تابلوهای برق با عایق هوا (AIS) معمولاً در صورت وجود فضای کافی، منعطفترین و اقتصادیترین گزینه هستند. تابلوهای برق با عایق گاز (GIS) معمولاً زمانی ترجیح داده میشوند که محدودیت فضا، مقاومت در برابر آلودگی یا نصب در محیطهای بسته، اهمیت بیشتری نسبت به هزینه اولیه تجهیزات داشته باشد. تابلوهای برق هیبریدی (HGIS) حد واسط این دو هستند: این تابلوها عملکردهای اصلی بی (Bay) را در یک ماژول فشرده با عایق گاز بستهبندی میکنند، در حالی که شینهها یا اتصالات خارجی همچنان با عایق هوا باقی میمانند.
انتخاب صحیح تنها بر اساس سطح ولتاژ تعیین نمیشود. مهندسان باید چیدمان کامل پست، شامل هزینههای زمین و ساختمان، شرایط محیطی، استراتژی قطع برق، توسعههای آتی، قابلیتهای نگهداری و تعمیرات، مقررات مربوط به محیطهای عایقی و هزینه ناشی از قطعی مدار را با یکدیگر مقایسه کنند.
این راهنما روشی ساختاریافته برای مقایسه AIS، GIS و HGIS ارائه میدهد، بدون اینکه فرض شود یک فناوری به طور مطلق بر دیگری برتری دارد.
مقایسه سریع AIS، GIS و HGIS
| عامل انتخاب | AIS | GIS | تابلو برق هیبریدی (HGIS) |
|---|---|---|---|
| Full name | تابلو برق با عایق هوا | تابلو برق با عایق گاز | تابلو برق هیبریدی با عایق گاز |
| آرایش عایقبندی اولیه | هوای محیط و فواصل فیزیکی، عایقبندی خارجی را فراهم میکنند | اجزای اصلی برقدار در محفظههای فلزی زمینشده حاوی گاز عایق یا مخلوط گازی محصور شدهاند | عملکردهای اصلی بی (Bay) با عایق گاز بوده و محصور هستند؛ شینهها یا اتصالات خارجی با عایق هوا باقی میمانند |
| فضای فیزیکی اشغالشده (فوتپرینت) معمول | بزرگترین | کوچکترین | بین AIS و GIS؛ معمولاً بسیار کوچکتر از یک بی (Bay) مشابه در AIS است |
| هزینه اولیه تجهیزات | معمولاً پایینترین | معمولاً بالاترین | معمولاً بین AIS و GIS، اما وابسته به پروژه است |
| قرار گرفتن در معرض گرد و غبار، نمک، رطوبت و حیوانات | بالاترین | پایینترین برای بخشهای اصلی محصور شده | پایینتر از AIS برای عملکردهای محصور شده، اما رابطهای دارای عایق هوا همچنان در معرض محیط قرار دارند |
| دسترسی بصری روتین | مستقیم و بیواسطه | محدود به دلیل محصور بودن قطعات اصلی | ترکیبی: ماژول محصور به همراه اتصالات خارجی قابل دسترس |
| ماهیت نگهداری و تعمیرات | قطعات در معرض دید بیشتر جهت بازرسی و تمیزکاری | در معرض دید کمتر، اما کار بر روی سیستم گازی و محفظه نیازمند رویههای تخصصی است | تجهیزات در معرض دید کاهشیافته با دامنه عایقبندی گازی کمتر نسبت به GIS کامل |
| مونتاژ در محل | تجهیزات مجزای بیشتر و اتصالات داخلی | بیهای مونتاژ شده در کارخانه یا واحدهای حملونقل، به همراه مونتاژ در محل و عملیات گاز/رابط | ماژولهای بی با یکپارچگی بالا و تستشده در کارخانه میتوانند عملیات در محل را کاهش دهند |
| توسعه آتی | معمولاً آسانترین روش | باید بر اساس رابطهای GIS، طراحی سازنده و الزامات قطعی برق برنامهریزی شود | اغلب برای توسعه یا فشردهسازی پستهای AIS موجود مفید است |
| بهترین محیط مناسب | سایتهایی با زمین کافی و آلودگی قابل کنترل | سایتهای شهری، زیرزمینی، داخلی، ساحلی، صنعتی یا سایر سایتهای دارای محدودیت فضا | توسعه سایتهای قهوهای (Brownfield)، سایتهای بیرونی محدود، کاربردهای فراساحلی و پروژههایی که نیاز به نصب سریعتر بی (Bay) دارند |
| اصلیترین موازنه در طراحی | زمین بیشتر و قرارگیری در معرض عوامل محیطی | پیچیدگی سرمایهای بالاتر و وابستگی بیشتر به طراحی سیستمهای محصور | سازش میان فشردگی و رابطهای AIS مرسوم |
اینها گرایشهای مهندسی هستند، نه مقادیر تضمینشده. یک مقایسه معنادار باید از نمودار تکخطی، ولتاژ نامی، ظرفیت اتصال کوتاه، طرح شینهبندی، الزامات افزونگی، شرایط سایت و طول عمر پروژه یکسان استفاده کند.
