تحليل الأعطال الشائعة لقواطع الدائرة ذات الجهد العالي SF6 في صيانة المحطات الكهربائية

1 البنية الأساسية ومبادئ العمل لقواطع الدائرة ذات الجهد العالي SF₆

تعتبر قواطع الدائرة ذات الجهد العالي SF₆ معدات أساسية لا غنى عنها في نظام الطاقة، حيث تشكل بناؤها ومبادئ عملها الأساس الذي يضمن التشغيل الآمن والاستقرار للشبكة الكهربائية. تتكون من عدة مكونات دقيقة، بما في ذلك ولكن ليس محصورًا في العوازل والأجزاء الموصلة والغرف المطفئة للقوس الكهربائي والآليات التشغيلية والدوائر التحكم. عادة ما يتم استخدام مواد عالية القوة للعوازل لتتحمل الإجهاد الكهربائي في البيئات ذات الجهد العالي، بينما يتم صنع الأجزاء الموصلة من المعادن ذات التوصيل الكهربائي العالي لضمان تدفق التيار بشكل سلس.

تعد الغرفة المطفئة للقوس الكهربائي هي جوهر قاطع الدائرة. فهي تستفيد من المواد الفعالة التي تنتج عن تحلل غاز SF₆ تحت تأثير القوس الكهربائي لتبريد القوس بسرعة وتسرع استعادة قوة العزل، وبالتالي تحقيق انقطاع الدائرة بشكل سريع وأمن. يعتبر غاز SF₆، وهو غاز سلفور هكسافلوريده، خصائص العزل والمطفئة الممتازة له هي السبب الرئيسي لاستخدامه الواسع في قواطع الدائرة ذات الجهد العالي. في اللحظة التي يمر فيها التيار عبر الصفر، يمكن لغاز SF₆ أن يطفئ القوس بفعالية ويمنع إعادة الاشتعال، مما يضمن أن يتمكن قاطع الدائرة من إكمال مهمة الانقطاع بشكل موثوق. بالإضافة إلى ذلك، يتميز غاز SF₆ بأداء الختم الممتاز، مما يمكنه من عزل رطوبة وشوائب خارجية بشكل فعال. هذا أمر مهم للغاية لصيانة نظافة وجفاف البيئة الداخلية لقاطع الدائرة، وبالتالي ضمان تشغيل الجهاز بشكل مستقر لفترة طويلة.

من حيث التصميم، يتم تجهيز قواطع الدائرة ذات الجهد العالي SF₆ أيضًا بآليات تشغيل متقدمة ودوائر تحكم. تعمل هذه المكونات بشكل تنسيقي لضمان استجابة قاطع الدائرة لمتطلبات التشغيل المعقدة المختلفة لنظام الطاقة. تكفل الآلية التشغيلية تنفيذ حركات فتح وإغلاق قاطع الدائرة، بينما تتكفل دائرة التحكم بمراقبة وتعديل حالة العمل لقاطع الدائرة لضمان دقة وموثوقية أفعاله.

2 الأعطال الشائعة لقواطع الدائرة ذات الجهد العالي SF₆ في صيانة المحولات
2.1 تسرب غاز SF₆

يعتبر تسرب غاز SF₆ من أكثر الأعطال شيوعًا في قواطع الدائرة SF₆. يؤدي مثل هذا التسرب إلى انخفاض في أداء العزل داخل قاطع الدائرة، مما يؤثر على تشغيله الطبيعي. قد تشمل أسباب التسرب تقادم وتلف الختم، أو الختم غير الكافي أثناء التركيب. لا يؤدي تسرب الغاز فقط إلى تقليل أداء قاطع الدائرة ولكنه قد يتسبب أيضًا في ضرر للبيئة، حيث يعد غاز SF₆ غازًا مسببًا للاحتباس الحراري له تأثير كبير على الاحتباس الحراري العالمي.

2.2 فشل الآلية التشغيلية

تعتبر الآلية التشغيلية جزءًا أساسيًا من قاطع الدائرة مسؤولة عن عمليات الفتح والإغلاق. إذا حدث فشل في الآلية التشغيلية، فقد يتسبب في خلل في قاطع الدائرة. قد تشمل هذه الأعطال عدم كفاية تخزين طاقة الربيع، تسرب زيت الهيدروليك، تسرب الهواء المضغوط في النظام الهوائي وغيرها من المشاكل. لا يؤثر فشل الآلية التشغيلية فقط على أداء قاطع الدائرة ولكنه قد يعرض أيضًا التشغيل الآمن والاستقرار لنظام الطاقة بأكمله للخطر.

