الأعطال الشائعة للمعزولات ووسائل الوقاية منها
المُعازل هو نوع خاص من المكونات العازلة التي تخدم الغرض المزدوج من دعم الموصلات ومنع توصيل التيار إلى الأرض في خطوط نقل الطاقة الهوائية. يتم استخدامه على نطاق واسع في نقاط الاتصال بين أبراج النقل والموصلات، وكذلك بين هياكل محطات التحويل والخطوط الكهربائية. بناءً على المادة العازلة، يتم تصنيف المُعازل إلى ثلاثة أنواع: الفخار، الزجاج، والمُركبات. يهدف تحليل الأعطال الشائعة للمُعازل وتَدابير الصيانة الوقائية بشكل أساسي إلى منع فشل العزل بسبب مختلف الضغوط الميكانيكية والكهربائية الناتجة عن التغيرات البيئية والتحميل الكهربائي، وبالتالي حماية التشغيل وعمر الخدمة لخطوط الطاقة.
تحليل الأعطال
تتعرض المُعازل للجو طوال العام وهي عرضة لمختلف الحوادث بسبب عوامل مثل الصواعق، التلوث، أضرار الطيور، الثلج والأمطار، درجات الحرارة العالية، البرودة القصوى، وتفاوتات الارتفاع.
حوادث الصواعق: غالباً ما تمر ممرات الخطوط الهوائية عبر المناطق الجبلية، المرتفعات، السهول المفتوحة، والمناطق الملوثة صناعياً، مما يجعل هذه الخطوط عرضة بشدة للصواعق والتي قد تؤدي إلى ثقب أو تكسير المُعازل.
حوادث أضرار الطيور: تظهر الأبحاث أن نسبة كبيرة من حالات الانفجار الكهربائي للمُعازل تحدث بسبب الطيور. مقارنة بالمُعازل الفخارية والزجاجية، فإن احتمال حدوث انفجار كهربائي للمُعازل المركبة بسبب نشاط الطيور أعلى. تحدث هذه الحوادث بشكل أساسي على خطوط نقل الطاقة ذات الجهد 110 كيلوفولت وما فوق، بينما تكون حوادث الانفجار الكهربائي بسبب أضرار الطيور نادرة في شبكات التوزيع الحضرية ذات الجهد 35 كيلوفولت وما دون. هذا لأن عدد الطيور نسبياً أقل في المناطق الحضرية، والجهد الكهربائي للخطوط أقل، والمسافة الهوائية التي يمكن جسرها صغيرة، ولا تتطلب المُعازل عادة حلقات الكورونا؛ حيث أن هيكلها المتدرج يمنع بشكل فعال الانفجار الكهربائي الناجم عن الطيور.
حوادث حلقات الكورونا: أثناء التشغيل، يكون المجال الكهربائي قرب الأجزاء المعدنية في نهاية المُعازل متركزاً للغاية، مع قوة مجال عالية بالقرب من الفلنج. لتحسين توزيع المجال، يتم تركيب حلقات الكورونا بشكل شائع على شبكات 220 كيلوفولت وما فوق. ومع ذلك، فإن حلقات الكورونا تقلل من المسافة الهوائية الفعالة للمجموعة المُعازلة، مما يقلل من قدرتها على تحمل الجهد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي الجهد المنخفض لبداية الكورونا عند براغي تثبيت حلقات الكورونا إلى حدوث تفريغ كهربائي تحت ظروف الطقس السيئة، مما يؤثر على سلامة المجموعة المُعازلة.
حوادث التلوث: تحدث هذه الحوادث عندما تصبح الملوثات الموصلة المتراكمة على سطح المُعازل رطبة في الجو الرطب، مما يقلل بشكل كبير من أداء العزل ويسبب الانفجار الكهربائي تحت الجهد التشغيلي الطبيعي.