تابلوهای AIS، GIS و HGIS چیستند؟
تابلو برق با عایق هوا (AIS) چیست؟
تابلو برق با عایق هوا از هوای اتمسفر و فواصل مشخص برای عایقبندی هادیهای برقدار از سازههای زمینشده و سایر فازها استفاده میکند. در یک پست فشار قوی AIS، کلیدهای قدرت، سکسیونرها، کلیدهای ارت، ترانسفورماتورهای ابزار دقیق، برقگیرها و شینهها معمولاً به صورت تجهیزات مجزا نصب شده و توسط هادیهای در معرض دید به یکدیگر متصل میشوند.
AIS با یک نصب باز و محافظتنشده متفاوت است. این تجهیزات همچنان از مقرهها، سازههای زمینشده، اینترلاکها، حصارها، رلههای حفاظتی و فواصل الکتریکی تعریفشده استفاده میکنند. ویژگی متمایزکننده این است که عایقبندی خارجی بین بخشهای اصلی برقدار عمدتاً توسط هوا تأمین میشود، نه توسط یک محفظه فلزی مهر و موم شده با گاز.
AIS به دلیل ماژولار بودن، قابلیت بازرسی بصری، سهولت نسبی در توسعه و پشتیبانی توسط طیف گستردهای از تأمینکنندگان و خدمات، همچنان جذاب است. نقطه ضعف اصلی آن اشغال فضا است. فواصل مورد نیاز فاز به فاز و فاز به زمین با افزایش ولتاژ نامی و الزامات هماهنگی عایقی افزایش مییابد، بنابراین مساحت مورد نیاز پست میتواند بسیار زیاد شود.
تابلو برق با عایق گاز (GIS) چیست؟
تابلو برق با عایق گاز، عملکردهای اصلی فشار قوی را درون محفظههای فلزی زمینشده قرار میدهد. عایقبندی حداقل تا حدی توسط یک گاز عایق تحت فشار یا مخلوطی از گازها تأمین میشود، نه صرفاً توسط هوای اتمسفر.
یک بی GIS میتواند کلید قدرت، سکسیونرها، کلیدهای اتصال زمین، تجهیزات اندازهگیری جریان و ولتاژ، بخشهای شینهبندی و رابطهای کابل یا خط را در یک مجموعه فشرده ادغام کند. محفظه زمینشده، قرارگیری قطعات برقدار در معرض گرد و غبار، نمک، رطوبت، جانوران و تماس تصادفی را محدود میکند. این ویژگی باعث میشود GIS بهویژه در مکانهایی که زمین گران است، پست باید داخل ساختمان یا زیر زمین نصب شود، یا آلودگیهای محیطی نگهداری از عایقهای در معرض هوا را دشوار میکند، بسیار مفید باشد.
GIS نباید بهطور خودکار مترادف با تجهیزات سوئیچگیر SF6 در نظر گرفته شود. گاز هگزافلوراید گوگرد از نظر تاریخی محیط عایقی و قطعکننده غالب در بسیاری از طراحیهای GIS بوده است، اما تولیدکنندگان اکنون قطعکنندههای خلأ و سیستمهای عایقی جایگزین مبتنی بر هوای پاک یا سایر مخلوطهای گازی را نیز ارائه میدهند. محیط دقیق، پتانسیل گرمایش جهانی، الزامات نشت، فرآیند بازیابی و وضعیت انطباق منطقهای باید برای تجهیزات پیشنهادی بررسی شود.
سوئیچگیر گازی هیبریدی چیست؟
سوئیچگیر گازی هیبریدی (HGIS)، عناصر AIS و GIS را در یک بی پست ترکیب میکند. کلید قدرت، عملکردهای قطع و اتصال زمین و گاهی ترانسفورماتورهای ابزار دقیق در یک ماژول گازی زمینشده ادغام میشوند. سپس این ماژول به شینهها، ترانسفورماتورها، خطوط یا سایر تجهیزات فضای باز که بهصورت هوایی (AIS) عایقبندی شدهاند، متصل میشود.
این معماری تعداد سازههای نگهدارنده، فونداسیونها، هادیها و رابطهای مونتاژ شده در محل را بدون نیاز به محصور کردن کل سیستم شینهبندی (آنطور که در یک نصب کامل GIS انجام میشود) کاهش میدهد. بنابراین، میتواند ردپای یک بی AIS را کاهش داده و در عین حال اتصالات آشنای پستهای عایقبندی شده با هوا را حفظ کند.
HGIS بهویژه زمانی اهمیت دارد که یک سایت AIS موجود نیاز به یک بی اضافی داشته باشد اما نتواند فواصل ایمنی مورد نیاز برای توسعه AIS معمولی را فراهم کند. همچنین در مواردی که زمان ساخت، ماژولهای قابل حمل تستشده در کارخانه یا کاهش تعداد قطعات سوئیچینگ در معرض هوا ارزش پروژه قابل توجهی داشته باشد، مفید است.
