چرا تجهیزات فشار ضعیف (LV Switchgear) برای توزیع انرژی ضروری هستند؟

نقش حیاتی تجهیزات کلیدزنی در سیستم‌های توزیع برق

درک عملکرد تجهیزات کلیدزنی در شبکه‌های الکتریکی

تجهیزات سوئیچینگ مانند مرکز کنترل سیستم‌های توزیع انرژی عمل می‌کنند و با کنترل، حفاظت و قطع مدارهای الکتریکی در صورت نیاز، جریان برق را به‌صورت مطمئن مدیریت می‌کنند. هنگامی که این تجهیزات همراه با عناصری مانند کلیدهای قدرت، سوئیچ‌های قطع‌کننده و انواع مختلف رله‌ها قرار گیرند، سیستم سوئیچینگ از بروز مشکلاتی مانند اضافه‌بار، اتصال کوتاه و خطا‌های قوسی جلوگیری می‌کند و جریان برق را به‌صورت پایدار حفظ می‌نماید. این سیستم بهره‌برداران شبکه را قادر می‌سازد تا ولتاژ را در سراسر شبکه پایدار نگه دارند، در صورت بروز مشکل در بخش‌های دیگر شبکه، تأمین برق را هدایت مجدد کنند و همچنین انجام تعمیرات لازم را بدون نیاز به خاموش کردن کل بخش‌های شبکه امکان‌پذیر سازد.

تجهیزات سوئیچینگ فشار قوی و فشار متوسط در توزیع انرژی الکتریکی

تجهیزات سوئیچینگ با ولتاژ بالای ۳۶ کیلوولت، انتقال مقدار زیادی برق بین ایستگاه‌های فرعی و شبکه‌های برق منطقه‌ای را به عهده دارند. در همین حال، سیستم‌های ولتاژ متوسط که در محدوده ۱ تا ۳۶ کیلوولت کار می‌کنند، تأمین برق مراکزی مانند کارخانه‌ها، مراکز خرید و ساختمان‌های اداری را بر عهده دارند. چه چیزی باعث می‌شود تجهیزات ولتاژ متوسط در فضاهای محدود کاربرد مفیدی داشته باشند؟ طراحی ماژولار آن‌ها اجازه می‌دهد در مناطق شلوغ شهری یا مزارع بادی/خورشیدی که هر فوت مربع اهمیت دارد، جا شوند. از دیدگاه ایمنی، هر دو نوع تجهیزات از مواد عایق خاص و فناوری سرکوب قوس الکتریکی استفاده می‌کنند که جلوی بروز آتش‌سوزی ناشی از جرقه را می‌گیرند. این ویژگی‌ها به حفظ عملکرد پیوسته حتی در صورت بروز مشکلات غیرمنتظره در حین کار کمک می‌کنند.

نحوه اطمینان از قابلیت اطمینان و مقاومت شبکه توسط تجهیزات سوئیچینگ

امروزه، تجهیزات قطع‌کننده می‌توانند خطاها را در عرض چند میلی‌ثانیه شناسایی و جدا کنند، قبل از اینکه به قطعی برق گسترده در مناطق بزرگ تبدیل شوند. نسخه‌های دیجیتال جدیدتر مجهز به سیستم‌های تشخیص خودکار هستند که مانیتورهایی مانند تغییرات دما و تعادل واقعی بار الکتریکی را زیر نظر می‌گیرند. هنگامی که چیزی غیرطبیعی به نظر می‌رسد، این سیستم‌ها به صورت خودکار عملکرد خود را تنظیم می‌کنند تا از اضافه‌بار شدن تجهیزات جلوگیری شود. برای شبکه‌های برقی که از منابع تجدیدپذیر زیادی استفاده می‌کنند که همیشه انرژی پایداری تولید نمی‌کنند، زمان واکنش سریع این تجهیزات بسیار حیاتی است. حفظ ثبات در شرایطی که ولتاژها نوسان دارند به حفظ تأمین برق قابل اعتمادی کمک می‌کند که ما به آن عادت کرده‌ایم و بدون وقفه باشد.

