لوحة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز: المكونات والاستخدامات والصيانة

ما هي المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز وكيف تعمل؟

المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز، والتي يتم اختصارها عادةً باسم نظم المعلومات الجغرافية، عبارة عن مجموعة مدمجة من معدات التبديل والحماية الكهربائية الموجودة داخل حاويات معدنية محكمة الغلق مملوءة بغاز عازل، وهو سداسي فلوريد الكبريت (SF6) الأكثر شيوعًا. يوفر الغاز قوة عازلة ممتازة وخصائص تبريد القوس، مما يسمح بتعبئة المكونات ذات الجهد العالي مثل قواطع الدائرة، وفواصل الفصل، ومفاتيح التأريض، ومحولات التيار، وقضبان التوصيل في مساحة أصغر بكثير مما يمكن أن يكون ممكنًا مع المفاتيح الكهربائية التقليدية المعزولة بالهواء (الجيش الإسلامي للإنقاذ). وهذا يجعل نظم المعلومات الجغرافية ذات قيمة خاصة في المحطات الفرعية الموجودة في المناطق الحضرية أو التضاريس الجبلية أو المنصات البحرية أو في أي مكان تكون الأراضي المتاحة فيه محدودة أو مكلفة.

نظرًا لأن جميع المكونات الحية مغلقة تمامًا ومعزولة عن البيئة الخارجية، فإن نظم المعلومات الجغرافية توفر أيضًا حماية قوية ضد التلوث ورذاذ الملح والرطوبة والغبار، مما يجعلها خيارًا مفضلاً في المناطق الساحلية أو المناطق ذات التلوث الصناعي الثقيل الذي قد يؤدي إلى تدهور المعدات المعزولة بالهواء المكشوفة بمرور الوقت.

المكونات الرئيسية لتجميع نظم المعلومات الجغرافية

A المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز تم بناء الخليج من عدة مكونات معيارية، كل منها موجود في حجرة خاصة به محكمة الإغلاق ومتصلة بالوحدات المجاورة من خلال حواجز معزولة. يساعد فهم هذه المكونات في توضيح كيفية أداء النظام لوظائف التبديل والحماية والعزل بأمان داخل حاوية مغلقة.

• قاطع الدائرة: يقاطع تيار العطل باستخدام قدرة إخماد القوس لغاز SF6، والتي يتم تصنيفها عادةً لعشرات الآلاف من الأمبيرات من قدرة المقاطعة.
• فاصل التوصيل (العازل): يوفر انقطاعًا مرئيًا في الدائرة لضمان سلامة الصيانة، على الرغم من أنه لا يمكنه مقاطعة تيار الحمل.
• مفتاح التأريض: يقوم بتأريض قسم غير نشط من قضيب التوصيل أو وحدة التغذية لحماية موظفي الصيانة.
• محولات التيار والجهد: توفر إشارات قياس دقيقة لمرحلات الحماية وأنظمة القياس.
• حجرات قضيب التوصيل: تحمل التيار بين الفتحات وهي عادةً أكبر الأقسام المملوءة بالغاز في التجميع.
• نهايات الخطوط المعزولة بالكابلات أو الغاز: قم بتوصيل مجموعة المفاتيح الكهربائية بوحدات التغذية الصادرة أو خطوط النقل.

نظم المعلومات الجغرافية مقارنة بالمفاتيح الكهربائية المعزولة بالهواء

يعتمد الاختيار بين GIS وAIS على ظروف الموقع والميزانية واعتبارات الصيانة طويلة المدى. يلخص الجدول أدناه الاختلافات الأساسية التي يزنها المهندسون أثناء تخطيط المحطات الفرعية.

