حل خالٍ من SF₆ لوحدات الحلقة الرئيسية المكهربة بالهواء / الصديقة للبيئة
Ⅰ. العقبات الفنية لاستبدال SF₆
- الفجوة في أداء الوسيط العازل
o قوة عزل الهواء الجاف/N₂ هي فقط 1/3 من SF₆، مما يتطلب توسيع فجوة الاتصال من 60 مم إلى ≥150 مم.
o الآليات الربيعية التقليدية لا تملك الطاقة الكافية لدفع الإغلاق السريع للفجوات الكبيرة، مما يؤدي بسهولة إلى تآكل الاتصال بسبب الضربة المسبقة.
o الغازات التركيبية (مثل C4+CO₂) تتحلل تحت القوس الكهربائي، مما يؤدي إلى تدهور غير قابل للعكس في العزل. - القيود الهيكلية الميكانيكية
o تحدد معايير الشبكة الوطنية عرض الخزانة عند 420 مم، مما يحد من المساحة الطولية.
o الفجوات الكبيرة تتطلب شفرات متحركة أطول في المقاطع الثلاثية، مما يزيد صعوبة تصميم العزل.
II. الحلول الأساسية والابتكارات التكنولوجية
(I) تصميم تعزيز نظام العزل
|
الاتجاه الفني |
التنفيذ |
التأثير |
|
العزل المركب |
شفرة متحركة + غطاء عازل عالي القوة + حاجز PTFE |
يمنع مسار التفريغ؛ يتحمل جهد الصدمة الناتجة عن البرق (≥125 كيلو فولت) |
|
تحسين التناغم بين الوسط |
تعبئة الهواء الجاف/N₂ + قلب المقاطع بالفراغ |
يضمن قطع المقاطع بالفراغ؛ يحافظ العزل الغازي على العزل |
|
موثوقية الصفرية |
تمر الخزانة باختبارات التردد الكهربائي والصدمات الكهربائية (ضغط الجو) |
لا يوجد خطر تسرب؛ السلامة أثناء الصيانة تساوي الخزانات المغلقة |
الاختراق الرئيسي: يحقق عزلًا بمستوى SF₆ عند فجوة 150 مم، مما يتجاوز قيود الوسط.
(II) تحسين الديناميكي للمقاطع الثلاثية
- تخفيض العزم الدوران
محور النيلون الممتد → تحسين تحويل السرعة الزاوية → سرعة الإغلاق >4 م/ث (يوفر صنع دائرة قصر 20 كيلو أمبير مع كبح الضربة المسبقة <1 ميلي ثانية). - تصميم الشفرة المتحركة: الشفرة الممتدة المعزولة تضمن مسافة الأرض/الطور ≥180 مم عند وضع الفتح.
- قدرة التأريض: المقاطع السفلية مجهزة بمفاصل فئة E2 (تحمل 5 عمليات صنع دائرة قصر).
III. مقارنة المعلمات الفنية الرئيسية
|
المعلمة |
وحدة حلقة SF₆ |
حل الغاز البيئي/الهواء |
|
فجوة الاتصال |
60 مم |
≥150 مم (يشمل غطاء العزل) |
|
سرعة الإغلاق |
كافئة للينابيع |
محور محسن + شفرة خفيفة الوزن |
|
وسط القطع |
غاز SF₆ |
قطاعة بالفراغ + هواء جاف |
|
تحمل الصفرية |
يفشل |
يمر بنجاح 42 كيلو فولت تردد كهربائي/75 كيلو فولت صدمة كهربائية |
|
التأثير البيئي |
GWP=23,900 |
GWP=0 (هواء جاف) |
IV. ضمان التنفيذ الهندسي
- عملية التحقق من العزل
o المرحلة 1: محاكاة مجال كهربائي ثلاثي الأبعاد (قوة المجال في الفجوة <3 كيلو فولت/مم)
o المرحلة 2: اختبارات الصدمة الكاملة والمقطوعة (±200 كيلو فولت)
o المرحلة 3: اختبارات العزل المتكررة بعد صنع دائرة قصر من فئة E2 - استراتيجية موثوقية الآلية
o محور النيلون السداسي: عمر مقاوم للتغيير >10,000 عملية
o التداخل الميكانيكي الثلاثي: قفل إلزامي ضد التشغيل الخاطئ
o رصد خصائص الصنع: المستشعرات البازلتية توفر منحنيات سرعة الإغلاق في الوقت الفعلي
V. ملخص مزايا الحل
- أمان بدون تسرب: العمل تحت ضغط جوي يلغي الاعتماد على الغاز؛ خطر فشل العزل يقترب من الصفر
- توافق كامل: الأبعاد والواجهات تتوافق تمامًا مع معيار الشبكة الوطنية 420 مم
- تصميم بدون صيانة: عمر قطاعة الفراغ >20 عامًا؛ لا حاجة لإعادة تعبئة الغاز
- مسار بيئي بنسبة 100%: يسمح الهواء الجاف بالحياد الكربوني؛ لا توجد تكلفة لإدارة الغازات F
