الأعطال الشائعة وطرق الصيانة للمقاطع الكهربائية ذات الجهد المنخفض المثبتة على الأعمدة
الأعطال الشائعة وطرق الصيانة للمقاطع الكهربائية ذات الجهد المنخفض المثبتة على الأعمدة
تعتبر المقاطع الكهربائية ذات الجهد المنخفض المثبتة على الأعمدة، كأجهزة حماية رئيسية في شبكات التوزيع، مُستخدمةً بشكل واسع في نقاط الاتصال والتقطيع والفروع لخطوط الكهرباء الجوية بجهد 10 كيلو فولت. تعمل هذه المقاطع لفترات طويلة في بيئات خارجية قاسية، مما يعرضها لتحديات متعددة منها تدهور الأداء الكهربائي وتآكل المكونات الميكانيكية وتأثير العوامل البيئية.
الخصائص الهيكلية ومبدأ العمل للمقاطع الكهربائية ذات الجهد المنخفض المثبتة على الأعمدة
تستخدم المقاطع الكهربائية ذات الجهد المنخفض المثبتة على الأعمدة هيكل أعمدة ثلاثي الأطوار يتميز بصغر الحجم وخفّة الوزن والأداء الفائق في القطع والاستقرار. يتكون هيكلها الأساسي من ثلاثة أجزاء رئيسية: جسم المقطع، والآلية التشغيلية، والمتحكم الذكي. يتكون جسم المقطع من مقاطع الفراغ وأجزاء التوصيل والأعمدة العازلة؛ أما الآلية التشغيلية، والتي تكون عادة من نوع الربيع أو المغناطيسي الدائم، فهي المسؤولة عن تنفيذ عمليات الفتح والإغلاق؛ بينما يقوم المتحكم الذكي بتجميع الوظائف الحامية وواجهات الاتصال، مما يمكّن من التحكم عن بعد والعزل التلقائي للأعطال.
يتبع مبدأ عمل المقاطع الكهربائية المثبتة على الأعمدة عملية "اكتشاف، تحديد، تنفيذ". عند حدوث زيادة في الحمل أو قصر دارة أو أعطال أرضية في الخط، تقوم المحولات الكهربائية والمحولات الجهدية المدمجة بجمع إشارات الأعطال. يقوم المتحكم بتحديد نوع العطل بناءً على المعلمات المحددة مسبقًا ثم ينشّط الآلية التشغيلية لتنفيذ عملية الفتح، مما يقطع تيار العطل. كما تتميز المقاطع الكهربائية المثبتة على الأعمدة الحديثة بالذكاء المتعدد بإمكانية إعادة الإغلاق السريعة خلال 25 مللي ثانية، مما يحقق قدرة الشفاء الذاتي في شبكات التوزيع.
الأعطال الكهربائية الشائعة وطرق الصيانة
فشل الإغلاق: يعتبر فشل الإغلاق من أكثر المشاكل الكهربائية شيوعًا في المقاطع الكهربائية المثبتة على الأعمدة، ويظهر بقدرة المقطع على عدم تنفيذ عملية الإغلاق. تشمل الأسباب الرئيسية انقطاع دارة التحكم، وفقدان الطاقة، وتلف ملفات الإغلاق، وعدم تشغيل وحدات القطع.
فشل الفتح: يحدث فشل الفتح عندما لا يستطيع المقطع الكهربائي أن يفتح بشكل طبيعي أثناء وجود عطل في الخط، مما يؤدي بسهولة إلى قطع التيار من الأعلى وتوسع نطاق الانقطاع الكهربائي. تشمل الأسباب الشائعة تلف ملفات الفتح، وسوء اتصال مصهرات دارة التحكم، وإعدادات الحماية غير الصحيحة، وفشل القفل الميكانيكي.
العمل الخاطئ: يشير العمل الخاطئ إلى قطع المقطع الكهربائي تلقائيًا دون وجود عطل، ويرجع ذلك أساسًا إلى إعدادات الحماية غير الصحيحة، وسوء العزل في الدارات الثانوية (التوصيل الثنائي)، وأعطال المستشعرات، والتداخل الكهرومغناطيسي.
