أهمية الصيانة الكهربائية بسبب تلوث عوازل الغطاء والمسامير

ضرورة الصيانة الكهربائية بسبب تلوث عوازل الغطاء والمسامير

قد يتسبب تلوث العوازل في حدوث تلوث وحوادث الومضة الكهربائية على خطوط النقل، مما يهدد بشكل خطير التشغيل الآمن لنظام الطاقة ويسبب خسائر اقتصادية كبيرة لشبكة الطاقة الكهربائية لذلك، من الأهمية بمكان إجراء بحث عن خصائص التلوث للعوازل للتصميم الكهربائي وتشغيل وصيانة العزل الخارجي في خطوط النقل العلوية.

كذلك تم إجراء الكثير من الأبحاث حول خصائص التلوث للعوازل، كما ولخصت سلسلة من قواعد عوازل التلوث على سبيل المثال، (Su Zhiyi et al)، حيث أجرى معهد أبحاث الطاقة الكهربائية الصيني دراسات تجريبية حول التلوث الطبيعي للعوازل المختلفة المستخدمة في المحطات الفرعية وأبراج خطوط النقل في المناطق الداخلية الشمالية من الصين تحت جهد التيار المتردد (AC) والتيار المباشر (DC).

كما أجرت اختبارات التلوث الطبيعي على العوازل الكهربائية ذات الأشكال المختلفة للسقائف في حقل التلوث الجبلي، حيث تم أجراء بحث خاص عن خصائص التلوث الطبيعي للعوازل الزجاجية باستخدام سلاسل عازل التعليق لأبراج خطوط النقل متعددة القواعد، كذلك اجراء بحث عن اختبار خصائص التلوث لعوازل التعليق النموذجية في قاعدة اختبار (UHV).

وفيما بعد أنشأ معهد أبحاث الطاقة الكهربائية الصيني مجلاً لتقييم التلوث في الهواء الطلق في قاعدة اختبار الجهد الكهربائي الفائق (UHV)، وذلك مع العديد من سلاسل العازل وعوازل السقيفة المعلقة لمحاكاة التلوث الطبيعي وحصل على خصائص التلوث المختلفة عوازل كهربائية.

كما يكمن عيب البحث عن خصائص التلوث من خلال التلوث الطبيعي في طول الفترة الزمنية، علاوة على ذلك وبسبب الاختلافات في الظروف المناخية ووقت أخذ العينات؛ فإن البيانات المقاسة مبعثر، وبالتالي من الضروري إجراء اختبار تلوث صناعي سريع متعدد العوامل يمكن التحكم فيه للعوازل في أنفاق الرياح المختبرية.

وبناءً على التحقيق في أجهزة وطرق اختبار التلوث الاصطناعي في الداخل والخارج، تم تطوير نظام اختبار نفق الرياح ذو التدفق المباشر الذي يمكن أن يحفز التلوث الطبيعي لسلاسل العازل، بالإضافة إلى ذلك تم حل المشكلات مثل مجال الرياح غير المستوي في أنفاق الرياح وصعوبة التحكم بدقة في تركيز الملوثات كمتغير مستقل.

وعلاوة على ذلك، تم استكشاف طريقة المحاكاة الاصطناعية لاختبار التلوث الطبيعي للعوازل، وذلك على أمل الحصول على خصائص التلوث الطبيعي للعوازل في وقت قصير، كذلك لتوفير أساس لاختيار العازل وتشغيله وصيانته.

نظام اختبار التلوث الاصطناعي وطريقة اختبار العازل

كما هو موضح في الشكل التالي (1)، فقد كان نفق الرياح المستخدم في هذا الطرح عبارة عن نفق رياح ذو تدفق مستقيم، وذلك بطول إجمالي يبلغ (26.1) متراً، والذي تضمن بشكل أساسي المجمع وقسم الطاقة وقسم الانتشار بزاوية كبيرة وقسم ثابت وقسم انكماش، كذلك قسم الاختبار وقسم الانتشار، بحيث تم تركيب مروحة تدفق محورية في قسم الطاقة لتوليد مصدر هواء مدفوع بمحرك متغير التردد الكهربائي.

كذلك دخل مصدر الهواء إلى القسم المستقر بعد المرور عبر قسم الانتشار بزاوية كبيرة، بحيث تم بناء قرص العسل وشبكة التخميد في القسم المستقر لمجال الرياح الموحد، ثم تم إنشاء مجال الرياح المستمر والمستقر المطلوب للاختبار بعد المرور عبر قسم الانكماش، كذلك كان قسم الاختبار (2.5) م في الارتفاع، (3) م في العرض و (9) م في الطول، والتي كانت الجزء الأساسي من نظام اختبار التلوث الاصطناعي.

