ما هو النظام المعزول بالغاز (نظم المعلومات الجغرافية)? الدليل الشامل

A نظام معزول بالغاز (نظم المعلومات الجغرافية) هو الاتفاق, النظام الكهربائي عالي الجهد حيث توجد مكونات مثل المفاتيح الكهربائية, قواطع الدائرة, قطع الاتصال, ويتم وضع المحولات داخل حاوية مغلقة مملوءة بغاز عازل, عادة سداسي فلوريد الكبريت (SF6), بدلا من الهواء عند الضغط الجوي. هذا التصميم يقلل بشكل كبير من المساحة المطلوبة مقارنة بالمحطات الفرعية المعزولة بالهواء (الجيش الإسلامي للإنقاذ). استخدام غاز SF6, بفضل قوتها العازلة الفائقة وقدراتها على تبريد القوس, يسمح ببصمة أصغر بكثير, جعل نظم المعلومات الجغرافية مثالية للمناطق الحضرية, المنشآت تحت الأرض, وغيرها من البيئات ذات المساحة المحدودة. كما يحمي التصميم المغلق المكونات من العوامل البيئية مثل التلوث, رذاذ الملح, والطقس القاسي, تعزيز الموثوقية وتقليل الصيانة.

1. مقدمة

الأنظمة المعزولة بالغاز (نظم المعلومات الجغرافية) تمثل تقدما كبيرا في التكنولوجيا الكهربائية ذات الجهد العالي. المحطات الفرعية التقليدية المعزولة بالهواء (الجيش الإسلامي للإنقاذ) تتطلب خلوصًا كبيرًا بين المكونات النشطة نظرًا لقوة عازل الهواء المنخفضة نسبيًا. وينتج عن هذا آثار أقدام كبيرة للمحطات الفرعية, مما يجعلها غير مناسبة للعديد من المواقع الحضرية والمحدودة المساحة. نظم المعلومات الجغرافية تتغلب التكنولوجيا على هذا القيد من خلال وضع جميع الأجزاء الحية داخل حاوية معدنية مؤرضة مملوءة بغاز عازل مضغوط, الأكثر شيوعا هي سادس فلوريد الكبريت (SF6).

إن مفهوم استخدام الغاز كوسيلة عازلة ليس جديدا, ولكن تطوير SF6 أحدث الغاز بخصائصه الاستثنائية ثورة في تصميم المعدات ذات الجهد العالي. SF6 لديه قوة عازلة تقريبا 2.5 ل 3 أضعاف الهواء, مما يسمح بتخفيض كبير في حجم المعدات. كما أنها تتمتع بقدرات ممتازة على تبريد القوس, مما يجعلها مثالية للاستخدام في قواطع الدائرة.

2. لماذا استخدام أ نظام معزول بالغاز?

اعتماد نظم المعلومات الجغرافية التكنولوجيا مدفوعة بالعديد من المزايا الرئيسية:

• توفير المساحة: الميزة الأكثر أهمية من نظم المعلومات الجغرافية هو حجمها الصغير. A نظم المعلومات الجغرافية يمكن أن تشغل المحطة الفرعية أقل من 10% من المساحة التي تتطلبها محطة فرعية مماثلة لنظام AIS. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في المناطق الحضرية حيث الأراضي باهظة الثمن ونادرة.
• موثوقية عالية: التصميم المغلق ل نظم المعلومات الجغرافية يحمي المكونات الداخلية من العوامل البيئية مثل التلوث, رذاذ الملح, رطوبة, وتدخل الحيوانات. وهذا يقلل بشكل كبير من مخاطر الأخطاء ويعزز الموثوقية العامة للنظام.
• تعزيز السلامة: جميع الأجزاء الحية محاطة بغلاف معدني مؤرض, تقليل مخاطر الاتصال العرضي وتحسين سلامة الموظفين.
• انخفاض الصيانة: البيئة المختومة واستخدامها SF6 غاز, وهو خامل كيميائيا وغير المهينة, يقلل بشكل كبير من الحاجة إلى الصيانة مقارنة بنظام AIS.
• تركيب داخلي وتحت الأرض: نظم المعلومات الجغرافية مناسب لكل من التركيبات الداخلية والخارجية. حجمها الصغير وتصميمها المغلق يجعلها مثالية للمحطات الفرعية تحت الأرض, مزيد من التقليل من تأثيرها البصري.
• المظهر الجمالي: نظم المعلومات الجغرافية تتمتع المحطات الفرعية بمظهر أصغر بكثير وأكثر جمالية مقارنة بمحطات AIS الفرعية.

