تُصنف مستويات الجهد الكهربائي في نطاقات محددة لأغراض محددة في نقل وتوزيع الطاقة. عمومًا، تُصنف الجهود التي تتراوح بين 1000 فولت و52000 فولت كجهد متوسط. ومع ذلك، ووفقًا لأحدث معايير VDE، فإن أي جهد يزيد عن 1000 فولت يندرج تحت الجهد العالي. في مجال الهندسة الكهربائية، تُصنف فئة الجهد العالي إلى:
الجهد المتوسط: من 3 كيلو فولت إلى 30 كيلو فولت
الجهد العالي: من 60 كيلو فولت إلى 110 كيلو فولت
الجهد العالي جدًا: من 220 كيلو فولت إلى 1150 كيلو فولت
تُستخدم الجهود العالية والعالية جدًا بشكل رئيسي في نقل الطاقة لمسافات طويلة نظرًا لانخفاض فقد الطاقة فيها مقارنةً بمستويات الجهد المنخفضة.
معدات توزيع الجهد المتوسط: تلعب شبكات الجهد المتوسط دورًا محوريًا في توزيع الطاقة إقليميًا، حيث تُزوّد المناطق والمدن والمناطق المختلفة بالطاقة. غالبًا ما تعتمد منشآتٌ مثل الشركات الصغيرة والمتوسطة والمستشفيات والمسابح والمطارات على وصلات جهد متوسط مُخصصة. إضافةً إلى ذلك، تُغذّي مصادر الطاقة المتجددة، مثل توربينات الرياح ومحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة، الشبكة بالكهرباء على مستوى الجهد المتوسط.
تتم عملية خفض الجهد من عالي إلى متوسط، ثم إلى منخفض، في محطات التوزيع الفرعية. تتكون محطات التوزيع الفرعية من محولات طاقة، ومعدات توزيع (سواءً كانت مفتوحة أو معزولة بالغاز)، ومعدات قياس وتحكم.
غالبًا ما تستخدم معدات التوزيع المعزولة بالغاز غاز سداسي فلوريد الكبريت (SF₆)، وهو مركب كيميائي من الكبريت والفلور، كغاز عازل. ورغم فعالية سداسي فلوريد الكبريت، إلا أنه أكثر ضررًا بالبيئة من ثاني أكسيد الكربون بـ 23,000 مرة، مما يجعل تقليله أولوية قصوى في مكافحة الانبعاثات الضارة.
يُعد التحول إلى بدائل للعزل وغازات إطفاء القوس الكهربائي أمرًا ضروريًا للتخفيف من الأثر البيئي لسداسي فلوريد الكبريت.
هناك العديد من البدائل لغاز SF₆، لكل منها مزاياه وعيوبه:
مفاتيح العزل الهوائي (AIS)
تستخدم الهواء فقط كوسط عازل.
العيب: تتطلب مساحة أكبر بكثير مقارنةً بمفاتيح العزل الغازية.
غاز NOVEC
بديل لغاز SF₆، ولكنه أقل قدرة على استنفاد الأوزون.
العيب: يُنتج حمض البيرفلوروأسيتيك، وهو مُساهم رئيسي في الأمطار الحمضية، مما يُثير مخاوف بشأن السمية على الرغم من خصائصه الصديقة للأوزون.
الهواء الجاف
يتكون من 80% نيتروجين و20% أكسجين، مُحاكيًا الهواء الذي نتنفسه.
مادة عازلة أكثر أمانًا، وغير سامة، وصديقة للبيئة.
اعتمدت شركات مثل سيمنز وCHNGS الهواء الجاف في تصميمات مفاتيحها الجديدة، مثل نظام AGIS من AKTIF، الذي يدعم العزل حتى 36 كيلو فولت.
يُعدّ تقليل استخدام SF₆ في أنظمة الطاقة أمرًا ضروريًا، ليس فقط للعزل، بل أيضًا لتطبيقات إطفاء القوس الكهربائي. ويمثل الانتقال إلى بدائل مستدامة، كالهواء الجاف، خطوةً مهمةً نحو الحد من الضرر البيئي دون المساس بالأداء. ومن خلال تبني حلول مبتكرة، يمكن لقطاع الطاقة ضمان ممارسات أنظف وأكثر مراعاةً للبيئة واستدامةً في المستقبل.