انتخاب تجهیزات مناسب در شبکه‌های برق، به‌خصوص در تابلوهای فشار متوسط و فشارقوی، فقط به ظرفیت جریان و ولتاژ محدود نمی‌شود. نوع عایق، ابعاد تابلو، شرایط محیطی، الزامات تعمیر و نگهداری و فضای نصب نیز در انتخاب تجهیز اهمیت دارند. یکی از موضوعاتی که در هنگام بررسی تجهیزات قطع و وصل مطرح می‌شود، تفاوت سکسیونر گازی و غیر گازی است.
در منابع تخصصی، تجهیزی که در این زمینه بیشتر با عنوان سکسیونر (Disconnector) یا در برخی کاربردها Switch Disconnector شناخته می‌شود، وظیفه جداسازی بخش‌های مختلف مدار را بر عهده دارد. استاندارد IEC 62271-102 نیز الزامات مربوط به سکسیونرهای جریان متناوب و کلیدهای زمین را برای تأسیسات بالاتر از ۱۰۰۰ ولت پوشش می‌دهد.
تفاوت اصلی میان تجهیزات گازی و غیرگازی را باید در محیط عایقی و ساختار تجهیز جست‌وجو کرد. در تجهیزات گازی، بخش‌های الکتریکی در یک محفظه بسته و عایق‌شده قرار می‌گیرند؛ در حالی که در تجهیزات هوا-عایق، هوا و ساختار فیزیکی فاصله‌های عایقی نقش اصلی را ایفا می‌کنند.
سکسیونر گازی چیست؟
اگر منظور از سکسیونر در این عبارت، سکسیونر یا کلید سکسیونری باشد، نوع گازی تجهیزی است که در ساختار عایقی آن از یک محیط گازی استفاده می‌شود. در نسل‌های مختلف این تجهیزات، SF6 یکی از گازهای مورد استفاده بوده است، هرچند امروزه راهکارهای بدون SF6 نیز توسعه یافته‌اند.
برای مثال، ABB در محصولات Switch Disconnector خود، نمونه‌های گازی مبتنی بر SF6 و نمونه‌های SF6-free را ارائه می‌کند. در مدل‌های SF6-free، از هوای خشک به‌عنوان محیط عایقی استفاده می‌شود.
در ساختارهای Gas-Insulated Switchgear یا GIS نیز اجزایی مانند سکسیونر، کلید قدرت و سایر اجزای فشارقوی می‌توانند داخل محفظه فلزی عایق‌شده با گاز قرار بگیرند. این ساختار باعث می‌شود تجهیز فضای بسیار کمتری نسبت به بسیاری از ساختارهای هوا-عایق اشغال کند.
ویژگی‌های اصلی نوع گازی
مهم‌ترین ویژگی‌های این ساختار عبارت‌اند از:
- ابعاد فیزیکی فشرده‌تر
- محفظه بسته و حفاظت بهتر از بخش‌های داخلی
- کاهش تأثیر گردوغبار و رطوبت محیط بر اجزای فشارقوی
- امکان استفاده در فضاهای محدود
- نیاز به تجهیزات و رویه‌های تخصصی‌تر برای سرویس برخی مدل‌ها
- حساسیت بیشتر طراحی به یکپارچگی محفظه و سیستم عایقی
ABB نیز اشاره می‌کند که GIS به دلیل قرار گرفتن اجزای فشارقوی در محفظه گازی، در محیط‌های بسته و شرایط دشوار که محدودیت فضا وجود دارد کاربرد زیادی دارد.
سکسیونر غیر گازی چیست؟
در مقابل، ساختار غیرگازی معمولاً به تجهیزاتی اشاره دارد که از هوا یا یک فناوری عایقی غیرگازی برای جداسازی الکتریکی استفاده می‌کنند. یکی از رایج‌ترین نمونه‌ها، Air-Insulated Switchgear یا AIS است.
