• اصلاح ساختار سکسیونر ارت تابلو TMS 24kV در ارتباط با تحمل جریان اتصال کوتاه 25kA در زمان 3 Sec:

با توجه به نتایج آزمایش های انجام شده در آزمایشگاه PT&T کشور کره جنوبی، مشاهده شد که نگهدارنده های فولادی که تیغه های مسی سکسیونر ارت را مهار می کنند در اثر عبور جریان به دمای ذوب رسیده و در اثر نیروی وارده بر تیغه های فولادی به دلیل عبور جریان اتصال کوتاه بریده شده است. شکل (1) نمای این تیغه ها را قبل از انجام تست و شکل (2) نمای آن ها را بعد از تست نشان می دهد.

برای بررسی علل این آسیب، تحلیل الکتریکی- حرارتی بر روی این سکسیونر انجام شد. به منظور انجام این تحلیل لازم است که مقدار ضریب رسانایی الکتریکی فولاد استفاده شده در این ساختار اندازه گیری شود. برای این منظور یک تسمه فولادی  به ابعاد 35(mm)*4(mm)*1000(mm) تحت جریان الکتریکی قرار گرفته و مقاومت آن اندازه گیری می شود. این مقاومت برابر 1.05 mΩ می باشد در نتیجه با این اندازه گیری مشخص می شود که ضریب رسانایی فولاد برابر 6.8e6 S/m می باشد.

برای انجام این تحلیل از نرم افزار COMSOL Multiphysics به منظور بدست آوردن همزمان توزیع چگالی جریان و توزیع دما استفاده می شود. این تحلیل تا زمان رسیدن به دمای ذوب فولاد برابر با 1850 درجه کلوین انجام می شود. پس از انجام تحلیل مشاهده می شود که پس از گذشت 1.1 ثانیه دمای تیغه فولادی به 1834 درجه کلوین می رسد. شکل(3) توزیع دما را در تیغه سکسیونر ارت و همچنین دمای تیغه مسی و فولادی بر حسب زمان را نشان می دهد.

همانطور که مشاهده می شود دمای تیغه فولادی در زمان 1.1 ثانیه به نقطه ذوب می رسد و این در حالی است که دمای تیغه مسی در این زمان تنها به اندازه 200 درجه گرم می شود.

برای اصلاح این مشکل طراحی به گونه ای تغییر کرد که مسیر عبور جریان اتصال کوتاه از تیغه های فولادی منحرف شده و این مسیر توسط یک تسمه مسی که تیغه های مسی را به هم متصل می کند و حکم مرکز ستاره را دارد ایجاد می شود. شکل (4) نمای ساختار اصلاح شده سکسیونر ارت با تسمه مسی اضافه شده را نشان می دهد.

شکل (5-الف) توزیع دما در ساختار جدید سکسیونر تحت تاثیر جریان اتصال کوتاه 25kA را در 3 ثانیه نشان می دهد. شکل (5-ب) دمای کنتاکت سکسیونر و دمای تسمه مسی را تا رسیدن به دمای ذوب مس که برابر 1380 درجه کلوین است نشان می دهد. با این تحلیل مشخص می شود که سکسیونر اصلاح شده می تواند جریان 25kA را تا 5.3 ثانیه تحمل کند که این امر در شکل(5-ب) مشخصاً دیده می شود.

• اصلاح یراق آلات استفاده شده در مکانیزم قفل در تابلوی TMS 24kV جهت تحمل فشار وارده در اثر انفجار داخلی:

پس از انجام تست انفجار داخلی مشاهده شد که یکی از یراق آلاتی که در مکانیزم قفل در تابلو به کار می رود و از جنس چدن (آهن ریختگی) می باشد به دلیل نیروی وارده در اثر موج انفجار شکسته و باعث باز شدن درب می شود. ساختار این یراق و محل آسیب دیدن آن در شکل (6) نشان داده شده است.

برای بررسی علت این آسیب و اصلاح آن، آنالیزی انجام شد که طی آن توزیع موج فشار در اثر انفجار داخلی در محفظه کلید شبیه سازی شده و توزیع فشار بر روی درب تابلو محاسبه شده است. شکل (7) گسترش موج فشار در محفظه کلید را در پله های زمانی مختلف نشان می دهد.

برای انجام این محاسبات از مقاله منتشر شده توسط شرکت اشنایدر الکتریک استفاده شده است. در این مرجع تحلیلی مشابه آنچه در اینجا ارائه شد معرفی شده است. در این مرجع انفجار داخلی 25kA در محفظه کلید مدلسازی شده است و افزایش فشار ناشی از آن برابر 25 k pa برآورد شده است. در این تحلیل افزایش فشار را برابر 30 k pa در نظر گرفته شده است و با استفاده از تحلیل فوق توزیع فشار و نیروی وارده بر روی درب تابلو بر حسب زمان محاسبه می گردد.

برای رفع عیب یراق قفل درب، قطعه ای مشابه شکل(6) طراحی شد که این بار به جای استفاده از آهن ریختگی (چدن) در ساخت آن از آهن نورد شده (ورق) استفاده شده است. قطعه فوق در ساختار قفل درب قرار گرفته و تحت تاثیر نیروی وارده از انفجار که در تحلیل قبلی به دست آمده مورد آنالیز مکانیکی قرار میگیرد. شکل(8) نتایج این تحلیل را نشان می دهد.

همان طور که در شکل (8) مشاهده می شود  نقاط ضعیفی که در یراق چدنی شکسته بودند در یراق جدید استرسی برابر با 140 M pa را تحمل می کنند. از آنجایی که ورق استفاده شده در این یراق دارای حد تسلیم بالای 400 M pa می باشد طرح جدید در مقابل فشار وارده به خوبی مقاومت خواهد کرد.