اختيار محطة فرعية بجهد 10 كيلو فولت: لماذا تحل معدات الجهد العالي المعزولة بالغاز (GIS) محل المعدات المعزولة بالهواء التقليدية (AIS)؟

عند تصميم حل توزيع طاقة عالي الجهد بجهد 10 كيلو فولت، غالبًا ما يواجه المهندسون الكهربائيون ومشرفو المشاريع ورؤساء المشتريات قرارًا حاسمًا: هل يجب عليهم اختيار عوازل الغاز الهوائية التقليدية (AIS) ذات الأداء الموثوق والبنية البديهية، أم اختيار عوازل الغاز المعزولة (GIS/RMU) الأعلى أداءً والأكثر إحكامًا؟

في البنية التحتية الصناعية والحضرية الحديثة، تُعد "بيئة العزل" الشريان الحيوي لموثوقية المعدات على المدى الطويل. في أنظمة 10 كيلوفولت، يؤثر هذا الفرق بشكل مباشر على استمرارية التغذية الكهربائية، وتعقيد الصيانة، والسلامة التشغيلية العامة. اليوم، سنركز على مقارنة نظام GIS بجهد 10 كيلوفولت (نسخة الغلاف من الصلب الكربوني) مع النظام التقليدي AIS لمساعدتك على اتخاذ أكثر قرار استثماري عقلاني.

الاختلافات الأساسية: ثورة في مجال العزل والبنية

1. فيزياء وسائط العزل

مفاتيح التوزيع المعزولة بالهواء (AIS): تعتمد على الهواء الطبيعي كوسيلة عازلة بين الأطوار والأرض. وبما أن شدة العزل الكهربائي للهواء تتغير بشكل كبير مع الرطوبة، والارتفاع، والتلوث، يجب ترك مسافات كهربائية واسعة لمنع حدوث القوس العالي الجهد. وينتج عن ذلك خزانات ضخمة تكون فيها الحافلات الداخلية والتلامسات مكشوفة للهواء، مما يجعلها عرضة للأكسدة والتآكل الكهربائي.

مفتاح كهربائي معزول بالغاز (GIS): يتم إغلاق المكونات الأساسية عالية الجهد (قواطع الدوائر، مفاتيح فصل الحمل، الحافلات) داخل خزان غاز من الفولاذ المقاوم للصدأ مملوء بغاز SF6 (سادس فلوريد الكبريت) أو غازات صديقة للبيئة. وبما أن خصائص العزل وإخماد القوس الكهربائي لهذه الغازات تفوق بكثير تلك الخاصة بالهواء، يمكن تقليل المسافات الكهربائية إلى جزء بسيط من الأجهزة التقليدية، مما يحقق تصغيرًا شديدًا وتحصيناً كاملاً.

2. التوليفة الذهبية للمواد والحماية

يستخدم حلنا الرائد هيكلًا مركبًا من "خزان داخلي من الفولاذ المقاوم للصدأ + غلاف خارجي من فولاذ كربوني عالي القوة":

الخزان الغازي الأساسي: مصنوع من صفائح فولاذ مقاوم للصدأ رفيعة المستوى بسمك 3.0 مم أو أكثر، مع لحام ليزر آلي، ويضمن عدم تسرب الغاز على مدى عمر افتراضي مدته 30 عامًا، ويحمي المكونات الأساسية من التداخلات الخارجية.

الغلاف الخارجي: مصنوع من فولاذ كربوني عالي الجودة مدرفل على البارد. بالمقارنة مع الأغلفة الكاملة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي تُعد باهظة التكلفة وصعبة التشغيل، يوفر الفولاذ الكربوني صلابة ميكانيكية وثباتًا هيكليًا متفوقين. ومن خلال طلاء كهروستاتيكي صناعي متقدم بمسحوق، نوفر للمستخدمين ما نسبته 15%-20% من تكلفة الغلاف الزائدة، مع توفير مقاومة قوية للتأثيرات والانضغاط وتشطيب صناعي أنيق.

مقارنة متعمقة: GIS مقابل AIS

لماذا تختار وحدة GIS الخاصة بنا ذات الغلاف من الفولاذ الكربوني؟

1. القضاء على مخاطر الأعطال "الحساسة بيئيًا"

في المناطق الجنوبية الرطبة أو المناطق الصناعية الشمالية الغبارية، فإن "التوهج الناتج عن التكاثف" في أنظمة AIS التقليدية هو السبب الرئيسي للدوائر القصيرة أو حتى الانفجارات. تقوم وحدات الإخراج GIS الخاصة بنا بإغلاق جميع الأجزاء الحية. ويتم معالجة الغلاف الخارجي من الفولاذ الكربوني بعملية طلاء بالمسحوق عالي الجودة (تم اختباره لمدة 720 ساعة من رش الملح)، مما يشكل حاجزًا مزدوجًا من العزل المادي والمقاومة الكيميائية للتآكل لضمان التشغيل المستقر في البيئات القاسية.