PASS در کجا جای میگیرد؟
PASS یک دستهبندی جهانی برای سوئیچگیرهای استاندارد IEC نیست. این نام خانواده تجهیزات سوئیچگیر هیبریدی شرکت هیتاچی انرژی است و مخفف عبارت زیر میباشد: سیستم اتصال و سوئیچینگ (Plug and Switch System). PASS نمونهای کاربردی از HGIS است: عملکردهای بی (bay) فشار قوی در یک محفظه با عایق گازی محصور شدهاند، در حالی که شینههای با عایق هوا، ماژول را به سایر بخشهای پست متصل میکنند.
این تمایز در مشخصات فنی اهمیت دارد. یک مناقصه باید توابع مورد نیاز، رتبهبندیها، رابطها، محیط عایقی، استانداردها، شرایط سرویسدهی و عملکرد را تعریف کند. نباید از نام یک خانواده محصول اختصاصی به گونهای استفاده کرد که گویی تعریف عمومی برای تمام سوئیچگیرهای هیبریدی است.
سلسلهمراتب عمومی به شرح زیر است:
- AIS: معماری پست با عایق هوا.
- GIS: معماری تابلو برق محصور در گاز (GIS).
- HGIS یا تابلو برق هیبریدی: عملکردهای یکپارچه تابلو برق گازی که با اتصالات خارجی عایق هوا ترکیب شدهاند.
- PASS: پیادهسازی یک تولیدکننده خاص از تابلو برق هیبریدی.
تفاوتهای مهندسی که اهمیت دارند
1. فضای اشغالی و کارهای عمرانی
سیستمهای عایق هوا (AIS) به فواصل ایمنی الکتریکی در هوای آزاد نیاز دارند و بنابراین معمولاً بیشترین فضا را اشغال میکنند. این سیستمها همچنین ممکن است به فونداسیونهای مجزای بیشتر، سازههای نگهدارنده، کانالهای کابل و اتصالات نصبشده در محل نیاز داشته باشند.
تجهیزات GIS عملکردهای کلیدزنی و شینهبندی را در محفظههای فلزی فشرده میکند. این تجهیزات معمولاً کمترین فضای اشغالی را در میان تابلوهای برق دارند و احداث پستهای برق در محیطهای سرپوشیده، زیرزمینی یا شهری را از نظر فنی امکانپذیر میسازند. با این حال، فضای اشغالی تابلو برق با فضای کل پست متفاوت است؛ چرا که ترانسفورماتورها، راکتورها، سرکابلها، مسیرهای دسترسی، جداسازیهای ضد حریق، تهویه و سیستمهای کمکی همچنان به فضا نیاز دارند.
تجهیزات HGIS فضای اشغالی هر فیدر (Bay) را کاهش میدهند، اما معمولاً به فشردگی سیستمهای تمامگازی (GIS) نمیرسند. مزیت عمرانی این تجهیزات اغلب در توسعه پستهای AIS نمود پیدا میکند، جایی که احداث یک ساختمان کامل GIS نامتناسب است اما فضای کافی برای یک فیدر AIS معمولی وجود ندارد.
قانون تصمیمگیری: چیدمان کامل سایت را با هم مقایسه کنید، نه ابعاد فیدرها در کاتالوگ را.
۲. قرارگیری در معرض محیط
مقرهها و اتصالات برقدار در تجهیزات AIS در معرض شرایط محیطی سایت قرار دارند. اسپری نمک، آلودگیهای صنعتی، گرد و غبار، رطوبت، یخزدگی، پرندگان و حیوانات کوچک میتوانند نیاز به بازرسی و نظافت را افزایش داده یا بر طراحی عایقی تأثیر بگذارند. ارتفاع بالاتر از سطح دریا نیز عملکرد دیالکتریک عایقهای هوایی خارجی را تغییر میدهد و ممکن است نیاز به اصلاح فواصل هوایی داشته باشد.
تجهیزات GIS قطعات اصلی را در داخل محفظههای زمینشده محافظت میکنند که باعث میشود عملکرد دیالکتریک آنها وابستگی کمتری به آلودگیهای خارجی داشته باشد. بوشینگهای خارجی، سرکابلها و تجهیزات کمکی همچنان نیاز به ارزیابی محیطی دارند، اما مدار اصلی به طور قابلتوجهی از شرایط محیطی ایزوله شده است.
تجهیزات HGIS عملکردهای کلیدزنی یکپارچه را محافظت میکنند، در حالی که شینهبندیهای هوایی و رابطهای تجهیزات همچنان در معرض محیط قرار دارند. بنابراین، این تجهیزات نسبت به یک فیدر AIS کاملاً باز، مقاومت محیطی بهتری دارند، اما نیاز به بررسی عایقهای خارجی را از بین نمیبرند.
قانون تصمیمگیری: ارزش تجهیزات GIS با افزایش شدت آلودگی، قرارگیری در معرض شرایط جوی، محدودیتهای ارتفاعی یا پیامدهای ناشی از جرقه زدن (Flashover) خارجی افزایش مییابد.
