ما يخطئ المهندسون بشأن الزحف على البطانات الخزفية

مقدمة

مسافة الزحف هي واحدة من أكثر المعلمات التي يساء فهمها في مواصفات قواطع الدوائر الكهربائية الخارجية - وتتراوح عواقب الخطأ في فهمها من التعقب السطحي المتسارع إلى الوميض الكارثي في بيئات المحطات الفرعية الحية. يرتكب المهندسون الذين يحددون مواصفات البطانات الخزفية على قواطع الدوائر الكهربائية الخارجية VCBs و SF6 CBs بشكل روتيني نفس الأخطاء الحسابية: تطبيق قيم الزحف الاسمية دون تصحيح التلوث، أو الخلط بين مسافة الزحف المحددة والزحف الكلي، أو اختيار فئة التلوث IEC بناءً على الجغرافيا وحدها بدلاً من ظروف الموقع الفعلية.

الجواب المباشر: يتطلب اختيار مسافة الزحف الصحيحة للبطانات الخزفية على البطانات الخزفية الخارجية VCBs و SF6 CBs تطبيق تصنيف شدة الموقع iec 60815 iec 60815¹, ، وحساب مسافة الزحف المحددة مقابل أعلى جهد للنظام، والتحقق من هندسة ملف تعريف السقيفة بالكامل - وليس فقط الرقم المليمتري الرئيسي في ورقة البيانات.

بالنسبة لمهندسي الكهرباء الذين يديرون مشروعات ترقية الشبكة، ومديري المشتريات الذين يقومون بتوريد قواطع الدوائر الكهربائية الخارجية للمحطات الفرعية ذات الجهد العالي، ومقاولي الهندسة والمشتريات والبناء الذين يحددون مواصفات المعدات وفقًا لمعايير IEC، يحل هذا الدليل أكثر أخطاء حساب الزحف شيوعًا وتكلفة في هذا المجال.

جدول المحتويات

• ما هي مسافة الزحف على البطانات الخزفية وما أهميتها بالنسبة للبطانات الخزفية الخارجية؟
• لماذا تفشل حسابات الزحف القياسية في بيئات المحطات الفرعية الحقيقية؟
• كيف يمكنك تحديد مسافة الزحف بشكل صحيح لتطبيق قواطع الدوائر الكهربائية الخارجية الخاصة بك؟
• ما هي الأخطاء الأكثر ضررًا في التركيب والصيانة التي تضر بأداء الصفحات الزاحفة؟

ما هي مسافة الزحف على البطانات الخزفية وما أهميتها بالنسبة للبطانات الخزفية الخارجية؟

مسافة الزحف هي أقصر مسار يقاس على طول سطح العازل الصلب بين جزأين موصلين - في سياق أجهزة VCBs الخارجية و SF6 CBs، وهذا يعني المسار على طول سطح البطانة الخزفية من طرف التوصيل المباشر إلى شفة التأريض. وهو يختلف اختلافًا جوهريًا عن مسافة الخلوص، وهي الفجوة الهوائية المستقيمة بين الموصلات.

والأهمية الهندسية مباشرة: في بيئات المحطات الفرعية الخارجية، تتراكم رواسب التلوث - الغبار والملح والملوثات الصناعية وفضلات الطيور - على أسطح البطانات. عندما تصبح هذه الرواسب رطبة، فإنها تشكل طبقة موصلة. إذا كانت المسافة الزاحفة غير كافية لشدة التلوث في الموقع، يتدفق تيار التسرب على طول السطح، مما يولد حرارة، ويؤدي إلى تفحيم طبقة البورسلين الزجاجية، وفي النهاية يؤدي إلى حدوث وميض يمكن أن يدمر الجلبة ويؤدي إلى تعطل قاطع الدائرة الكهربائية في ظروف الشبكة الحية.