3. مكونات أ نظم المعلومات الجغرافية

• قواطع الدائرة: يستخدم لمقاطعة تيارات الأعطال وعزل أجزاء من النظام. نظم المعلومات الجغرافية تستخدم قواطع الدائرة عادةً SF6 الغاز لكل من العزل وتبريد القوس.
• قطع الاتصال (العوازل): يستخدم لتوفير العزل المرئي للمعدات لأغراض الصيانة. وهي ليست مصممة لمقاطعة تيار الحمل.
• مفاتيح التأريض: تستخدم لمعدات إلغاء تنشيط الأرض, ضمان السلامة أثناء الصيانة.
• حاضِر محولات (الأشعة المقطعية): يستخدم لقياس التيار المتدفق في الموصلات ذات الجهد العالي لأغراض الحماية والقياس.
• محولات الجهد (VTs): تستخدم ل قياس الجهد لنظام الجهد العالي لأغراض الحماية والقياس.
• أشرطة التوصيل: الموصلات الرئيسية التي تحمل التيار بين المكونات المختلفة نظم المعلومات الجغرافية.
• صواعق الطفرة: يستخدم لحماية نظم المعلومات الجغرافية من الجهد الزائد الناجم عن الصواعق أو عمليات التبديل.
• غلاف محكم للغاز: العلبة المعدنية المؤرضة التي تحتوي على جميع المكونات وتحتوي على SF6 غاز. عادة ما تكون العلبة مصنوعة من الألومنيوم أو الفولاذ.
• نظام مراقبة الغاز: يراقب الضغط, كثافة, ونقاء غاز SF6.

شكل 1: رسم تخطيطي لنموذجي نظام معزول بالغاز (نظم المعلومات الجغرافية), تظهر المكونات الرئيسية.

4. دور SF6 الغاز

سداسي فلوريد الكبريت (SF6) هو عديم اللون, عديم الرائحة, غير سامة, والغاز غير القابل للاشتعال الذي يتمتع بخصائص استثنائية للعزل الكهربائي والتبريد القوسي. هذه الخصائص تجعلها وسيلة عزل مثالية نظم المعلومات الجغرافية.

الخصائص الرئيسية ل SF6 الغاز:

• قوة عازلة عالية: SF6 لديه قوة عازلة تقريبا 2.5 ل 3 أضعاف الهواء عند نفس الضغط. وهذا يسمح بخلوصات أصغر بكثير بين المكونات النشطة.
• قدرة ممتازة على تبريد القوس: SF6 فعال جداً في الإطفاء الأقواس التي تحدث عند قاطع الدائرة يقاطع التيار. يمتص طاقة القوس ويبردها بسرعة, منع إعادة الاشتعال.
• الاستقرار الكيميائي: SF6 خامل كيميائيا ولا يتحلل في ظروف التشغيل العادية. وهذا يضمن الاستقرار والأداء على المدى الطويل.
• الاستقرار الحراري: SF6 لديه استقرار حراري جيد, مما يسمح لها بالعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة.
• غير سمية: SF6 في حد ذاته غير سام. لكن, في وجود قوس, يمكن أن تتحلل إلى منتجات ثانوية قد تكون سامة. إجراءات المعالجة والتهوية المناسبة ضرورية.

بينما يعتبر SF6 غازًا مفيدًا جدًا لنظم المعلومات الجغرافية, وهو أيضًا أحد غازات الدفيئة القوية, مع احتمال الاحتباس الحراري (إحداث الاحترار العالمي) تقريبًا 23,500 أضعاف ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون). بسبب هذا, هناك تركيز متزايد على تقليل انبعاثات SF6 وإيجاد غازات بديلة.

5. بدائل ل SF6 الغاز

بسبب ارتفاع القدرة على إحداث الاحترار العالمي SF6, تعمل الصناعة بنشاط على البحث وتطوير الغازات العازلة البديلة نظم المعلومات الجغرافية. تهدف هذه البدائل إلى تقليل التأثير البيئي مع الحفاظ على أداء وموثوقية نظم المعلومات الجغرافية. وتشمل بعض البدائل المحتملة:

• **الفلوروكيتونات:** هذه لها قدرة على إحداث الاحترار العالمي أقل بكثير من SF6 وخصائص عازلة جيدة.
• **الفلورونيتريل:** توفر هذه أيضًا قدرة أقل على إحداث الاحترار العالمي وقوة عازلة جيدة.
• **مخاليط الغازات:** اتحاد الغازات مثل ثاني أكسيد الكربون, ن2, والأكسجين بكميات صغيرة من المركبات المفلورة يمكن أن يقلل من القدرة الإجمالية على إحداث الاحترار العالمي مع الحفاظ على الأداء المقبول.
• **الهواء النظيف (الهواء الجاف):** في حين أن الهواء لديه قوة عازلة أقل من SF6, يتم تحقيق تقدم في التصميم وضغوط التشغيل الأعلى "الهواء النظيف" نظم المعلومات الجغرافية خيار قابل للتطبيق بالنسبة للبعض مستويات الجهد.