۳. بازرسی، نگهداری و تعمیرات
تجهیزات عایقبندیشده با هوا (AIS) به تیمهای نگهداری امکان دسترسی بصری مستقیم به اکثر تجهیزات اصلی را میدهد. قطعات اغلب میتوانند بهصورت جداگانه بازرسی، تست، تمیز یا تعویض شوند. نقطه ضعف این است که عایقها، مکانیزمها، اتصالات و سازههای در معرض محیط، ممکن است به توجه روتین بیشتری نیاز داشته باشند.
تجهیزات عایقبندیشده با گاز (GIS) مواجهه با عوامل محیطی و نیاز به تمیزکاری روتین قطعات اصلی را کاهش میدهد. با این حال، نقصهای داخلی، هشدارهای گاز، کار بر روی محفظهها و تعمیرات اساسی نیازمند رویههای تخصصی، پرسنل آموزشدیده، تجهیزات جابجایی سازگار و کنترل دقیق محیطهای عایق هستند. دسترسی برای تعمیر و تأثیر قطعی برق، بهشدت به طراحی بخشبندی (Compartmentalization) و تداوم سرویسدهی بستگی دارد.
تجهیزات عایقبندیشده با گاز هیبریدی (HGIS) تعداد تجهیزات کلیدزنی در معرض محیط را کاهش داده و در عین حال میزان تجهیزات محصور با گاز را محدود میکند. نگهداری همچنان ترکیبی است: تکنسینها هم به تواناییهای پستهای فشارقوی معمولی و هم به دانش اختصاصی محصول برای ماژول یکپارچه نیاز دارند.
قانون تصمیمگیری: بار نگهداری و بازیابی پس از تعمیر را بهطور جداگانه ارزیابی کنید. نگهداری روتین پایین لزوماً به معنای سادگی در تعمیر خرابیها نیست.
۴. قابلیت اطمینان و در دسترس بودن
قابلیت اطمینان را نمیتوان تنها به فناوری عایقبندی نسبت داد. این امر به آرایش تکخطی، طراحی قطعات، کیفیت نصب، شرایط محیطی، مرزهای بخشبندی، سیستم حفاظتی، برنامه نگهداری، استراتژی قطعات یدکی و مهارت اپراتور بستگی دارد.
GIS میتواند خرابیهای ناشی از آلودگی و تماس تصادفی را کاهش دهد زیرا مدار اصلی محصور است. AIS میتواند مشاهده نقصها را آسانتر کرده و جداسازی یا تعویض قطعات تکی را سادهتر کند. HGIS رابطهای خارجی در یک بی (Bay) را کاهش میدهد اما همچنان از اتصالات پست در معرض محیط استفاده میکند.
برای یک پروژه حساس، پرسشهایی را مطرح کنید که مستقیماً بر دسترسپذیری تأثیر میگذارند:
- آیا میتوان یک بخش از شینه، بی یا محفظه گازی را بدون قطع کردن مدارهای مجاور ایزوله کرد؟
- زمان تعمیر برای یک کلید قدرت، سکسیونر، بوشینگ یا محفظه گازی معیوب چقدر است؟
- آیا ماژولهای یدکی، مکانیزمها، آببندها، چگالیسنجها و تکنسینهای متخصص به صورت محلی در دسترس هستند؟
- آیا پست میتواند در حین توسعه یا تعمیر و نگهداری به کار خود ادامه دهد؟
- آیا آرایش شینهبندی، افزونگی عملیاتی مورد نیاز را فراهم میکند؟
قانون تصمیمگیری: تداوم سرویسدهی مورد نیاز و میانگین زمان بازیابی را مشخص کنید، نه صرفاً “قابلیت اطمینان بالا”.”
۵. نصب و راهاندازی
ساخت پستهای AIS شامل نصب و تراز کردن اقلام مجزا، برپایی سازهها، ایجاد اتصالات هادی و تایید فواصل ایمنی در محل است. این کار آشنا و متداول است، اما حجم مونتاژ در سایت میتواند زیاد باشد.
تجهیزات GIS به صورت بیهای تستشده در کارخانه یا واحدهای حملونقل تحویل داده میشوند، اما اتصالات در محل، زونهای گازی، رابطهای کابل، سیمکشی حفاظتی، اتصال بدنه محفظهها و تستهای فشار قوی همچنان نیازمند رویههای کنترلشده هستند. تلورانسهای ساختمانی و محدودیتهای حملونقل میتوانند بر اندازه ماژول و توالی نصب تاثیر بگذارند.
ماژولهای HGIS میتوانند با چندین عملکرد بی که در کارخانه مونتاژ و تست شدهاند، به محل برسند. این امر میتواند کار در سایت را کوتاه کرده و تعداد اتصالات فشار قوی که در فضای باز مونتاژ میشوند را کاهش دهد. این مزیت برای پروژههای توسعه (Brownfield)، سایتهای دورافتاده و پروژههایی با بازههای زمانی محدود برای ساختوساز بسیار ارزشمند است.
قانون تصمیمگیری: برنامه زمانبندی کامل نصب، شامل آمادگیهای عمرانی، حملونقل، مونتاژ، تست، قطعیهای برق و برقدار کردن را مقایسه کنید، نه فقط زمان تحویل کارخانه را.