المعلمات الفنية الرئيسية لبطانات البورسلين على البطانات الخزفية في الهواء الطلق VCBs و SF6 CBs

• المادة: بورسلين الألومينا عالي الحرق (محتوى الألومينا ≥ 55%) أو البورسلين الكهربائي مع تشطيب السطح المزجج
• مسافة الزحف المحددة: معبراً عنه بوحدة مم/كيلو فولت (جهد الطور إلى الطور)؛ تحدد المواصفة القياسية IEC 60815 أربع فئات تلوث
• قوة العزل الكهربائي: ≥ 170 كيلو فولت/سم للكهرباء القياسية ≥ 170 كيلو فولت/سم
• القوة الميكانيكية: تصنيف الحمولة الكابولية لكل آي إيك 62155²; ؛ حرجة بالنسبة لمركبات VCBs الخارجية المثبتة على أعمدة معرضة للرياح وتحميل الجليد
• الفئة الحرارية: درجة حرارة التشغيل المستمر من -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية
• مقاومة السطح (جاف): ≥ 10¹ ² Ω؛ يتحلل بشكل كبير في ظروف التلوث الرطب
• الامتثال للمعايير: IEC 60815-1 (تصنيف التلوث)، IEC 62155 (العوازل الخزفية المجوفة)، IEC 62271-100 (متطلبات عازل قاطع الدائرة الكهربائية)

لمحة موجزة عن فئات التلوث IEC 60815

• الفئة أ (خفيف جداً): 16 مم/كيلو فولت - بيئات ريفية نظيفة، منخفضة الرطوبة
• الفئة ب (خفيفة): 20 مم/كيلو فولت - صناعات خفيفة، مناطق حضرية منخفضة الكثافة
• الفئة ج (متوسطة): 25 مم/كيلو فولت - المناطق الصناعية والمناطق الساحلية والتلوث المعتدل
• الفئة د (ثقيلة): 31 مم/كيلو فولت - صناعي ثقيل، ساحلي مع رذاذ الملح، صحراوي مع عواصف ترابية متكررة
• الفئة e (ثقيل جداً): ≥ 31 مم/كيلو فولت - ساحلي شديد، وقرب المصانع الكيميائية، والصناعية الاستوائية عالية الرطوبة

تنطبق هذه القيم على محددة مسافة الزحف المحسوبة مقابل أعلى جهد من الطور إلى الطور للنظام - وليس الجهد الاسمي، وليس جهد الطور إلى الأرض.

لماذا تفشل حسابات الزحف القياسية في بيئات المحطات الفرعية الحقيقية؟

هذا هو المكان الذي تحدث فيه الأخطاء الهندسية الأكثر تكلفة. يمكن أن تفشل البطانة التي تلبي متطلبات IEC 60815 الزاحفة على الورق في الخدمة في غضون 18 شهرًا إذا كانت منهجية الحساب معيبة. فيما يلي أوضاع الفشل الأربعة الأكثر شيوعًا في مواصفات الزحف.

مقارنة نمط الفشل: الأخطاء الحسابية الشائعة مقابل الممارسة الصحيحة

نوع الخطأ	ممارسة غير صحيحة	الممارسة الصحيحة
مرجع الجهد	باستخدام الجهد الاسمي (على سبيل المثال، 33 كيلو فولت)	باستخدام أعلى جهد للنظام Um (على سبيل المثال, آي إيك 600383)
تعيين فئة التلوث	تحديد الفئة بناءً على خريطة البلد/المنطقة	قياس التفريغ الكهرومغناطيسي للبيئة والتنمية المستدامة الخاص بالموقع وفقًا للمواصفة IEC 60815-1
قياس التجعد	قبول الزحف الكلي من ورقة البيانات	التحقق من الزحف الفعال باستثناء السقائف التي يقل عمقها عن 25 مم
هندسة المظهر الجانبي للسقيفة	تجاهل تباعد السقيفة وميلها	تأكيد مقاومة الضباب أو السقيفة المتناوبة للتلوث الرطب
تصحيح الارتفاع	لا يوجد تخفيضات فوق 1,000 متر فوق مستوى سطح البحر	تطبيق عامل تصحيح الارتفاع IEC 60815 IEC 60815

الخطأ المرجعي للجهد الكهربي: الأكثر تكلفة والأكثر شيوعًا

الخطأ الوحيد الأكثر شيوعًا هو حساب مسافة الزحف المحددة مقابل جهد النظام الاسمي بدلاً من أعلى جهد للنظام (Um). تعرف المواصفة القياسية IEC 60038 (Um) بأنه الحد الأقصى لجهد الطور إلى الطور الذي يمكن للنظام تحمله في ظروف التشغيل العادية - عادةً ما يكون 10% أعلى من الجهد الاسمي.