حوادث بأسباب غير معروفة: بعض حوادث الانفجار الكهربائي للمُعازل لها أسباب غير محددة، مثل المُعازل الفخارية ذات القيمة الصفرية، أو المُعازل الزجاجية المحطمة، أو المُعازل المركبة التي تحدث فيها الانفجار. رغم إجراء عمليات تفتيش بعد الحادث من قبل الوحدات التشغيلية، فإن السبب الدقيق للانفجار الكهربائي غالباً ما يبقى غير محدد. تحدث هذه الحوادث بشكل شائع من آخر الليل حتى الصباح الباكر، خاصة أثناء الطقس الممطر أو الغائم، ويمكن إعادة تشغيل العديد منها بنجاح تلقائياً.
تدابير الصيانة
تشمل الأسباب الرئيسية للانفجار الكهربائي الناجم عن الصواعق عدم كفاية المسافة القوسية الجافة، وتوزيع حلقة الكورونا من طرف واحد، وممانعة التأريض العالية للأبراج. تتضمن التدابير الوقائية استخدام المُعازل المركبة ذات الأطوال الممتدة، وتثبيت حلقات الكورونا المزدوجة، وتقليل ممانعة التأريض للأبراج.
للوقاية بشكل فعال من أضرار الطيور، يجب على الوحدات التشغيلية تثبيت شبكات طارد الطيور، أو إبر طارد الطيور، أو أغطية طارد الطيور في الأقسام التي تشهد حوادث متكررة بسبب الطيور.
بالنسبة للخطوط المجهزة بحلقات الكورونا، يجب اعتماد تصميم متساوي المسافات بين الأجنحة الكبيرة والصغيرة، مع تلبية المسافة بين الأجنحة للمتطلبات التقنية. إذا لم يكن الأمر كذلك، يجب زيادة المسافة الزحف للمُعازل لتقليل مخاطر الانفجار الكهربائي الناجم عن الجليد والثلج. يجب تعزيز عمليات الفحص والدوريات المنتظمة، مع أخذ عينات دورية من المُعازل العاملة في مناطق وإعدادات بيئية مختلفة لاختبار قوة الشد، والأداء الكهربائي، وشيخوخة العزل لمنع الانفجار الكهربائي بسبب قلة القوة الميكانيكية أو الشيخوخة.
للوقاية من الانفجار الكهربائي الناجم عن التلوث، يتم اتخاذ التدابير التالية:
تنظيف المُعازل بشكل منتظم. يجب إجراء تنظيف شامل للمُعازل قبل موسم الانفجار الكهربائي المرتفع، مع زيادة التردد في المناطق الملوثة بشدة.
زيادة المسافة الزحف وتعزيز مستوى العزل. يتضمن هذا إضافة المزيد من الوحدات المُعازلة في المناطق الملوثة أو استخدام المُعازل المقاومة للتلوث. تظهر الخبرة العملية أن المُعازل المقاومة للتلوث تعمل بشكل جيد في الأقسام الملوثة بشدة.
تطبيق طلاءات مقاومة للتلوث، مثل الشمع البارافيني، أو الفازلين، أو الطلاءات العضوية السيليكونية، لتحسين مقاومة المُعازل للتلوث السطحي.
بالنسبة لحوادث الانفجار الكهربائي بأسباب غير معروفة، يجب إجراء اختبارات الانفجار الكهربائي تحت الجهد الترددي والاختبارات الفاشلة الميكانيكية على المُعازل الجديدة من نفس النموذج والمُعازل القديمة التي كانت في الخدمة لأكثر من ثلاث سنوات. يجب أيضاً إجراء اختبارات الشيخوخة على المُعازل من فترات خدمة مختلفة. يجب تنظيف المُعازل بشكل منتظم وفقاً للجدول الزمني المخطط له، وقياس كثافة الرواسب الملحية (SDD) بشكل فوري. أثناء إنتاج المُعازل الجديدة، يجب دمج وكلاء مضادات الشيخوخة المتقدمة لتعزيز متانة المواد.
