تقدير العمر الظاهري القائم على مؤشر الصحة الاحتمالية لمحولات القدرة

الهدف من تقدير العمر الظاهري القائم على مؤشر الصحة لمحولات القدرة

في نظام الطاقة الكهربائية، يلعب المحول دوراً مهماً للغاية في تحويل الطاقة وتوزيعها، وحتى الآن، يقترب عدد كبير من محولات الطاقة أثناء الخدمة تقريباً من عمرها الافتراضي (25-30 عاماً بشكل عام)، ومع ذلك ولاعتبارات اقتصادية وغيرها من الاعتبارات المتعلقة بالسلامة؛ فإنه لم يتم استبدال معظمها ولا تزال تعمل بشكل مرض.

ونظراً لأن المادة العازلة للمحول تتعرض عادةً في حالة تواجد متعددة الإجهاد بما في ذلك التأثير الحراري والكهربائي والميكانيكي بالإضافة إلى “التآكل الكيميائي” أثناء الخدمة؛ فإن تدهور العزل وتقادم المحولات أمر لا مفر منه، وبالتالي يصبح من الضروري تقييم “العمر الحقيقي” أو “الحياة الحقيقية” للمحول لجدولة تقاعده، كما ويساعد أيضاً في جدولة خطة الصيانة والاستبدال.

وبصفته جزأين مقترنين لنظام عزل ورق الزيت للمحولات المغمورة بالزيت؛ فإن ورق الكرافت عادة ما ينسق مع الزيت المعدني أو “إستر” الطبيعة لضمان التشغيل الآمن والمستقر للمحول، كما يمكن أن يصبح ورق الكرافت، والمكون من (90٪) من السليلوز و (6٪ -7٪) من “اللجنين” و”البنتوزان”، كما ويكون هشاً للغاية بمجرد تعرضه للضغوط الحرارية أو الكهربائية أو كليهما خلال فترة محددة.

دور أدوات العزل في تقدير العمر الظاهري لمحولات القدرة

وبالنسبة للسليلوز، يمكن لعملية إزالة البلمرة أن تقلل من طول سلسلة جزيئات البوليمر أثناء الخدمة على المدى الطويل، مما يؤدي إلى انخفاض القوة الميكانيكية، عادة يمكن قياس الخسارة في القوة الميكانيكية لورق الكرافت بدرجة البلمرة (DP).

أما بالنسبة للورق المُصنَّع حديثاً؛ فإنه يتراوح مستوى (DP) الخاص به عادةً من (1100) إلى (1600)، والذي يمكن تقليله مع تقادمه، وذلك بمجرد أن تنخفض قيمة (DP) إلى (200)، كما يُعتبر أن ورق الكرافت يصل تقريباً إلى نهاية عمره الافتراضي.

أثناء التعتيق؛ فإنه يمكن للورق العازل أن يولد بعض المنتجات الثانوية المميزة مثل مركبات “الفورالديهيد” و”الفيوران” كتأثير فردي أو صناعي للتحلل الحراري والتحلل المائي والأكسدة، بحيث سيتم امتصاص معظم المنتجات الثانوية الهيدروكربونية في ورق كرافت فقط مع جزء صغير مذاب في الزيت، والذي تم استخدامه كأحد المؤشرات الموثوقة والفعالة لتقييم تقادم الورق العازل.

وبمجرد حدوث العيوب الأولية (الكهربائية والحرارية) مثل الانحناء والهالة والتفريغ والشرارة والسخونة الزائدة؛ فإنه سيتحلل الزيت المعدني، كما وقد يتم إطلاق الغازات القابلة للاحتراق، ومركب الكربوكسي نتيجة لذلك، كما أن المكونات الرئيسية لهذه الغازات هي الهيدروجين (H2) والميثان (CH4) والأسيتيلين (C2H2) والإيثيلين (C2H4) والإيثان (C2H6) وأول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO2).

ومن خلال استخدام هذه المنتجات الثانوية التي تم الحصول عليها من اختبارات الزيت والتفتيش الروتيني؛ فإنه من الممكن إجراء تقييم شامل للحالة الصحية لنظام عزل الزيت والورق أو حتى محول كامل، وذلك على الرغم من أن الدراسات تثبت أن نسبة الغاز لثاني أكسيد الكربون مفيدة لتقدير تقريبي لعمر الخدمة للورق العازل.

لذلك لا يزال من الصعب تحديد عمر خدمة المحول بناءً على هذه النسبة نظراً لأن هذا يمكن أن تختلف القيمة اختلافاً كبيراً للوحدات المختلفة، بحيث تركز مناهج مثل طريقة (IEEE / IEC) والنموذج الحركي وبعض التقنيات الإحصائية بشكل أساسي على التأثير الحراري على عزل المحول.

وبالتالي؛ فإن هناك حاجة إلى ملف تعريف كامل للحمل ودرجة الحرارة، كما أن هذه المعلومات دائماً غير كاملة، وفي بعض الأحيان؛ فإنه يمكن أن تكون الحياة المقدرة للمحول من خلال هذه الأساليب قديمة جداً وحتى تصل إلى نهاية العمر الافتراضي، لكنها لا تزال تعمل بشكل جيد، وذلك في حين أن محولاً معيناً له عمر أصغر قد يكون به أنواع من العيوب أو حتى متقاعد قبل ذلك زمن.

أما بالنسبة لمرافق الطاقة، قد يولي المديرون مزيداً من الاهتمام للحالة الصحية لمجموعة المحولات، أو بالتحديد فإنه ينصب تركيزهم على الوحدة التي تعرض الحالة الأكثر تلفاً في الأسطول الخاص بالمحولات في مواجهة هذا، كما يعتبر مؤشر الصحة أداة فعالة لتحقيق مثل هذا الهدف، وذلك من خلال الجمع بين بيانات مراقبة الحالة.

كما أن تلك المعلومات التي تم الحصول عليها مصدرها من أنواع القياسات والاختبارات الروتينية وسجلات الصيانة وإحصائيات الأعطال وأيضاً الخبرة الملخصة من الخبراء البشريين، ومن الممكن تنفيذ تقييم صحي شامل لمحول الطاقة، ومن نتيجة مؤشر الصحة لجميع المحولات؛ فإنه يمكن تصنيف وحدة واحدة بين الأسطول.

وأخيراً؛ فقد تم تم اقتراح طريقة جديدة لتقدير “العمر الظاهري” لمحول الطاقة باستخدام نتائج مؤشر الصحة الاحتمالي، بحيث يمكن أن يكون العمر الظاهر مفيداً في إصدار حكم على أسطول محولات واحد، كما أنه يجعل من السهل تحديد وحدة الحالة الأكثر فقراً من مجموعة المحولات.