جدولة الصيانة القائمة على المخاطر لكابلات الجهد العالي

أهمية جدولة الصيانة القائمة على المخاطر لكابلات الجهد العالي

تعد كابلات الطاقة ذات الجهد العالي (HV) والجهد المتوسط ​​(MV)، والتي تشكل العمود الفقري “للشبكات الكهربائية الحضرية” في جميع أنحاء العالم مكلفة في الصيانة والاستبدال في الصين مثلاً، بحيث يبلغ الطول الإجمالي لكابلات الجهد الكهربائي العالي والمتوسط ​​(فوق 10 كيلو فولت) حوالي 60 ألف كيلومتر ولا يزال يتزايد بسرعة، كما يبلغ عدد المتخصصين المشاركين في “صيانة الكابلات” عشرات الآلاف.

كما ساهمت أعطال الكابلات في خسارة غالبية العملاء لدقائق حيث يستغرق تحديد موقع أنظمة الكابلات الأرضية وإصلاحها وقتاً أطول مقارنة بعناصر محطة الطاقة الأخرى، ومن الناحية النظرية يتحدد عمر الكبل من خلال تدهور العزل بسبب الضغوط الكهربائية والحرارية، كما ويجب أن يخضع احتمال فشل الكابل أو مجموعة الكبل للمنحنى الموضح في الشكل التالي (1-A).

كما أنه يكون احتمال يكون الفشل منخفضاً نسبياً بين تاريخ التشغيل ونقطة زمنية معينة عندما يتسبب تدهور العزلة المرتبط بالعمر في زيادة احتمال الفشل بشكل كبير ومع ذلك، ومن الناحية العملية؛ فإنه غالباً ما تعاني الكابلات من حالات فشل مبكرة في التلف بسبب عيوب مرتبطة بعمليات التصنيع والتركيب، ونتيجة لذلك؛ فإن منحنى معدل الفشل أو احتمالية الفشل لدارات الكابلات التشغيلية يكون بالشكل الموضح في الشكل (1-B).

كما تختلف معطيات الشكل لما يسمى بمنحنى حوض الاستحمام مع العديد من العوامل، مثل تصميم الكابلات والملحقات وجودة التصنيع ومراقبة جودة التركيب والتحميل التشغيلي والبيئة، وفي الواقع تعد الصيانة الدورية والفحص أمراً ضرورياً لتقليل احتمالية الفشل عند طرفي منحنى الاقتران التربيعي.

كما أنه يمكن القيام بذلك عن طريق تحسين ظروف القناة واتخاذ الإجراءات التصحيحية على مكونات الكابلات وملحقاتها المعيبة، وذلك من أجل تحسين فعالية عمليات الصيانة، بحيث يجب قياس تأثير هذه العوامل على شكل المنحنى وتحديد النقطة الزمنية التي تحدث فيها نقاط الركبة في المنحنى.

لذلك يعد فحص واختبار الصيانة المنتظم ضرورياً لإطالة عمر الكابل وتقليل احتمالية الفشل، بحيث يمكن تحقيق ذلك من خلال تحسين ظروف القناة واتخاذ الإجراءات التصحيحية على مكونات الكابلات وملحقاتها المعيبة، كما تتطلب الجهات التنظيمية وحوكمة الشركات بين مرافق الطاقة تنفيذ مناهج قائمة على المخاطر لإدارة الأصول.

ومع ذلك، يفتقر المختصون إلى بيانات الأحداث التاريخية الكافية والمعرفة التي تسمح لهم بتحديد احتمالية فشل مكونات الكابلات الفردية، والتي تعد مكوناً أساسياً لتقييم المخاطر المتعلقة، ونظراً لأن مجموعة كابلات الجهد العالي (HV) صغيرة نسبياً، والعديد منهم لديهم لم يصلوا بعد إلى نهاية حياتهم التصميمية.

دور التيارات الكهربائية في صيانة الكابلات

آلية تطبيق التيارات الكهربائية في فحص وصيانة دوائر الكابلات

في معظم المدن الكبرى في الصين، يتم إنشاء وحدة صيانة الكابلات كوحدة عمل مستقلة، وذلك بميزانية سنوية معينة وعدد معين من الموظفين، بحيث تتناسب القيم مع عدد دوائر الكابلات وأطواله، ولكل دائرة كبلية يقومون بإجراء فحوصات صيانة تعتمد على الوقت إلى حد كبير، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (2) على قناة الكابل والمحطات والمفاصل وأقسام الهيكل الرئيسي للكابل والتأريض الكهربائي الذي يتضمن صناديق وصلات الكابلات ومرافق التأريض.