2.3 ارتداء الأطراف

عندما يتم تشغيل قاطع الدائرة بشكل متكرر أو يعمل لفترة طويلة، قد يحدث ارتداء للأطراف (الأجزاء الموصلة)، مما يؤثر على التوصيل الكهربائي وقدرة فتح وإغلاق قاطع الدائرة. عندما يكون الارتداء شديدًا، قد يؤدي إلى مشاكل مثل تسخين واحتراق الأطراف، وحتى قد يتسبب في فشل قاطع الدائرة، مما يؤثر على تزويد الطاقة المستقر لنظام الطاقة.

2.4 فشل المفتاح المساعد ودائرة الحماية

يستخدم المفتاح المساعد لمراقبة حالة قاطع الدائرة، بينما تستخدم دائرة الحماية لحماية قاطع الدائرة من الأضرار الناجمة عن الأعطال. إذا فشلت هذه المكونات، فقد يؤدي ذلك إلى عدم استجابة قاطع الدائرة بشكل صحيح لحاجات الحماية لنظام الطاقة، مما يؤثر على سلامة النظام بأكمله.

2.5 مشكلة زيادة الجهد

قد تحدث زيادة الجهد عند أداء قاطع الدائرة لعمليات الفتح، وقد يتسبب هذا الوضع في أضرار للمعدات الكهربائية المحيطة. للتخفيف من هذا التأثير، يتم عادة تركيب أجهزة حماية ضد زيادة الجهد مثل الأجهزة الماصة للشرارات. تعتبر تدابير حماية زيادة الجهد حيوية للحفاظ على التشغيل المستقر لنظام الطاقة وسلامة المعدات.

2.6 تقادم أو تلف المكونات الميكانيكية

تحت التشغيل طويل الأمد أو في بيئات قاسية، قد يحدث تقادم أو تشوه للمكونات الميكانيكية لقاطع الدائرة، مما يؤثر على أدائها الميكانيكي. قد يؤدي تلف المكونات الميكانيكية إلى عدم قدرة قاطع الدائرة على العمل بشكل طبيعي وقد يؤدي حتى إلى حوادث أمنية.

3 إجراءات الصيانة والإصلاح للأعطال الشائعة في قواطع الدائرة ذات الجهد العالي SF₆ في صيانة المحولات
3.1 الصيانة والإصلاح لتسرب غاز SF₆

لضمان التشغيل الآمن للمعدات التي تعمل بغاز SF₆، يُنصح باستخدام أجهزة الكشف فوق الصوتية أو أجهزة كشف الهالوجين. وكلاهما أداة فعالة لكشف تسرب غاز SF₆. يمكن للتفتيش المنتظم اكتشاف نقاط التسرب المحتملة بسرعة، ويمكن اتخاذ الإجراءات المناسبة لمنع تسرب الغاز من التسبب في أضرار للبيئة والمعدات.

في الصيانة اليومية، يجب مراقبة حالة الختم عن كثب. بمجرد اكتشاف أي علامات على تقادم أو تلف الختم، يجب استبداله فورًا. أثناء استبدال الختم، يجب اتباع متطلبات عملية الختم المقدمة من قبل الشركة المصنعة بدقة لضمان أن يتم تركيب الختم الجديد بشكل صحيح وأن يقوم بوظيفة الختم المناسبة، مما يضمن أداء الختم وسلامة التشغيل للمعدات.

خلال عملية المراقبة، إذا تم اكتشاف انخفاض في ضغط غاز SF₆، والذي قد يكون مؤشرًا على تسرب الغاز، يجب اتخاذ إجراءات فورية لإعادة تعبئة الغاز لضمان أن تتمكن المعدات من الحفاظ على نطاق الضغط الطبيعي للعمل. عند إعادة تعبئة الغاز، يجب استخدام غاز SF₆ عالي النقاء يتوافق مع المعايير لتجنب تأثير نقصان درجة النقاء على أداء العزل للمعدات. في الوقت نفسه، أثناء عملية تعبئة الغاز، يجب التحكم بصرامة في إدخال الشوائب لضمان نقاء الغاز، مما يضمن التشغيل المستقر للمعدات ويطيل عمرها التشغيلي.

3.2 الصيانة والإصلاح لفشل الآلية التشغيلية

لضمان التشغيل الطبيعي للآلية التشغيلية، يجب فحص وضع تخزين طاقة الربيع بانتظام لضمان أن يكون للربيع احتياطي كافٍ من الطاقة. بالنسبة للمعدات التي تحتوي على آليات تشغيل هيدروليكية، يجب فحص مستوى زيت الهيدروليك بعناية لمعرفة ما إذا كان في المستوى المناسب، وتقييم جودة الزيت للتأكد من أنها تتوافق مع المتطلبات القياسية. بمجرد اكتشاف أن مستوى الزيت غير كافٍ أو أن جودة الزيت قد تدهورت، يجب اتخاذ إجراءات فورية لإعادة تعبئة أو استبدال زيت الهيدروليك للحفاظ على التشغيل الطبيعي للنظام.