بالنسبة لنظام جهد 33 كيلو فولت Um = 36 كيلو فولت. وعند الفئة IEC c (25 مم/كيلوفولت)، يكون إجمالي الزحف المطلوب هو:

25 مم/كيلو فولت × 36 كيلو فولت = 900 مم

سيحسب المهندس الذي يستخدم 33 كيلو فولت الاسمي 825 مم فقط - وهو نقص 8.31 تيرابايت 3 تيرابايت، وهو ما يمكن أن يعني، في محطة فرعية صناعية ساحلية، الفرق بين التشغيل الموثوق به وحدث وميض خلال موسم الرياح الموسمية الأول.

حالة واقعية حادثة وميض مشروع ترقية الشبكة

تواصل مدير مشتريات في أحد مرافق الطاقة في جنوب آسيا بعد تعرضه لحالتي وميض جلبة على جلبة خارجية من مركبات SF6 CBs الخارجية المركبة حديثًا في محطة فرعية لترقية الشبكة بجهد 33 كيلو فولت في غضون 14 شهرًا من بدء التشغيل. كانت المواصفات الأصلية قد اختارت الفئة (ب) من IEC (20 مم/كيلوفولت) بناءً على خريطة التلوث الإقليمية، دون إجراء اختبار التفكيك الكهرومغناطيسي للبيئة والتحميل والتبريد في الموقع.

كشف التحقيق في الموقع أن المحطة الفرعية كانت تقع على بعد 4 كم من منشأة لتصنيع الأسمنت - مما يرفع شدة التلوث الفعلية إلى الفئة (د) من IEC. وفرت البطانات المركبة زحفًا إجماليًا يبلغ 660 مم مقابل متطلبات 1116 مم. لقد زودنا البطانات الخارجية البديلة للبطانات الخارجية ببطانات خزفية مصنفة بـ 31 مم/كيلو فولت (الفئة د)، مما يوفر زحفًا إجماليًا يبلغ 1116 مم على أساس 36 كيلو فولت أم. تم تشغيل المحطة الفرعية دون وقوع حوادث خلال ثلاثة مواسم موسمية لاحقة.

كيف يمكنك تحديد مسافة الزحف بشكل صحيح لتطبيق قواطع الدوائر الكهربائية الخارجية الخاصة بك؟

يتبع اختيار الزحف الصحيح للبطانات الخزفية في البطانات الخزفية الخارجية VCBs و SF6 CBs منهجية منظمة ومحددة الموقع - وليس جدول بحث مختصر. فيما يلي عملية الاختيار على المستوى الهندسي.

الخطوة 1: إنشاء مرجع الجهد الصحيح

• حدد أعلى جهد للنظام Um وفقًا للمواصفة IEC 60038 لمستوى الجهد الاسمي الخاص بك:
  • 11 كيلو فولت اسمي → أم = 12 كيلو فولت
  • 33 كيلو فولت اسمي → أم = 36 كيلو فولت
  • 66 كيلو فولت اسمي → Um = 72.5 كيلو فولت
• يجب أن تستخدم جميع حسابات الزحف جميع حسابات الزحف أم، وليس الجهد الاسمي
• بالنسبة لتطبيقات الجهد العالي التي تزيد عن 52 كيلو فولت، تأكد من توافق Um مع رمز شبكة مشغل النظام

الخطوة 2: إجراء تقييم شدة التلوث الخاص بالموقع

لا تعتمد على خرائط التلوث الإقليمية وحدها. تتطلب IEC 60815-1:

