تشخيص تآكل نقاط التلامس في مغيرات المآخذ تحت الحمل لمحولات القدرة في المحطات الفرعية

تشخيص تآكل نقاط التلامس في مغيرات النقرات تحت الحمل لمحولات القدرة في المحطات الفرعية

نادراً ما يكون تآكل نقاط التلامس في محول قدرة بمحطة فرعية مزود بمغير نقرات تحت الحمل مشكلة ميكانيكية معزولة. وعادةً ما يظهر على شكل مجموعة من المؤشرات الكهربائية المتغيرة، والتحكم غير المستقر في الجهد، وتلوث الزيت، وضوضاء التشغيل غير الطبيعية، أو تزايد إنذارات مغير النقرات. وإذا تُركت نقاط التلامس المتآكلة دون معالجة، فقد ترفع مقاومة الانتقال، وتُحدث تسخيناً موضعياً مفرطاً، وتتلف مفتاح التحويل، وتحوّل في النهاية حالة صيانة يمكن التعامل معها إلى انقطاع غير مخطط له.

تكمن الصعوبة العملية في أن مغير النقرات تحت الحمل (OLTC) مصمم لفصل التيار ونقله بصورة متكررة من دون إخراج المحول من الخدمة. لذلك، من المتوقع ظهور بعض العلامات على نقاط التلامس، والتآكل المحدود، واسوداد الزيت خلال عمره التشغيلي. ولا يتمثل سؤال الصيانة في ما إذا كانت نقطة التلامس تبدو مستعملة، بل في ما إذا كان التآكل المرصود لا يزال متوافقاً مع ظروف تشغيل المغير وتصميم نقاط التلامس وحدود الصيانة، أم أنه يشير إلى تدهور أداء التبديل.

يبدأ التشخيص المفيد بسجل التشغيل بدلاً من فتح حجرة OLTC فوراً. فقد يكشف الفحص البصري عن أضرار جسيمة، لكن الاتجاهات التي تفسر سبب حدوثها غالباً ما تظهر في عداد عمليات النقرات، وسجلات الجهد، وأحداث المرحلات، وسلوك محرك القيادة، ونتائج اختبارات الزيت.

لماذا تتآكل نقاط تلامس OLTC بشكل مختلف عن نقاط تلامس المحول الرئيسية

في مغير النقرات تحت الحمل التقليدي، تتوزع عملية نقل التيار بين عدة عناصر: تختار نقاط تلامس المنتقي موضع النقرة المطلوب، وتصل نقاط تلامس الانتقال فترة التحويل، بينما ينفذ مفتاح التحويل النقل السريع للتيار. يختلف الترتيب الدقيق بحسب الشركة المصنعة ونوع OLTC، لكن مبدأ التشخيص يبقى نفسه: فنقاط التلامس المعرضة للقوس الكهربائي وواجب الانتقال تتقادم عموماً أسرع من نقاط التلامس المستخدمة أساساً لاختيار الموضع.

تكون نقاط تلامس الانتقال ونقاط تلامس مفتاح التحويل معرضة بشكل خاص للتلف، لأن كل عملية قد تولد قوساً كهربائياً أثناء تسلسل الفصل أو النقل. ومع مرور الوقت، قد يؤدي ذلك إلى تنقرات، وحفر، وانتقال المادة، وأسطح خشنة، أو انخفاض ضغط التلامس. وقد تدخل الجسيمات المتفحمة والحطام المعدني إلى زيت OLTC. وإذا أصبح سطح التلامس غير مستوٍ أو انخفضت قوة النابض، فقد ترتفع المقاومة حتى عندما يظل المغير قادراً على إتمام عملية تغيير النقرة.

ليست كل الأعطال ناتجة عن الواجب الكهربائي الطبيعي. إذ يمكن أن يؤدي عدم المحاذاة، أو بطء حركة القيادة، أو التوقيت غير الصحيح، أو الزيت الملوث، أو ضعف نابض الآلية، أو دائرة الانتقال المضبوطة بشكل غير صحيح إلى تسريع التآكل. وهذا التمييز مهم، لأن استبدال نقاط التلامس من دون العثور على السبب الأولي قد لا يؤدي إلا إلى إعادة بدء العد التنازلي للعطل التالي.

