خطة تنفيذية لتثبيت مانعات الصواعق أو المحولات الكهربائية في وحدات الحلقة الرئيسية المعزولة بالغاز

وفقًا لنوع العزل، يمكن تصنيف الوحدات الحلقة الرئيسية (RMUs) كوحدات مُعَزَّزة بالغاز أو المُعَزَّزة بالهواء. الأولى تُثبِّت المكونات الرئيسية للدارة في صندوق معدني محكم يحتوي على غاز بضغط منخفض (بالأساس SF₆ أو غازات مختلطة) كوسيلة عزل، باستخدام أطراف الكابل للمداخل والمخارج. نظرًا لعزلها الفائق وحجمها الصغير والتصميم النمطي لها، يتم استخدامها على نطاق واسع في محطات التوزيع الخارجية 10kV ومعامل المحولات المصنعة مسبقًا. ومع ذلك، فإن طبيعتها المعزولة تمامًا وحجمها الصغير يحدان من قابليتها للتطبيق في بعض التخطيطات النموذجية للمحطات.

​1 مشاكل الوحدات الحلقة الرئيسية المعززة بالغاز​

الشكل 1 يوضح تصميم محطة توزيع نموذجي، حيث يتطلب خزانة مفتاح الحمل والمكثف تركيب مانع الصواعق، وخزانة المحول الجهد (VT) تتطلب اثنين من VTs الراتنج المصبوب 10/0.1/0.22kV. إذا اختار المشاريع وحدات RMU معززة بالغاز مثل RM6 من Schneider أو Safenng من ABB، فلن تتمكن من تحقيق متطلبات التصميم بشكل كامل.

​1.1 صعوبة تركيب مانع الصواعق في خزانات مفتاح الحمل والمكثف​

لمدخل ومخرج مفاتيح الحمل، توفر كلتا العلامتين مساحة كافية لصفيحة الكابلات من نوع C (pliant IEC 60137)، مما يسمح بتوصيل ملحقات T وكابلات مانع الصواعق. في خزانات مفتاح الحمل والمكثف:

• ​Safenng: المكثفات المثبتة أفقيًا (الشكل 2) تحافظ على مساحة الكابلات، مما يسمح بتثبيت مانع الصواعق القابل للتوصيل.
• ​RM6: المكثفات المثبتة رأسيًا (الشكل 3) تحتل مساحة الكابلات، وتقتصر الملحقات على أنواع الكوع / المستقيم بسبب صفيحة النوع A. لا توجد مساحة لمانع الصواعق القابل للتوصيل، ولا تتوفر مانعات صواعق جاهزة للسوق متوافقة مع ملحقات الكوع / المستقيم.

​1.2 صعوبة تركيب VTs في خزانات VT​

تحتاج الخزانات القياسية لـ VT إلى ثلاثة وحدات مكثفات عالية الجهد واثنين من VTs أحادي الطور في تكوين V (دوائر ثنائية، 10/0.1kV للقياس، 10/0.22kV لتزويد الطاقة؛ ≥1000VA إخراج ثانوي). توفر RMUs المعززة بالهواء (مثل SM6 من Schneider) مساحة كبيرة (500×840×950mm). بينما تتميز RMUs المعززة بالغاز بغرف كابلات صغيرة (~400×350×700mm)، غير كافية لملحقات الكابلات وأسلاك الاتصال والمكثفات المكشوفة وVTs أو مسافة 125mm بين الأطوار والأرض.

عادةً ما يضيف المصنعون خزانة فارغة بجانب خزانة مفتاح الحمل لوضع VTs والمكثفات وتوصيلها عبر الكابلات. ومع ذلك، هذا يعرض:

• الأمان أثناء صيانة VT بسبب عدم وجود قفل آلي.
• الحجم الصغير والجمال في المحطات الخارجية.

