تقييم مشاكل العازل الكهربائي الزجاجي الملوث

ضرورة تقييم مشاكل العازل الكهربائي الزجاجي الملوث

يعد العازل الخارجي أحد المعدات المهمة لنقل وتوزيع نظام الطاقة، بحيث يتم استخدامه لعزل الموصل عن البرج المؤرض ولمساعدة خطوط القدرة الكهربائية “بالدعم الميكانيكي”، كما يتأثر أداء “العازل الخارجي” بشكل كبير بالعوامل الميكانيكية والبيئية المختلفة مثل نوع المادة والتركيب ودرجة التلوث على سطحه، بحيث تتسبب البيئة الملوثة في أن تكون العوازل عرضة للكم الهائل من تيار التسرب وتزيد من أنشطة القوس الكهربائي على سطحها.

لذلك قد تؤدي هذه الظروف إلى ظاهرة وميض غير مرغوب فيه، والتي بدورها تؤدي إلى انقطاع في نقل الطاقة، لذلك للتغلب على هذه الحقيقة؛ فقد تصبح مراقبة التيارات المتسربة جانباً وقائياً مهماً لضمان الصحة العامة للعازل، كما تعد ملوثات السطح المترسبة مثل الغبار والانبعاثات الكيميائية أحد أكبر التهديدات التي تواجهها العوازل الخارجية.

حيث تعمل أنشطة الانحناء والإكليل على تغيير خصائص سطح العازل الكهربائي، مما قد يؤدي إلى أعراض التلف المبكرة للعوازل، وبالإضافة إلى ذلك؛ فإنه يؤدي تتبع السطح والتآكل إلى تدهور المواد، كما أن كل هذه الظواهر تزيد من حجم تدفق تيار التسرب (LC) على سطح العازل، وبالتالي؛ فإن تقييم خصائص العازل الخارجي وأدائه على المدى الطويل هو موضوع ساخن للتحقيق من قبل العديد من الباحثين.

كما أن إحدى القضايا ذات الاهتمام بشكل خاص هي إنشاء علاقة دقيقة بين (LC) وشدة التلوث أثناء وجود العازل في الخدمة، حيث توقع المختصون تزايد شدة التلوث من خلال تحليل القيم الإحصائية لـ (LC) مثل المتوسط ​والحد الأقصى والانحراف المعياري (STD).

وباستخدام هذه المعلمات؛ فإنه يتم تقدير أبعاد وشدة طبقة التلوث. في طريقة أخرى، بحيث يتم فحص زاوية إزاحة الطور بين تيارات التسرب وإشارة الجهد للتنبؤ بشدة التلوث، وكما تشير النتيجة إلى أن الاختلافات في جيب تمام زاوية الطور (عامل الإزاحة) هي مؤشر جيد لتحديد التلوث على سطح العازل.

حيث أظهرت النتائج المستقلة التي أنتجها العديد من المختصين، أنه يمكن استخدام نهج قياس وميض الضوء للوصول إلى شدة التلوث على العازل، ومع ذلك؛ فإن هناك حاجة إلى معرفة مسبقة معينة حول المتطلبات مثل النطاقات الجافة، وذلك بطريقة أخرى مثيرة للاهتمام للتنبؤ بخطورة التلوث هي باستخدام تقنية تعرف باسم استخراج (LC).

الطريق والمواد المستخدمة لحصر مشكلة تلوث العوازل الزجاجية

إعداد التجربة الفعلية واختبار العينات

تم اختيار خيطين عازل لهما هياكل هندسية مختلفة في هذا الاختبار، بحيث يشار إليها بالنوع (A) و(B) على التوالي، بحيث يتم سرد مواصفاتها وجدولتها في الشكل التالي (1)، حيث يوضح الجزء الثاني من الشكل الرسم التخطيطي التجريبي لإعداد الجهد العالي للعوازل قيد الاختبار.

كما يتم عرض بشكل مرسوم للإعداد والمعدات من خلال الشكل، بحيث يتكون من محول عالي الجهد لتنشيط العوازل (220 كيلو فولت)، (5 كيلو فولت أمبير)، (50 هرتز )، كما أن هناك مقاومة واقية يبلغ مقدارها (2400 أوم)، أيضاً مقسم مكثف (100، 25.000 بيكو لتر) ووحدة قياس تيار التسرب والجهد الكهربائي المتدرج.

التلوث الصناعي والترطيب

أولاً تم تنظيف العينات (أي العوازل قيد الاختبار) تمامًا باستخدام الكحول وماء الصنبور للتأكد من خلوها تماماً من الأوساخ وآثار الشحوم. ثم تُترك العوازل لتجف بشكل طبيعي، حيث تشكلت طبقة التلوث بشكل موحد وغير متجانس على سطح العوازل قيد الاختبار باستخدام نهج الطبقة الصلبة، وفي هذه الطريقة؛ فإنه تم تحضير ثلاثة ملاط ​​ملوث بكثافة مختلفة غير قابلة للذوبان (NSDD).