نظم المعلومات الجغرافية مقابل مقارنة AIS

فئات الجهد والتطبيقات النموذجية

يتم تصنيع المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز عبر نطاق جهد واسع، بدءًا من أنظمة توزيع الجهد المتوسط بحوالي 12 إلى 40.5 كيلو فولت وحتى تطبيقات النقل ذات الجهد العالي للغاية التي تتجاوز 550 كيلو فولت. على مستوى النقل، يتم اختيار نظم المعلومات الجغرافية في كثير من الأحيان للمحطات الفرعية التي تربط محطات الطاقة الكبرى، أو مزارع الرياح البحرية، أو التوصيلات البينية بين الشبكات الإقليمية، حيث تبرر الموثوقية وتوفير المساحة ارتفاع تكلفة المعدات. على مستوى التوزيع، تعد نظم المعلومات الجغرافية شائعة في المحطات الفرعية الحضرية المبنية داخل المباني أو الأقبية تحت الأرض، حيث تسمح الأبعاد المدمجة بوضع المفاتيح الكهربائية بالقرب من مراكز التحميل دون الحاجة إلى ساحة كبيرة مسيجة.

اعتبارات التثبيت والموقع

نظرًا لأن حاويات نظم المعلومات الجغرافية يتم تجميعها في المصنع واختبارها وفقًا للتفاوتات الدقيقة، فإن التثبيت يتطلب اهتمامًا دقيقًا بإعداد الموقع والتعامل معه لتجنب إدخال التلوث إلى حجرات الغاز.

• تأكد من أن مبنى المحطة الفرعية أو العلبة يوفر تصريحًا كافيًا لنقل الوحدات والوصول إلى الصيانة المستقبلية.
• حافظ على النظافة الصارمة أثناء التجميع في الموقع، حيث أن الغبار أو الرطوبة داخل حجرات الغاز يمكن أن تقلل من قوة العزل الكهربائي.
• تحقق من ضغط الغاز ونقائه من خلال اختبار التفريغ الجزئي قبل تنشيط مجموعة المفاتيح الكهربائية.
• قم بتخطيط حسابات تحميل الأساس بعناية، حيث إن فتحات GIS، على الرغم من أنها مضغوطة، تكون أثقل لكل وحدة مساحة من تركيبات AIS المكافئة.

الصيانة والمراقبة والتعامل مع الغاز

تركز الصيانة الروتينية لنظام المعلومات الجغرافية في المقام الأول على مراقبة ضغط الغاز وكثافته بدلاً من عمليات الفحص المادي المتكررة المطلوبة لمكونات AIS المكشوفة. تشتمل معظم تركيبات نظم المعلومات الجغرافية الحديثة على أجهزة مراقبة الكثافة التي تطلق الإنذارات إذا انخفض ضغط الغاز إلى ما دون الحد الآمن، مما قد يشير إلى حدوث تسرب أو تدهور الختم. نظرًا لأن SF6 هو غاز دفيئة قوي، فإن العديد من المرافق الآن تتتبع أيضًا معدلات تسرب الغاز التراكمي كجزء من تقارير الامتثال البيئي، وقد قدمت بعض الشركات المصنعة خلائط غاز عازلة بديلة ذات تأثير بيئي أقل كرد فعل على تشديد اللوائح.

يتم تركيب أنظمة مراقبة التفريغ الجزئي بشكل متزايد جنبًا إلى جنب مع نظم المعلومات الجغرافية للكشف عن العلامات المبكرة لتدهور العزل قبل حدوث خطأ، مما يسمح للمرافق بجدولة الصيانة بشكل استباقي بدلاً من الاستجابة لانقطاع التيار غير المخطط له.

اعتبارات السلامة للموظفين

في حين أن حاويات نظم المعلومات الجغرافية تقلل إلى حد كبير من خطر الاتصال العرضي بالأجزاء الحية مقارنة بمعدات الهواء الطلق، إلا أنه يجب على الموظفين الذين يعملون حول نظم المعلومات الجغرافية اتباع إجراءات صارمة، خاصة فيما يتعلق بحجرات الغاز. في حالة حدوث خطأ داخلي نادر، يمكن أن تكون المنتجات الثانوية لتحلل غاز SF6 سامة، لذلك يتم تدريب الفنيين على تهوية المقصورات بشكل صحيح واستخدام معدات تحليل الغاز قبل فتح أي قسم للصيانة. تظل إجراءات علامة القفل والإغلاق، التي يتم تأكيدها من خلال الكسر المرئي الذي توفره قطع الفصل، ضرورية قبل بدء أي عمل عملي، على الرغم من أن التصميم المحكم لمجموعة المفاتيح الكهربائية يقلل بالفعل من العديد من المخاطر المرتبطة بالتركيبات التقليدية في الهواء الطلق.