بالنسبة للمعدات التي تحتوي على آليات تشغيل هوائية، فإن الفحص المنتظم ضروري. وهذا يشمل مراقبة ضغط الهواء المضغوط للتأكد من أنه ضمن نطاق آمن وفعال، وفحص سلامة مكونات الختم لمنع تسرب الهواء، والذي قد يؤدي إلى انخفاض في أداء المعدات أو فشل التشغيل. من خلال هذه الإجراءات الوقائية، يمكن ضمان الاستقرار والموثوقية لنظام الهواء المضغوط.

للحفاظ على التشغيل الفعال للآلية التشغيلية، من الضروري تنظيف وتشحيم المكونات الميكانيكية بانتظام. يمكن للتنظيف إزالة الأوساخ والتلوث المتراكم لمنعها من التسبب في التآكل أو الانسداد للمعدات، بينما يمكن للتشحيم المناسب تقليل الاحتكاك بين المكونات وتقليل خطر فشل التشغيل.

3.3 الصيانة والإصلاح لارتداء الأطراف

لضمان التشغيل الآمن والاستقرار للمعدات الكهربائية، يجب فحص حالة ارتداء الأطراف بعناية خلال كل عملية صيانة. أثناء الفحص، يجب استخدام أدوات قياس دقيقة لقياس سمك الأطراف للتأكد من أنها ضمن النطاق المسموح به. بمجرد اكتشاف أن كمية الارتداء للأطراف تتجاوز النطاق المسموح به، يجب استبدال الأطراف المتردية فورًا لمنع حدوث أعطال محتملة وأخطار.

بالنسبة للأطراف التي لديها ارتداء طفيف فقط، يمكن استعادة تسطيح السطح من خلال طرق طحن متخصصة. ومع ذلك، أثناء عملية الطحن، يجب التحكم بدقة في عمق وقوة الطحن لتجنب فقدان المادة الزائد للأطراف بسبب الطحن الزائد، مما قد يؤثر على الأداء الطبيعي وعمر الخدمة للأطراف. لذلك، يجب أن يقوم الفنيون ذوو الخبرة بتنفيذ العمل الطحن للتأكد من دقة وسلامة العملية.

لتحسين عمر الخدمة للأطراف بشكل فعال، يُنصح بتحسين تردد تشغيل قاطع الدائرة لتقليل العمليات غير الضرورية. لا تؤدي العمليات المتكررة فقط إلى تسريع ارتداء الأطراف ولكن قد تؤدي أيضًا إلى تقدم عمر المكونات الأخرى للمعدات الكهربائية. لذلك، يعد التخطيط والتعديل المناسبان لتردد التشغيل وتقليل العمليات غير الضرورية خطوات مهمة لتحسين عمر الخدمة للأطراف والحفاظ على التشغيل المستقر للمعدات.

3.4 الصيانة والإصلاح لفشل المفتاح المساعد ودائرة الحماية

① فحص المفاتيح المساعدة
لضمان التشغيل الطبيعي والأمان للمعدات، من الضروري إجراء فحوصات منتظمة ومفصلة للمفاتيح المساعدة. تتضمن هذه العملية فحصًا شاملًا لحالة الاتصال بالمفتاح للتأكد من وجود اتصال جيد وعدم وجود تحرير أو تآكل. إذا تم اكتشاف مشاكل مثل الاتصال السيء أو التآكل أثناء الفحص، يجب اتخاذ إجراءات فورية لضبط أو استبدال المفتاح لتجنب حدوث أعطال محتملة أو حوادث أمنية.

② اختبار دوائر الحماية
تعتبر دائرة الحماية مكونًا أساسيًا لضمان التشغيل الآمن للمعدات الكهربائية. لذلك، من الضروري إجراء اختبارات منتظمة وشاملة لدائرة الحماية. يهدف هذا الاختبار إلى التأكد من أن دائرة الحماية تعمل بشكل موثوق وبشكل فوري، وأنها قادرة على قطع التيار الكهربائي بسرعة في حالة حدوث حالات غير طبيعية لمنع تلف المعدات أو إصابات شخصية. إذا أظهرت نتائج الاختبار وجود مشاكل في دائرة الحماية، مثل انحراف في التصحيح أو تلف المكونات، يجب إجراء التصحيح الفوري أو استبدال المكونات التالفة للتأكد من وظيفة الدائرة الطبيعية.

3.5 الصيانة والإصلاح لمشاكل زيادة الجهد

لضمان التشغيل الآمن والاستقرار لنظام الطاقة، يُنصح بتثبيت أجهزة ماصة للشرارات بالقرب من قاطع الدائرة. يمكن لهذه الأجهزة أن تمنع بشكل فعال الأضرار التي تلحق بالمعدات نتيجة زيادة الجهد أثناء التشغيل بسبب الصواعق أو لأسباب أخرى، مما يطيل عمر الخدمة للمعدات ويضمن تشغيلها الطبيعي.