داده: تجهیزات قطع‌کننده در شبکه‌های مدرن، قطعی‌های غیر برنامه‌ریزی شده را تا 60٪ کاهش می‌دهند

بر اساس آخرین گزارش قابلیت اطمینان شبکه در سال 2024، شرکت‌های برقی که در سیستم‌های خود از تجهیزات قطع و وصل هوشمند به همراه نظارت در زمان واقعی استفاده کردند، شاهد کاهش 58 تا 62 درصدی در مدت زمان قطعی برق نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر بودند. ابزارهای تحلیل پیش‌بینانه‌ای که این شرکت‌ها به کار می‌گیرند، می‌توانند نشانه‌های فرسودگی تجهیزات را سه تا شش ماه قبل از خرابی واقعی تشخیص دهند، به این معنی که آن‌ها می‌توانند تعمیرات را در زمان‌هایی برنامه‌ریزی کنند که تقاضای برق در سطح پایین‌تری قرار دارد. مناطقی که مسئولین محلی در آن‌ها تمرکز خود را بر به‌روزرسانی زیرساخت‌های تجهیزات قطع و وصل قرار داده بودند، در سال گذشته شاهد افزایشی حدود 22 درصدی در پیوستگی تأمین خدمات برق بودند. این سطح از قابلیت اطمینان برای بیمارستان‌ها، مراکز داده و دیگر خدمات ضروری که به تأمین برق بدون وقفه در سراسر کشور نیاز دارند، تفاوت بسزایی ایجاد می‌کند.

تضمین ایمنی الکتریکی و مدیریت مؤثر اشکالات

نقش تجهیزات قطع و وصل در جدا کردن اشکالات و جلوگیری از شکست‌های زنجیره‌ای

امروزه تجهیزات سوئیچینگ می‌توانند مشکلات را تقریباً بلافاصله تشخیص دهند و مدارهای معیوب را قبل از بدتر شدن وضعیت در سراسر سیستم قطع کنند. طراحی مقاوم در برابر قوس نیز به مهار کردن انفجارهای خطرناک انرژی که گاهی اوقات رخ می‌دهند کمک می‌کند. در همین حال، رله‌ها به گونه‌ای با هم کار می‌کنند که تنها بخشی از سیستم که دچار مشکل است خاموش شود. طبق تحقیق انجمن ایمنی شبکه از سال گذشته، این نوع کنترل دقیق خطر آسیب دیدن تجهیزات را حدود 72 درصد بهتر از روش‌های قدیمی کاهش می‌دهد. این موضوع به معنای بهره‌برداری ایمن‌تر برای همه دخیل‌شدگان و صرف زمان بسیار کمتر برای تعمیر وسایل هنگام بروز مشکل است.

هماهنگی با استانداردهای ایمنی بین‌المللی (IEC، NEC، OSHA)

رعایت استانداردهای IEC 62271 برای آزمون‌های عایلی، همراه با ماده 490 NEC (کد برق ملی) در خصوص محدودیت‌های ولتاژ و مقررات OSHA با عنوان 29 CFR 1910.303 به اطمینان از رعایت الزامات بین‌المللی ایمنی در تجهیزات فشار قوی کمک می‌کند. این استانداردها نیازمند انجام دقیق آزمون‌های فشار در سیستم‌های عایق گازی، آزمایش مقاومت در برابر آتش و اعمال اقدامات مناسب برای حفاظت در برابر قوس الکتریکی هستند. این عوامل در کارخانه‌های تولیدی اهمیت زیادی دارند، چرا که طبق داده‌های منتشر شده از سوی NFPA در سال گذشته، تقریباً یک سوم از تمام حوادث الکتریکی به دلیل عدم رعایت استانداردهای تجهیزات رخ می‌دهد. اخذ گواهی‌های تأیید سوم شخص به معنای بررسی مداوم سالم بودن عایق‌ها و استحکام قطعات مکانیکی در طول زمان است. این امر نه تنها ایمنی در نگهداری را افزایش می‌دهد، بلکه شرکت‌ها را در برابر ممکن‌الوقوع دعاوی حقوقی در آینده در صورت بروز مشکل نیز حفاظت می‌کند.

تجهیزات فشار قوی هوشمند و ادغام دیجیتالی برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده

چگونه اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI) امکان پایش از راه دور و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را فراهم می‌کنند؟

امروزه تجهیزات قطع‌کننده مدرن با سنسورهای اینترنت اشیا (IoT) مجهز شده‌اند که داده‌های زنده‌ای درباره تغییرات دما، نوسانات بار در طول زمان و سلامت کلی مواد عایقی جمع‌آوری می‌کنند. سیستم‌های هوشمند هوش مصنوعی تمام این اطلاعات را پردازش می‌کنند و در واقع می‌توانند شکست تجهیزات را تا دو هفته قبل از وقوع پیش‌بینی کنند. طبق مطالعات اخیر که در سال 2024 در لینکداین نقل شده بودند، این سیستم هشدار زودهنگام موجب کاهش ۳۰ درصدی قطعی‌های غیرمنتظره برق در واحدهای تولیدی مختلف شده است. انتقال از روش‌های سنتی تعمیر به نگهداری مبتنی بر شرایط واقعی تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. شرکت‌ها می‌توانند برنامه‌های کاری خود را بهتر تنظیم کنند و موجودی قطعات یدکی را مدیریت کنند، چون دقیقاً می‌دانند که چه زمانی قطعات نیاز به تعویض دارند. در مجموع، این روش بهره‌وری را افزایش داده و از تعمیرات اضطراری گران‌قیمت که موجب اختلال در برنامه‌های تولید می‌شوند جلوگیری می‌کند.