2. تحسين كبير في عائد الاستثمار في الأعمال المدنية

بالنسبة للمراكز التجارية ومراكز البيانات أو المجمعات الصناعية عالية القيمة، فإن كل متر مربع من الأرض يُعد أصلًا أساسيًا. يمكن لجهاز GIS المدمج تقليل غرفة المحطة الفرعية التي تبلغ مساحتها 100㎡ إلى حوالي 40㎡. ويؤدي هذا الاستراتيجية القائمة على "توفير المساحة مقابل المال" إلى خفض مباشر للاستثمار المدني الأولي خلال مرحلة اعتماد المشروع.

3. التشغيل الذكي المرئي والسلامة

تتميز وحدات الإخراج لدينا بواجهة بسيطة للغاية وسهلة الفهم:

الرسم التمثيلي: يعرض بوضوح حالة قواطع الدوائر والمفاتيح العازلة على اللوحة لمنع الأخطاء البشرية.

الحماية المصغرة المتكاملة: توفر مساحة محفوظة على لوحة الصلب الكربوني لأجهزة القياس الذكية لمراقبة تيار الطور الثلاثي، والجهد، وإشارات الأعطال في الوقت الفعلي.

نافذة المراقبة الآمنة: تسمح بالتحقق من حالة مفتاح التأريض دون فتح الباب، مما يضمن سلامة تامة لفنيي الصيانة.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: هل يعد جهاز GIS أكثر أمانًا من AIS أثناء حدوث عطل داخلي؟

أ: نعم. في نظام AIS التقليدي، يمكن أن ينتشر القوس الداخلي بسرعة إلى حجرات الحافلة أو الأجهزة. إن نظام GIS الخاص بنا يُغلق أجزاء الجهد العالي في خزانات مستقلة مدعمة بغلاف خارجي من الفولاذ الكربوني. وفي حالة حدوث عطل شديد، يظل القوس محصورًا داخل الخزان، وتتم إزالة الضغط بشكل موجه عبر صمام تخفيف الأمان الموجود في الأسفل، مما يوفر أقصى درجات الحماية للمشغل.

س2: هل يمكن أن يكون نظام GIS حقًا "خاليًا من الصيانة"؟

أ: النواة عالية الجهد (المقاطع، التلامسات) تكون داخل غاز دائم، مما يحميها من التآكل، ويجعلها خالية من الصيانة طوال عمرها الافتراضي. على المستخدم فقط فحص مؤشر الضغط وحالة الحاسوب المصغر ونظافة الغلاف الخارجي المصنوع من الفولاذ الكربوني بشكل دوري. وهذا يقلل من عبء الصيانة بأكثر من 80٪ مقارنةً بنظام AIS.

س3: كيف يتعامل الغلاف المصنوع من الفولاذ الكربوني مع الصدأ في الظروف الرطبة؟

أ: نستخدم عملية طلاء صناعية مضادة للتآكل من الدرجة الصناعية. تخضع صفائح الفولاذ الكربوني لعمليات إزالة الشحوم، والفسفرة، وتقنيات المعالجة المسبقة قبل الطلاء لتحسين التصاقه. ويقوم الطلاء عالي الجودة باستخدام مسحوق الإبوكسي بحجب الرطوبة بشكل فعال، مما يوفر عمرًا خاليًا من الصدأ لأكثر من 20 عامًا في البيئات الداخلية.

س4: هل لا تزال أنظمة AIS التقليدية قادرة على تلبية احتياجات الشبكات الذكية الحديثة؟

أ: رغم أن لأنظمة AIS لا تزال سوقًا لها، فإن الاتجاه نحو شبكات كهربائية مدمجة ومُرقمنة (متكاملة مع نظام SCADA) يتسارع. ونظرًا لحجمها الكبير وقابليتها للتأثر بالغبار أو القوارض (مما قد يؤدي إلى حدوث قصر بين الطوريات)، يتم التخلص التدريجي من أنظمة AIS بسرعة لصالح أنظمة GIS.

س5: ما مزايا أنظمة GIS في الاتصال بالكابلات والتوسع؟

أ: تستخدم أنظمة GIS وصلات كابلات قابلة للفصل ومغلقة بالكامل (موصلات من النمط الأوروبي)، وهي أكثر أمانًا وتملك حجمًا أصغر مقارنةً بالتوصيلات العارية المستخدمة في أنظمة AIS. ويتيح التصميم الوحداتي إمكانية توسيع الدوائر مستقبلًا بإضافة وحدات ووصلة أعمدة نقل ببساطة، دون الحاجة إلى عمليات تفكيك كبيرة للنظام.

الاستنتاج

يتمثل اختيار حل لتوزيع الطاقة بجهد 10 كيلوفولت في جوهره في تحسين التوازن بين السلامة والمساحة واقتصادية التكلفة. وكما يوضح هذا المقارنة، فإن لوحة التبديلات المعزولة بالغاز (GIS) بتقنية الغلاف الفولاذي توفر الخيار الأكثر تقدماً للصناعة الحديثة — حيث تحافظ على أداء عازل متفوق مع تحسين تكاليف الشراء من خلال هندسة ذكية للمواد.