دور البطانات المكثفة في أنظمة القدرة الكهربائية

تسليط الضوء على دور البطانات المكثفة في أنظمة القدرة الكهربائية:

البطانات المكثفة عبارة عن أجهزة تسمح لموصل الجهد العالي بالمرور عبر الجدران الأرضية لمحول الطاقة، كما يجب أن تفي البطانات المكثفة بالمتطلبات الكهربائية والحرارية والميكانيكية للتطبيق والتي يتم أخذها في الاعتبار، كما يجب توفير العزل ضد الانهيار الداخلي ومضة كهربائية خارجية ويجب أن تعمل البطانات حتى في حالة تعرضها لجهد كهربائي زائد وظروف ملوثة لتجنب الفشل الكارثي الشديد للمحطة الفرعية.

وفي ظل البناء الأساسي لجلب المكثف كما هو من (15 كيلو فولت إلى 800 كيلو فولت)، تحتوي غالبية البطانات المثبتة على محول الطاقة على قلب مكثف مشبع بالزيت مع عمل البورسلين كعازل خارجي، وفي البطانات المكثفة، هناك ثلاثة أنظمة عزل رئيسية مستخدمة حول العالم.

في السابق، تم استخدام العزل الجاف بدون البطانات المرتبطة بالزيت والراتنج، أما الآن يتم استخدام البطانات المشبعة بالزيت في جميع أنحاء العالم مع البطانات المشبعة بالراتنج باعتبارها احتياجات السوق المستقبلية.

أنواع البطانات المكثفة المستخدمة في أنظمة القدرة الكهربائية:

البطانات ذات ورقة المادة الصمغية المنفصلة:

بدأت هذه البطانات في الأربعينيات من القرن الماضي من 15 كيلو فولت حتى 72.5 كيلو فولت، حيث تم استخدام ورق الكرافت المطلي بالراتنج كورق عازل، حيث ستوفر آلة اللف نفسها الحرارة لتنشيط رابطة الراتينج بينما يتم لف الورق العازل بإدراج رقائق الألومنيوم على موصل الألمنيوم.

كما كانت هذه الإضافات بمثابة طبقات تصنيف الجهد لبطانات المكثف، وذلك بعد عملية المعالجة، كما تم وضع البطانات في المخرطة ومعالجتها بالفرن ثم غمسها في الورنيش، حيث أن الجانب السفلي لا يحتوي على عازل من الخزف، كما تم توفيره فقط لجزء نهاية الهواء العلوي لجلب المكثف.

حيث كانت لهذه البطانات العديد من المخاوف، وبالتالي تم تصنيعها حتى الثمانينيات فقط، لكن إذا لم يتم تخزين هذه البطانات بشكل صحيح؛ فسيحدث تلوث بالرطوبة في الجزء السفلي الذي لم يتم تغطيته بالعازل الخارجي، وعلى مر السنين.

كذلك سوف تنفصل طبقة الورنيش ويتسرب زيت المحول إلى “ورق العزل”، بحيث ستحدث إعادة التوزيع غير المتكافئ للضغوط الكهربائية ولأن جميع الطبقات لم تتأثر بنفس الشيء، كما سيؤدي هذا في النهاية إلى تغيير سعة البطانة.

وعلى الرغم من هذه المخاوف في البطانات؛ إلا أنها لا تزال تجد سوقاً جاهزاً بسبب السعر التنافسي، كما تم استخدام هذه البطانات فقط للجهود المنخفضة لأن خطر عدم الاستقرار الحراري وفقدان العزل الكهربائي للورق العازل قد يؤدي إلى مدرج حراري.

البطانات الورقية المشربة بالزيت:

أصبح هذا النوع من فلسفة العزل عبارة عن تقنية شائعة في بطانات المحولات الكهربائية الفرعية، وهناك ثلاثة على الأقل من كل أربع بطانات مثبتة حول العالم لديها تصميم ورقي مشبع بالزيت وستزيد النسبة في دول مثل الصين والولايات المتحدة الأمريكية.

ومع الحفاظ على التقدم الحالي في مكونات نظام الطاقة؛ فإن هذه التكنولوجيا الموجودة منذ فترة طويلة هي حقيقة إنجاز كبير، وذلك نظراً لتنوع التحسينات الصغيرة من قبل الشركات المصنعة، حيث كان هناك دائماً تفضيل قوي لتصميم (OIP) من قبل مرافق الطاقة المختلفة، ومن ثم فقد كانت دائماً دعاية جذابة مع احتياجات السوق المتغيرة باستمرار والطلب.

كما أراد المصنعون دائماً توحيد مسافة الزحف العالية في تصميم (OIP)، حيث كان هدفهم هو تحقيق نفس تصميم البطانات ليتم استخدامه عبر مجموعة متنوعة من البطانات المثبتة والتي بدورها ستقلل من الأنماط المختلفة التي يحتفظ بها المستخدمون النهائيون.

