لماذا يعتبر الهواء الجاف أفضل بديل لغاز ال SF₆ في وحدات التوزيع الدائرية

1. الوحدات الرئيسية الحلقة المعزولة بالهواء والمعزولة بغاز السف6

تقوم الوحدات الرئيسية الحلقة المعزولة بالهواء بشكل أساسي بدمج مفاتيح قطع الحمل والمفصّلات أو مزيج منهما مع قدرات التأريض، والتي يمكن تشغيلها يدويًا أو كهربائيًا. قد تحتوي هذه الوحدات أيضًا على مصانع لتحكم في خطوط الكابلات الداخلة والخارجة. من ناحية أخرى، تستخدم الوحدات الرئيسية الحلقة المعزولة بغاز السف6، المعروفة عادةً باسم المعدات المحركة المعزولة بالغاز، غاز السف6 كعازل ومطفئ للقوس بسبب قوته العازلة العالية وقدرته القوية على إطفاء القوس وعدم سميته واستقراره الكيميائي، مما يجعله وسطًا ممتازًا لهذه الأغراض.

2. أسباب استبدال غاز السف6 بالهواء الجاف

رغم مزاياه، فإن غاز السف6 يتمتع بقدرة عالية جدًا على الاحتباس الحراري (GWP)، مما يجعله من بين الستة غازات الدفيئة المنظمة بموجب بروتوكول كيوتو. وبصفتها دولة موقعة ملتزمة بخفض الانبعاثات، خفضت الصين شدة الكربون بنسبة 48.1٪ من مستويات عام 2005 بحلول نهاية عام 2019، مما مكنها من تحقيق هدفها لعام 2020 قبل الموعد المحدد. وفي ضوء الهدف الوطني لتقليل انبعاثات الكربون قبل عام 2030 والوصول إلى الحياد الكربوني قبل عام 2060، أصبح خفض انبعاثات الكربون التركيز الرئيسي في التخطيط المستقبلي للطاقة. في هذا السياق، يوجد خمسة أسباب رئيسية لاستبدال غاز السف6 بالهواء الجاف في المعدات المحركة ذات الجهد المتوسط:

2.1 قيمة GWP الصفرية للهواء الجاف

يقيس مؤشر GWP مدى مساهمة كتلة معينة من غاز الدفيئة في الاحتباس الحراري مقارنة بنفس الكتلة من ثاني أكسيد الكربون خلال فترة زمنية محددة. تبلغ قيمة GWP لغاز السف6 حوالي 23,900 مرة من CO₂، مما يجعله أحد الستة غازات المستهدفة بموجب بروتوكول كيوتو وتوجيه الاتحاد الأوروبي 2003/87 بسبب تأثيره البيئي. يحتوي مقصورة مفتاح الحمل أو قاطع الدائرة النموذجي على حوالي 1 كجم من غاز السف6؛ وإذا تسرب، فهذا يعادل قيادة السيارة حوالي 200,000 كم من حيث الأضرار البيئية.

وباعتبار أن هناك حوالي 30 مليون وحدة معدات محركة في جميع أنحاء العالم، فإن الحاجة لإيجاد بديل لغاز السف6 تصبح واضحة. ومع قيمة GWP صفرية، يقدم الهواء الجاف - الذي يتكون بشكل طبيعي من 21٪ من الأكسجين و79٪ من النيتروجين - حلًا يقضي على المخاوف المتعلقة بالمساهمة في الاحتباس الحراري، مما يجعله البديل المثالي لغاز السف6 بسبب أمانه البيئي الواضح والفائدة. يتم تلخيص مقارنة بين خصائص غاز السف6 والهواء الجاف في الجدول 1.

2.2 الهواء الجاف لا يحتاج إلى استرجاع أو التخلص منه

لا يستخدم المعدات المحركة المعزولة بالغاز والمغلقة بيئيًا غاز السف6 أثناء الإنتاج والتجميع، مما يلغي الحاجة لنظم استرجاع الغاز وحمايته. إنه سهل التعبئة، ولا تحتوي منتجات تحلله على مواد ضارة، مما يجعله متوافقًا مع المعايير البيئية. لا تسبب هذه المعدات أي تلوث بيئي أثناء التشغيل طويل الأمد، وهي مناسبة للبيئات الرطبة والقاسية ولا تحتاج إلى صيانة. من ناحية أخرى، يجب أن يكون غاز السف6 محكم الإغلاق في نظام مغلق طوال دورة حياة المعدات المحركة بالغاز السف6 لتقليل التسرب وتقليل التأثير البيئي.

عند الحاجة إلى الصيانة، يتم استخدام وحدات استرجاع الغاز لجمع الغاز في الموقع. وبعد تنقيته لإزالة الشوائب، يتم إعادة استخدام الغاز. ومع ذلك، يمكن أن ينتج غاز السف6 منتجات ثانوية سامة أثناء عمليات التبديل، مما يجعل غاز السف6 المستخدم مصنفًا كنفايات خطرة. تكاليف التخلص من غاز السف6 مرتفعة للغاية، حوالي 20٪ من سعر المعدات الأصلي. باستخدام الهواء الجاف، يتم القضاء تمامًا على الحاجة لغاز السف6، مما يقلل بشكل كبير من التأثير البيئي للمعدات المحركة ويتجنب تكاليف وإجراءات التخلص والاسترجاع المرتبطة بها.

