محولات القدرة المغمورة بالزيت بجهد 33kV في مواقع التعدين: كيف يؤثر تسرب الغبار في موثوقية مرحل بوخلز

لا يقتصر الغبار على تغطية الأسطح فحسب، بل ينتقل ويترسب ويتسلل. في مواقع التعدين، حيث تعمل محولات القدرة المغمورة بالزيت بجهد 33kV تحت اهتزاز ميكانيكي مستمر ودورات حرارية وفروق في الضغط، تجد الجسيمات المحمولة جوًا طريقها إلى أماكن لا ينبغي أن تصل إليها: خزان الحافظ، ومجموعة جهاز التنفس، والأهم من ذلك، حجرة مرحل بوخهولز. هذا ليس افتراضًا نظريًا. في Jinshida Electric، شهدنا ثلاثة أنماط مميزة من الأعطال المرتبطة مباشرة بتسرب الغبار في الوحدات الميدانية عبر عمليات المناجم المفتوحة في جنوب أفريقيا وغرب أستراليا: الفصل الخاطئ أثناء بدء التشغيل، والاستجابة البطيئة أثناء أعطال اللفات الأولية، وتعطل المرحل بالكامل بعد التشغيل المطول خلال موسم الجفاف.

لماذا يكون مرحل بوخهولز عرضة للخطر بشكل خاص

يقع مرحل بوخهولز بين الخزان الرئيسي والحافظ، ويكشف عن تراكم الغاز واضطراب تدفق الزيت. وتعتمد آليته الداخلية المكونة من العوامة والمفصلة على طفو دقيق وحركة غير معاقة. الغبار، ولا سيما الغبار الدقيق المحمل بالسيليكا الشائع في تعدين الصخور الصلبة، لا يبقى معلقًا. بل يترسب في الحجرة السفلية للمرحل، ويغطي محور العوامة، ويتسبب في التصاق نقاط تلامس مفتاح الرييد المغناطيسي. والأسوأ من ذلك أنه عند تكاثف الرطوبة ليلًا، وهو أمر شائع في المناخات الصحراوية ذات التباين اليومي في درجات الحرارة، يشكل هذا الغبار ملاطًا موصلًا للكهرباء. وقد قسنا انخفاضات في مقاومة العزل من >100 MΩ إلى <5 MΩ داخل أغلفة المرحلات بعد ستة أسابيع فقط من التعرض دون أجهزة تنفس محكمة الإغلاق.

على عكس البطانات عالية الجهد أو مغيرات المآخذ، حيث يؤدي التلوث إلى ظهور مسارات تفريغ أو تقوس كهربائي مرئي، يكون تدهور مرحل بوخهولز صامتًا. لا إنذارات. لا اتجاهات تحذيرية في DGA. ثم في أحد الأيام، يفشل المرحل في الفصل عند حدوث عطل بين اللفات آخذ في التطور لأن العوامة عالقة ماديًا، أو الأسوأ من ذلك، يفصل تلقائيًا بسبب دوائر قصر دقيقة عبر الأطراف الملوثة.

ما الذي تفوته ممارسات الإحكام «القياسية» عمليًا

تحدد معظم الشركات المصنعة الأصلية أجهزة تنفس بتصنيف IP54 وأغطية مرحلات مزودة بحشيات. وهذا مناسب لبيئات المحطات الفرعية، لكنه غير كافٍ لمواقع التعدين التي تتجاوز فيها أحمال الغبار المدفوع بالرياح 20 g/m³ أثناء دورات التفجير. والمشكلة الحقيقية ليست في الحشية نفسها، بل في الواجهة بين غطاء المرحل وشفة التثبيت. تتسبب دورات التمدد الحراري، حيث تتراوح درجات حرارة الزيت من 15°C عند الفجر إلى 75°C في منتصف النهار، في حركة دقيقة متكررة. وبمرور الوقت، حتى الحشيات القائمة على السيليكون تنضغط بشكل غير متساوٍ، تاركة فجوات شعرية عند موضعي الساعة 3 أو الساعة 9، وهما بالضبط الموضعان اللذان تتركز فيهما قوى القص الناتجة عن تدفق الهواء والغبار.

توقفنا عن الاعتماد فقط على مواصفات الحشيات بعد ملاحظة خطوط غبار متسقة على طول الوصلة السفلية للمرحلات في الوحدات المركبة في مصنع لتركيز النحاس في تشيلي. وأظهر التحليل المخبري أن >80% من الترسب كان من الكوارتز دون 10μm، وهو صغير بما يكفي لتجاوز أجهزة التنفس القياسية المزودة بمادة مجففة والاستقرار في خلوصات مفصلات المرحل الضيقة حتى 0.15 mm.

إجراءات تخفيف مثبتة ميدانيًا، وليست مجرد نظرية

لا يوجد حل شامل، لكن هناك ثلاثة تدخلات ذات تأثير قابل للقياس:

1. استبدل أجهزة تنفس هلام السيليكا القياسية بوحدات ثنائية المرحلة مزودة بمرشحات أولية من شبكة خشنة + قلوب من الألومينا المنشَّطة. ليس للتحكم في الرطوبة فقط، إذ إن أول 2 mm من شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ تحجز >95% من الجسيمات >25 μm قبل وصولها إلى طبقة المادة المجففة. وتُشحن وحدات Jinshida المتينة بجهد 33kV الآن بهذه التهيئة بشكل قياسي لتطبيقات التعدين.

