تابلو برق GIS چیست؟ بررسی کامل، ساختار و ویژگی‌ها

تابلو برق GIS چیست؟ در دنیای امروز که صنعت برق با رشد روزافزون و نیاز به زیرساخت‌ های قدرتمند، ایمن و فشرده روبروست، تجهیزات الکتریکی پیشرفته مانند تابلو برق GIS نقش مهمی در ایجاد سیستم‌ های قابل‌ اعتماد ایفا می‌کنند. اگر می‌خواهید بدانید تابلو برق GIS چیست، چگونه کار می‌کند، چه مزایا و معایبی دارد و در چه صنایعی به کار می‌رود، این مقاله دقیقاً برای شما نوشته شده است.

تعریف تابلو برق GIS

تابلو برق GIS یا Gas Insulated Switchgear  نوعی تابلو برق فشار قوی یا متوسط است که تجهیزات کلیدی آن مانند کلیدهای قدرت، ترانسفورماتورهای جریان، باس ‌بار و تجهیزات اندازه ‌گیری، در یک محفظه فلزی مهر و موم‌ شده و پر از گاز SF6 (هگزا فلوراید گوگرد) قرار گرفته‌ اند.

گاز SF6 دارای خاصیت عایقی بسیار بالا و خواص دی ‌الکتریک عالی است و همین ویژگی سبب شده این تابلوها عملکرد بسیار خوبی در محیط ‌های صنعتی یا پرریسک داشته باشند.

ساختار و اجزای تابلو برق GIS

برخی از اجزای کلیدی تابلو برق GIS عبارت‌اند از:

1. کلید قدرت : (Circuit Breaker)
   برای قطع و وصل مدار در حالت‌ های عادی و اضطراری.
2. کلید زمین : (Earthing Switch)
   برای ایمنی بیشتر هنگام تعمیر یا سرویس تجهیزات.
3. ترانس ولتاژ و جریان: (VT & CT)
   برای اندازه‌ گیری و حفاظت از شبکه.
4. باس‌بار (Busbar) :
   انتقال دهنده جریان بین اجزای مختلف تابلو.
5. محفظه فلزی پرشده با گاز SF6:
   برای عایق‌ بندی کامل اجزای تابلو.
6. مکانیزم‌ های کنترل و مانیتورینگ دیجیتال:
   شامل رله‌ های حفاظتی، سنسورها، و واحدهای هوشمند.

چرا گاز SF6؟

گاز SF6 یکی از بهترین گازهای عایقی موجود است. ویژگی ‌هایی مانند:

• عایق بسیار قوی (حدود ۲ تا ۳ برابر هوا)
• پایداری شیمیایی بالا
• غیرقابل اشتعال بودن

باعث شده در تابلوهای فشار متوسط و فشار قوی GIS ب ه‌طور گسترده استفاده شود. اما باید توجه داشت که این گاز پتانسیل گرم ‌کنندگی زمین بالایی دارد (GWP بالا ) و در صورت نشت، اثرات محیط‌ زیستی دارد.

مزایای تابلو برق GIS

تابلوهای GIS نسبت به تابلوهای AIS (عایق با هوا) مزایای متعددی دارند:

• اشغال فضای کمتر:بزرگ ‌ترین مزیت این تابلوها، اندازه بسیار کوچک آن‌ها نسبت به AIS است؛ حتی تا ۹۰٪ فضای کمتری اشغال می‌کنند.
• ایمنی بالا: محصور بودن تمام تجهیزات در محفظه فلزی، امکان بروز قوس الکتریکی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.
• نگهداری کم: به دلیل مهر و موم بودن تجهیزات و عدم تماس با هوا، این تابلوها نیاز به سرویس دوره‌ای کمی دارند.
• دوام بالا: عمر مفید تابلو GIS معمولاً بالای ۳۰ سال است.
• عملکرد مطمئن در شرایط سخت: مناسب برای مناطق مرطوب، آلوده، صنعتی، ساحلی و یا با دمای بالا.
• قابلیت اتوماسیون و دیجیتالی شدن: این تابلوها به راحتی با سیستم‌های SCADA، IoT و Smart Grid سازگار می‌شوند.

معایب تابلو برق GIS

در کنار مزایای زیاد، معایبی نیز دارد:

• قیمت بالا:  تجهیزات، طراحی و نصب هزینه ‌بر است.
• نیاز به دقت در نصب:  فرایند نصب حساس و فنی است.
• ملاحظات زیست‌محیطی در مورد گاز SF6
• نگهداری تخصصی:  در صورت خرابی، به تجهیزات و کارشناسان متخصص نیاز است.

کاربردهای تابلو برق GIS

تابلو GIS در حوزه‌های زیر کاربرد گسترده‌ای دارد:

پست‌ های برق شهری: به ‌دلیل کمبود فضا در شهرها و اهمیت پایداری شبکه.

نیروگاه ‌ها و پست ‌های فشار قوی: به علت حجم بالای برق سه فاز فشار قوی و نیاز به ایمنی بیشتر.

صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: مقاومت بالا در برابر انفجار و رطوبت.

ساختمان‌ های بزرگ و حیاتی: مانند فرودگاه‌ ها، مراکز داده، بیمارستان‌ ها و ایستگاه ‌های مترو.

پروژه ‌های انرژی ‌های تجدید پذیر: مانند نیروگاه‌ های خورشیدی و بادی با ولتاژهای بالا.

مقایسه تابلو برق GIS با AIS

اصول طراحی تابلو  GIS

برای طراحی یک تابلو برق  GIS  مناسب باید موارد زیر در نظر گرفته شود:

• تحلیل دقیق ولتاژ و جریان مورد نیاز
• شناخت محیط نصب (سرد، مرطوب، شهری، صنعتی و…)
• انتخاب تجهیزات مطابق با استانداردهای  IEC 62271
• در نظر گرفتن ایمنی اپراتور و کاربران نهایی
• پیش‌بینی امکان گسترش تابلو در آینده

استانداردهای بین‌المللی تابلو برق  GIS

تابلوهای GIS باید با استانداردهای زیر تطابق داشته باشند:

• IEC 62271:  تجهیزات ولتاژ بالا – تابلوهای گازی
• IEEE C37.122:  راهنمایی برای طراحی تجهیزات  GIS
• ISO 14001:  استاندارد زیست ‌محیطی مرتبط با استفاده از SF6

آینده تابلو برق GIS و تکنولوژی‌های جدید

با افزایش توجه جهانی به کاهش گازهای گلخانه‌ ای، شرکت‌ها به سمت جایگزینی گاز SF6 با گازهای دوست ‌دار محیط ‌زیست مانند g³ و AirPlus رفته‌اند. همچنین، توسعه GIS  دیجیتال با سنسورها، اینترنت اشیاء و یادگیری ماشین به افزایش بهره‌ وری و کاهش خرابی کمک می‌کند.

نتیجه‌گیری

تابلو برق GIS یک گزینه بی ‌نظیر برای پروژه‌ هایی است که به ایمنی، فضای کمتر، دوام بالا و عملکرد مطمئن نیاز دارند. با وجود هزینه بالاتر، در طولانی ‌مدت بهره ‌وری بیشتری ارائه می‌دهد. با آشنایی با ساختار، مزایا، کاربردها و استانداردهای آن، می‌توانید تصمیم هوشمندانه ‌تری برای پروژه خود بگیرید.