در تابلوهای AIS، هوا به‌عنوان محیط عایقی اصلی استفاده می‌شود و تجهیزات مختلفی مانند سکسیونر، کلید زمین، کلید قدرت و تجهیزات اندازه‌گیری در ساختار تابلو قرار می‌گیرند. ABB، تابلوهای AIS را به‌عنوان راهکاری ماژولار و انعطاف‌پذیر معرفی می‌کند که در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و شبکه‌های توزیع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بنابراین، وقتی درباره سکسیونر گازی و غیر گازی صحبت می‌کنیم، نباید صرفاً تصور کنیم که تفاوت به «وجود یا نبود گاز» محدود می‌شود. نوع عایق روی طراحی، اندازه، تعمیرات، شرایط نصب و حتی انتخاب تابلو تأثیر می‌گذارد.
تفاوت سکسیونر گازی و غیر گازی در چیست؟
مقایسه نوع گازی و غیرگازی
محیط عایقی:
در نوع گازی، از گاز یا فناوری عایقی گازی استفاده می‌شود؛ در نوع غیرگازی یا هوا-عایق، محیط عایقی عمدتاً هوا است.
ابعاد:
نوع گازی معمولاً طراحی فشرده‌تری دارد، در حالی که نوع غیرگازی در بسیاری از طراحی‌ها به فضای بیشتری نیاز دارد.
حفاظت از اجزای داخلی:
در نوع گازی، به دلیل وجود محفظه بسته، حفاظت از اجزای داخلی بسیار مناسب است. در نوع غیرگازی، میزان حفاظت بیشتر به ساختار تابلو و شرایط محیطی وابسته است.
نصب در فضای محدود:
نوع گازی برای فضاهای محدود مناسب‌تر است، در حالی که نوع غیرگازی در بسیاری از طراحی‌ها به فضای بیشتری برای نصب نیاز دارد.
بازرسی ظاهری:
در نوع گازی، به دلیل بسته بودن محفظه، بازرسی ظاهری محدودتر است. در نوع غیرگازی معمولاً دسترسی بصری به اجزا ساده‌تر خواهد بود.
نگهداری:
نگهداری از ساختارهای گازی می‌تواند تخصصی‌تر باشد، در حالی که در نوع غیرگازی، دسترسی به اجزا معمولاً ساده‌تر است.
تأثیر شرایط محیطی:
تجهیزات گازی معمولاً تأثیرپذیری کمتری از شرایط محیطی دارند، در حالی که تجهیزات غیرگازی بیشتر تحت تأثیر شرایط محیط نصب قرار می‌گیرند.
هزینه و پیچیدگی:
هزینه و پیچیدگی نوع گازی به طراحی آن بستگی دارد و می‌تواند بیشتر باشد. نوع غیرگازی در بسیاری از کاربردها ساختار ساده‌تری دارد.
کاربرد:
نوع گازی بیشتر برای فضاهای محدود و شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که نوع غیرگازی کاربردهای متنوعی در شبکه‌های برق و صنایع دارد.
البته این جدول یک مقایسه عمومی است و مشخصات واقعی به نوع سکسیونر، سطح ولتاژ، سازنده، طراحی تابلو و استاندارد مورد استفاده بستگی دارد.
چرا نوع گازی ابعاد کوچک‌تری دارد؟
یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از ساختار گازی، امکان دستیابی به طراحی فشرده است.
در ساختارهای GIS، اجزای فشارقوی درون محفظه‌ای بسته قرار می‌گیرند و طراحی عایقی به شکلی انجام می‌شود که فاصله‌های مورد نیاز برای تحمل ولتاژ در مقایسه با ساختارهای هوا-عایق کاهش پیدا کند. به همین دلیل GIS معمولاً فضای نصب کمتری نسبت به AIS اشغال می‌کند. ABB نیز فشردگی و کاهش فضای موردنیاز را از ویژگی‌های اصلی GIS معرفی می‌کند.
این ویژگی در مکان‌هایی مانند پست‌های شهری، تأسیسات صنعتی، مترو و پروژه‌هایی که فضای نصب محدود است، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
آیا نوع گازی همیشه از نوع غیرگازی بهتر است؟
خیر؛ انتخاب میان این دو ساختار باید بر اساس شرایط پروژه انجام شود.
