مستقبل عوازل الزجاج: ابتكارات لشبكات الجهد العالي جدًا والطاقة المتجددة
Release time:2025.08.28
في السنوات الأخيرة، أدى البناء واسع النطاق لمشاريع نقل الجهد العالي جدًا العالمية ومشاريع الطاقة الجديدة (طاقة الرياح البحرية ومحطات الطاقة الكهروضوئية) إلى طرح متطلبات أعلى لأداء العوازل الزجاجية، مما عزز تطور الصناعة من الترقية التقنية "العامة" إلى "التخصصية"، وشكل اتجاهًا واضحًا للتطوير.
لتلبية احتياجات خطوط نقل الجهد العالي جدًا (مستوى الجهد 1000 كيلوفولت وما فوق)، أحدث العوازل الزجاجية في البداية طفرات في التصميم الهيكلي. فقوة العزل للقطعة الواحدة من العوازل الزجاجية التقليدية ذات الشكل القرصي محدودة، وتحتاج خطوط الجهد العالي جدًا إلى الربط على التوالي بعشرات القطع، مما لا يزيد من حمل الأبراج فحسب، بل يؤدي أيضًا بسهولة إلى حدوث عطل محلي بسبب التوزيع غير المتكافئ للكهرباء بين القطع. لهذا السبب، طورت الصناعة عوازل زجاجية خاصة للجهد العالي جدًا ذات هيكل "قطر كبير ومظلة رقيقة" — حيث تم توسيع قطر المظلة من 250 ملم التقليدي إلى 320 ملم، ما رفع مسافة الزحف (المسافة التي تزحف فيها التيار الكهربائي على السطح) إلى أكثر من 1200 ملم، مما ساهم بشكل فعال في تحسين قوة العزل؛ وفي الوقت نفسه، يعمل تصميم المظلة الرقيقة (الذي انخفض سمكه بنسبة 30%) على تقليل وزن القطعة الواحدة، مما يخفف من ضغط الحمل على الأبراج مع الحفاظ على أداء العزل. بالإضافة إلى ذلك، قامت العوازل الزجاجية للجهد العالي جدًا بتحسين هيكل التوصيل الملائم واعتمدت تصميم "السلسلتين المتوازيتين"، مما زاد من الحمل الميكانيكي إلى أكثر من 550 كيلو نيوتن ويمكنه مقاومة شد الموصلات الأكبر وتأثير الرياح الذي تتعرض له خطوط الجهد العالي جدًا.
تُركز العوازل الزجاجية المخصصة لتوربينات طاقة الرياح البحرية على تحسينات "مقاومة التآكل ومقاومة رذاذ الملح". تتميز البيئة البحرية بارتفاع نسبة رذاذ الملح والرطوبة العالية، مما يؤدي إلى تآكل سريع في الملحقات المعدنية (مثل الأغطية الحديدية والأقدام الفولاذية) للعوازل الزجاجية التقليدية، مما يسبب فشلاً هيكلياً. أما العوازل الزجاجية الجديدة الخاصة بتوربينات طاقة الرياح البحرية فتستخدم مزيجاً من "الطلاء الخزفي + التجهيزات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ" — حيث يتم رش سطح الملحقات المعدنية بطبقة خزفية من أكسيد الألومنيوم بسمك 50 ميكرومتر، مما يمنع تآكل الرذاذ المالح. وفي الوقت نفسه، فإن مقاومة التآكل للتجهيزات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مادة 316L) تزيد بـ 10 مرات عن تلك الموجودة في الفولاذ الكربوني التقليدي؛ كما تمت إضافة جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم إلى الجسم الزجاجي لتكوين سطح "ذاتي التنظيف"، مما يقلل من التصاق الكائنات البحرية وتراكم قشور الملح، وبالتالي يخفض من وتيرة عمليات التشغيل والصيانة. تُظهر الاختبارات أنه بعد تشغيل هذه العوازل في البيئة البحرية لمدة 5 سنوات، تكون نسبة تآكل الملحقات المعدنية أقل من 0.01 ملم/سنة، مع استمرار أداء العزل بالثبات.
في سيناريو نقل التيار المستمر منخفض الجهد لمحطات الطاقة الكهروضوئية، تتطور عوازل الزجاج نحو "التصغير والعزل العالي". تتطلب المعدات مثل المحولات وصناديق الجمع في محطات الطاقة الكهروضوئية عوازل منخفضة الجهد (مستوى جهد أقل من 10 كيلوفولت) لتحقيق العزل الكهربائي. وتتميز عوازل الزجاج التقليدية بحجمها الكبير، مما يجعلها غير مناسبة للمساحة المدمجة داخل المعدات. أما عوازل الزجاج الخاصة الجديدة المخصصة للطاقة الكهروضوئية فتتخذ "هيكلًا عموديًا"، حيث تم تقصير الارتفاع من 150 ملم التقليدي إلى 80 ملم، كما تم تخفيض القطر إلى 50 ملم، مما يسمح بدمجها مباشرة داخل المعدات؛ وفي الوقت نفسه، ومن خلال تعديل تركيبة الزجاج (بزيادة محتوى أكسيد البورون)، ارتفع المقاومة الحجمية إلى أكثر من 10¹⁶ أوم·سم، مما يضمن انعدام تيار التسرب في بيئة التيار المستمر منخفض الجهد ويمنع حدوث أعطال في المعدات.
لا تُوسع هذه الترقيات التكنولوجية فقط حدود تطبيق عوازل الزجاج، بل تدفع الصناعة أيضًا نحو مجالات ذات قيمة مضافة أعلى، مما يوفر دعمًا حيويًا للمعدات اللازمة لبناء نظام الطاقة الجديد.