وفي قسم الاختبار، تراوحت سرعة الرياح [(1.0) م / ث ~ (10) م / ث]، وكان انحراف سرعة الرياح (± 0.2 م / ث)، كما أنه ولم تكن زاوية انحراف تدفق الهواء أعلى من درجتين ولم تكن درجة الاضطراب أعلى من (3٪) والمتطلبات ذات الصلة تفي بمتطلبات مجال الرياح الطبيعي على المحور الأفقي.

بحيث يتكون مصدر طاقة الاختبار من منظم جهد العمود (TYDZ-1200 / 10.5) ومحول الاختبار (YDTW-1200/200)، كما كان حجم الرش حوالي (0.5) كجم / ساعة وكان قطر القطرة أصغر من (100) مايكرومتر، بحيث يمكن ضبط كثافة هطول الأمطار تلقائياً وكان نطاق كثافة هطول الأمطار (0.1 ~ 2.0) مم / دقيقة، وأيضاً يمكن ضبط كمية الرش في نظام الغبار ويمكن أن يسقط الغبار على سطح العينات التي تحملها الرياح بالتساوي.

طريقة اختبار التلوث الاصطناعي

معطيات العوازل والتخطيط: بحيث ضمنت عينات اختبار تلوث العازل الاصطناعي عوازل قياسية مزدوجة السقيفة وثلاثية السقيفة، كما تم قياس درجة التلوث على الأسطح العلوية والسفلية على التوالي ويتم عرض معطيات العوازل في الجدول التالي وعرض ملف تعريف العوازل في الشكل التالي (2).

تحضير الملوثات: في هذا الاختبار تم استخدام كلوريد الصوديوم والدياتومايت كجسيمات ملوثة لمحاكاة المواد القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان في الملوثات على سطح العازل، بحيث أظهرت نتائج قياس الملوثات الطبيعية أن نسبة المواد الموصلة والمواد القابلة للذوبان في الماء إلى المواد غير الموصلة وغير القابلة للذوبان في الماء في الملوثات كانت حوالي (1: 5)، كما وكانت الملوثات التي يقل قطر الجسيمات عن 50 ميكروميتر على سطح العازل مسؤولة لحوالي 90٪ من إجمالي الملوثات.

اختيار مدة هطول الأمطار وهطول الأمطار: سيؤدي هطول الأمطار في البيئة الطبيعية إلى تنظيف الملوثات الموجودة على سطح العازل، وذلك للحصول على التكافؤ بين جهاز هطول الأمطار في نظام الاختبار والبيئة الطبيعية، بحيث تم فحص تأثير فقد ملوثات سطح العازل الناجم عن هطول الأمطار في المختبر.

وفي ظل معدل انتشار الغبار البالغ 18 جم / دقيقة وسرعة الرياح 2.0 م / ث، بعد تلوث العوازل القياسية لمدة 100 دقيقة؛ فإنه تم غمر السطح العلوي بظروف الغمر الاصطناعي التي تشير إلى (IEC 60010-1) وشدة هطول الأمطار بمعدل 1.0 مم / دقيقة، كما تم الحصول على النسبة النسبية من (ESDD) على السطح المواجه للمطر للعوازل تحت هطول الأمطار المختلفة، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (3).

اختيار وقت الضباب: في هذا البحث تم استخدام الضباب البارد لمحاكاة الضباب الطبيعي وتم تحديد درجة الرطوبة بقياس التغيرات في المقاومة على سطح العازل، وبعد تلوث العازل القياسي لمدة 20 دقيقة تحت معدل انتشار الغبار البالغ 18 جم / دقيقة وسرعة الرياح 2 م / ث، كما  تم إيقاف جهاز انتشار الغبار والمروحة ومقاومة السطح العلوي للعوازل الملوثة في الاختبار تم قياس القسم بعد الضباب باستخدام مقياس المقاومة عالي الدقة من النوع (Megger S1-552) مع فاصل قياس (1) دقيقة.

اختيار وقت التجفيف: في المحاكاة الاصطناعية لاختبار التلوث الطبيعي، تم تجفيف العوازل بالضوء، وذلك مع كل مصباح تسخين ضوئي عند (60) واط و (3) سلاسل عازلة تحت كل طاولة دوارة تقابل (48) مصباح تسخين، ولتحديد وقت تسخين الضوء تم إضاءة الطبقة الملوثة المبللة بالكامل وتم قياس التغيرات في مقاومة سطح العازل بفاصل قياس (4) دقائق.

وعندما وصل وقت التجفيف إلى (40) دقيقة، تميل مقاومة العزل للعينات إلى الاستقرار، وهو ما يتوافق مع وقت التجفيف الملحوظ بالفعل لسطح العازل، وهكذا تم اختيار (40) دقيقة كوقت التجفيف والنتيجة موضحة في الشكل التالي (5).