6. توسعهپذیری و وابستگی به فناوری
پستهای AIS معمولاً سادهترین معماری برای توسعه هستند، زیرا رابطهای فیزیکی آنها قابل مشاهده و متداول است. به شرطی که زمین، فواصل ایمنی، ظرفیت شینهها، زونهای حفاظتی و ترتیبات قطعی برق اجازه دهند، تجهیزات پروژههای مختلف اغلب میتوانند با انعطافپذیری بیشتری یکپارچه شوند.
توسعه پستهای GIS نیازمند هماهنگی دقیق با طراحی نصبشده است. رابطهای محفظه گاز، ابعاد محفظه، آرایش شینهها، سیستمهای کنترل، مرزهای تستشده و منسوخ شدن تجهیزات میتواند وابستگی به سازنده اصلی یا پلتفرم جایگزین سازگار را افزایش دهد.
HGIS میتواند پلی موثر برای توسعه پستهای AIS باشد، زیرا از اتصالات خارجی متداول استفاده میکند و در عین حال فضای بی جدید را کاهش میدهد. با این وجود، خود ماژول یکپارچه همچنان مختص به همان محصول باقی میماند.
قانون تصمیمگیری: فضای فیزیکی لازم را رزرو کرده و الزامات رابطهای آینده را در طول پروژه اصلی، صرفنظر از نوع فناوری، تعریف کنید.
۷. هزینه سرمایهای و هزینه چرخه عمر
تجهیزات AIS معمولاً کمترین هزینه تجهیزات را دارند، اما ممکن است به زمین بیشتر و عملیات عمرانی وسیعتری نیاز داشته باشند. GIS معمولاً هزینههای تجهیزات و نصب تخصصی بالاتری دارد، با این حال ممکن است از خرید زمینهای گرانقیمت جلوگیری کرده یا اجرای پروژههای فشرده شهری را امکانپذیر سازد. HGIS اغلب بین این دو قرار میگیرد، بهویژه زمانی که از توسعه عمده سایت جلوگیری کرده یا زمان قطعی برق را کاهش دهد.
مقایسه چرخه عمر باید شامل موارد زیر باشد:
- تجهیزات سوئیچگیر و حفاظتی.
- زمین، ساختمان، فونداسیون، سازهها و مسیرهای کابلکشی.
- حملونقل، نصب، تستهای میدانی و راهاندازی.
- مدیریت محیط عایقی و تعهدات قانونی.
- بازرسی، نظافت، تست و نگهداری تخصصی طبق برنامه زمانبندی.
- قطعات یدکی، آموزش، ابزارآلات و پشتیبانی سازنده.
- پیشبینیهای لازم برای توسعه و نوسازی (بهروزرسانی).
- هزینه قطعی برق پیشبینیشده و زمان بازیابی.
- از رده خارج کردن، بازیابی گاز، بازیافت و دفع.
قانون تصمیمگیری: محاسبه مجموع هزینه نصب و چرخه عمر در مقایسه با مشخصات عملکردی یکسان. مقایسه صرف قیمت خرید، ناقص است.
ملاحظات زیستمحیطی و گاز SF6.
تجهیزات GIS سنتی و برخی تجهیزات هیبریدی به دلیل خواص دیالکتریک و قطع قوس الکتریکی، از گاز SF6 استفاده میکنند. نقطه ضعف زیستمحیطی این گاز، تأثیر بالای آن بر گرمایش جهانی است. در نتیجه، مقررات، سیاستهای تدارکات، وظایف گزارشدهی و الزامات پایان عمر، در حال تغییر صرفه اقتصادی و پذیرش طراحیهای مبتنی بر SF6 هستند.
استاندارد IEC 62271-203:2022 اکنون هم گاز SF6 و هم گازهای جایگزین را برای تجهیزات GIS با ولتاژ بالای 52 کیلوولت پوشش میدهد و الزامات مربوط به نشتبندی را بر اساس پتانسیل گرمایش جهانی گاز متمایز میکند. در اتحادیه اروپا، مقررات (EU) 2024/573 محدودیتهای مرحلهبندیشدهای را برای تابلوهای برق حاوی گازهای گلخانهای فلوئوردار اعمال میکند که دامنه و زمانبندی آن به سطح ولتاژ و شرایط فنی بستگی دارد.
برای هر مناقصه GIS یا HGIS، موارد زیر را بررسی کنید:
- محیطهای عایقی و قطعکننده مورد استفاده در هر محفظه.
- پتانسیل گرمایش جهانی گاز و مجموع جرم نصبشده.
- الزامات مربوط به پایش نشت و هشدار.
- رویههای پر کردن، بازیابی، بازیافت و گواهینامه تکنسینها.
- در دسترس بودن محصول طبق مقررات لازمالاجرا در تاریخ نصب.
- استراتژی گاز یدکی و پایان عمر تجهیزات در طول دوره بهرهبرداری مورد انتظار.
قانون تصمیمگیری: از ذکر عبارت “GIS” و فرض شرایط محیطی خودداری کنید. فناوری عایقبندی واقعی را مشخص و ارزیابی کنید.
