ما هو SF6 ؟
كنت قبل خمسة أيام قد أجريت لي عملية جراحية معقدة في عيني لقطع السائل الزجاجي وهي عملية تستوجب التخدير الكامل كما أعلمني الطبيب المعالج قبل أجراء العملية مما أستوجب أستحصال موافقة طبيب القلبية على موضوع التخدير الكامل حيث كنت قد أجريت عمليه القلب المفتوح قبل فترة ليست بالبعيدة.
وبينما كان الأطباء يقومون بتهيئتي للعملية كان هناك حوار هادئ يدور بين الأطباء و مساعديهم فهمت منه بأن الطبيب المخدر يرفض أجراء تخدير عام حيث يعتقد بان حالتي وقلبي المسكين لا يحتمل التخدير العام ، لذا هو يوصي بأختيار مسكن قوي وتخدير موضعي فقط ، وعلي و أنا على طاولة العمليات الموافقة على قراره ، وهكذا كان.
بوشر بأجراء العملية و أنا أسمع و أعي تحاور الأطباء فيما بينهم ومعي في بعض الأحيان ، إلى أن سمعت الطبيب الجراح يطلب مناولته غاز الـ SF6 ، وهنا بيني وبين نفسي ضحكت على حالتي هل سيدخل غاز الـ SF6 عيني بعد أن كنت قد تعاملت مع هذا الغاز طوال الربع القرن الماضي من خدمتي الوظيفية ، من هنا جائتني الفكرة أن أكتب عن هذا الغاز الذي دخل في الصناعة و التقنيات الحديثة و أخيرآ في جسمي وعيني تحديدآ ، ليبقى فيها لمدة ٢ - ٣ أسبوع إلى أن يمتص من قبل الجسم ويذهب تاثيره .
كنت أعتقد بأنهم سيحقنون عيني بزيت السلكون والآن يختار الطبيب الجراح مادة الـ SF6 الحديثة نسبيآ.
أذن ماهو غاز الـ SF6 ؟
هو غاز مصنع ويرمز له بـ SF6 وهو المختصر العلمي لغاز Sulphur hexafluoride .
فغاز الـ SF6 هو الغاز المستعملُ في أجهزةِ الطاقة الكهربائيةِ ، وهو غاز عديم الرائحةُ وعديم اللونُ ، وهو غاز مستقرّ كيمياويآ وغير قابل للإشتعال ، وهذا يَعْني بأنّه في درجةِ حرارة الغرفةِ لا يتفاعل مع أيّ مادة أخرى.
يَجيءُ الإستقرارُ في هذا الغاز مِنْ الترتيبِ المتماثلِ و المتوازن مِنْ ذرّاتِ الفلورينَ الستّ حول ذرّةِ الكبريتِ المركزيةِ ، وهذا الإستقرارِ فقط هو الذي يَجْعلُ من أستعمال هذاا لغازَ مفيدَ في الأجهزةِ الكهربائيةِ.
غاز الـ SF6 هو غاز عازل كهربائيآ و بصورة جيد جداً ، حيث عمليآ يُمْكِنُ أَنْ يَطفئَ الأقواسَ الكهربائية Extinguish Arcs ، هذا الذي يَتيح ملئه في أجهزَة الفولطيةِ العاليِة ومتوسّطِة حيث تمَلئ المنطقة الفعالة لذلك أصبح لهذا الغاز وبذلك (غاز الـ SF6 ) كل تلك الشعبية الواسعة في الهندسة الكهربائية وليستعمل في قواطع الدورة الكهربائية Electrical Switch Gears و المعدات الكهربائية الأخرى.
لذا فأننا نجد غاز الـ SF6 موْجَدآ في ملايينِ الأجهزةِ الكهربائيِة في جميع أنحاء العالم ، فالأجهزة الكهربائية التي تَحتوي على هذا الغاز تتصدر قوائم التصدير للمواد الكهربائية.
