Table of Contents

وتشكل خطوط الطاقة العالية المولدة للكهرباء العمود الفقري للشبكات الكهربائية الحديثة، وتتحمل طاقة كبيرة على مئات الكيلومترات من محطات توليد الطاقة إلى مراكز التحميل، وتضع نظم العزل التي تدعم هذه الجهات ضغوطا كهربائية شديدة، وتضع حمولات ميكانيكية، وظروفا جوية قاسية على مدى عقود من الخدمة، وعندما تفشل العزلة، تتراوح النتائج بين التجاوزات المؤقتة وخطرات الحرق إلى تحطيم أوجه الفشل في أنماط الاختلال في وسائل الاختلال في وسائل الاختلال.

أساسيات العزل في خطوط الارتفاع

Insulation in overhead transmission lines serves to electrically isolate the energized conductor from the grounded tower structure. The primary insulating components are the suspension or tensions insulators that connect the conductor to the tower crossarm. Traditional materials include porcelain (ceramic forces:2]

وحدات الفشل الكهربائي

وتحدث حالات فشل كهربائي عندما لا يكون العزل قادرا على الحفاظ على الفولط المطبق عليه، مما يؤدي إلى انهيار جزئي أو كامل، وكثيرا ما تبدأ هذه الآليات في العيوب أو المناطق ذات الضغط العالي ويمكنها أن تبث بسرعة تحت ضغط كهربائي مستمر.

Disial Discharge and Its Consequences

وعلى الرغم من أن التصريف الجزئي هو شرارة كهربائية صغيرة ومحلية تحدث داخل أو على سطح العزل عندما يتجاوز ميدان الكهرباء المحلي قوة انهيار الوسيط المحيط (الهواء أو الغاز أو الصلب) وفي أجهزة الاستنشاق ذات خط ضغط عال، فإن PD عادة تتخذ شكل تصريفات سطحية [FL-LT:1] على طول التصريفات التراكمية

الإفراط في المشاركة والإنفصال التدريجي

الإضراب، عمليات التبديل، وكشف الأخطاء تولد إفراطاً في الحركة يمكن أن يتجاوز قدرة العزلة، وارتفاعاً في البرق، على سبيل المثال، قد يفرض نبضاً عالياً في الإجهاد السطحي مع ارتفاع في حجمه عدة مرات في حجم النظام الإسمي، وإذا كان ارتفاع الضغط على النسيج غير كافٍ، [إلقاء التلقيح]

التعقب والارتفاع

(ب) التتبع هو تشكيل مسار كربوني دائم ومستمر على سطح الموصل، يُستهل عادةً بالتصريف السطحي في وجود الرطوبة والتلوث، وتبدأ العملية عندما ] تسخن المادة السطحية المتسارعة، وتجفيفها إلى قنوات ضيقة تسمى " النطاقات الفوقية " ، وتولد درجات حرارة عالية بما يكفي من الكربون.

الشؤون الداخلية والخارجية

فالإشعاع هو تفريغ كامل عبر سطح الموصل، مما يتجاوز المواد العزلة، ويحدث الوميض الخارجي على طول المسار الجوي حول رفوف التلقيح، بينما يحدث الوميض الداخلي (المتفجر في مشغلات خطوط الرؤوس) من خلال عيب في العزل الصلب، ويتسبب الارتداد الخارجي في أكثر أنماط الفشل شيوعا في البيئات الملوثة.

الفشل الميكانيكي

ويجب على المرشدين مقاومة الحمولات الميكانيكية الثابتة والدينامية من وزن الموصل والريح والجليد والزلازل، وقد تحدث الفشل الميكانيكي فجأة، مما يلقي بالسلوك ويتسبب في انقطاع الطين، وهي خطرة بوجه خاص في الموصلات المركبة حيث لا يظهر نواة الألياف تدهوراً واضحاً قبل حدوث كسر كارثي.

التأشيرات والتأشيرات

ويتسبب تقلص الظواهر الحرارية في حدوث اضطرابات في الأورام، وتصلبات منخفضة الارتفاع، وتصلب الاضطرابات في الاضطرابات التي تصيب الاضطرابات في الأوعية الدموية في الوصلات البينية للمصابيح، مما يؤدي، بمرور الوقت، إلى ] الإرتداءات المطاطية عند وصلة الرؤوس المطاطية للخلوق أو عند تركيب الإجهاد

الجليد وريح السحب

ويمكن أن يؤدي تراكم الجليد الثقيل على الموصلات إلى مضاعفة الحمولة الميكانيكية على خيوط النسيج عدة مرات، كما يمكن لقطع الجليد أن تنتج قوى دينامية مع سقوط قطع، وعندما تقترن هذه المركبات بريح قوية، يمكن أن تتجاوز الحمولات الميكانيكية ]

الصراخ الحراري و الإجهاد

وتتسبب التغيرات في درجة الحرارة المحيطة في توسع حراري بين الوصل والتجهيزات المعدنية ومواد التلقيح، كما أن الفرسان والمعادن لديهم معامل مختلفة للتوسع الحراري، مما يسبب ضغوطاً مشععة يمكن أن تكسر الخزف حول الدبوس.

