پست‌های عایق گاز{0} (GIS): راه‌حل‌های برق فشرده و قابل اعتماد برای شبکه‌های مدرن

با تقاضای فزاینده برق و ساخت و ساز شهری فشرده، فضای محدود زیر ایستگاه‌های عایق هوای سنتی (AIS) به گلوگاهی برای توسعه شبکه برق تبدیل شده است. GIS (پست‌های{2}}عایق‌شده گاز) به دلیل طراحی فشرده و قابل اعتماد خود توجه‌ها را به خود جلب کرده‌اند: آنها تجهیزات ولتاژ بالا را در یک محفظه فلزی پر از گاز عایق SF6 محصور می‌کنند که به طور قابل توجهی اندازه را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان سیستم را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

GIS چیست؟

GIS یک پست کاملاً بسته است. تجهیزات اصلی مانند کلیدهای مدار، جداکننده ها و شین ها در داخل کابینت های فلزی مهر و موم شده قرار دارند.

گاز SF6 به عنوان یک عایق بسیار خوب عمل می کند و قوس الکتریکی را متوقف می کند. حدود 100 برابر بهتر از هوا در توقف قوس است. این اجازه می دهد تا قطعات برقی نزدیک به هم قرار گیرند و پست بسیار کوچک شود. کابینت مهر و موم شده همچنین از تجهیزات در برابر باران، گرد و غبار و مواد خورنده محافظت می کند. GIS می تواند در مکان های سخت مانند مناطق ساحلی یا مناطق صنعتی آلوده به خوبی کار کند.

اصل کاری GIS

هسته یک GIS محیط مهر و موم شده آن است که با گاز عایق SF6 پر شده است. گاز SF6 به عنوان عایق عمل می کند. از پرش برق بین قطعات زنده جلوگیری می کند. هنگامی که یک خطا رخ می دهد، قطع کننده مدار در GIS جریان را قطع می کند. این یک قوس-دمای بالا ایجاد می‌کند. گاز SF6 سریع خنک می شود و قوس را خاموش می کند. این سیستم را ایمن نگه می دارد.

GIS دارای حسگرها و وسایل حفاظتی است. آنها فشار گاز، دما و سایر سیگنال های مهم را همیشه بررسی می کنند. اگر مشکلی پیش بیاید، یک زنگ هشدار به اپراتورها هشدار می دهد. این به سیستم کمک می کند تا با خیال راحت کار کند.

اجزای اصلی

یک سیستم اطلاعات جغرافیایی عمدتاً شامل یک محفظه فلزی، شینه‌ها و تابلو برق{0}بالا مختلف است.

پوشش فلزی کل سیستم را آب بندی و محافظت می کند.

 شینه ها (میله های رسانا) جریان ولتاژ بالا- را در گاز SF6 منتقل می کنند.

 قطع کننده های مدار در خطوط اصلی دستگاه های محافظ هسته هستند که به سرعت جریان های خطا را قطع می کنند.

 جدا کننده ها تجهیزات را در طول تعمیر و نگهداری از شبکه جدا می کنند.

 سوئیچ های زمین در طول تعمیر و نگهداری زمین ایمن را فراهم می کنند.

 GIS نیز مجهز شده استترانسفورماتورهای جریان(CTs) و ترانسفورماتورهای ولتاژ (VTs) برای ارائه داده های اندازه گیری برای حفاظت رله و سیستم های اتوماسیون.

از طریق بوشینگ به شبکه برق خارجی متصل می شود.

 یک سیستم مانیتورینگ فشار گاز، پارامترهای الکتریکی و سایر پارامترها را در زمان واقعی نظارت می‌کند و در صورت تشخیص هر گونه ناهنجاری، هشدارهای سریع و اقدام را ارائه می‌دهد و عملکرد ایمن سیستم را تضمین می‌کند.

مزایای کلیدی GIS

یکی از بزرگترین مزیت های GIS به سادگی اندازه آن است. همه-هر بخش{2}}ولتاژ بالا-در داخل کابینت های فلزی محکم بسته شده است. این بدان معناست که کل راه‌اندازی فضای بسیار کمتری نسبت به یک پست{5}}هوای آزاد می‌گیرد. برای بلوک‌های شهری شلوغ یا مکان‌های سرپوشیده که هر ذره سطح زمین اهمیت دارد، این یک برد واقعی است.

اما فشردگی تنها چیزی نیست که GIS برای آن در نظر گرفته است. طراحی مهر و موم شده از باران، گرد و غبار و آلودگی-چیزهایی که اغلب در پست‌های سنتی مشکل ایجاد می‌کنند جلوگیری می‌کند. به همین دلیل، خرابی عایق ها نادر است و قطع برق کمتر اتفاق می افتد. ایمنی نیز افزایش می یابد: اپراتورها هرگز قطعات برقی را لمس نمی کنند، بنابراین خطر برق گرفتگی بسیار کمتر است.

تعمیر و نگهداری؟ به طرز شگفت انگیزی ساده است. برخلاف AIS که نیاز به تمیز کردن و بازرسی منظم دارد، GIS می‌تواند سال‌ها بدون هیچ سر و صدایی اجرا شود. واحدهای ساخت کارخانه-آماده کار هستند-به راحتی متصل می‌شوند، سریع آزمایش می‌شوند و سریع انرژی می‌گیرند. نصب به آرامی بدون تنظیمات بی پایان در محل انجام می شود.