AIS، GIS یا HGIS: کدام را باید انتخاب کنید؟
| شرایط پروژه | نقطه شروع ترجیحی | چرا این گزینه شایسته ارزیابی اولیه است |
|---|---|---|
| پست برق روستایی در زمین بکر با فضای کافی | AIS | هزینه تجهیزات پایین، نگهداری آشنا و توسعه آتی آسان |
| پست برق در مناطق متراکم شهری یا زیرزمینی | GIS | حداقل فضای اشغالشده توسط تابلو برق و تجهیزات اولیه محصور |
| مناطق ساحلی، کویری، معدنی یا سایتهای بهشدت آلوده | GIS یا HGIS | کاهش قرارگیری عملکردهای کلیدزنی حیاتی در معرض آلودگی |
| پست AIS موجود که نیاز به یک بی (Bay) اضافی دارد | HGIS | بی (Bay) فشرده میتواند بدون نیاز به تبدیل کل سایت به GIS، به شینهبندی عایقهوا (AIS) موجود متصل شود |
| پروژه دارای زمان قطعی برنامهریزیشده بسیار کوتاه است | HGIS یا GIS ماژولار | مجموعههای یکپارچه کارخانهای میتوانند اتصالات میدانی و زمان نصب را کاهش دهند |
| پست برق باید داخل ساختمان نصب شود | GIS؛ AIS داخلی در صورت وجود فضای کافی | GIS حجم ساختمان مورد نیاز برای فواصل ایمنی الکتریکی را به حداقل میرساند |
| کمترین هزینه اولیه، محدودیت اصلی است | AIS | معمولاً کمترین هزینه تجهیزات در صورت مساعد بودن شرایط زمین و سایت |
| توسعه چند مرحلهای در آینده محتمل است | تجهیزات AIS یا GIS که بهطور اختصاصی برای توسعه طراحی شدهاند | تجهیزات AIS بهطور کلی انعطافپذیرتر هستند؛ در حالی که GIS نیازمند رابطهای دقیق و برنامهریزی برای قطعی برق است |
| اتصالات دریایی یا پروژههای تجدیدپذیر با محدودیت شدید فضا | تجهیزات GIS یا HGIS با کاربرد خاص | فشردهسازی، حفاظت از محیط زیست و تحویل ماژولار میتواند بر هزینههای سرمایهای اولویت داشته باشد |
| محدودیتهای شدید در استفاده از گازهای فلوئوردار | تجهیزات GIS بدون SF6، راهکارهای هیبریدی بدون SF6 یا تجهیزات AIS | فناوری باید بر اساس محیط عایقی واقعی و جدول زمانی مقررات محلی ارزیابی شود |
این جدول یک نقطه شروع است، نه جایگزینی برای مطالعات سیستم. ولتاژ نامی، جریان مداوم، جریان قابل تحمل کوتاهمدت، سطح عایقی، طرح شینهبندی، عملکرد لرزهای، شرایط محیطی، الزامات قوس داخلی و معیارهای قابلیت اطمینان شبکه میتوانند نتیجه را تغییر دهند.
یک چارچوب انتخاب پنج مرحلهای
مرحله ۱: تثبیت الزامات الکتریکی
نمودار تکخطی، ولتاژ و فرکانس نامی، جریان عادی، جریان اتصال کوتاه و مدت زمان آن، سطوح عایقی، وظایف کلیدزنی، آرایش شینهها، الزامات ترانسفورماتورهای ابزار دقیق، مناطق حفاظتی و مفهوم زمینکردن را تعریف کنید. مقایسه محدودههای الکتریکی متفاوت منجر به تصمیمگیری فنی گمراهکننده خواهد شد.
مرحله ۲: کمیسازی محدودیتهای سایت
طرحهای اولیه AIS، GIS و HGIS را توسعه دهید. فواصل ایمنی، دسترسیها، ترانسفورماتورها، سرکابلها، اتاقهای کنترل، مناطق آتشسوزی، جادهها، مسیرهای حملونقل و بیهای آینده را لحاظ کنید. تفاوتهای زمین و ساختمان را به هزینه پروژه تبدیل کنید، نه اینکه “فشرده بودن” را به عنوان یک مزیت انتزاعی در نظر بگیرید.
مرحله ۳: تعریف الزامات در دسترس بودن
مدت زمان مجاز قطعی، بازههای تعمیر و نگهداری برنامهریزیشده، الزامات عملیاتی N-1، انتظارات تداوم سرویس، نیازهای جداسازی محفظهها و اهداف بازیابی را مشخص کنید. بررسی کنید که آیا آرایش شینهبندی و بخشبندی تجهیزات پیشنهادی، این اهداف را برآورده میکنند یا خیر.
گام ۴: ارزیابی ریسکهای زیستمحیطی و قانونی
ارتفاع از سطح دریا، شدت آلودگی، نمک، رطوبت، دما، یخزدگی، باد، شرایط لرزهخیزی، سطح سیلگیری و نصب در فضای داخلی یا خارجی را ثبت کنید. برای تجهیزات با عایق گازی، محیط عایقی، مدیریت نشت، قوانین مربوط به گازهای فلوئوردار (F-gas)، صلاحیت تکنسین و بازیابی در پایان عمر مفید را ارزیابی کنید.
