أخبار التكنولوجيا

اعتبارات لختم المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز


ويتحول توليد الطاقة بعيداً عن الوقود الأحفوري نحو أشكال أكثر مراعاة للبيئة، مثل الطاقة الكهرومائية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح والهيدروجين. عادة، تقع مزارع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بعيدًا عن البنية التحتية للشبكة الكهربائية، ويلزم إنشاء محطات فرعية جديدة لربط المزارع بالشبكة الكهربائية. من المتوقع أن ينمو سوق المحطات الفرعية العالمية إلى 173.64 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028 بمعدل نمو قدره 4.4٪.1

داخل المحطة الفرعية، لا تستطيع الدوائر الكهربائية التعامل إلا مع كمية محدودة من الكهرباء قبل أن ترتفع درجة حرارة الأسلاك. قد يؤدي ذلك إلى إتلاف المكونات الكهربائية الحيوية أو حتى يؤدي إلى نشوب حرائق. تعمل المفاتيح الكهربائية المثبتة في جميع شبكات توزيع وتوليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم على حماية المعدات المتصلة بمصدر إمداد الطاقة من خطر الحمل الزائد الكهربائي مع الحفاظ على الخدمة للدوائر غير المتأثرة.

عندما يتم فتح المفتاح، وتتباعد نقاط الاتصال المعدنية، يضمن الغاز الموجود داخل المفتاح حدوث فصل الشحنة بسرعة وعدم وجود قوس كهربائي مدمر أو “صاعقة صاعقة مصغرة” تُعرف باسم وميض كهربائي. إذا حدث وميض كهربائي، فسيقوم الغاز بإطفاء القوس حتى يتمكن المفتاح من العمل بأمان.

يظهر الشكل 1 الهيكل الداخلي لقاطع الدائرة الكهربائية المعزول بالغاز.


09.05.2023

مقدمة إلى حل الطاقة بدون مروحة Cincon للبيئة القاسية

31.08.2023

نظرة على الموصلات واعتباراتها الهندسية لتطبيقات النقل

28.08.2023

الشكل 1: ميكانيكا قاطع الدائرة الكهربائية المعزول بالغاز.
الشكل 1: ميكانيكا قاطع الدائرة الكهربائية المعزول بالغاز

معيار الصناعة

سداسي فلوريد الكبريت (SF6) هو غاز وقائي شائع الاستخدام لهذا التطبيق. يتم تغذيته في المفتاح عند ضغط مرتفع وله قوة عازلة عالية جدًا عند استخدامه كمادة عازلة. وباعتباره غازًا مضغوطًا، يمكنه فصل شحنة كهربائية عن أخرى بشكل موثوق تحت الجهد العالي. كما أنه يطفئ أي قوس كهربائي محتمل على الفور.

يتكون جزيء SF6 من ذرة كبريت واحدة وست ذرات فلور وهو كبير نسبيًا. يعد هذا مفيدًا نظرًا لأن الجزيء لا يميل إلى الانتقال عبر المكونات المطاطية التي تغلق مرور خطوط الطاقة من خلال مبيت التبديل.

تحتوي شركة Trelleborg Sealing Solutions على مواد متوافقة مع SF6 والتي تمنع الغاز من التسرب إلى الغلاف الجوي. تدوم الأختام عدة سنوات مع تأثيرات ضارة محدودة بسبب الشيخوخة ومجموعة الضغط. وهذا يعني أنه فقط عندما ينخفض ​​ضغط الغاز في المفتاح إلى أقل من مستوى معين، يجب تجديد SF6.

اعتبارات بيئية

على الرغم من إمكانية احتواء سداسي كبريتات الكبريت بشكل جيد عن طريق الأختام المطاطية، إلا أنه سيتسرب في النهاية إلى الغلاف الجوي ويكون الغاز أكثر ضررًا للبيئة من ثاني أكسيد الكربون.2 بعامل 23,500.2 ويطلق الخبراء على هذه القدرة على الإضرار بالمناخ احتمالية الاحتباس الحراري (GWP). في عام 2014، تهدف التشريعات إلى الحد من غازات الدفيئة المفلورة، وبدأ الاتحاد الأوروبي في الحد من الكميات المتاحة من الغازات مثل سداسي فلوريد الكبريت، مما شجع البحث عن بدائل. حدد هذا حفنة من ثاني أكسيد الكربون2المواد المحتملة القائمة.