يشكل غاز الـ SF6 تفاعل كيمياوي بين الكبريتِ والفلورينِ المائعِ ، الفلورين المستحصل عليه بالتحليل الكهربائي لحامضِ هايدروفلورك Hydrofluoric Acid (HF).
فغاز الـ SF6 النقي هو غاز غير سام ، لذا فهو لَيسَ خطرَ للإسْتِنْشاقه وعلى أساس أن محتوى الأوكسجينَ كافيُ وعاليُ.
فمن حيث المبدأ يُمْكِنُ أَنْ يَستنشقَ خَلِيْط من 20 % أوكسجين و 80 % من الـ SF6 بدون خطرِ.
أن غاز الـ SF6 هو أثقل من الهواء بحوالي 6 مراتِ ، ذلك يَعْني بأنّه قَدْ يَجْمعُ في قنواتِ الكابلات Cable Ducts أَو في أسفل الخزانات.
مع أن الغاز لَيسَ خطرَ للإسْتِنْشاق لكن إذا هو تجمّعُ بكثرة حيث ناسَ يَعْملونَ ، فهناك خطر من الاخَتنْاقِ بسبب قلةِ الأوكسجينِ.
أين وكيف يستعمل غاز الـ SF6 ؟
يستعمل غاز الـ SF6 كغاز عَزْل في المحطات الثانوية و الفرعية Substations، وذلك كعَازْل و لتَبريد الوسط في المحولاتِ الكهربائية وكعَازْل ومطفأ للقوسِ الكهربائي في قواطع الدورة الكهربائية Switchgear ولتطبيقاتِ الفولطيةِ العاليةِ والمتوسّطةِ ، وهذه الأنظمة تكون عادة مُغلقة وآمنة جداً ومن غير المحتمل أنْ تُسرّبُ الغاز Extremely safe and unlikely to leak .
ففي أنظمةِ الطاقة و القواطع الكهربائيةِ للفولطية العالية و المتوسّطة والتي تُتطلّبُ قَطْع القوَّةِ (التيار الكهربائي) في حالة وجود أو حدوث عيب Fault ، ولكي يَحْمي الناسَ والأجهزةَ.
عندما يقطع و يفصل التيار الكهربائي (القوة الكهربائية) ، يَحدث قوسَ كهربائيَ بين إتصالاتِ قاطع الدائرةَ (كسار التيار) ، لذا تملئ القواطع (الكسارات) بغاز الـ SF6 فهو يَعْزل كهربائيآ ويُسيطر على القَوُّس الكهربائي ويطفأه.
يستخدم في المناطق الحضرية محطات فرعية مغلقة و مختومة Gas Isolated Substations حيث المكان والمجال (المساحة) قليلة فتدمج المحطات الفرعية في أغلب الأحيان في البناياتِ السكنية و الخدمية ، وهذه المحطات الفرعية تُخفّضُ من الحقل المغناطيسي بل وتُزيلُ الحقلَ الكهربائيَ بالكامل ، وهذه فائدة حقيقية للمركّبين Installers وموظفي التشغيل و الصيانةِ والناسِ الذي يَعِيشونَ على مقربة من تلك المحطات الفرعية.
يستعمل الـ SF6 أيضاً في طرق الأخرى ، حيث يُخْلَط بالأرجونِ Argon ، وكذلك يُمْكِنُ أَنْ يُستَعملَ في النوافذِ المَعْزُولةِ ، كما يستعمل في صناعةِ المعادن عند صب المغنيسيوم Magnesium Casting على سبيل المثال.
كما يَستعملُ جرّاحوا العيونِ غاز الـ SF6 كوسيط مُبرّدُ في العملياتِ ، ليبقى فيها لمدة ٢ - ٣ أسبوع إلى أن يمتص من قبل الجسم ويذهب تاثيره ، ويُمْكِنُ أيضاً أَنْ يُستَعملَ كمطفأ للنار وكوسيط Cooling Agent لأنه غير قابل للإشتعالُ ومَبرد في نفس الوقت.