گام ۵: مقایسه هزینه چرخه عمر و قابلیت تحویل
پیشنهادهای قابل مقایسه از فروشندگان درخواست کنید و آنها را بر اساس هزینه تجهیزات، کارهای عمرانی، زمانبندی، نگهداری، قطعات یدکی، آموزش، توسعه، ریسک قطعی، تعهدات قانونی و برچیدن امتیازدهی کنید. مفروضات را ثبت کنید تا یک پیشنهاد ارزانتر نتواند با حذف رابطهای ضروری یا کارهای آتی، برنده شود.
استانداردها و محدودههای مشخصات فنی
سری استانداردهای IEC 62271 چارچوب اصلی بینالمللی برای تابلوهای برق و تجهیزات کنترل فشار متوسط و فشار قوی AC را فراهم میکند:
- استاندارد IEC 62271-1:2017 به همراه اصلاحیه ۱:۲۰۲۱ مشخصات عمومی برای تابلوهای برق و تجهیزات کنترل AC با ولتاژ بالای ۱ کیلوولت را ارائه میدهد.
- استاندارد IEC 62271-200:2021 به همراه اصلاحیه 1:2024 برای تابلوهای برق پیشساخته با محفظه فلزی جریان متناوب (AC) با ولتاژ بالای 1 کیلوولت تا 52 کیلوولت (شامل 52 کیلوولت) کاربرد دارد. این استاندارد میتواند شامل محفظههای با عایق هوا و پرشده با سیال باشد.
- استاندارد IEC 62271-203:2022 برای تابلوهای برق با محفظه فلزی و عایق گازی (GIS) جریان متناوب (AC) با ولتاژ بالای 52 کیلوولت کاربرد دارد.
- IEC 62271-100 شامل کلیدهای قدرت (Circuit Breakers) جریان متناوب (AC) میشود.
- IEC 62271-102 شامل سکسیونرها و کلیدهای اتصال زمین جریان متناوب (AC) میشود.
فهرست دقیق استانداردها به سطح ولتاژ، قطعات، نوع نصب، الزامات منطقهای و مشخصات فنی خریدار بستگی دارد. تجهیزات HGIS صرفاً به دلیل ترکیب فناوریها، از الزامات مربوط به قطعات یا مونتاژ مستثنی نیستند. هر عملکرد یکپارچه و کل چیدمان باید در محدوده استاندارد مربوطه مشخص و تایید شود.
این مقاله عمدتاً بر انتخاب فناوری پستهای برق تمرکز دارد و نباید با انتخاب تابلوهای فشار ضعیف تحت استاندارد IEC 61439 اشتباه گرفته شود. برای آن موضوع جداگانه، به بخش VIOX مراجعه کنید. راهنمای طراحی تابلوهای برق فشار ضعیف مطابق با استاندارد IEC 61439. اگر مرز اصطلاحات نامشخص است، با این مورد شروع کنید Switchboard vs Switchgear.
اشتباهات رایج مشخصات
در نظر گرفتن PASS به عنوان نام عمومی برای HGIS
PASS یک خانواده محصول است، در حالی که HGIS یا سوئیچگیر هیبریدی توصیفکننده فناوری عمومی است. در مشخصات فنی رقابتی از الزامات عملکردی و کارایی استفاده کنید.
مقایسه قیمت تجهیزات به جای هزینه نصب
ممکن است GIS گران به نظر برسد تا زمانی که هزینههای زمین، ابعاد ساختمان، کارهای عمرانی و محدودیتهای قطعی برق لحاظ شوند. برعکس، یک سایت کوچک لزوماً توجیهکننده استفاده از GIS نیست، در صورتی که AIS مناسب باشد و آلودگی قابل مدیریت باشد.
فرض بر اینکه GIS همیشه به معنای SF6 است
بازار اکنون شامل راهکارهای گاز جایگزین و هوای پاک است. محیطهای عایق مجاز و معیارهای زیستمحیطی را به صراحت بیان کنید.
فرض بر اینکه تجهیزات محصور نیاز به تعمیر و نگهداری ندارند
تجهیزات GIS میزان مواجهه و نیاز به نظافت روتین را کاهش میدهند، اما پایش، مکانیزمهای عملکردی، مدارهای کمکی، سیستمهای گازی و بازرسیهای مختص محصول همچنان ضروری هستند.
نادیده گرفتن توسعههای آتی
پستی که برای نیازهای امروز مناسب است، اگر برای واسطهای شینهبندی، فضا، مناطق حفاظتی و توالیهای قطع برق در آینده برنامهریزی نشده باشد، ممکن است توسعه آن دشوار شود.
تعیین فناوری پیش از تعریف سطح دسترسی (Availability)
چیدمان شینهها، مرزبندی محفظهها، استراتژی تعمیرات و طرح قطعات یدکی، اغلب تأثیر مستقیمتری بر تداوم سرویسدهی نسبت به برچسب AIS یا GIS دارند.
خلاصه انتخاب نهایی
انتخاب کنید AIS زمانی که زمین کافی در دسترس است، شرایط محیطی قابل کنترل است، دسترسی برای تعمیرات معمول ترجیح داده میشود و انعطافپذیری برای توسعههای آتی اهمیت دارد.