تدهور الأداء العازل (تسرب): يظهر هذا العطل بانخفاض الأداء العازل، وهو شائع في البيئات الرطبة والغير نظيفة. تشمل الأسباب تقادم المواد العازلة، وتلف الختم، ودخول الرطوبة الداخلية.
الأعطال الميكانيكية الشائعة وطرق الصيانة
انغلاق الآلية التشغيلية: يعتبر انغلاق الآلية التشغيلية هو الشكل الرئيسي للأعطال الميكانيكية في المقاطع الكهربائية المثبتة على الأعمدة، وهو شائع في البيئات الرطبة والغبارية. تشمل الأسباب تآكل المكونات، وفك روابط النقل، وعدم تخزين طاقة الربيع بشكل كافٍ، وفشل القفل الميكانيكي للفتح والإغلاق.
احتراق الاتصال وضعف الاتصال: يظهر هذا العطل بأسطح الاتصال المؤكسدة أو التالفة مما يؤدي إلى زيادة مقاومة الاتصال وارتفاع درجة الحرارة. تشمل الأسباب التشغيل تحت الحمل الزائد، وضغط الاتصال غير الكافي، وسوء جودة مواد الاتصال، والاهتزازات الميكانيكية التي تسبب عدم استقرار الاتصال.
انخفاض الضغط داخل مقاطع الفراغ: يظهر هذا العطل بضعف قدرة إطفاء القوس الكهربائي وميله لإعادة الاشتعال. تشمل الأسباب تقادم الختم، وتلف الغلاف المرن بسبب الصدمات الميكانيكية، وتبخر المواد نتيجة قطع التيار العالي لفترات طويلة.
تدهور الأعمدة العازلة: يظهر هذا العطل بانخفاض الأداء العازل، وهو شائع في البيئات القذرة والرطبة. تشمل الأسباب تقادم أغشية السيليكون، وتراكم الأوساخ على سطح الأعمدة الفخارية، والحفر والشقوق الداخلية.
أعطال التكيف مع البيئة وطرق الصيانة
تقادم الختم: يعتبر تقادم الختم مشكلة شائعة في المقاطع الكهربائية المثبتة على الأعمدة التي تعمل لفترات طويلة في الخارج، حيث يظهر بتسرب غاز SF₆ أو دخول الرطوبة. تشمل الأسباب التعرض الطويل الأمد للأشعة فوق البنفسجية، والتغيرات في درجات الحرارة، والضغط الميكانيكي.
فشل البرق بسبب التلوث: يظهر هذا العطل بحدوث تفريغ سطحي على الأعمدة، وهو شائع في البيئات القذرة والرطبة. تشمل الأسباب انخفاض خاصية رفض الماء لأغشية السيليكون، وتراكم الأوساخ على السطح، وعدم كفاية المسافة بين الأسطح العازلة.
صدأ وتشوه الغلاف الخارجي: يظهر هذا العطل بصدا الغلاف الخارجي أو تشوهه البنيوي الداخلي، مما يؤثر على ختم الجهاز والاستقرار الميكانيكي. تشمل الأسباب التعرض الطويل الأمد للبيئات الرطبة والتآكل، والضغط الميكانيكي، أو التركيب غير الصحيح.
المراقبة الذكية والصيانة الوقائية
حققت المقاطع الكهربائية المثبتة على الأعمدة الحديثة دمج الأنظمة الأساسية والثانوية، بما في ذلك وحدات FTU الرقمية (Feeder Terminal Units). من خلال واجهات رقمية يمكن مراقبة معلمات مثل تيار المرحلة وتيار التسلسلي الصفر وحالة العزل في الوقت الحقيقي، مما يمكّن من التحذير المبكر من الأعطال والعزل السريع. يمكن لنظم المراقبة الذكية تسجيل بيانات الأعطال تلقائيًا وإرسال المعلومات إلى مراكز التحكم عبر واجهات الاتصال، مما يسمح لفرق التشغيل والصيانة بالتعرف على حالة الأجهزة بشكل سريع.