تشكل الغازات البديلة الصديقة للمناخ تحديات جديدة للختم

هذه البدائل أكثر ملاءمة للمناخ، ولكن لأن ثاني أكسيد الكربون2 نظرًا لأن الجزيئات صغيرة، فإنها تتخلل بسهولة أكبر من خلال مواد الختم، مما يشكل تحديات إغلاق جديدة. أدى هذا إلى الحاجة إلى مواد مانعة للتسرب منخفضة النفاذ وصديقة للبيئة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتحمل المواد أيضًا نطاق درجة حرارة يتراوح من -50 درجة مئوية/-58 درجة فهرنهايت إلى أكثر من 100 درجة مئوية/212 درجة فهرنهايت للعمل في المناطق شديدة البرودة والحارة، ولها عمر طويل، وتكون مقاومة للأكسجين. والأوزون.

حددت شركة Trelleborg Sealing Solutions مادتين تلبيان المعايير الأعلى المطلوبة للنفاذ دون تقليل مقاومة درجات الحرارة. تعتمد إحدى المواد على مونومر إيثيلين بروبيلين ديين (EPDM) والثانية على المطاط الصناعي، الكلوروبوتيل (CIIR)، الذي يتميز بنفاذيته المنخفضة للغازات والسوائل.

تطبيقات الختم للمفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز

تُسمى غرف الضغط المتصلة بمجموعة المفاتيح الكهربائية التي تحتوي على غاز مضاد للانحناء بأغطية نهاية غرفة الضغط. تحتوي هذه الغرف على منافذ وصول، وفلانشات، ووصلات أخرى تتطلب ملفات تعريف ختم EPDM أو CIIR.

توفر أختام تطبيق الحافة الثابتة والغطاء النهائي إحكامًا مانعًا للتسرب (انظر الشكل 2). تعتبر الحلقات O مناسبة للتطبيقات ذات دورات الصيانة المتكررة أو درجات حرارة التشغيل القصوى. ومع ذلك، توفر Trelleborg Sealing Solutions ختم Quad-O-Stat المبتكر للمواقف الصعبة التي تتطلب قوة ختم إضافية أو طول عمر الختم.

تتطلب الآليات الديناميكية التي تربط الدوائر وتفصلها موانع تسرب مناسبة للحركة الخطية بفضل صلابتها وخصائص الاحتكاك المنخفض، مما يؤدي إلى إطالة عمر التشغيل وتآكل الختم.

الشكل 2: أختام تطبيق الشفة الثابتة والغطاء النهائي.
الشكل 2: أختام تطبيق الشفة الثابتة والغطاء النهائي

خاتمة

تعمل شبكة الطاقة المتوسعة على زيادة الحاجة إلى أنظمة التحويل المدمجة ومحطات المحولات ذات المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي والمتوسط ​​والمغلفة في ترتيب محكم للغاز. يضمن الغاز الواقي الموجود داخل المفتاح حدوث فصل الشحن بسرعة دون وميض كهربائي.

على الرغم من أن SF6 هو الغاز الأكثر ملاءمة لعزل المفاتيح الكهربائية، إلا أنه يشكل مخاطر على البيئة. عدة CO2 البدائل موجودة، ولكن لكل منها تحديات تخلل المواد العازلة. بغض النظر عن نوع الشركات المصنعة لمجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز، يجب أن يوفر شريك الختم خيارات مناسبة لجميع المناطق الضرورية لمجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز.

مراجع

1https://www.fortunebusinessinsights.com/substation-market-106422

2https://www.weforum.org/agenda/2019/10/greenhouse-gas-emissions-climate-change-sf6/

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *