مفاتيح الدوائر الكهربائية الفراغية، أو ما تُعرف اختصارًا بـ VCBs، تعمل عن طريق إخماد القوس الكهربائي بسرعةٍ كبيرةٍ جدًّا، وعادةً ما يتم ذلك خلال مرةٍ إلى مرتين فقط عند وصول التيار إلى الصفر، وهي عملية تستغرق عادةً أقل من عشرة ملي ثانية. وبما أنه لا يوجد في الفراغ أي مادة يمكن أن تتأيَّن، فإن القوس الكهربائي لا يمكنه إعادة الاشتعال بعد انخفاض التيار إلى الصفر. وهذا يعني أننا نحقِّق فعليًّا ما يُسمى «الانقطاع الحقيقي للتيار عند الصفر». أما قدرة الفراغ نفسه على استعادة خاصيته العازلة فهي مذهلةٌ جدًّا، وتصل إلى نحو ١٠–٢٠ كيلوفولت لكل ميكروثانية. وهذه القيمة أعلى بكثيرٍ من قدرة الهواء العادي أو حتى غاز سداسي فلوريد الكبريت (SF₆). وتُصنع نقاط التلامس داخل هذه المفاتيح من مواد خاصة مثل سبائك النحاس والكروم، والتي تساعد في التحكم في الإلكترونات المُندفعة أثناء تشكُّل القوس الكهربائي، وفي احتواء بخار المعدن، مما يقلِّل من معدل تآكل نقاط التلامس. ونتيجةً لذلك، يمكن لمفاتيح الدوائر الكهربائية الفراغية الحديثة أن تستمر في العمل لأكثر من ١٠٠٬٠٠٠ عملية تشغيل قبل الحاجة إلى أي نوعٍ من عمليات الصيانة. وهذا يجعلها ذات قيمةٍ كبيرةٍ جدًّا في التعامل مع الزيادات المفاجئة في الطاقة والأعطال في أنظمة الجهد العالي، حيث يكتسب معيار الموثوقية أهميةً بالغة.
توفر قواطع الدائرة بالفراغ (VCBs) مقاومة عزل فائقة في تطبيقات الجهد المتوسط، وذلك بفضل استقلالية الفراغ البيئية — على عكس غاز SF6 الحساس للضغط أو الهواء الذي يعتمد على الظروف الجوية. وتتيح هذه الثباتية تصميم حماية مدمجة وعالية الموثوقية في المحطات الفرعية والمنشآت الصناعية العاملة عند جهود تتراوح بين ١٠ و٣٥ كيلوفولت.
| المعلمات | VCB | ACB | قاطع SF6 |
|---|---|---|---|
| قوة الديليكتريك | ≈٤٠ كيلوفولت/سم (ثابت) | ≈٣ كيلوفولت/سم (متغير) | ≈٨ كيلوفولت/سم (يعتمد على الضغط) |
| سرعة إخماد القوس الكهربائي | <10 مللي ثانية | ٦٠–١٠٠ مللي ثانية | ١٥–٣٠ مللي ثانية |
| احتياجات الصيانة | لا يوجد (تصميم مغلق محكم) | الفحص الفصلي | مراقبة الغاز السنوية |
| المخاطر البيئية | انبعاثات صفر | تلوث الهواء | تسرب غاز SF6 (قيمة الاحترار العالمي = 23,500) |
لكل تقارير هندسة الجهد العالي (2024) وتُحقِّق مفاتيح الفصل بالفراغ (VCBs) معدل نجاح في إزالة الأعطال بنسبة 98% عند جهد 35 كيلوفولت—متفوِّقةً على مفاتيح الفصل بالهواء (ACBs) بنسبة 32% وعلى مفاتيح الفصل بغاز SF6 بنسبة 17% من حيث مقاييس الموثوقية.
يتمتع الفراغ بقوة عزل كهربائي مذهلة تبلغ حوالي ٤٠ كيلوفولت لكل سنتيمتر. وهذا يعادل تقريبًا ضعف قوة العزل في الهواء العادي بـ١٣ مرة، وأكثر من خمس مرات قوة عزل غاز الستفلوريد الكبريتية (SF6). وبفضل هذه الخاصية المتفوقة، يمكن لمفاتيح التيار الكهربائي الفراغية أن تحتوي على نقاط تلامس أقرب إلى بعضها البعض بشكل ملحوظ مقارنةً بالنماذج التقليدية لمفاتيح التيار الكهربائي الهوائية (ACB) أو تلك التي تعتمد على غاز SF6، وفقًا لبحث نشرته جمعية هندسة الطاقة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) العام الماضي. وتؤدي مفاتيح التيار الكهربائي الفراغية أداءً ممتازًا عبر نطاق واسع من الجهود الكهربائية، بدءًا من كيلوفولت واحد فقط وصولًا إلى ٣٨ كيلوفولت، مع الحفاظ مع ذلك على أبعاد صغيرة نسبيًا. وتنعكس هذه المزايا في وفورات فعلية في المواد المستخدمة، وتوفّر مرونة كبيرة جدًّا أثناء التركيب. أما بالنسبة للمهندسين العاملين على تحديث الأنظمة الكهربائية القديمة، فإن هذه الأبعاد المدمجة تُحدث فرقًا كبيرًا عند التعامل مع المساحات الضيقة التي غالبًا ما تحدّ من نوع المعدات التي يمكن تركيبها فعليًّا داخل المرافق القائمة.
في الواقع، تتطلب لوحات التوزيع الكهربائي بجهد ١١ كيلوفولت القائمة على قواطع الفراغ (VCB) والمُتوافقة مع المعيار IEC 62271-100 مساحة أرضية أقل بنسبة ٣٥٪ مقارنةً باللوحات التقليدية المستخدمة غاز السفهوركسين (SF6)، دون المساس بقدرات الحماية. وتكتسب هذه الكفاءة أهمية بالغة في المحطات الفرعية الحضرية التي تواجه ارتفاعاً متزايداً في تكاليف الأراضي.
| معلم التصميم | لوحة SF6 التقليدية | لوحة قائمة على قواطع الفراغ (VCB) | تخفيض المساحة المُستخدمة |
|---|---|---|---|
| المساحة الإجمالية (العرض × العمق) | ٨٠٠ × ١٥٠٠ مم | ٦٠٠ × ١٢٠٠ مم | 40% |
| الارتفاع الحر | 2200 مم | 1800 مم | 18% |
تدعم هذه المكاسب البُعدية توزيع الطاقة بكثافة أعلى في المراكز التجارية والمناطق الصناعية— حيث تتجاوز قيمة الأرض ٧٤٠ ألف دولار أمريكي لكل فدان (معهد بونيمون، ٢٠٢٣). كما تنخفض مدة تركيب كل وحدة بمقدار يومين إلى ثلاثة أيام نتيجة التبسيط في عمليات المناولة والتوصيلات الكهربائية.
تتميَّز قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية (VCBs) بموثوقيتها الاستثنائية على المدى الطويل، وذلك بفضل مقاطع التيار الفراغية التي تكون مغلقة تمامًا في عبوات محكمة ضد الرطوبة وجزيئات الغبار وتأثيرات الأكسدة. ويؤدي هذا التصميم فعليًّا إلى تحقيق متوسط زمن بين الأعطال (MTBF) يفوق ١٠٠٬٠٠٠ عملية. وهذه النتيجة تفوق بكثير أداء القواطع الهوائية (ACB) وقواطع الغاز العازل (SF6) القديمة، التي تتطلب عنايةً مستمرةً مثل إعادة تعبئة السوائل، وتنظيف التلامسات، والتحقق من مستويات الغاز. وما يزيد من جاذبية قواطع الدائرة الفراغية هو أن صيانتها تقتصر عمليًّا على إجراء فحوصات ميكانيكية دورية خلال عمليات الصيانة الروتينية. وبذلك تنخفض التكاليف التشغيلية بنسبة تصل إلى ٧٠٪ في الواقع. أما عند إجراء تحليل التكلفة على مدى دورة الحياة (LCCA)، فإن معظم الدراسات تشير إلى أنه وعلى الرغم من ارتفاع سعرها الابتدائي، فإن قواطع الدائرة الفراغية تُغطي تكلفتها عادةً خلال ثلاث إلى خمس سنوات. ولأي شخص يعمل في أنظمة الجهد العالي حيث يكتسب طول عمر المعدات أهميةً بالغة، ويجب تقليل وقت توقف النظام إلى الحد الأدنى، ويجب الإبقاء على التكاليف الإجمالية تحت السيطرة، فإن قواطع الدائرة الفراغية تُعتبر الخيار الأكثر معقوليةً من الناحية المالية على المدى الطويل.
أصبحت وحدات التوزيع الدائرية (RMUs) المزودة بقواطع الدائرة الفراغية (VCBs) مكونات أساسية في شبكات التوزيع عالية الجهد الحضرية في يومنا هذا. ويمكن لهذه الوحدات قطع الأعطال خلال أجزاء من الدورة الكهربائية، واستعادة استقرار الشبكة بسرعة عند حدوث أي مشكلة. والسبب في ذلك هو أن الفراغ يتمتع بخصائص استعادة العزل الكهربائي فائقة السرعة، ما يمنع انتشار انقطاع التيار الكهربائي في المناطق المكتظة ذات الأحمال الكهربائية العالية. وبتحليل البيانات الحديثة الصادرة عن شبكة الكهرباء الوطنية البريطانية (UK National Grid) منذ أوائل عام ٢٠٢٠، يتبين أمرٌ مثيرٌ للاهتمام: فقد شهدت المدن التي تم تركيب هذه الوحدات (RMUs) المزودة بقواطع دارة فراغية (VCBs) فيها انخفاضًا ملحوظًا بنسبة ٤٢٪ في متوسط مدة انقطاع التيار الكهربائي. ومن المزايا الكبرى الأخرى حجمها الصغير، ما يجعلها مثالية للتركيب في المساحات الضيقة داخل المحطات الفرعية حيث تكون المساحة محدودة للغاية. علاوةً على ذلك، وبما أن صيانتها تكاد تكون معدومة، فإنها تظل تعمل بكفاءة حتى في ظروف الطقس القاسية التي قد تُعطّل معدات أخرى. والآن، وبعد أن غطّت هذه الأنظمة أكثر من ٨٠٪ من جميع حالات قطع التيار الناتجة عن أعطال في المناطق الحضرية، فإنها تحسّن بشكل كبير مؤشرات الموثوقية الأساسية مثل مؤشر متوسط مدة انقطاع التيار لكل عميل (SAIDI) ومؤشر متوسط عدد انقطاعات التيار لكل عميل (SAIFI). وللمخططين الحضريين الذين يركّزون على بناء بنى تحتية مرنة، فهذا يعني تحسّنًا في جودة الخدمة المقدمة للمواطنين والشركات على حد سواء.
أخبار ساخنة2026-02-23
2026-02-23
2026-02-21
2026-02-16
2026-02-14
2026-02-12
تقدم شركة Zhejiang Greenpower Electric Co., Ltd مفاتيح كهربائية ذكية خضراء متطورة للتطبيقات متوسطة إلى عالية الجهد. وتُسهم خبرتنا البحثية والتطويرية والشراء الشامل من مصدر واحد في تقديم حلول آمنة وفعالة وتوفيرية للطاقة، ويتم الاعتماد عليها من قبل عملاء عالميين. اطلب عرض سعر اليوم.