انتخاب کنید GIS هنگامی که فضا به شدت محدود است، تجهیزات اصلی باید در برابر آلودگی محافظت شوند، یا نصب در فضای داخلی، زیرزمینی یا شهری، سطح بالاتری از محفظهبندی و یکپارچهسازی سیستم را توجیه میکند.
انتخاب کنید HGIS هنگامی که یک پروژه به فشردگی و یکپارچهسازی کارخانهای GIS نیاز دارد اما همچنان از مزایای شینههای عایقبندی شده با هوا و رابطهای پستهای معمولی بهره میبرد. این گزینه اغلب انتخابی قوی برای توسعه پستهای AIS، سایتهای بیرونی محدود و بازههای زمانی کوتاه ساختوساز است.
تصمیم نهایی باید بر اساس محدوده کاری الکتریکی مشترک و مقایسه مستند از هزینه کل نصب، در دسترس بودن، شرایط محیطی، استراتژی توسعه، الزامات قانونی و پشتیبانی در طول چرخه عمر باشد.
سوالات متداول
تفاوت اصلی بین AIS و GIS چیست؟
AIS از هوای اتمسفر و فواصل فیزیکی به عنوان عایق خارجی اصلی بین قطعات برقدار استفاده میکند. GIS اجزای اصلی برقدار را در محفظههای فلزی زمینشده حاوی گاز عایق یا مخلوط گازی محصور میکند. این امر باعث میشود GIS فشردهتر بوده و کمتر در معرض آلودگی قرار گیرد، در حالی که بازرسی، اصلاح و توسعه AIS به طور کلی آسانتر است.
آیا HGIS همان GIS است؟
خیر. GIS کامل معمولاً عملکردهای کلیدزنی و سیستم شینه را در محفظههای فلزی با عایق گازی محصور میکند. HGIS چندین عملکرد بی (Bay) را در یک ماژول یکپارچه محصور میکند اما از شینههای عایقبندی شده با هوا یا اتصالات خارجی به سایر بخشهای پست استفاده میکند.
PASS در تابلوهای برق به چه معناست؟
PASS مخفف سیستم پلاگ و سوئیچ (Plug and Switch System) است. این نام تجاری محصولات هیتاچی انرژی برای تجهیزات سوئیچگیر فشار قوی هیبریدی است. PASS نمونهای از HGIS است، نه نام عمومی برای تمام طراحیهای سوئیچگیر هیبریدی.
آیا GIS همیشه قابلاطمینانتر از AIS است؟
نه لزوماً. GIS کمتر در معرض آلودگی و شرایط جوی قرار دارد، اما قابلیت اطمینان کلی به طراحی تجهیزات، کیفیت نصب، بخشبندی، آرایش شینهها، نگهداری، قطعات یدکی و توانایی تعمیرات بستگی دارد. قابلیت اطمینان و زمان بازیابی باید بهطور جداگانه ارزیابی شوند.
کدامیک گرانتر است، AIS یا GIS؟
AIS معمولاً هزینه اولیه تجهیزات کمتری دارد. GIS معمولاً به عنوان تجهیزات گرانتر است اما ممکن است نیاز به زمین، ساختمان و برخی عملیات عمرانی را کاهش دهد. مقایسه صحیح، هزینه کل نصبشده و هزینه چرخه عمر برای عملکرد یکسان پست است.
آیا تمام سوئیچگیرهای گازی از SF6 استفاده میکنند؟
خیر. SF6 بهطور گسترده استفاده شده است، اما GISهای مدرن میتوانند از مخلوطهای گازی جایگزین، هوای پاک و فناوریهای قطعکننده خلأ نیز استفاده کنند. محیط عایقی و قطعکننده واقعی باید در اسناد فنی سازنده بررسی شود.
کدام سوئیچگیر برای توسعه آسانتر است؟
تجهیزات AIS به دلیل رابطهای متداول و قابل دسترس، معمولاً برای توسعه آسانتر هستند. تجهیزات GIS نیز قابل توسعه هستند، اما سازگاری رابطها، محفظههای گاز، طراحی سازنده، تغییرات حفاظتی و قطعیهای مورد نیاز باید به دقت برنامهریزی شوند. HGIS میتواند هنگام افزودن یک بی (Bay) فشرده به یک پست AIS موجود، مفید باشد.
کدام استاندارد IEC برای GIS اعمال میشود؟
برای تجهیزات GIS با جریان متناوب (AC) بالای ۵۲ کیلوولت، استاندارد اصلی مونتاژ، IEC 62271-203:2022 است. تابلوهای برق با محفظه فلزی AC بالای ۱ کیلوولت تا ۵۲ کیلوولت تحت استاندارد IEC 62271-200:2021 به همراه اصلاحیه ۱:۲۰۲۴ قرار میگیرند. استاندارد IEC 62271-1 مشخصات عمومی را ارائه میدهد، در حالی که اجزای جداگانه توسط سایر بخشهای سری IEC 62271 پوشش داده میشوند.