مؤشرات تشغيلية تستحق التحقيق

غالباً ما تكون الإشارة الأولى تغيراً في سلوك تنظيم الجهد. فقد يبدو أن المحول يتذبذب بين مواضع النقرات، أو يبقى مدة أطول من المتوقع عند حد النقرة، أو يُظهر خطوات جهد لا تتطابق بوضوح مع الموضع المطلوب. لا تثبت هذه الأعراض وجود تآكل في نقاط التلامس؛ إذ يمكن أن تنتج مشكلات منظم الجهد التلقائي، أو دائرة محول الجهد، أو أسلاك التحكم، أو نظام التحكم المتوازي سلوكاً مشابهاً. ومع ذلك، ينبغي أن تستدعي مراجعة تسلسل تغيير النقرات كاملاً.

يُعد ارتفاع عدد العمليات علامة تحذير أخرى، لا سيما عند تغير أنماط الأحمال. إذ يمكن لتوليد الطاقة المتجددة، وأحمال العمليات الصناعية، والتغيرات المتكررة في جهد المغذيات أن تزيد عدد تغييرات النقرات اليومية بدرجة كبيرة. وقد يواجه محول قدرة بمحطة فرعية مزود بمغير نقرات تحت الحمل، كان يعمل في الأصل تحت طلب مستقر، واجب تبديل أكبر بكثير بعد إعادة تهيئة الشبكة أو إضافة موارد طاقة موزعة. وعندئذ قد تصبح فترات الصيانة المستندة إلى الوقت التقويمي فقط مضللة.

ينبغي لفرق الصيانة إيلاء اهتمام وثيق لما يلي:

• تكرار أعطال محرك القيادة، أو العمليات غير المكتملة، أو أزمنة التشغيل الطويلة بصورة غير معتادة.
• التغيرات في لون زيت حجرة OLTC أو رائحته أو الرواسب فيه أو خصائصه العازلة.
• اتجاهات تولد الغازات التي تشير إلى حدوث قوس كهربائي في حيز زيت مغير النقرات، عند استخدام زيت منفصل.
• فروقات غير متوقعة في درجات الحرارة عند أطراف OLTC الخارجية أو توصيلات الكابلات.
• صوت غير منتظم أثناء تغيير النقرة، بما في ذلك الصدمات الميكانيكية المتأخرة أو المزدوجة.
• مؤشرات موضع النقرة التي لا تتفق مع الموضع الميكانيكي أو سجل نظام التحكم.

قد يكون لحدث منفرد تفسير بسيط. لكن نمطاً يظهر عبر عدة سجلات يكون أكثر قيمة. فعلى سبيل المثال، يشير بطء تشغيل محرك القيادة المقترن بتدهور مقاومة الانتقال واسوداد زيت OLTC إلى اتجاه أوضح بكثير من أي ملاحظة منفردة بحد ذاتها.

بناء التشخيص قبل فتح الحجرة

قبل جدولة فحص داخلي، اجمع الأدلة التي يمكن الحصول عليها بأمان بينما يكون المحول في حالته التشغيلية العادية. ابدأ ببيانات لوحة الاسم ووثائق الخدمة الخاصة بالشركة المصنعة لـ OLTC. فحدود نقاط التلامس، والتآكل المسموح به، وفترات الفحص، ونقاط التشحيم، وطرق الاختبار كلها خاصة بالتصميم. ولا ينبغي لفريق الصيانة الاعتماد على معايير بصرية عامة عندما يوفر دليل المعدات حدوداً محددة.

راجع عداد النقرات مقارنة بآخر عمرة شاملة أو استبدال لنقاط التلامس. ثم قارن وتيرة التشغيل الأخيرة بالأنماط التاريخية. ومن المجدي أيضاً التحقق مما إذا كانت إعدادات التحكم التلقائي في الجهد أصبحت شديدة الحساسية. فقد يؤدي نطاق الخمول الضيق، أو التأخير الزمني غير المناسب، أو التحكم المتعارض في المحولات المتوازية إلى فرض تغييرات غير ضرورية للنقرات. وفي هذه الحالة، تُظهر نقاط التلامس نتيجة مشكلة تحكم بدلاً من وجود عيب أصيل في OLTC.