سوئیچ‌های قطع‌کننده هوشمند و تشخیص‌های زمان‌واقعی در تجهیزات قطع‌کننده مدرن

کلیدهای قطع‌کننده مدرن امروزه دارای سیستم‌های تشخیصی درون‌ریز هستند که از فرسایش تماس‌ها و تخریب مکانیکی پیگیری می‌کنند و به‌طور مداوم عملکرد را با آنچه تولیدکنندگان اعلام کرده‌اند مقایسه می‌کنند. این سیستم هنگامی که چیزی شروع به اشکال کند هشدارهایی ارسال می‌کند تا تیم‌های نگهداری بتوانند قبل از تبدیل شدن مشکلات به سردرگمی‌های بزرگ، دست به اقدام بزنند. به عنوان مثال مدل‌های عایق نفتی امروزه دارای تکنولوژی تجزیه و تحلیل گاز در زمان واقعی هستند که نقاط بحرانی را بسیار سریع‌تر از روش‌های دستی شناسایی می‌کنند. ما در اینجا صحبت از شناسایی خطا داریم که تقریباً پنج برابر سریع‌تر اتفاق می‌افتد و تفاوت بزرگی در راه‌اندازی و نگهداری تجهیزات بدون وقفه ایجاد می‌کند.

مطالعه موردی: کاهش 35% هزینه‌های نگهداری توسط تجهیزات قطع‌کننده مبتنی بر هوش مصنوعی در شبکه برق اروپا

اجرای سال 2024 در شبکه انتقال آلمان تأثیر یکپارچه‌سازی هوش مصنوعی را به‌خوبی نشان داد. با تحلیل عملکرد تجهیزات قطع‌کننده در کنار داده‌های آب‌وهوایی و بار، سیستم به دستاوردهای زیر دست یافت:

این پروژه 18 میلیون یورویی سرمایه‌گذاری خود را در مدت 2.7 سال از طریق جلوگیری از قطعی‌ها و افزایش عمر تجهیزات بازیابی کرد و الگویی برای نوآوری در شبکه‌های هوشمند در سراسر جهان ایجاد نمود.

تجهیزات قطع و وصل در انرژی تجدیدپذیر و مدرن‌سازی شبکه

یکپارچه‌سازی تجهیزات قطع و وصل در سیستم‌های انرژی خورشیدی، بادی و ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS)

اکنون صفحات خورشیدی، توربین‌های بادی و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری نقش عمده‌ای در انتقال ما به شبکه‌های برق سبزتر ایفا می‌کنند. اما این تغییرات چالش‌های جدی را در خصوص مدیریت جریان برق نامنظم به همراه دارد. مشکل اینجاست که این منابع تولید برق به‌صورت یکنواختی در طول روز تولید نمی‌کنند و این امر باعث دشواری در حفظ پایداری شبکه و حفاظت در برابر اشکالات می‌شود. در اینجا است که تجهیزات کلیدزنی پیشرفته اهمیت پیدا می‌کنند. این تجهیزات را می‌توان مغز عملیات دانست که به هماهنگی تمامی اجزا کمک می‌کند و در عین حال نظارت بر شرایط خطرناک مانند اضافه بار یا اتصال کوتاه را برعهده دارد. یک مطالعه اخیر از سوی گروه یکپارچه‌سازی انرژی تجدیدپذیر نیز یافته جالبی داشت: وقتی این کلیدهای هوشمند را در سیستم‌های تجدیدپذیر ترکیبی نصب می‌کنیم، می‌توانند ناپایداری سیستم را تا حدود 45 درصد کاهش دهند. این در حالی است که بیشتر مردم حتی متوجه وجود آنها هم نمی‌شوند.

تجهیزات سوئیچگیر با عایق‌بندی گازی (GIS) برای نصب‌های تجدیدپذیر در محیط‌های شهری و با فضای محدود

