6 وضغط داخلي ثابت.

• الموثوقية الميكانيكية: آلية تشغيل مرنة بدون جمود أو تحويل غير طبيعي.

• السلامة الهيكلية: القضاء على مخاطر التشقق والتلف في الختم في درجات الحرارة المنخفضة، مما يحسن موثوقية الشتاء بنسبة تزيد عن 90%.

• أمان الإمداد: حل مشكلة التكيف مع درجات الحرارة المنخفضة تماماً، مما يحمي إمدادات الطاقة في المناطق الباردة.

تفاصيل حالة النجاح:كسر "حاجز البرد الشديد": حل مكافحة التجمد لجميع مراحل الحياة لمفاتيح الدائرة ذات الجهد 138kV يضمن التشغيل بدون أعطال في شبكات -30℃-Rockwill