ينبغي اختيار الاختبارات الكهربائية وفقاً لنطاق الانقطاع والمعدات المتاحة. ويُعد القياس الديناميكي للمقاومة مفيداً بشكل خاص لأنه يسجل سلوك المقاومة أثناء تحرك OLTC خلال انتقال النقرة. ويكون المخطط السلس والقابل للتكرار عبر المواضع أكثر طمأنة عموماً من مخطط يتضمن انقطاعات حادة أو قمماً متذبذبة أو أنماطاً غير متسقة. وينبغي مقارنة النتيجة بين الأطوار، وعند توفر سجلات تاريخية موثوقة، مع القياسات السابقة للمحول نفسه.

يمكن لقياسات مقاومة الملفات الساكنة أيضاً أن تكشف مقاومة غير طبيعية عند مواضع مختارة، رغم أنها قد لا تكشف كل عيوب التبديل الديناميكية. ويؤكد اختبار نسبة تحويل المحول حدوث التغيرات المتوقعة في النسبة عند المواضع المختارة. ولا يحل أي من الاختبارين محل الفحص الداخلي عند الاشتباه بتآكل شديد لنقاط التلامس، لكنهما يساعدان معاً في تقرير ما إذا كان ينبغي أن تصبح نافذة الصيانة المخططة أولوية.

ما الذي يجب البحث عنه أثناء الفحص الداخلي

يجب أن تتبع الأعمال الداخلية إجراءات العزل والتفريغ ومناولة الزيت والوصول الخاصة بالشركة المصنعة للمحول وOLTC. وقد تحتفظ آلية OLTC بطاقة ميكانيكية مخزنة، كما أن دخول الحجرة من دون التحضير المناسب ينشئ مخاطر تتجاوز النظام الكهربائي نفسه. وتكتسب النظافة أهمية مماثلة: إذ إن إدخال الرطوبة أو الألياف أو القطع المعدنية المفكوكة إلى الحجرة يمكن أن يخلق آلية عطل جديدة أثناء العمل الذي كان المقصود منه إصلاح الخلل.

افحص نقاط التلامس تحت إضاءة جيدة ووثّق الحالة قبل التنظيف أو الاستبدال. قد يكون التلميع الخفيف والمتساوي طبيعياً. أما الحفر العميقة، والحواف المحترقة، وفقدان مادة التلامس، وتغير اللون الشديد، والترسبات المنصهرة، والتشققات، أو التآكل غير المتساوي فتتطلب اهتماماً أدق. قارن نقاط التلامس المتناظرة بين الأطوار عندما يسمح التصميم بذلك. ويمكن أن يشير طور واحد به تآكل أكبر بكثير إلى نقل تيار غير متساوٍ، أو مشكلة توقيت، أو فقدان ضغط التلامس، أو مشكلة في الآلية تخص ذلك الطور.

لا تحكم على حالة نقاط التلامس من مظهرها وحده. تحقق من المحاذاة، وحركة المسح، وضغط التلامس عند تحديده، وثبات المثبتات، والنوابض، والوصلات، وآلية مفتاح التحويل. فقد تبدو أسطح التلامس مقبولة، لكنها تؤدي أداءً ضعيفاً إذا كانت الحركة غير مكتملة أو كان تسلسل التشغيل بطيئاً جداً. وعلى العكس، قد تظل نقطة تلامس انتقال ذات علامات ظاهرة ضمن حد التآكل المسموح به من الشركة المصنعة. وينبغي أن يجمع القرار بين الأبعاد، والوظيفة، وسجلات الاختبارات، وواجب التبديل الفعلي.

أدلة الزيت: مفيدة، لكن يسهل إساءة تفسيرها

عندما يكون لـ OLTC حجرة زيت منفصلة، فإن زيتها يروي قصة مختلفة عن خزان المحول الرئيسي. فهو يتعرض لنواتج التبديل الثانوية ويتقادم بشكل طبيعي بسرعة أكبر. ولا يكفي الزيت الداكن وحده للحكم على المغير، لكن الكربون المفرط، أو الجسيمات المعدنية، أو الرطوبة، أو اتجاه الغازات غير الملائم يمكن أن يدعم قرار الفحص. وينبغي أن تتبع نقاط أخذ العينات، وطرق المختبر، والتفسير تكوين المعدات وممارسات الاختبار التي يستخدمها مالك الأصل.