2. ضع شحم ليثيوم أبيض بدرجة غذائية، وليس شحم سيليكون، على عمود محور عوامة المرحل أثناء التشغيل الأولي. يجذب السيليكون الغبار كالغراء. أما شحم الليثيوم فيطرد الجسيمات ويحافظ على دوران منخفض الاحتكاك لأكثر من 18 شهرًا في المناطق عالية الغبار. وقد تحققنا من ذلك خلال تجربة مقارنة لمدة 24 شهرًا على بنكي محولات متطابقين، أحدهما يستخدم السيليكون والآخر يستخدم الليثيوم. ولم تحافظ إلا الوحدة المشحمة بالليثيوم على كامل مشوار العوامة وفقًا للتحقق الوارد في الملحق B من IEC 60076-22.

3. ركّب منافذ فحص للمرحل مزودة بمشابك تحرير سريع، وليس أغطية تُشد بالبراغي. إذا كنت تنتظر عمليات الإيقاف السنوية لفحص الأجزاء الداخلية للمرحل، فأنت متأخر بالفعل. يحتاج الفنيون الميدانيون إلى فحص حركة العوامة ونظافة الحجرة بصريًا كل 90 يومًا. والمنفذ الذي يستغرق فتحه <90 ثانية ويُحكم إغلاقه بشكل موثوق بعد إعادة تركيبه، أكثر قيمة من أي ادعاء في ورقة المواصفات.

عندما لا يكون المرحل هو المشكلة الحقيقية

أحيانًا يكون إنذار بوخهولز صحيحًا، لكن السبب الجذري ليس كما يبدو. واجهنا ذات مرة حالات فصل خاطئ متكررة في محول قدرة مغمور بالزيت بجهد 33kV يغذي محطة كسارة. أظهر DGA مستويات طبيعية من الهيدروجين، لكن تحليل الغاز المذاب كشف عن ارتفاع CO₂، مما يشير إلى تدهور السليلوز. واتضح أن الغبار كان قد سد زعانف المشعاع، متسببًا في ارتفاع مزمن لدرجة حرارة الزيت العلوية. كان المرحل يؤدي وظيفته، لكنه لم يكن يروي القصة كاملة. اربط دائمًا أحداث المرحل بفحوصات الأشعة تحت الحمراء للمشعات وسجلات درجة حرارة الزيت، وليس بـ DGA فقط.

بالنسبة لتطبيقات مستوى التوزيع التي تتطلب مساحة ووزنًا أقل، مثل معسكرات التعدين النائية أو مصانع المعالجة المتنقلة، يوفر محول أحادي الطور مغمور بالزيت ومثبت على عمود لدينا مزايا إحكام متكاملة: تصميم الحافظ المدمج يقلل مساحة تعرض جهاز التنفس، كما أن غلاف المرحل المغلق بالكامل يلغي تمامًا قابلية التأثر بفجوة الشفة. وهو مصنف حتى 36kV ومصنوع من فولاذ السيليكون المدلفن على البارد والموجه الحبيبات، لذلك لا تتأثر الاستقرار الحراري حتى عندما تدفع أحمال الغبار المحيطة درجات حرارة الغلاف إلى ما فوق 50°C.

وتيرة الصيانة التي تنجح بالفعل

انسَ «كل ثلاثة أشهر» أو «مرتين سنويًا». فتراكم الغبار ليس خطيًا، بل تحركه الأحداث. يجب أن يتزامن جدولك مع المحفزات التشغيلية:

• بعد كل دورة تفجير رئيسية (افحص مرشحات جهاز التنفس وأختام منفذ المرحل)
• خلال 48 ساعة من أي هطول للأمطار (تحقق من تشكل طبقة طينية متصلبة على أغلفة أجهزة التنفس)
• قبل التحولات الموسمية للرياح (استبدل المادة المجففة إذا أظهر مؤشر اللون تشبعًا >50%)
• فورًا بعد أي إنذار بوخهولز، حتى لو تمت إعادة ضبطه بنجاح

ولا تتخطَّ الاختبار البسيط أبدًا: ارفع العوامة يدويًا أثناء فصل التغذية. إذا تجاوزت المقاومة 0.5 N·m أو بدت الحركة خشنة، فلا تكتفِ بتنظيفها، بل استبدل مجموعة المرحل بأكملها. نادرًا ما تستعيد الإصلاحات الميدانية الحساسية الأصلية، وتكون تكلفة الاستبدال ضئيلة مقارنة بالتوقف غير المخطط له في عملية تعدين تعمل 24/7.

في Jinshida Electric، لا يكتفي فريقنا الفني ببناء المحولات، بل نتعامل معها في الموقع. نحن نعلم أن الغبار لا يميز بين العلامات التجارية. وما يفصل الأداء الموثوق عن الأعطال المتكررة هو مدى جديتك في التعامل مع بيئة المرحل، وليس فقط تصنيفه الكهربائي. لأنه في التعدين، غالبًا ما يُقاس الفرق بين إنذار مزعج وعطل كارثي في اللفات بميكرونات من الغبار، لا بالميغافولت.