برای مثال، اگر محدودیت فضا مهم‌ترین مسئله پروژه باشد، ساختار گازی می‌تواند مزیت قابل‌توجهی داشته باشد. در مقابل، اگر انعطاف‌پذیری، دسترسی آسان‌تر به اجزا و سادگی تعمیر و توسعه اهمیت بیشتری داشته باشد، ساختار هوا-عایق می‌تواند گزینه مناسبی باشد.
حتی ABB نیز انتخاب میان AIS و GIS را وابسته به عواملی مانند کاربرد، هزینه اولیه، هزینه مالکیت، فضای موجود و شرایط محل نصب می‌داند.
بنابراین نمی‌توان بدون بررسی مشخصات پروژه گفت که سکسیونر گازی یا غیر گازی در تمام شرایط انتخاب مناسب‌تری است.
تفاوت گاز SF6 با تجهیزات SF6-free
یکی از نکات مهم در بررسی تجهیزات جدید این است که «گازی» الزاماً به معنی «SF6» نیست.
در نسل‌های قدیمی‌تر و بسیاری از تجهیزات رایج، هگزا فلوراید گوگرد یا SF6 به‌عنوان محیط عایقی مورد استفاده قرار گرفته است. اما تجهیزات جدیدتری نیز توسعه یافته‌اند که بدون SF6 کار می‌کنند.
برای نمونه، ABB در برخی Switch Disconnectorهای خود از هوای خشک به‌عنوان محیط عایقی استفاده کرده و آن‌ها را SF6-free معرفی می‌کند.
شرکت Siemens Energy نیز در محصولات جدید خود از فناوری‌های مبتنی بر هوای پاک و فناوری خلأ به‌عنوان جایگزین‌هایی برای SF6 در برخی تجهیزات فشارقوی استفاده می‌کند.
بنابراین هنگام خرید تجهیزات، صرفاً پرسیدن «گازی یا غیرگازی؟» کافی نیست. باید مشخص شود:
- محیط عایقی دقیقاً چیست؟
- آیا تجهیز از SF6 استفاده می‌کند؟
- آیا تجهیز SF6-free است؟
- سطح ولتاژ نامی چقدر است؟
- جریان نامی تجهیز چقدر است؟
- ساختار تابلو GIS است یا AIS؟
- تجهیز برای قطع بار طراحی شده یا صرفاً عملکرد جداسازی دارد؟
تفاوت سکسیونر با کلید قدرت را فراموش نکنید
یکی از اشتباهات رایج در بررسی تجهیزات فشارقوی، یکی دانستن سکسیونر و کلید قدرت است.
سکسیونر در مفهوم استانداردی، تجهیزی برای ایجاد جداسازی الکتریکی و ایزوله کردن بخش مشخصی از مدار است. استاندارد IEC 62271-102 نیز به‌طور اختصاصی به AC Disconnectors و Earthing Switches می‌پردازد.
اما Switch Disconnector می‌تواند علاوه بر عملکرد جداسازی، قابلیت قطع و وصل جریان بار نامی را نیز داشته باشد. ABB نیز این تفاوت عملکردی را در تعریف Switch Disconnectorهای خود بیان می‌کند.
به همین دلیل هنگام انتخاب تجهیز باید دقیقاً مشخص شود که پروژه به Disconnector، Switch Disconnector، Load Break Switch یا تجهیز دیگری نیاز دارد.
هنگام انتخاب سکسیونر گازی و غیر گازی به چه نکاتی توجه کنیم؟
اگر هدف، انتخاب تجهیز برای یک تابلو یا پست برق است، بهتر است تصمیم‌گیری بر اساس یک چک‌لیست فنی انجام شود:
۱. سطح ولتاژ
اولین پارامتر، ولتاژ نامی شبکه است. تجهیز باید برای سطح ولتاژ موردنظر طراحی و آزمایش شده باشد.