​2 حلول تركيب مانع الصواعق​

​2.1 حذف مانع الصواعق​

يفرض DL/T 620-1997 حماية التيار الزائد وتنسيق العزل لمحطات التيار المتردد تركيب مانعات الصواعق للكابلات >50m المتصلة بالأعمدة. للكابلات ≤50m، يمكن تركيب مانع الصواعق في نهاية واحدة فقط. ومع ذلك، لا يحدد المعيار بشكل صريح الحاجة إلى مانعات الصواعق على رؤوس الكابلات القابلة للتوصيل 10kV في RMUs المعززة بالغاز.

تتميز المباني الحضرية الحديثة بشبكات حماية من الصواعق واسعة النطاق، مما يقلل من مخاطر الإصابة بالصواعق. تكون الاتصالات الكابلية فوق الأرض نادرة في المدن، مما يجعل احتمالية حدوث صواعق مباشرة على نوى الكابلات ضئيلة. غالبًا ما يتم حذف ممارسات دولية (مثل ملحقات مانع الصواعق T) في المناطق الحضرية. تعمل RMUs المعززة بالغاز في مقاطعة تشيجيانغ بشكل موثوق لسنوات دون مانعات الصواعق. لذلك، ​يمكن حذف مانعات الصواعق في محطات RMUs المعززة بالغاز الحضرية.

​2.2 معايير اختيار مانع الصواعق​

للشبكات الضواحي والريفية ذات الكابلات المتصلة بالأعمدة >50m، يجب تركيب مانعات الصواعق. بالنسبة للوحدات النمطية لمفتاح الحمل، يكفي معظم المنتجات. بالنسبة لـ ​وحدات مفتاح الحمل والمكثف، يُنصح بتحديد ​المكثفات المرتبة أفقيًا​ لتأمين مساحة مانع الصواعق، مما يتجنب مشاكل التحديث.

​3 حلول تركيب المحول الجهد​

يتطلب تقليص حجم خزانة VT حل مشكلتي ​العزل الكهربائي​ و​قيود المساحة.

​3.1 حل العزل الكهربائي​

استخدام المكثفات / VTs القياسية من RMUs المعززة بالهواء في الأجزاء المعززة بالغاز يخالف معايير المسافة. الحل هو تبني المكونات المتوافقة مع العزل، مثل ​JSZV16-10R VT. تشمل الخصائص:

• ملحقات كابل أمريكية متكاملة للعزل الكامل.
• مكثفات قابلة للتبديل مدمجة في المحطات عالية الجهد.
• جهد مقنن: 10/0.1/0.22kV.

​تكوين التوصيل:

• جانب مفتاح الحمل: ملحقات T قابلة للمس الأوروبي.
• جانب VT: ملحقات الكوع القابلة للمس الأمريكية 20kV (Compatible مع مكثفات VT).
• الشكل 4 يظهر VT وملحقات أمريكية.

جميع المكونات معزولة تمامًا وقابلة للمس. القيود هي حجم JSZV16-10R VT (مصمم لـ RMUs خارجية صغيرة الحجم)، مما يحد من الإخراج 220V إلى ≤2×400VA—كافي لتزويد البطاريات بالطاقة والإضاءة.

​3.2 حل قيود المساحة​

أكدت التخطيطات المثبتة عدم كفاية المساحة لـ VTs مع ملحقات الكابلات. تم اختبار حلولين:

1. ​صندوق VT أعلى: الكابلات الخارجية وصيانة VT غير آمنة (تنتهك القفل الآلي).
2. ​قاعدة VT أسفل (تم تنفيذها)​:
• تمدد غرفة الكابلات إلى الأسفل.
• الارتفاع: 400mm، متوافق مع غرف الكابلات ذات الارتفاع 700mm.
• يسمح بقفل آلي للصيانة.

​النتيجة: هذا التصميم يضمن التركيب والصيانة الآمنة مع الحفاظ على حجم RMUs المعززة بالغاز الصغير.