التفريغ الجزئي في المولدات المركزية:
أثبتت كثير من الإحصائيات أن أكثر من 60٪ من أسباب خروج المولدات المركزية عن الخدمة؛ هو ارتفاع شدة مستوى التفريغ الجزئي في العازل والذي يقود مع مرور الوقت لانهيار العازل وتآكله.
فما هو التفريغ الجزئي في العازل؟
التفريغ الجزئي (PD) هو عبارة عن حدوث تفريغ كهربائي electrical discharge أو شرارة spark في جزء صغير جداً من كتلة العزل وذلك بسب وجود فقاعات أو فراغات مصنعية في العازل نفسه، حيث تسبب هذه الفراغات في العازل في إحداث فرق في شدة الحقل الكهربائي electric field strength بين الجزء السليم من العازل والجزء الذي تتواجد فيه مما يقود لحدوث التفريغ الجزئي في هذا الجزء من منظومة العزل كما هو موضح في الصورة التالية:
غالباً ما يتراوح حجمها من (5- 50) ميكرون ولكن مع مرور الوقت تبدأ هذه الفراغات في العازل بالتطور والتوسع في الحجم والشكل؛ وذلك بسبب تعرض العازل لظروف مختلفة كالحرارة والاهتزازات والرطوبة وغيرها من العوامل، ولذلك يجب عمل اختبارات دورية لفحص مستوى التفريغ الجزئي أثناء التشغيل ومن غير فصل المولد عن الخدمة لتقليل التكاليف الباهضة عند فصل الأحمال من الشبكة، وبناءً على نتائج الفحوصات الدورية يتم اتخاد القرار هل يمكن للمولد الاستمرار في العمل أو يجب فصله لاستبدال مناطق تآكل العازل قبل حدوث حريق في أي جزء من الأجزاء.
لكن هذا الأمر يشكل تحدي كبير لملاك محطات التوليد المركزية؛ كون أي فصل مفاجئ للمولد يعني خسائر مادية تصل إلى مليارات كونه قد يترتب عليها التزامات وغرامات كبيرة من الجهات المسؤولة في الشبكة والتي تسعى دائماً لتوازن مقدار توليد الطاقة الكهربائية ومقدار استهلاكها بشكل مستمر في المنظومة الكهربائية الموحدة.
لكن لتجنب هذا الأمر ولعمل تشخيص دقيق لحالة العوازل في المولد يواجه المختصون العديد من المشاكل أهمها هو اختلاف الآراء في تحديد مستوى خطورة التفريغ الجزئي التي يجب عنده فصل المولد وعمل صيانة دورية، يأتي هذا الاختلاف بين شركات الصيانة بسبب أن الإشارات التي يتم قياسها هي عبر نبضات جهد تظهر على الموصلات للمادة العازلة وكل نبضة يتم قياسها يتم تسجيل قيمتها، وبناء على قيمة وشكل هذه الموجة يتم ترجمة مستوى التآكل فمثلاً كل مازادت قيمة نبضات الجهد كل مادل على ارتفاع حدة التآكل في العازل، لكن هذه الطرق لا توضح الحجم والمكان الدقيق لهذه التآكل داخل منظومة العزل في المولد مما يسبب عدم وضوح الرؤية أحياناً وتعقيد المشهد لاتخاذ القرار بفصل المولد أو عدمه.
فما هو الحل ؟
و لهذا كشف الباحث عبدالرحمن بابريك في جامعة قازان الحكومية للطاقة عن طريقة جديدة لتحديد حجم ومكان التآكل داخل العازل بدقة عالية والتي تعد الأولى عالمياً ولا يوجد لها مثيل، حيث تم التوصل لهذه الطريقة بعد دراسات وتجارب على خمسة مولدات مركزية في ثلاث محطات مركزية غازية مختلفة في _مدينة قازان_ روسيا الاتحادية.
الجدير بالذكر أنه تم الحصول على براءة اختراع لهذه التقنية من قبل مكتب الملكية الفكرية الفيدرالي الروسي، ومن المتوقع أن هذه التقنية ستساهم بشكل كبير في مساعدة المختصين وأصحاب القرار في تقييم حالة العازل داخل المولد بشكل أدق لتجنب أي خسائر مادية أو فصل مفاجئ للمولد عن الشبكة.
حالياً يتم تطوير المبدأ المستخدم في هذه التقنية لتحديد تآكل العوازل في محولات القوى و كابلات مزارع الرياح والمحطات الشمسية.
يعد مجال الأبحاث في التفريغ الجزئي من أكثر المجالات تعقيداً كون الظروف القاسية الذي يتعرض لها العازل أثناء التشغيل متعددة ويصعب حصرها، ولهذا ليس من العجيب في شيء أنه بعد مرور أكثر من 50 سنة من البحث والتطوير في هذا المجال لازالت كثير من الأسئلة لم يستطيع الباحثون الإجابة عليها.
لمزيد من التفاصيل:
https://doi.org/10.1007/s42835-020-00414-9