۲. جریان نامی
جریان عبوری پیوسته از تجهیز باید با جریان نامی انتخاب‌شده مطابقت داشته باشد.
۳. جریان اتصال کوتاه
تحمل اتصال کوتاه از پارامترهای حیاتی تجهیزات فشار متوسط و فشارقوی است و باید مطابق مشخصات شبکه بررسی شود.
۴. نوع عملکرد
مشخص کنید تجهیز فقط وظیفه جداسازی دارد یا باید بتواند جریان بار را نیز قطع و وصل کند.
۵. شرایط محیطی
ارتفاع از سطح دریا، دما، رطوبت، گردوغبار، آلودگی محیطی و شرایط نصب می‌توانند در انتخاب فناوری مؤثر باشند.
۶. فضای موجود
اگر فضای نصب محدود باشد، GIS و ساختارهای فشرده می‌توانند اهمیت بیشتری پیدا کنند. در مقابل، AIS معمولاً ساختار ماژولار و انعطاف‌پذیری مناسبی برای بسیاری از پروژه‌ها دارد.
۷. تعمیر و نگهداری
در تجهیزات گازی با محفظه بسته، تعمیرات و عملیات مرتبط با بخش گازی ممکن است به آموزش و تجهیزات تخصصی نیاز داشته باشد. ABB نیز به تخصص بیشتر موردنیاز برای برخی تعمیرات GIS اشاره می‌کند.
کدام گزینه برای پروژه شما مناسب است؟
پاسخ این سؤال به مشخصات پروژه بستگی دارد. برای یک پست یا تابلو با فضای محدود، شرایط محیطی دشوار و نیاز به ساختار فشرده، فناوری GIS می‌تواند مورد بررسی قرار گیرد. در پروژه‌هایی که انعطاف‌پذیری، توسعه‌پذیری و دسترسی به اجزای تابلو اهمیت بیشتری دارد، AIS نیز می‌تواند گزینه قابل بررسی باشد.
همچنین در تجهیزات جدید، مقایسه صرف میان «گازی» و «غیرگازی» کافی نیست؛ زیرا راهکارهای SF6-free نیز وارد بازار شده‌اند و در برخی محصولات از هوای خشک یا فناوری‌های دیگر استفاده می‌شود.
در نتیجه، برای انتخاب صحیح سکسیونر گازی و غیر گازی باید مشخصات فنی شبکه، سطح ولتاژ، جریان نامی، جریان اتصال کوتاه، فضای نصب، شرایط محیطی و الزامات نگهداری هم‌زمان بررسی شوند.
جمع‌بندی
تفاوت سکسیونر گازی و غیر گازی در اصل به فناوری عایقی و ساختار تجهیز مربوط می‌شود. تجهیزات گازی و به‌ویژه ساختارهای GIS معمولاً طراحی فشرده‌تری دارند و اجزای فشارقوی را در محفظه بسته قرار می‌دهند؛ در مقابل، تجهیزات هوا-عایق ساختاری ماژولارتر و در بسیاری از کاربردها دسترسی و توسعه ساده‌تری دارند.
با این حال، نمی‌توان یک فناوری را برای همه پروژه‌ها مناسب دانست. نوع تجهیز باید بر اساس ولتاژ، جریان، سطح اتصال کوتاه، فضای موجود، شرایط محیطی، الزامات تعمیرات و استانداردهای پروژه انتخاب شود.
همچنین در زمان خرید، توجه به فناوری‌های SF6-free اهمیت دارد؛ زیرا «گازی» لزوماً به معنی استفاده از SF6 نیست و برخی محصولات جدید از هوای خشک یا سایر فناوری‌های عایقی استفاده می‌کنند.
اگر برای انتخاب یا تأمین تجهیزات برق پروژه خود نیاز به بررسی مشخصات فنی دارید، می‌توانید اطلاعات شبکه و تابلو موردنظر را در اختیار کارشناسان کارا سوییچ قرار دهید تا انتخاب تجهیز بر اساس شرایط واقعی پروژه انجام شود.