لذلك يختلف تواتر عمليات الفحص والاختبار تقريباً مع أهمية الدائرة الكهربائية، وكما هو موضح في الجدول التالي (1) والذي يوفر أيضاً مزيداً من التفاصيل حول محتويات الفحص والاختبار، كما وتجدر الإشارة إلى أن الدورية الواردة هنا مأخوذة من مدينة حضرية في جنوب الصين، لذلك قد تختلف هذه الممارسة من منطقة إلى أخرى، كما أنها قد تتغير بمرور الوقت.

وعلى الرغم من أن الأعطال في نظام تأريض الكبل قد لا تؤدي مباشرة إلى انقطاع الدائرة الكهربائية، إلا أنها قد تؤدي إلى حدوث عطل عن طريق الأرض العائمة أو التقادم السريع من خلال التأثيرات الحرارية بسبب زيادة تيارات الغلاف، كما أن هناك العديد من الأمثلة على الحوادث المبلغ عنها والتي تسببت فيها سرقة الموصلات في فقدان التأريض، ونتيجة لذلك أدت الاحتمالية العالية على الغلاف المعدني إلى انهيار الغلاف الخارجي، مما أدى إلى نشوب حريق وتلف جميع الكابلات في نفس القناة.

لذلك، يعد نظام التأريض مكوناً رئيسياً في قائمة أنشطة الفحص والصيانة، بحيث تسبب طرق تركيب الكابلات المختلفة مستويات مختلفة من التهوية والتوصيل الحراري، كما تحدد الظروف في القناة الحالة المحيطة لدائرة كبلية والتي بدورها تؤثر على درجة حرارة التشغيل للكابلات.

بالإضافة إلى ذلك؛ فإنه عند غمر المفصل في الماء، وجد أن احتمالية دخول الرطوبة وفشلها أعلى من تلك التي تعمل في بيئة جافة، كذلك ستكون بيانات حالة القناة ضرورية لتقييم احتمالية فشل أجسام ومفاصل الكابلات، ومن ثم؛ فإن هذا التقييم يعد أيضاً جزءاً مهماً من فحص دائرة الكابلات وصيانتها.

تقييم المخاطر الناجمة عن تطبيق مبدأ التيار الكهربائي

بعد إصدار (ISO 55000)، حاولت بعض شركات الطاقة في الصين اتباع نهج لجدولة صيانة دارة الكابلات التي تستند إلى مؤشر المخاطر، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (3)، والذي يتم تحديده من خلال مجموعة من مؤشر الصحة و مؤشر الأهمية، كما أنه يتم تصنيف مؤشري الصحة والأهمية على أنهما لهما أربعة مستويات، وهي أي “حرج” و “مهم” و “تحذير” و “عادي”.

كما تعتمد أهمية الدائرة على السلامة المحتملة والنتائج الاقتصادية لفقدان الدائرة ومعدل الجهد الكهربائي للدائرة، بحيث يمكن أن تتأثر الأهمية أيضًا بموقع دائرة الكابلات وطبيعة إمدادات الدائرة للعميل، لذلك يتم تحديد ذلك من قبل مشغلي الشبكة الكهربائية وهو خارج عن سيطرة مهندسي الصيانة.

ومن المفترض أن يتم تحديد مؤشر الصحة بواسطة مهندسي الصيانة، وكل ذلك بناءً على نتائج الفحص والاختبار، ومع ذلك لم يجد مهندسو صيانة الكابلات بعد نهجاً لتقييم مؤشر الصحة بشكل فعال، كما أنه لا تزال عمليات فحص الصيانة، والتي يظهر تواترها في الشكل السابق (2)، بحيث تُجرى إلى حد كبير بطريقة تستند وتعتمد على الوقت.

فيما يتعلق بتطبيق التيار الكهربائي؛ فإن هناك نوعان من أوجه القصور حيث يمكن إدخال تحسينات، ونظراً لسوء الممارسة في تسجيل بيانات الفشل السابقة، لم يتم تحليل أحداث الفشل هذه بالكامل للحصول على المنحنيات الموضحة في الشكل السابق (1)، وكما لم يتم استخدام البيانات لدعم استراتيجيات الصيانة والاستبدال، وذلك لمنع حالات الفشل المماثلة تحدث في المستقبل.

ثانياً يعتمد تحديد المؤشرات على المدخلات البشرية، بحيث لا توجد طريقة عددية تسمح بأخذ البيانات التشغيلية وأحداث الفشل في الاعتبار، كما ويمكن أن تحدد تلقائياً وعلى النحو الأمثل أنشطة الصيانة المثلى.

ونظراً لعدم وجود دراسة تفصيلية لعوامل الخطر؛ فقد تم إهدار الكثير من القوى العاملة والموارد على عمليات التفتيش والاختبار غير الضرورية من جهة ومن ناحية أخرى، قد تحدث الأعطال في الدوائر التي تنطوي على مخاطر عالية نسبياً للفشل والتي لم تتلق أي تدخلات في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى انقطاع غير مخطط له.