لذلك استخدم الأول الكاولين بتركيز (10 و 40 و 120) جم، بحيث يكون مخلوطًا مع لتر واحد من الماء المقطر وكمية مناسبة من كلوريد الصوديوم (الملح الشائع)، وفقاً لشدة (ESDD) (مجم / سم 2) المطلوبة، لذلك يتم تصنيف شدة التلوث إلى أربعة مستويات من التلوث بناءً على قيمة (ESDD) على النحو التالي:

• منخفض (0.03 مجم / سم 2).

• متوسط ​​(0.09 مجم / سم 2).

• مرتفع (0.15 مجم / سم 2).

• شديد (0.24 مجم / سم 2).

وهذا التصنيف يتوافق مع (IEC 60507)، كما يوضح الشكل التالي عينة العازل تحت ظروف ملوثة ونظيفة.

بعد ذلك؛ فإنه تم تعليق العازل المجفف تماماً في غرفة اختبار اصطناعية، بحيث تتكون جدرانها من مادة البولي كربونات، وأبعاد جدرانه (50 × 50 × 75) سم، وتم رش العازل قيد الاختبار في وقت واحد مع الماء عالي الضغط والضباب باستخدام ضاغط الهواء والماء ومولد الضباب.

ولإحداث ترطيب؛ فقد تم تركيب ثماني فوهات على طول الجدران الداخلية للغرف، و تم تغذية الفوهات من ضاغط الهواء والماء باستخدام أنابيب الضغط العالي، بحيث تم ترطيب العازل قيد الاختبار بثلاثة مستويات من الضباب النظيف وهي، خفيف ومتوسط وعالي.

كما تم تحقيق معدل ترطيب تقريبي (2.5 ± 0.1 لتر / ساعة) و (5 ± 0.2 لتر / ساعة) و (7.5 ± 0.3 لتر / ساعة) على التوالي، بحيث تم ضبط درجة حرارة الغرفة بين (27 و 30) درجة مئوية، كما تراوحت الرطوبة النسبية لمولد الضباب بين (81٪) و (85٪)، لذلك يتم الاحتفاظ بالضغط الجوي عند حوالي (101) كيلو باسكال.

قياس الإجهاد بالوميض الكهربائي

تم إجراء اختبار الجهد الكهربائي في ظل ظروف تشغيل متغيرة كما هو مفصل في الشكل التالي، بحيث تمت زيادة الجهد الكهربائي النشط بمعدل (3 كيلو فولت / ثانية)، كما تم إجراء اختبارات وميض الضوء في كل معدل ترطيب ومستوى تلوث (4) مرات على الأقل وبفواصل زمنية مدتها (3) دقائق، كما يمكن تقييم متوسط إجهاد الجهد الكهربائي (Ec) ولأربعة اختبارات على النحو التالي:

بينما يتم حساب الانحراف المعياري (σ٪) لجهد الجهد الكهربائي من خلال:

حساب شدة التلوث (ESDD)

لقياس كثافة رواسب الملح المكافئة (ESDD) للطبقة الملوثة على سطح العازل قيد الاختبار؛ فإنه تم استخراج التلوث بعناية من سطح العازل (باستثناء الأجزاء المعدنية)، ثم تمت إذابة التلوث المستخرج في 0.5 لتر ماء منزوع الأيونات.

بعد ذلك، باستخدام مقياس الموصلية (HI8733)، تم قياس موصلية المحلول عند درجة حرارة الغرفة مع عامل التصحيح (b = 0.0228)، وفي هذه الحالة؛ فإنه تم التعبير عن ملوحة (Sa) المحلول وفقاً لمعيار معروف وهو (IEC 60507)، وذلك بناءً على الموصلية المقاسة في درجة حرارة الغرفة؛ فإنه تم إعطاء الموصلية عند (20) درجة مئوية ويمكن حساب (ESDD) في (مجم / سم 2).

قياس تسرب التيار الكهربائي

تم استخدام مقسم الجهد (104: 1) بين غطاء العازل العلوي والإلكترود الأرضي لقياس (LC) لعوازل السلسلة الملوثة، كما تم توصيل مقسم الجهد هذا بالدائرة لإنتاج جهد منخفض لمراقبة سلامة معدات القياس والتي يمكن أن تخفض قيم البيانات المقاسة باستخدام بطاقة (DAQ NI6024E)، وذلك ضمن نطاق جهد الدخل المسموح به (± 10 فولت)، وفي هذا الصدد؛ فإنه ينبغي ملاحظة أن يتكون نظام المراقبة من وحدة أخرى بالإضافة إلى وحدة أجهزة القياس، وهي وحدة البرمجيات.