المقدمة
المحطات الفرعية المعزولة بالهواء (Air-Insulated Substations – AIS) هي نوع شائع من المحطات الكهربائية التي تعتمد على الهواء كوسيلة عزل رئيسية بين المكونات الحية (الموصلة للتيار) والأرض أو بين الأجزاء المختلفة في المحطة. تُستخدم هذه المحطات على نطاق واسع في أنظمة نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية بسبب تكلفتها المنخفضة نسبيًا وسهولة صيانتها.
مكونات المحطات الفرعية المعزولة بالهواء (AIS)
تتكون المحطات AIS من عدة مكونات رئيسية، تشمل:
1. المحولات الكهربائية
- تقوم بتحويل مستويات الجهد (رفعه أو خفضه) لتسهيل نقل وتوزيع الطاقة.
- تُستخدم محولات القدرة (Power Transformers) في المحطات الفرعية للتعامل مع الجهد العالي.
2. قواطع الدائرة (Circuit Breakers)
- تعمل على فصل الدوائر الكهربائية في حالات الأعطال أو الحمل الزائد لحماية النظام.
- تُفتح وتُغلق تلقائيًا أو يدويًا عند الحاجة.
3. أجهزة فصل الأحمال (Disconnectors / Isolators)
- تُستخدم لعزل الأجزاء المختلفة من المحطة لأغراض الصيانة أو الإصلاح.
- لا تُفتح تحت الحمل، بل تُستخدم فقط عند انقطاع التيار.
4. مانعات الصواعق (Lightning Arresters)
- تحمي المعدات الكهربائية من ارتفاع الجهد المفاجئ الناتج عن الصواعق أو التبديلات.
- تقوم بتفريغ الشحنات الزائدة إلى الأرض.
5. أجهزة القياس والحماية (Instrument Transformers)
- تشمل محولات الجهد (Voltage Transformers – VTs) ومحولات التيار (Current Transformers – CTs).
- تقوم بخفض الجهد والتيار إلى مستويات يمكن قياسها بواسطة أجهزة الحماية والمراقبة.
6. الموصلات والنواقل (Busbars and Conductors)
- تُستخدم لنقل الطاقة بين المكونات المختلفة في المحطة.
- تكون عادةً من الألمنيوم أو النحاس بسبب موصليتها العالية.
7. أنظمة التأريض (Grounding Systems)
- تضمن سلامة العاملين والمعدات عن طريق تفريغ التيارات غير المرغوب فيها إلى الأرض.
- تشمل شبكة من الموصلات والأقطاب الأرضية.
مزايا المحطات المعزولة بالهواء (AIS)
- تكلفة منخفضة مقارنةً بالمحطات المعزولة بالغاز (GIS).
- سهولة الصيانة بسبب الوصول المباشر إلى المكونات.
- مرونة التوسع حيث يمكن إضافة مكونات جديدة بسهولة.
- عمر افتراضي طويل إذا تم صيانتها بشكل صحيح.
عيوب المحطات المعزولة بالهواء (AIS)
- مساحة كبيرة مطلوبة بسبب الحاجة إلى مسافات عزل كافية بين المكونات.
- تأثرها بالعوامل الجوية مثل المطر، الغبار، الرطوبة، والملوحة التي قد تؤثر على أداء العزل.
- الحاجة إلى صيانة دورية أكثر من المحطات المعزولة بالغاز (GIS).
- خطر التلوث البيئي بسبب استخدام الزيوت العازلة في بعض المكونات.
مقارنة بين المحطات المعزولة بالهواء (AIS) والمحطات المعزولة بالغاز (GIS)
| المعيار | المحطات المعزولة بالهواء (AIS) | المحطات المعزولة بالغاز (GIS) |
|---|---|---|
| التكلفة | أقل تكلفة | أعلى تكلفة |
| المساحة المطلوبة | كبيرة | صغيرة (مناسبة للمدن) |
| التأثر بالبيئة | أكثر تأثرًا بالعوامل الجوية | محمية داخل غرف مغلقة |
| الصيانة | تحتاج إلى صيانة دورية | أقل حاجة للصيانة |
| التطبيقات | المناطق الريفية والواسعة | المناطق الحضرية المزدحمة |
الاستخدامات الشائعة للمحطات AIS
- شبكات النقل الكهربائي (جهد عالي جدًا مثل 132 ك.ف، 220 ك.ف، 400 ك.ف).
- المحطات الفرعية في المناطق الريفية حيث تتوفر مساحات كبيرة.
- المشاريع الكبيرة ذات الميزانيات المحدودة نظرًا لانخفاض التكلفة.
الخاتمة
تُعد المحطات الفرعية المعزولة بالهواء (AIS) حجر الأساس في العديد من شبكات الطاقة حول العالم بسبب بساطتها وتكلفتها المنخفضة. ومع ذلك، فإنها تتطلب مساحات كبيرة وصيانة مستمرة، مما يجعل المحطات المعزولة بالغاز (GIS) خيارًا أفضل في المناطق الحضرية. يعتمد الاختيار بين النوعين على عدة عوامل مثل التكلفة، المساحة المتاحة، والظروف البيئية.
مقالات ذات صلة