2.3 الهواء الجاف يوفر مزايا إضافية للمشغلين

توفر المعدات المحركة الجديدة الخالية من غاز السف6 والتي تستخدم الهواء الجاف العديد من الفوائد للمشغلين: ① تحتفظ بحجمها الصغير الذي يتميز به المعدات التقليدية لغاز السف6، وطريقة التشغيل تظل كما هي، وبالتالي لا يحتاج الفنيون إلى تدريب إضافي؛ ② يستخدم مفتاح الحمل ذو الثلاث مراكز في المعدات المحركة المعزولة بالغاز الصديق للبيئة تقنية القطع الفراغية المتوازية، مما يحافظ على عادات التشغيل الأصلية لمراكز الثلاثة ويتيح حلول الأجهزة المجمعة، مما يوفر للعملاء حماية محولات اقتصادية وموثوقة.

2.4 الهواء الجاف يحمي صحة وسلامة الموظفين

يتم استخدام المعدات المحركة ذات الجهد المتوسط غالبًا في المناطق العامة، لذا تعتبر الصحة والسلامة من الأولويات الرئيسية عند اختيار بديل لغاز السف6. يعتبر الهواء الجاف كبديل آمن يحمي الجمهور من المخاطر الصحية والأمنية المحتملة. إنه غير سام تمامًا، لذا حتى في حالة التسرب، فإنه لا يشكل أي ضرر للأشخاص أو البيئة. لا يشكل مخاطر صحية على الموظفين المسؤولين عن التركيب والإزالة، وليس هناك حاجة لوضع قواعد صارمة لتعامل الموظفين مع المعدات لأجل سلامتهم. من ناحية أخرى، قد تشكل الغازات الملكية غير الموثقة مخاطر صحية وأمنية.

2.5 الهواء الجاف يخفف من المخاوف التنظيمية

تتخذ العديد من الشركات خطوات كبيرة لتقليل انبعاثات غازات الدفيئة بشكل كبير. تدفع هذه الجهود الاستراتيجية ليس فقط برغبة أكبر في الاستدامة ولكن أيضًا بضغوط تنظيمية قوية. في أوروبا، تخضع استخدام وتشغيل وإزالة ورصد وتسجيل مخزون غاز السف6 للتنظيم الصارم. في الصين، تم تقديم سياسات وإجراءات ذات صلة منذ عام 2012 لتنظيم استخدام واسترجاع غاز السف6. وفقًا للمعايير الصادرة عن الإدارة الصينية للقياسات والمعايير، تم تضمين انبعاثات غاز السف6 التي تنشأ أثناء صيانة وإزالة المعدات المحركة لغاز السف6 في نطاق الحساب والإبلاغ عن غازات الدفيئة للشركات الصينية لشبكة الطاقة.

نظرًا للتوقعات بتشديد متزايد للقوانين في المستقبل، فإن اختيار المنتجات البديلة الصديقة للبيئة التي لا تخضع لقيود تنظيمية مستقبلية هو خيار حكيم للحفاظ على استمرارية التشغيل. توفر المعدات المحركة ذات الجهد المتوسط المعزولة بالهواء الجاف أداء عزل وقطع موثوقًا دون تأثر بقوانين البيئة أو الضرائب الكربونية. باعتبارها ثاني أكبر اقتصاد في العالم وأكبر مستهلك للطاقة، تلعب الصين دورًا محوريًا في التحول الطاقي العالمي. مؤخرًا، اقترح الاجتماع الخامس للجنة المركزية الـ19 الأهداف الرئيسية للتنمية الاقتصادية والاجتماعية للفترة الخمسية الرابعة عشرة في الصين، مشيرًا صراحة إلى أن "توزيع الموارد الطاقية يجب أن يصبح أكثر عقلانية، وأن يتحسن بكفاءة استخدامها بشكل كبير، وأن تستمر انبعاثات الملوثات الرئيسية في الانخفاض."

باختصار، يقدم الهواء الجاف كوسط عازل المزايا التالية: ① صديق للبيئة وخالٍ من التلوث؛ ② قوة توصيل حراري جيدة؛ ③ لا حاجة لتهوية أو معدات حماية أثناء إنتاج وصيانة المعدات؛ ④ الجسيمات المعدنية التي تنتج أثناء الإنتاج أو الاستخدام تشكل خطرًا ضئيلًا على المعدات المحركة المعزولة بالهواء الجاف.

3 الخلاصة

تستخدم الوحدة الرئيسية الحلقة الجديدة الهواء الجاف كوسط عازل، مما يحل محل غاز السف6 الضار بيئيًا، وبالتالي يقلل من انبعاثات غازات الدفيئة. في نهاية دورة حياتها، يمكن إعادة تدوير أكثر من 90٪ من المواد. تعتمد طريقة العزل بالغاز تحت ضغط موجب قليل لتقليل احتمالية تسرب الغاز، مما يعزز السلامة والموثوقية. يتم إغلاق المكونات ذات الجهد العالي تمامًا داخل غلاف معدني، مما يضمن التشغيل الآمن في البيئات القاسية مثل المرتفعات والبرد الشديد والرطوبة والتلوث. تدعم المفاتيح الفراغية والمفاتيح الثلاثية للعزل والتوصيل الأرضي التشغيل اليدوي والكهربائي، وتحتوي المعدات المحركة على قدرات ذكية.

على الرغم من التقدم الذي أحرزته الوحدات الرئيسية الحلقة الصديقة للبيئة في الذكاء واللون الأخضر والحماية البيئية، فإن أداء العزل للنيتروجين والهواء الجاف تحت نفس الضغط يبلغ حوالي ثلث أداء غاز السف6، خاصة في منتجات GIS ذات الجهد العالي، حيث لم يتم العثور بعد على بديل قابل للتطبيق لغاز السف6. لذلك، ما زالت هناك حاجة لمزيد من الجهود في تطوير الغازات الصديقة للبيئة.