• قياس ESD⁴: اختبار كثافة الترسبات الملحية المكافئة على العوازل المرجعية المثبتة في الموقع لمدة 6-12 شهرًا على الأقل
• قياس NNSDD⁵: كثافة الترسبات غير الذائبة لتوصيف مساهمة التلوث غير الأيوني
• عوامل المناخ الجزئي: اتجاه الرياح السائدة، والقرب من الساحل (<10 كم = ارتفاع نسبة الأملاح)، ومصادر الانبعاثات الصناعية في نطاق 5 كم، وتواتر الضباب

الخطوة 3: حساب إجمالي مسافة الزحف المطلوبة

قم بتطبيق قيمة الزحف المحددة IEC 60815 لفئة التلوث المؤكدة:

• الزحف الكلي (مم) = الزحف النوعي (مم/كيلو فولت) × أم (كيلو فولت)
• تحقق من أن رسم البطانات الخاص بالشركة المصنعة يؤكد هذا الإجمالي المقاس على طول ملف السقيفة الفعلي
• استبعاد أي أقسام سقيفة بعمق أقل من 25 مم من حساب الزحف الفعال وفقًا للمواصفة IEC 60815-3

الخطوة 4: التحقق من هندسة ملف تعريف السقيفة لأداء التلوث الرطب

بالنسبة لمركبات VCBs VCBs الخارجية و SF6 CBs في البيئات عالية التلوث أو الرطوبة العالية:

• ملف تعريف مضاد للضباب: سقائف كبيرة متناوبة ذات تجاويف سفلية عميقة؛ مفضلة لمواقع المحطات الفرعية الساحلية والاستوائية
• الملف الشخصي القياسي: تباعد سقيفة موحدة؛ مناسبة لبيئات التلوث الصناعي الجاف
• ميل السقيفة: انحدار 5 درجات كحد أدنى إلى الأسفل على جميع السقائف لتعزيز التنظيف الذاتي بواسطة الأمطار

سيناريوهات التطبيق حسب بيئة المحطة الفرعية

• محطات الشبكة الساحلية الفرعية الساحلية (أقل من 10 كم من البحر): IEC Class d كحد أدنى؛ سقيفة مضادة للضباب؛ 31 مم/كيلو فولت على أساس Um
• المحطات الفرعية للمنطقة الصناعية: اختبار البيئة والتنمية المستدامة للموقع إلزامي؛ الفئة ج-د حسب قرب مصدر الانبعاثات
• ترقيات الشبكة الصحراوية/العالية الغبار: فئة d مع مراعاة طلاء السيليكون الكاره للماء لتراكم الغبار الشديد
• المحطات الفرعية ذات الارتفاعات العالية (أكثر من 1,000 متر على ارتفاعات عالية): تطبيق تصحيح الارتفاع IEC 60815 IEC 60815؛ تنخفض القوة العازلة للهواء حوالي 1% لكل 100 متر فوق 1,000 متر
• البيئات الاستوائية عالية الرطوبة: الفئة د-هـ؛ إعطاء الأولوية للجلبة المضادة للضباب وهندسة التنظيف الذاتي