اگر کنجکاو هستید که این دو سیستم چگونه روی هم قرار می گیرند، به ما نگاهی بیندازیدمقایسه AIS و GIS-ساختار، عملکرد و جایی که هر کدام می درخشند را تجزیه می کند.

چالش ها و پاسخ ها

اگرچه فناوری GIS مزایای واضحی را ارائه می دهد، اما هنوز با چند چالش واقعی مواجه است.

یکی از مسائل اصلی هزینه است. از آنجایی که از محفظه‌های فلزی ضخیم استفاده می‌کند و به ساخت{1} دقت بالایی نیاز دارد، یک واحد GIS می‌تواند نصف قیمت یک راه‌اندازی مشابه AIS باشد. این قیمت بالاتر اغلب باعث می‌شود خریداران اعتبار بلندمدت را در برابر بودجه‌های کوتاه‌مدت ارزیابی کنند.

یکی دیگر از نگرانی ها جنبه زیست محیطی همه چیز است. گاز عایق SF6 که GIS را بسیار فشرده و قابل اعتماد می کند، پتانسیل گرمایش جهانی بسیار بالایی دارد. حتی اگر سیستم‌های مدرن برای جلوگیری از نشتی ساخته شده‌اند، گاز باید در طول عمرش - در هنگام نصب، نگهداری و بازیافت با دقت مورد استفاده قرار گیرد.

برای رفع این مشکل، سازندگان و شرکت‌های برق اکنون در حال آزمایش گازهای جدید «اقتصادی{0}}هستند که می‌تواند جایگزین یا کاهش استفاده از SF6 شود. برخی از این جایگزین‌ها، مانند g³ و سایر مخلوط‌های GWP کم-، قول می‌دهند که عملکرد الکتریکی مشابهی داشته باشند و در عین حال اثرات زیست‌محیطی را تا بیش از 99% کاهش دهند. این پیشرفت‌ها نشان می‌دهد که GIS یک فصل بسته نیست - بلکه همچنان به سمت فناوری پاک‌تر و پایدارتر تکامل می‌یابد.

از رسانه های عایق جدید مانند g³ و Novec در GIS استفاده شده است که پتانسیل گازهای گلخانه ای آنها را به میزان قابل توجهی کاهش داده و راه های جدیدی برای توسعه پایدار فراهم می کند. چالش دیگر پیچیدگی بالای تعمیر و نگهداری است: اگر یک خطای داخلی رخ دهد، تعمیر به ابزارهای تخصصی و تجهیزات بازیابی گاز نیاز دارد که به طور بالقوه منجر به تعمیر و نگهداری طولانی می شود. در نهایت، به دلیل ساختار فشرده‌اش، GIS به شدت به چیدمان فضایی وابسته است و گسترش-یا نوسازی در مقیاس بزرگ را پیچیده‌تر می‌کند.

سناریوهای برنامه اصلی

GIS در بسیاری از محیط های محدود و تخصصی برتری دارد.

در مناطق شهری محدود{0}}زمینی یا ساختمان‌های سرپوشیده، GIS استفاده از فضا را به حداکثر می‌رساند.

پایداری بالای آن برای پارک‌های صنعتی و مراکز داده بسیار مناسب است، جایی که قابلیت اطمینان منبع تغذیه در آنها اهمیت دارد.

در مزارع بادی یا سکوهای بادی محدود شده فضایی، GIS می‌تواند عملکردهای کامل تبدیل نیرو را انجام دهد و در برابر خوردگی دریایی مقاومت کند.

در مناطق کوهستانی و محیط های شدید حمل و نقل و نصب GIS آسان تر است و باعث می شود کمتر در معرض آب و هوای نامناسب قرار گیرد.

پروژه‌هایی که در محیط‌های دره و کوهستانی مانند نیروگاه‌های برق آبی قرار دارند، می‌توانند GIS را در داخل یا در تونل‌ها نصب کنند تا از تجهیزات در برابر رطوبت، یخ و برف در فضای باز محافظت کنند.

پست کوهستان

برق مرکز داده

پست GIS داخلی

پست نیروگاه بادی فراساحلی

بهره برداری و نگهداری

در حالی که GIS قابل اعتماد عمل می کند و چرخه های نگهداری طولانی دارد، بازرسی های منظم هنوز مورد نیاز است.

اپراتورها باید فشار گاز SF6 را در زمان واقعی نظارت کنند و از نشت یاب ها برای شناسایی نشت های جزئی احتمالی استفاده کنند.

تجهیزات بازیافت و تکمیل گاز SF6 نیز باید برای بازیابی ایمن گاز در طول تعمیر و نگهداری نصب شوند.

تعمیر و نگهداری معمول شامل بازرسی پوشش و مهر و موم تجهیزات از نظر آسیب و ارزیابی وضعیت عایق از طریق آزمایش های الکتریکی مانند آزمایش های تخلیه جزئی است.

این اقدامات تعمیر و نگهداری عملکرد طولانی مدت قابل اعتماد سیستم را تضمین می کند.