كذلك فقد كان هناك جهد مستمر من قبل الموردين على مدى عقد أو نحو ذلك، مما أدى في الواقع إلى تبسيط طلباتهم الإضافية وجرد البورسلين مما يؤدي في النهاية إلى تقليل التكلفة ومهلة الإنتاج.

وبالتالي فقد أجرى المصنعون على مر السنين أيضاً تغييرات في التصميم لجعل التشكيلات الجانبية أقل نحافة من خلال تقليل أقطار العلب الخزفية مما يجعلها أخف أيضاً، حيث أدت هذه التغييرات إلى سهولة التعامل مع البطانات أثناء ممارسات التركيب والصيانة.

وذلك بحيث يتناسب انخفاض الوزن بسبب الحجم الأصغر بشكل مباشر مع انخفاض سعر الشراء، كما سيكون هناك أيضاً انخفاض في حجم النفط مما سيقلل بشكل تدريجي من مخاطر تسرب النفط والحرائق بين أصول المستخدم النهائي.

أيضاً قامت بعض الشركات المصنعة بإجراء تحسينات إضافية مثل إحكام أفضل ضد التسربات، مثل وضع تصميمات مناسبة للتركيب الرأسي والأفقي، وذلك من أجل الحصول سهولة المراقبة البصرية لمستوى زيت البطانات المكثفة وسهولة التبادل بين البطانات لمحول الطاقة وتطبيقات المفاتيح الأخرى مثل قواطع الدائرة.

كما أن هناك اتصال أفضل بين الطرف العلوي والموصل الوارد حتى لو خرج الخيط الملامس خلال فترة من الزمن، تم أيضاً تطوير التحسينات التي تتيح لهذه البطانات أن تتغير بسرعة دون إعاقة تشغيل الجهاز المعُطل.

كما لا يزال هناك سؤال واحد بدون إجابة لصالح الآلاف من البطانات المكثفة المثبتة في جميع أنحاء العالم، وهو ما مدى ذكاء تصميمات البطانات الخاصة بنا؟ على وجه الخصوص، وفي المراقبة الداخلية لمستويات الزيت وغيرها من العوامل الحاسمة؛ تشعر صناعة البطانات أنه يجب أن يكون هناك مزيد من التطوير في مجالات أنظمة مراقبة البطانات حيث كان هناك اهتمام متزايد في السنوات الأخيرة.

ونظراً لحقيقة استمرار الضبط الدقيق في تقنية جلبة (OIP)، بحيث يتساءل المختصين عما إذا كان هناك أي شيء متبقي لتحسين وظائف أو أداء الأصل، كما يمكن القول أن هذا النمط من البطانات وصل اليوم إلى مرحلة النضج مع وجود مساحة صغيرة جداً لأي تطوير.

البطانات ذات الورقة المشربة بالمادة الصمغية:

بالمقارنة مع البطانات السابقة (RBP)؛ فقد حدثت تغييرات كبيرة لإدخال تقنية جديدة وناجحة حيث سيتم تشريب الورق العازل براتنج الإيبوكسي الذي سيعطينا البطانات الجافة والخالية من الفراغات، وتماماً مثل مصنعي البطانات (OIP)، حيث أجرى موردو البطانات (RIP) أيض بعض التحسينات للبحث عن التكلفة الباهظة التي ستدفعها المرافق لهم.

كما أن أهم تطور هو استخدام مطاط السيليكون كعازل خارجي في البطانات المكثفة، كما يقول البعض أن هذا هو التطور النهائي للتصميم الذي شهده المرء في تاريخ البطانات لزيادة مستويات الأداء، ولن يكون هناك شك في ذلك في المستقبل، بحيث سيكون قبول الاًسوق لعوازل مطاط السيليكون مع نوى (RIP) أكبر بشكل أساسي بسبب مخاوف السلامة والبيئة.

كما بدأت الدول الأوروبية مثل ألمانيا والنمسا وسويسرا بالفعل في دمج البطانات (RIP) في أسطولها الكهربائي، والدافع وراء هذا التحول له عوامل مثل تقليل المخاطر على حياة الإنسان وتحسين الأداء غير المعرض للتلوث ومهلة أسرع في عملية الإنتاج وتقليل الوزن وسهولة التعامل.

وأخيراً؛ فإن هناك العديد من الأمثلة على غطاء البورسلين الذي يصطاد الضوء تحت الترطيب والذي لن يحدث في حالة مطاط السيليكون، ومع ذلك؛ فإن التغلب على البطانات (OIP) من حيث التكلفة سيظل دائماً التحدي الأكبر لجلبة (RIP) على وجه الخصوص، وتكون أقل من مستوى 245 كيلو فولت.