فضا همیشه یک چالش است، به خصوص در پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر شهری، این موضوع سیستم‌های GIS کم‌حجم را در چنین شرایطی بسیار ارزشمند می‌کند. این سیستم‌های GIS به جای استفاده از عایق هوا، از موادی مثل گاز سولفور هگزا فلوئوراید (SF6) یا گزینه‌های سبزتر استفاده می‌کنند و این امکان را فراهم می‌کنند که بتوانند در فضاهای باریک، ولتاژ بالا را به خوبی تحمل کنند. به عنوان مثال، می‌توانید به سیستم‌های خورشیدی نصب شده روی سقف ساختمان‌ها یا تابلوهای فرعی نیروگاه‌های بادی فکر کنید. یکی دیگر از مزایای مهم این سیستم‌ها، نیاز کم به نگهداری در طول زمان است. این موضوع زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که تجهیزات در جایی نصب شده باشند که دسترسی به آن‌ها برای تعمیر دشوار است. علاوه بر این، تمامی این سیستم‌ها همچنان از نظر استانداردهای IEC در مورد ایمنی در برابر آتش و قوس الکتریکی مطابقت لازم را دارند، بنابراین از نظر عملیاتی هیچ مشکلی از بابت رعایت استانداردها وجود ندارد.

پشتیبانی از فناوری شبکه هوشمند و شبکه‌های توزیع برق آماده برای آینده

شبکه‌های هوشمند برق به دلیل وجود تجهیزات قطع و وصل (سوئیچگیر) با قابلیت نظارت در زمان واقعی و تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده که از قبل در آن‌ها تعبیه شده است، در حال توسعه هستند. این سیستم‌های اینترنت اشیا (IOT) قادر به شناسایی مشکلات قبل از بروز آن‌ها هستند و این امر باعث کاهش قطعی‌های ناگهانی برق که همه ما از آن ناراضی هستیم، می‌شود. بر اساس یک مطالعه انجام‌شده در سال 2023 توسط گروه کاری مدرن‌سازی شبکه برق، این فناوری به‌طور واقعی باعث کاهش 30 درصدی قطعی‌های برنامه‌ریزی‌نشده می‌شود. قابلیت‌هایی مانند تعادل‌سازی خودکار بار و انجام آزمایش‌های تشخیصی از راه دور، این سیستم‌ها را برجسته می‌کند. این سیستم‌ها به‌خوبی با ذخیره‌سازی برق در مقیاس بزرگ و سایر منابع انرژی پراکنده در سراسر شبکه کار می‌کنند. اینگونه ادغام، شبکه‌های برقی را ایجاد می‌کند که می‌توانند در صورت نیاز خود را با شرایط جدید تطبیق دهند و پس از اختلالات به سرعت به حالت اولیه بازگردند، چیزی که تمام شرکت‌های توزیع برق آن را می‌خواهند اما تعداد کمی از آن‌ها به آن دست یافته‌اند.

‫سوالات متداول‬

عملکرد اصلی سوئیچگیر در سیستم‌های توزیع برق چیست؟

تجهیزات کلیدزنی به عنوان یک مرکز کنترل برای سیستم‌های توزیع انرژی عمل می‌کند و امکان مدیریت، کنترل، حفاظت و قطع مدارهای الکتریکی را فراهم می‌کند تا از بروز اضافه بار، اتصال کوتاه و سایر شرایط خطرناک جلوگیری شود.

تجهیزات کلیدزنی چگونه قابلیت اطمینان شبکه را افزایش می‌دهد؟

تجهیزات کلیدزنی مدرن قادرند خطاها را در میلی‌ثانیه‌های اولیه تشخیص داده و آن‌ها را جدا کنند و این امر باعث جلوگیری از قطعی‌های گسترده و حفظ سطح ولتاژ پایدار در سراسر شبکه می‌شود تا تأمین مطمئن برق امکان‌پذیر شود.

چه استانداردهای ایمنی برای تجهیزات کلیدزنی اعمال می‌شود؟

تجهیزات کلیدزنی باید با استانداردهای بین‌المللی ایمنی مانند IEC، NEC و OSHA مطابقت داشته باشند. این استانداردها تضمین می‌کنند که دستگاه‌ها تحت آزمون‌های دقیقی از جمله تست‌های مقاومت به فشار، مقاومت در برابر آتش و اقدامات حفاظتی در برابر قوس الکتریکی قرار گیرند.

یکپارچه‌سازی اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI) چگونه به تجهیزات کلیدزنی مدرن کمک می‌کند؟

اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI) در نظارت از راه دور و نگهداری پیشگویانه کمک می‌کنند، بدین گونه که داده‌های زنده را جمع‌آوری و تحلیل می‌کنند تا خرابی تجهیزات را پیش‌بینی کنند و در نتیجه قطعی‌های غیرمنتظره و هزینه‌های نگهداری را کاهش دهند.

دستگاه های قدرت در تلفیق انرژی های تجدیدپذیر چه نقشی دارند؟

دستگاه های قدرت با مدیریت جریان برق نامنظم از منابع تجدیدپذیر، به حفظ ثبات شبکه، کاهش ناپایداری سیستم و ادغام در نصب های شهری کوچک و متراکم انرژی های تجدیدپذیر کمک می کنند.