عادة يُجْمَعُ غاز الـ SF6 ويُكرّرُ إذا حصل في الجهاز أو المعدة الكهربائية في المحطة الكهربائية الثانوية المغلقة Gas Isolated Substation أي خلل ويكون مَنْ الضَّرُوري أَنْ تُفْتَحَ وتفكك لتصلح ، ولو عادة لا يجري ذلك بالنسبة لقواطع الدورة الكهربائية ذات الجهد المتوسط و العالي و التي تكون عادة مختومة لطول عمرها التشغيلي.
ما المنفعة من الـ SF6 ؟
هناك سببان لإستعمال الـ SF6 في الأجهزةِ الكهربائيةِ:
فالـ SF6 يُوّفرُ عزلَ كهربائيَ جيدَ جداً ويَطفأ الأقواسَ الكهربائيةَ بصورة عملية جداً.
هذه الخواص و السمات في غاز الـ SF6 تَجْعلُ من الممكن بِناء الأجهزةِ والمعدات الكهربائيِة التي تكون مختومة و مغلقة طوال عمرها التشغيلي ، وبإستعمال كمية صغيرة مِنْ الموادّ (أي أن المعدات الكهربائية تكون صغيرة و منمنة قياسا للأنواع الأخرى المشابهة) وكذلك تكون جدآ آمنة وَتَدُوم لوقت طويل بدون صيانة رئيسية أو شاملة عدا التنظيف الروتيني.
في الضغطِ الجوّيِ الطبيعيِ للـ SF6 قابلية عزل 2.5 مرةُ أفضل مِنْ الهواءِ ، وعادة يكون ضغط الغاز المستعملُ 3-5 مرة ضغطاً جوّياً وبذلك تكون خواص العازل عشْرة مراتِ أفضل مِنْ للهواءِ.
يعزل غاز الـ SF6 بصورة جيّدة جداً لأنه سالب الشّحنةُ بقوة Strongly Electronegative ، هذا يَعْني بأنّ جزيئاتَ الغازَ تَمْسكُ بالألكترونات الحُرّةَ وتَبْني آيوناتَ سلبيةَ ثقيلةَ التي لا تَتحرّكُ بسرعة ، وهذا فعّالُ ضدّ خَلْقِ الألكترونِ الذي يَنهارُ و قَدْ يُؤدّي إلى حدوث شرارة Flashover.
يسيطر الـ SF6 على القوّسُ الكهربائي في قاطع الدورة لكسّر دائرةِ التيار الكهربائي لأن لَهُ خواص وملكياتُ تَبريد ممتازةِ في درجاتِ الحرارة (1500- 5000 كلفنْ) التي فيها تطفئ أَيّ أقواسِ كهربائية (يَستعملُ الغازَ طاقةً عندما يَعْزلُ ولذا يُنتجُ تأثيره في التبرّيد).
أن حجم وعدد قواطع دورة الـ SF6 ذات الفولطية العالية و الفولطية المتوسطة من حيث المبدأ في السوق كبيرُ جدآ ، وكذلك المحطات الثانوية المعزولة جي آي إس GIS أَو آر إم يو RMU والتي تحتاج إلى فضاء و بيئة محُدّدَة ، فهم كذلك لا يحتاجون بل خالين مِنْ الصيانةَ عملياً ، فالأجهزة الكهربائية المَملوءة بغاز الـ SF6 كَانتْ قيد الإستعمالَ منذ 40 سنة تقريباً وتجربتها في الخدمةَ الفعلية جيدةُ جداً.
