حل قطع کننده مدار SF6 با ظرف مرده برای مناطق پلیتئو آفریقا (اتیوپی)

زمینه پروژه​
اتیوپی که در ارتفاعات شرق آفریقا واقع شده است، میانگین ارتفاع بیش از ۳,۰۰۰ متر دارد. در برخی مناطق، دمای زمستان می‌تواند به -۳۰°C سقوط کند و همراه با تغییرات دمای روزانه قابل توجه (تا ۲۵°C در روز) و تابش فرابنفش شدید است. سیستم برق محلی با چالش‌های زیر مواجه است:

1. ​ریسک مایع شدن گاز SF6: شکن‌های مداری SF6 Dead Tank سنتی در دماهای پایین (دمای بحرانی مایع شدن ≈ -۲۸.۵°C) مشمول ریسک مایع شدن گاز SF6 هستند که عملکرد عایق‌بندی و خاموش‌کنندگی آن‌ها را تضعیف می‌کند و می‌تواند باعث اختلال در عملکرد شود.
2. ​تضعیف عایق‌بندی در ارتفاعات بالا: کاهش چگالی هوا قدرت عایق‌بندی خارجی را تضعیف می‌کند و نیاز به سطح عایق‌بندی بالاتر یا طراحی‌های ویژه برای شکن‌های مداری SF6 Dead Tank را ایجاد می‌کند.
3. ​سختی نگهداری بالا: مناطق دورافتاده دارای منابع نگهداری کافی نیستند، بنابراین شکن‌های مداری SF6 Dead Tank باید دارای قابلیت نگهداری بلندمدت بدون نیاز به تعمیر باشند.

​راه‌حل​
برای مقابله با چالش‌های محیطی و فنی، اقدامات یکپارچه زیر برای شکن‌های مداری SF6 Dead Tank اتخاذ شد:

1. ​بهینه‌سازی گاز ترکیبی​
   • ​مخلوط گاز SF6+CF4: ترکیب ۲۵٪ SF6 و ۷۵٪ CF4 دمای بحرانی مایع شدن را به -۶۰°C کاهش می‌دهد و ثبات گاز را برای شکن‌های مداری SF6 Dead Tank در سرماهای شدید تضمین می‌کند.
   • ​کنترل فشار: فشار اسمی شکن‌های مداری SF6 Dead Tank به ۰.۶ MPa (فشار نمایشی) تنظیم شده و با افزایش جمع‌آوری برای جلوگیری از نشت گاز در دماهای پایین ترکیب شده است.
2. ​سیستم گرم‌سازی و عایق‌بندی حرارتی​
   • ​نوار گرم‌سازی داخلی: سیستم گرم‌سازی الکتریکی ۳۰۰W به بدنه و لوله‌های فشار شکن‌های مداری SF6 Dead Tank یکپارچه شده و به صورت خودکار زیر -۲۰°C فعال می‌شود تا فشار گاز بالاتر از آستانه مایع شدن حفظ شود.
   • ​عایق‌بندی دو لایه: شکن‌های مداری SF6 Dead Tank از پوشش مرکب مقاوم در برابر UV خارجی و لایه آئروژل داخلی برای کاهش اتلاف حرارتی و تحمل تابش خورشید در ارتفاعات استفاده می‌کند.
3. ​سازگاری با ارتفاعات بالا​
   • ​عایق‌بندی افزایش یافته: ولتاژ تحمل ضربه برقی شکن‌های مداری SF6 Dead Tank به ۵۵۰ kV (مقایسه با استاندارد ۴۵۰ kV) ارتقا یافته و با داشتن دیواره‌های سرامیکی با فاصله مسیر طولانی (۳۱mm/kV).
   • ​طراحی لرزه‌ای: پیوندهای انعطاف‌پذیر و پایه‌های جاذب ضربه به شکن‌های مداری SF6 Dead Tank اضافه شده‌اند که نیازمندی‌های لرزه‌ای ۰.۳g افقی و ۰.۱۵g عمودی را برآورده می‌کنند.
4. ​پشتیبانی نگهداری هوشمند​
   • ​نظارت آنلاین گاز: شکن‌های مداری SF6 Dead Tank شامل رеле‌های چگالی و سنسورهای آب ریز برای ردیابی فشار و رطوبت مخلوط SF6 در زمان واقعی است که داده‌ها را از طریق ماهواره به سیستم‌های کنترل مرکزی منتقل می‌کند.
   • ​نگهداری ماژولی: مکانیسم بهره‌وری بهره‌وری (مانند نوع CTB-1) عمر مکانیکی شکن‌های مداری SF6 Dead Tank را به ۱۰,۰۰۰ عملیات افزایش می‌دهد و نیاز به نگهداری مکانی را کاهش می‌دهد.

​نتایج​
از زمان استقرار در سال ۲۰۲۴، راه‌حل شکن‌های مداری SF6 Dead Tank عملکرد استثنایی در شبکه صفحه‌ای اتیوپی ارائه کرده است:

1. ​قابلیت اطمینان افزایش یافته: سیستم‌های گاز ترکیبی و گرم‌سازی عملکرد پایدار شکن‌های مداری SF6 Dead Tank را در -۴۰°C ممکن می‌کنند و نرخ خرابی را ۸۵٪ کاهش می‌دهند و هیچ قطع برقی ناشی از مایع شدن گاز وجود نداشته است.
2. ​هزینه‌های نگهداری پایین‌تر: فرکانس نگهداری سالانه از ۶ به ۱ کاهش یافته و هزینه‌ها ۳۰٪ کاهش یافته است.
3. ​هماهنگی با محیط زیست: استفاده از SF6 در شکن‌های مداری SF6 Dead Tank ۷۵٪ کاهش یافته و انتشار گازهای گلخانه‌ای ۸۰٪ نسبت به راه‌حل‌های سنتی کاهش یافته که با توافق نامه پاریس هماهنگ است.