تجنب خلط الاستنتاجات المستخلصة من تحليل الغازات المذابة في الخزان الرئيسي بنتائج حجرة OLTC. فقد يكون من المتوقع وجود بعض الغازات المرتبطة بـ OLTC لأن أقواس التبديل تحدث بحكم التصميم. والمهم هو التغير عن الاتجاه الراسخ للوحدة، خاصة عندما يتزامن مع أعراض تشغيلية أو زيادة معروفة في عمليات النقرات.

قرارات الصيانة: الاستبدال أم الاستعادة أم تصحيح السبب؟

يكون استبدال نقاط التلامس مناسباً عندما يبلغ التآكل الحد الذي تحدده الشركة المصنعة، أو عندما لا تعود هندسة التلامس قادرة على ضمان نقل موثوق، أو عندما تشير نتائج الاختبار إلى عيب نشط. لكن طقم نقاط التلامس ليس دائماً الإصلاح الكامل. فإذا كانت آلية القيادة بطيئة، أو كان توقيت الانتقال غير صحيح، أو كان التحكم في الجهد يسبب حركة غير ضرورية، فيجب تصحيح هذه الأسباب خلال دورة الصيانة نفسها.

بعد إعادة التجميع، تحقق من التشغيل الميكانيكي، والاستمرارية الكهربائية، وبيان الموضع، وجميع اختبارات المحول المطلوبة قبل إعادته إلى الخدمة. سجّل حالة نقاط التلامس، والأجزاء المستبدلة، وحالة الزيت، والقيم المقاسة، وقراءة عداد النقرات. ويصبح هذا السجل خط الأساس للانقطاع التالي. كما يمنع الفرق المستقبلية من الاعتماد على ملاحظات مبهمة مثل «تمت صيانة OLTC» عندما تحتاج إلى معرفة ما الذي عُثر عليه فعلياً.

هناك أيضاً اعتبار أوسع على مستوى النظام. ففي المواقع التي تشهد تقلبات الطاقة الكهروضوئية، أو خفض الذروة، أو الشبكات المصغرة، أو الطلب الصناعي المتذبذب، قد يواجه المحول نشاطاً أكبر للتحكم في الجهد مما كان متوقعاً في الأصل. وفي بعض الحالات، يمكن لتخزين الطاقة المنسق أن يقلل تقلبات الحمل السريعة التي يراها المحول ويحد من عمليات النقرات التي يمكن تجنبها. فعلى سبيل المثال، يمكن النظر في نظام تخزين طاقة بالحاويات بتبريد هوائي بقدرة 500kW/1MWh ضمن استراتيجية أوسع للتحكم في الموقع لإدارة الأحمال التجارية والصناعية، أو الطاقة الاحتياطية، أو دمج الطاقة المتجددة. ولا ينبغي اعتباره بديلاً عن صيانة OLTC؛ إذ لا يزال نهج التحكم، وتصنيف المحول، وتنسيق الحماية، ومتطلبات التشغيل المحلية بحاجة إلى مراجعة خاصة بكل مشروع.

نهج صيانة أكثر موثوقية

أفضل وقت لتشخيص تآكل نقاط التلامس هو قبل أن يعطي OLTC إشارة عطل لا لبس فيها. إن الجمع المنضبط بين مراجعة عدد العمليات، وتقييم التحكم في الجهد، وأدلة الزيت، والاختبارات الديناميكية، والفحص الداخلي أكثر موثوقية من انتظار إنذار واحد. كما يساعد في التمييز بين التقادم الروتيني والعطل الذي يستهلك نقاط التلامس بسرعة غير طبيعية.

بالنسبة للمؤسسات التي تصون معدات نقل وتوزيع الطاقة، هنا تلتقي المعرفة التصنيعية بالسجلات الميدانية. تركز Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. على معدات طاقة آمنة وموفرة للطاقة وموثوقة، مدعومة بقدرات تقنية وعمليات تصنيع مضبوطة وإدارة جودة صارمة. وفي أعمال الصيانة العملية، يعني هذا الانضباط نفسه احترام وثائق تصميم OLTC، وقياس ما تغير، وتصحيح مشكلة الآلية أو التحكم الكامنة وراء التآكل، لا مجرد استبدال الجزء الذي تظهر عليه العلامات أولاً.