ما هي الأخطاء الأكثر ضررًا في التركيب والصيانة التي تضر بأداء الصفحات الزاحفة؟

قائمة التحقق من التركيب والصيانة

1. تحقق من اتجاه الجلبة: يجب تركيب البطانات البورسلين على البطانات الخارجية ذات السقيفة الافتراضية الخارجية بحيث تكون السقيفة متجهة لأسفل بزاوية ميل صحيحة - التركيب المقلوب يلغي وظيفة التنظيف الذاتي للسقيفة
2. فحص سلامة السطح قبل التنشيط: افحص بحثًا عن وجود رقائق نقل أو تشققات في التزجيج أو تلوث؛ أي تلف في السطح يقلل من مسار الزحف الفعال ويخلق مواقع بدء التفريغ الجزئي
3. قم بتطبيق عزم الدوران الصحيح على براغي الحافة: يؤدي الضغط الزائد على الشفاه الخزفية إلى حدوث تشقق دقيق في جسم السيراميك - استخدم مفتاح عزم دوران معاير حسب مواصفات الشركة المصنعة (عادةً 25-40 نيوتن متر لجلبة البطانات MV)
4. إجراء اختبار العزل الكهربائي المسبق للتشغيل: اختبار تحمل تردد الطاقة وفقًا للمواصفة IEC 62271-100؛ للتأكد من سلامة الجلبة بعد التركيب
5. وضع جدول زمني لمراقبة التلوث: بالنسبة لمواقع الفئة (ج) وما فوقها، حدد موعدًا للفحص البصري كل 6 أشهر والتنظيف كل 12 شهرًا أو بعد أحداث التلوث الكبرى

الأخطاء الشائعة التي تقلل من دورة حياة البطانات

• طلاء أو طلاء البطانات بمواد غير معتمدة: يمكن للطلاء المطبق ميدانيًا الذي لا يعتمد على السيليكون الكاره للماء أن يحبس التلوث ويسرع من تتبع السطح - استخدم دائمًا طلاء السيليكون RTV المعتمد من الشركة المصنعة إذا كان هناك حاجة إلى تحسين السطح
• تجاهل مؤشرات التفريغ الجزئي: الطقطقة المسموعة أو الهالة فوق البنفسجية المرئية ليلاً أو رائحة الأوزون بالقرب من البطانات الخارجية من VCB هي علامات تحذير مبكرة لتدهور سطح الزحف - لا تؤجل التحقيق
• تخطي اختبار مقاومة العزل بعد التنظيف: بعد الغسيل، تأكد من مقاومة العزل ≥ 1,000 MΩ قبل إعادة التنشيط؛ يمكن أن تقلل بقايا التنظيف الرطبة من مقاومة السطح مؤقتًا إلى مستويات خطيرة
• تطبيق فئة التلوث العامة على المحطات الفرعية متعددة المناطق: قد يكون للمحطات الفرعية الخارجية الكبيرة تعرض مختلف للتلوث في مواقع جلبة مختلفة - تتطلب المراحل المواجهة للرياح التي تواجه مصادر صناعية فئة زحف أعلى من المراحل المواجهة للريح

الخاتمة

إن مسافة الزحف على البطانات الخزفية ليست مواصفات خانة اختيار - إنها عملية حسابية هندسية دقيقة تحدد مباشرةً ما إذا كان سقيفة VCB الخارجية أو SF6 CB الخاصة بك في الهواء الطلق ستنجو من أول موسم رطب ملوث أو تفشل بشكل كارثي في بيئة شبكة حية. تتطلب الممارسة الصحيحة مرجعًا للجهد المستند إلى أم، وتصنيفًا للتلوث ESDD الخاص بالموقع وفقًا للمواصفة IEC 60815، وهندسة ملف تعريف السقيفة التي تم التحقق منها، وبرنامج صيانة منضبط لدورة الحياة. الخلاصة الأساسية: إن المهندسين الذين يتقنون عملية الزحف بشكل صحيح هم الذين يتعاملون مع معايير IEC كحد أدنى، وليس كطريق مختصر - وتعمل محطاتهم الفرعية لمدة 25 عامًا دون حدوث وميض كهربائي.

الأسئلة المتداولة حول مسافة الزحف على البطانات الخارجية VCB و SF6 CB

1. إرشادات موحدة لاختيار العوازل عالية الجهد وتحديد أبعادها للظروف الملوثة. ↩

2. المواصفات الفنية ومتطلبات الاختبار للعوازل الخزفية المجوفة المستخدمة في المعدات الكهربائية. ↩

3. المرجع الرسمي للجهود القياسية في أنظمة النقل والتوزيع الكهربائية. ↩

4. منهجية تقنية لقياس كثافة الملح على أسطح العوازل لتحديد شدة التلوث. ↩

5. بروتوكول قياس الرواسب غير القابلة للذوبان المستخدم لتوصيف تأثير التلوث البيئي على العزل. ↩