لتحسين كفاءة التشغيل وأمان نظام الطاقة بشكل أكبر، يُنصح بتحسين وضع التشغيل لقاطع الدائرة. خاصة، يجب مراعاة أن يتم تجنب تشغيل قاطع الدائرة عند حدوث تقلبات كبيرة في جهد النظام أو تغيرات حادة في الحمل النظامي لمنع حدوث أعطال أو حوادث أمان ناتجة عن التشغيل غير المناسب.

3.6 الصيانة والإصلاح لتقادم أو تلف المكونات الميكانيكية

يجب إجراء فحوصات شاملة للمكونات الميكانيكية لقاطع الدائرة، بما في ذلك ولكن ليس محصورًا في محاور التحويل وقضبان الربط والمحامل وغيرها. أثناء الفحص، يجب الانتباه بشكل خاص إلى درجة التآكل والشقوق والتشوهات وغيرها من الظواهر في المكونات. بمجرد اكتشاف علامات التقادم أو التلف، يجب استبدال أو إصلاح المكونات فورًا لمنع تفاقم الأعطال.

بالنسبة للمكونات الرئيسية مثل محاور التحويل وقضبان الربط، يجب إجراء معالجة التشحيم بانتظام لتقليل التآكل وتطويل عمر الخدمة. في الوقت نفسه، بالنسبة للمكونات القابلة للتلف مثل المحامل، يجب فحص حالة التشغيل بانتظام للتأكد من الدوران السلس وعدم وجود ضوضاء غير طبيعية أو تسخين. عند الحاجة، يجب استبدال المحامل الجديدة لضمان التشغيل الطبيعي للمكونات الميكانيكية.

بالنسبة للمكونات الميكانيكية لقاطع الدائرة، يجب أيضًا إجراء اختبارات للحمل بشكل منتظم لمحاكاة التشغيل في ظروف العمل الفعلية لاختبار أداءها ومعقوليتها. من خلال هذه الاختبارات، يمكن اكتشاف المشكلات المحتملة واتخاذ الإجراءات الصيانة المناسبة لضمان الاستقرار والأمان لقاطع الدائرة في مختلف ظروف العمل.

بالنسبة لجميع أعمال الصيانة والإصلاح، يجب إعداد سجلات مفصلة، بما في ذلك معلومات مثل نموذج المكون المُستبدل ووقت الصيانة والموظف المسؤول. هذه السجلات لها قيمة مرجعية مهمة للصيانة اللاحقة وتحليل الأعطال، مما يساعد على تحسين كفاءة الصيانة ومعقولية التشغيل لقاطع الدائرة.

3.7 إجراءات صيانة أخرى

لضمان التشغيل المستقر لنظام الطاقة، يجب فحص درجة حرارة تشغيل قاطع الدائرة بانتظام لمنع تلف المعدات بسبب الحرارة الزائدة. تعد هذه الخطوة حاسمة لضمان التشغيل الطبيعي للمعدات وتطويل عمر الخدمة.

للمحافظة على حالة التشغيل الطبيعية لقاطع الدائرة، من الضروري تنظيف الغلاف الخارجي بانتظام. من خلال إزالة تراكم الغبار على السطح ومنع التآكل وغيرها من المشاكل، يمكن تجنب الآثار السلبية لهذه العوامل على أداء المعدات، مما يضمن سلامة وموثوقية نظام الطاقة.

مع التقدم المستمر للتكنولوجيا، يعتبر تحديث التقنيات لقاطع الدائرة وسيلة فعالة لتحسين أداءه ومعقوليته. من خلال تحليل ظروف التشغيل والبيانات التاريخية للمعدات، يمكن إجراء التحديثات التقنية اللازمة بطريقة موجهة لضمان أن قاطع الدائرة يمكنه تلبية متطلبات نظام الطاقة الحديث.

4 الخاتمة

في أعمال صيانة المحولات لنظام الطاقة، تعتبر صيانة وإصلاح أعطال قواطع الدائرة ذات الجهد العالي SF₆ ذات أهمية كبيرة. من خلال الفحوصات الدورية والإجراءات الصيانة المناسبة، يمكن منع حدوث الأعطال بكفاءة، مما يضمن التشغيل الآمن والاستقرار لنظام الطاقة. في هذه العملية، يجب على الفنيين اتباع إجراءات التشغيل بدقة، واستخدام معدات وكشف متقدمة، وتحسين باستمرار جودة وكفاءة الصيانة لتوفير ضمان قوي لتشغيل نظام الطاقة الموثوق به.