ويستمر التحول إلى الغازات البديلة, مع جهود البحث والتطوير المستمرة التي تركز على تحسين الأداء, يكلف, والأثر البيئي.

6. مراقبة وصيانة نظم المعلومات الجغرافية

على الرغم من أن نظام المعلومات الجغرافية يتطلب صيانة أقل من نظام AIS, لا تزال المراقبة والصيانة المنتظمة ضرورية ضمان موثوقيتها على المدى الطويل والسلامة. الجوانب الرئيسية ل مراقبة نظم المعلومات الجغرافية يشمل:

• SF6 مراقبة الغاز: مراقبة الضغط بانتظام, كثافة, ونقاء SF6 الغاز أمر بالغ الأهمية. يمكن أن تقلل التسريبات من الخصائص العازلة للغاز وتزيد من خطر الفشل. كثافة الغاز أجهزة المراقبة وأنظمة كشف التسرب تستخدم لهذا الغرض.
• التفريغ الجزئي (بي دي) رصد: بي دي هو تفريغ كهربائي موضعي يمكن أن يحدث ضمن عيوب العزل. بي دي يمكن للمراقبة اكتشاف العلامات المبكرة لتدهور العزل, مما يسمح بالتدخل في الوقت المناسب قبل حدوث خطأ كبير. التقنيات المستخدمة ل بي دي المراقبة في نظم المعلومات الجغرافية تشمل التردد فوق العالي (تردد عالي جدًا) أجهزة الاستشعار, الانبعاث الصوتي (إ) أجهزة الاستشعار, و HFCT (محول تيار عالي التردد) أجهزة الاستشعار.
• مراقبة درجة الحرارة: ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن يشير إلى مشاكل مختلفة, مثل الاتصالات الضعيفة, الحالي المفرط, أو تدهور العزل. يمكن إجراء مراقبة درجة الحرارة باستخدام أجهزة الاستشعار التقليدية (المزدوجات الحرارية, أهداف التنمية المستدامة), الأشعة تحت الحمراء (و) التصوير الحراري, أو أجهزة استشعار الألياف الضوئية. على أساس الإسفار أجهزة استشعار الألياف الضوئية مناسبة تمامًا لأنظمة المعلومات الجغرافية نظرًا لحصانتها ضد EMI, حجم صغير, ودقة عالية.
• مراقبة قواطع الدائرة: مراقبة تشغيل قواطع الدائرة, بما في ذلك أوقات التشغيل, ارتداء الاتصال, وأداء الآلية, ضروري لضمان انقطاع الخطأ بشكل موثوق.
• التفتيش البصري: يمكن أن تساعد عمليات الفحص البصري الدورية في تحديد العلامات الخارجية للمشاكل, مثل تسرب الغاز, تآكل, أو تلف العلبة.

7. تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية

• محطات الجهد العالي: نظم المعلومات الجغرافية هو المفضل تكنولوجيا للمحطات الفرعية ذات الجهد العالي في المناطق الحضرية حيث تكون المساحة محدودة.
• محطات فرعية تحت الأرض: الحجم الصغير والتصميم المغلق نظم المعلومات الجغرافية جعلها مثالية للمحطات الفرعية تحت الأرض.
• المنصات البحرية: نظم المعلومات الجغرافية يتم استخدامه في مزارع الرياح البحرية ومنصات النفط والغاز نظرًا لحجمه الصغير, مصداقية, ومقاومة الظروف البيئية القاسية.
• النباتات الصناعية: نظم المعلومات الجغرافية يستخدم في المنشآت الصناعية ذات متطلبات الطاقة العالية, مثل مصانع الصلب, مصاهر الألومنيوم, والمصانع الكيماوية.
• محطات الطاقة الكهرومائية: نظم المعلومات الجغرافية غالبا ما يستخدم في محطات الطاقة الكهرومائية, حيث قد تكون المساحة محدودة والاعتبارات البيئية مهمة.
• محطات فرعية متنقلة: نظم المعلومات الجغرافية يمكن استخدامها في المحطات الفرعية المتنقلة مؤقتا مزود الطاقة أثناء حالات الطوارئ أو الصيانة.