قد يسأل سائل هل هناك بدائل للمعدات الكهربائية و قواطع الدورة غير التي تستخدم الـ SF6 ، وهنا الجواب طبعا يوجد فهاك المعدات الفراغية Vacuum (والتي تعتبر منافسة من الدرجة الأولى) و الزيتية Oil بنوعيها ذات كمية الزيت الكبيرة أو كمية الزيت القليلة و كذلك المعدات الهوائية بنوعيها ذات الهواء المضغوط Air Blast أو الهواء غير المضغوط Air فقط ، وهذه كلها تحتاج إلى صيانه مستمرة ولها بعض التأثيرات السلبية على البيئة ، ناهيك عن أرتفاع سعرها.
فبدون الـ SF6 سَيكونُ عِنْدَنا تأثير أكبر على البيئةِ بينما تَتطلّبُ البدائلَ فضاءَ أكثرَ ، و أكبر وهي أقل سلامة على المركّبين وموظفي الخدمةِ و التشغيل والناسِ الذي يَعِيشونَ في المنطقةِ بجوارها.
هَلْ الـ SF6 خطرة؟
منذ أن دخل الـ SF6 في الإستعمالِ قبل 50 سنةً تقريباً فأن كمية صغيرة مِنْ الغازِ تسرّبتْ إلى الجوِّ ، وهي تُدوّرُ حالياً فهناك 0.000´000´000´003 جزاء (بالحجمِ) من الـ SF6 في الجوِّ ، فإستقرار الغازِ يَعْني بأنّه سَيَبْقى في الجوِّ لوقت طويل.
بَعْض الغازاتِ والتي هي مُصدَرة لتُحطّيم طبقةَ الأوزونَ ، وهذا يَعْني تَخفيف طبقةِ الأوزونَ وبأنّ الضوءِ فوق البنفسجيِ أكثرِ يُمْكِنُ أَنْ يَصلَ إلى الأرضِ ، وسيَزِيدُ من خطرَ الأصابة بسرطانِ الجلدِ ، فالغازات التي تُؤثّرُ على الأوزونِ تُتصفّ بأنها تَحتوي على الكلوراً والـ SF6 لا تَحتوي أيّ كلور ولذا لا يُؤثّرُ على طبقةِ الأوزونَ.
أن تعبير "مفعول البيت الزجاجي" يُستَعملُ للوَصْف بأن الجوِّ يبدأ بالتَسْخين بسبب إشعاعاتِ الغازِات الصناعيِة ، بَعْض جزيئاتِ الغازِ في الجوِّ ، أساساً ثاني أكسيد الكاربون (CO2) و غاز الميثان (CH4) يَعْكسُ إشعاعَ حرارةِ طويلِ الموجةِ مِنْ الأرضِ لكن حرارة تَبْقى محصوراة في الجوِّ بدلاً مِنْ أنْ تَختفي وتتسرب إلى الفضاءِ الخارجيِ.
أن جزيئةَ غاز الـ SF6 عاكسةُ جداً وتُساهمُ في مفهوم البيت الزجاجي ، لكن تركيزَ الغازِ هو منخفضُ جداً (0.000´000´000´003) بالحجم ، هذا يَعْني أن مساهمةَ غاز الـ SF6 إلى الغازات الصناعية ذات مفعول البيت الزجاجي قليلاً جداً ، فهو أقل مِنْ 0.1 % مِنْ التأثيرِ الكليِّ ، هذا يَجِبُ أَنْ يُقَارنَ بثاني أوكسيد الكاربونِ CO2 الذي يُساهم بحولي 60 % ، لذا الـ SF6 لا يُحطّمُ طبقةَ الأوزونَ ، فمساهمة الـ SF6 لمفعول البيت الزجاجي أقل مِنْ 0.1 % مِنْ مجموعِ تلك الغازات المصنعة والمولدة من قبل البشر.
هَلّ بالإمكان الـ SF6 أَنْ يَخْلقُ أيّ مواد خطرة؟
على الرغم مِنْ الحقيقة بأنّ غاز الـ SF6 هو غازَ مستقرُّ جداً ، فهو سَيُحلّلُ جزئيآ بالإشتراك مع الإطلاقات الكهربائية و الأقواس ، على سبيل المثال في قواطع الدورة (الكسّار) ، تنتج مُنتَجات تفسخِ غازيةِ وصلبةِ ، وعادة مستوى مُنتَجاتِ التفسخِ الغازيةِ يُبْقَى منخفض خلال إستعمالِ الماصاتِ Absorbers حوّلَ قواطع الدورة Switchgear.
في التجمعَّاتِ الكبيرةِ ، تكون مُنتَجات التفسخَ آكلة وسامّة ، لذا هناك صيانات روتينية يقوم بها موظفي الخدمةِ والصيانة عندما يفتحون الأجهزةَ المُمْلُوئةَ بالـ SF6 لصيانتها أَو تكهينها Scrapping.
إنّ مُنتَجاتَ التفسخِ الصلبةِ هي من الفلوريدَ المعدنيَ بشكل رئيسي وتكون على شكل مسحوق رمادي ناعم ، ويَظْهرُ المسحوقُ فقط في أي أماكن يحدث فيها قوّسُ كهربائي Arcing ، على سبيل المثال في قواطع الدورةِ وكسارات التيار المستعملة ، و المسحوق يُمْكِنُ أَنْ يُعتَنى به بسهولة كنفاية منفصلة.
إنّ مُنتَجاتَ التفسخَ هذه هي تفاعلية ، أي يَعْني بأنّها سَتَتفسّخ بسرعة وتَختفي بدون أيّ تأثير طويل المدى على البيئةِ.
أن الشركات المنتجة العالمية كأي بي بي ABB مثلآ تَستعملُ الـ SF6 فقط في الأنظمةِ المُغلقةِ والمختومة Hermetically closed systems ، وذلك يَعْني بأن الغازَ سيبقى داخل مُحتَوى الأجهزة و المعدات طوال وقتِ حياتها التشغيلية ، وليس هناك حاجة لفَتْح الأجهزةِ لتَصليح وبذلك لا غازَ هناك يُمْكِنُ أَنْ يَهْربَ.
تقوم الشركات المنتجة كأي بي بي ABB مثلا بمعالجة الغاز الموجد في الأجهزة القديمة و التي يراد تكهينها و التخلص منها عن طريق المعالجة وتكرار و تدوير الغاز لأعادة أستعماله بسلامة وأمان مرة ثانية.
عادة تكون الأجهزة و المعدات مختمومة بشكل تام مدى حياتها العملية وفي المحطات الكهربائية الثانوية و الفرعية توضع أجهزة قياس لقياس مستوى ضغط الغاز داخل الأجهزة و المعدات ويجب أن تراقب بصورة دورية لمعرفة أي تسرب يكون قد حصل مما يساعد على أكتشافه في وقت مبكر و معالجة الموقف ، مع أنه عموما فهذه الأجهزة و المعدات لا تحتاج إلى الكثير من الصيانة.
يعالج الـ SF6 الملوثة حيث يُمْكِنُ أَنْ يُنظّفَ مِن قِبل مجهّز غازِ ويعاد إستعمله ثانيةً ، إذا لم يتطلب الغازِ أكثر من ذلك ، فهو يُمْكِنُ أَنْ يُحطّمَ بالتسخين و التدفئة سوية مع حجرِ الكلس في فرن بدرجةِ حرارة عاليِة ، وفي هذه العمليةِ التي هي تُحوّلُ الكلس إلى جبسِ (وهو من المُنتَجاتِ غيرِ السامِّة والغير مؤذيِة والطبيعيِة بيئياً) وحجر فلوري ، وهكذا يمكن تنظيف غاز الـ SF6 ويعاد أستخدامه ثانية.
لذا لا يَجِبُ أَنْ يكون هناك شكوك حول الـ SF6 والمنتجات التي تستعمل هذا الغاز خصوصآ وأن هناك عناية و دقة متناهية أثناء عمليات تصميم المعدات و صيانتها أو عند ألغاء أستعمالها.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق