خطوط النقل: المكونات الحرجة وتقنيات العزل

تشكل خطوط النقل العمود الفقري لأنظمة الطاقة الكهربائية ، مما يتيح النقل الفعال للكهرباء على مسافات طويلة. تعتمد موثوقيتها على المكونات الرئيسية مثل العوازل (الزجاج والخزف) وبطبات المحولات ، والتي تضمن العزل الكهربائي والدعم الميكانيكي والسلامة التشغيلية. تستكشف هذه المقالة هذه التقنيات وتطورها ودورها في شبكات الطاقة الحديثة.

---

1. العوازل: الأوصياء على خطوط النقل

العوازل تمنع التسرب الحالي وتوفير الاستقرار الميكانيكي للموصلات العامة. النوعان الأكثر شيوعًا هما العوازل الزجاجية وعوازل الخزف ، ولكل منهما مزايا مميزة.

1.1 عوازل زجاجية

تستخدم العوازل الزجاجية على نطاق واسع في خطوط النقل عالية الجهد بسبب متانتها وخصائصها ذاتية التنظيف.

الميزات الرئيسية:

• تكوين المواد: الزجاج المقسى (السيليكا ، رماد الصودا ، الحجر الجيري) مع قوة ميكانيكية عالية 13.

• المزايا:

• قوة عازلة عالية (130-225 كيلو فولت جهد تواتر تواتر الطاقة) 3.

• خاصية الرشق الذاتي (الكسور تمامًا إذا تالفة ، مما يجعل الأخطاء أسهل في اكتشافها) 9.

• مقاومة للتلوث بسبب السطح الأملس ، وتقليل الملح وتراكم الغبار 6.

• التطبيقات:

• عوازل التعليق (على سبيل المثال ، IEC-Standard 160KN Glass Hsulators للاختبار 330KV) 1.

• ناقل الحركة HVDC و EHV (765KV - 1200KV أنظمة) 6.

اتجاهات السوق:

• من المتوقع أن يصل سوق العازل الزجاجي العالي الجهد العالي إلى 7.6 مليار دولار بحلول عام 2032 ، مدفوعًا بتكامل الطاقة المتجددة وتوسيع الشبكة 6.

---

1.2 عوازل الخزف

عازل البورسلين ، المصنوع من الطين والكوارتز والفلسبار ، لا تزال خيارًا تقليديًا لخطوط النقل.

الميزات الرئيسية:

• خصائص المواد:

• قوة الضغط العالية ولكن هشة مقارنة بالزجاج 9.

• توفر التصميمات الطويلة رود مقاومة تلوث أفضل من عوازل من نوع القرص 4.

• المزايا:

• الاستقرار الحراري الممتاز (يقاوم درجات الحرارة القصوى).

• ثبت طول العمر (عقود من الأداء الميداني).

• التحديات:

• عرضة للتكسير تحت الضغط الميكانيكي.

• تتطلب الفلاش الناجم عن التلوث في المناطق الساحلية صيانة متكررة 7.

التطبيقات:

• ANSI 53-1 عوازل التخزين المؤقت لتوزيع الجهد المنخفض (0-36KV) 2.

• عوازل البورسلين الطويلة لخطوط الجهد العالي (UHV) 4.

---

2. البطانات المحول: مكونات الواجهة الحرجة

توفر البطانات العلاقة الكهربائية بين المحولات وخطوط النقل مع الحفاظ على العزل.

2.1 الوظيفة والتصميم

• تستخدم البطانات المتدرجة بالسعة ورقًا أو راتنجًا مشبعًا للزيت للعزل.

• تتبع أنظمة المراقبة عبر الإنترنت السعة (C) وعامل التبديد (TAN Δ) للكشف عن AGING8.

2.2 أوضاع الفشل الشائعة

• رطوبة دخول تؤدي إلى انهيار العزل.

• تصريفات جزئية بسبب الشقوق أو التلوث.

• تدهور حراري من التحميل الزائد.

2.3 الابتكارات في مراقبة الجلبة

• قياس مقاومة التردد العالي (نطاق 1MHz) للتشخيص في الوقت الحقيقي.

• أجهزة الاستشعار الذكية المدمجة مع SCADA للصيانة التنبؤية.

---

3. التحليل المقارن: العوازل الزجاجية مقابل الخزف

---

4. الاتجاهات المستقبلية في عزل خط النقل

1. العوازل الذكية: أجهزة استشعار تدعم إنترنت الأشياء للتلوث في الوقت الفعلي ومراقبة الأعطال 6.

2. المواد الصديقة للبيئة: زيوت استر قابلة للتحلل تحل محل زيت المعادن في البطانات 8.

3. العوازل المركبة: تصاميم مطاط السيليكون للأداء الخفيف ، المقاوم للتلوث 9.

4. توسيع HVDC: الطلب المتزايد على عازل ± 1100 كيلو فولت في روابط الطاقة عبر الحدود 6.

---

خاتمة

تعتمد خطوط النقل على عازل الزجاج والخزف للعزلة الكهربائية وبطانات المحولات لنقل الطاقة الآمن. في حين أن العوازل الزجاجية تهيمن على شبكات HV الحديثة بسبب موثوقيتها ، فإن الخزف لا يزال فعالًا من حيث التكلفة للأنظمة القديمة. تقنيات الناشئة مثل المراقبة الذكية والمواد المركبة تشكل مستقبل مرونة الشبكة.

بالنسبة لمشغلي الشبكات:
✔ إعطاء الأولوية للعوازل الزجاجية في المناطق الساحلية والعالية القلق.
✔ تنفيذ تشخيصات جلبة عبر الإنترنت لمنع فشل المحول.
✔ استكشاف حلول العزل الهجينة لمشاريع الإرسال من الجيل التالي.