التأثير المادي والفضائي

ويمكن أن تؤدي الأشجار المنهارة، والانهيارات الصخرية، واصطدام المركبات بالأبراج، وتلف البنادق (العملية المستهدفة) إلى إحداث أثر ميكانيكي مباشر على المصابين بالبرسول، حيث تُرشّح الفول والزجاج وتُتحطم عند الارتطام، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى فشل خطي مباشر، كما أن المكونات المركبة تتحول إلى عوامل تمزقها محليا، ولكنها تُحدث تخفيضات عميقة أو تُتُتَجَرَت من مواقعها.

التحلل البيئي والكيميائي

وتفرض البيئة الخارجية هجمات كيميائية وجسدية عدوانية على مواد العزل، وتختلف حدة هذه المواد حسب الجغرافيا: فالمناطق الساحلية والصناعية والصحراء والمناطق المدارية تطرح تحديات مختلفة.

الهضم، و المطر، والعدام التصاعدي

ولا يؤدي التلقيح نفسه إلى تدهور المضاربة الصلبة، ولكنه ييسر آليات الفشل الناشطة من الناحية الكهربائية، وتزيد من سرعة تسرب المياه في مطاط ذي سطح مائي من طراز هيدروفوبيك، وتخفض من معدل التسرب؛ غير أنه بعد إطالة الرطب أو التلوث، يمكن فقدان الهيدروفوبيتي، وعندما يخترق تصميم المياه الوصل بين الركيزة والسكن في مركب (عمل معروف باسم [FT].

الرواسب وضوء الشمس

ويمكن أن يتطور الآن البوليمرات العضوية المتردية في النسيج الفوقي - باء (80-315 نانوغرام) وأشعة فوق البنفسج (305-400 نانو متر) في المناطق الفوقية ذات الصبغة الفموية، والبوليمرات العضوية المتحللة من البوليمرات المركبة المركبة المركبة المركبة المركبة في النسيج (Silicone) ()

التلوث، والسل، والتنبؤ الصناعي

وتزيد طبقات التلوث على سطح الموصلات من السلوك السطحي، مما يزيد من التسربات وخطر حدوث الارتحال، وفي المناطق الساحلية، تؤدي ملح البحر ، وتخلق الودائع أفلاماً ذات سلوكيات عالية؛ وفي المناطق الصناعية، تُنتج عن الإسمنت، أو رماد الذبابات، أو الجسيمات الكيميائية، يحدد قانون السلامة الكهربائية الوطني، وساد 608.

العوامل البيولوجية

فالطيور والحشرات والحيوانات يمكن أن تُعرّض للخطر بصورة مباشرة أو غير مباشرة. ) يمكن أن تؤدي الوصلات السائلة إلى سلوكيات مُضللة، ولا سيما في ظل ظروف جافة يتبعها الرطوبة.

التحلل العمري والمادي

وحتى بدون عيوب خارجية أو أحداث كارثية، فإن المواد العزلية تخضع لشيخوخة أساسية تؤدي إلى تخفيض الأداء ببطء، ففهم معدل وعلامات الشيخوخة يساعد على استبدال جداول المرافق قبل فشلها في الخدمة.

الفيتيك

(أ) يسبب الإجهاد الكهربائي المتكرر (بتواتر الطاقة ومن الوصلات) أضراراً تراكمية في البنية التحتية الدقيقة في مقاييس الديليكت الصلبة، وفي الخزف، يمكن للتدفئة المحلية أن تسبب تضليلاً في التوسع الحراري، مما يؤدي إلى حدوث آثار مصغرة.() وفي الزجاج، تهاجر الأورام الملحية تحت عنوان " DC " (ما يتعلق بخطوط الديوكسينات البيرفلورية) ولكنها مهمة بالنسبة للبيوتادايين HVDC)، مما يتسبب في تدهور تدريجي في الشبكة الزجاجية.

التفكك الكيميائي (هيدروليسي، أوكسد)

وتحلل البوليمرات من خلال ردود الفعل الكيميائية على المياه والأكسجين. Hydrolysis) من السندات التي تستخدم في راتنجات الأوكسي (المستخدمة في بعض القضبان المركبة) تكسر سلسلة البوليمر، وتخفض القوة الميكانيكية وتخلق مسارات سلوكية.

تآكل وسطح الوجه

فالتجريد من الرذاذ هو شبكة من الغرامات، أو الشقوق الضحلة (الفخور) على سطح النسيج، التي عادة ما تكون ناجمة عن الإجهاد الحراري أو الميكانيكي، وفي مركبات البوليمر، فإن التشنجات تعرض المواد الطازجة للتآكل بسبب التهاب الرئوي أو الأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تعرض الجسم الخزفي للتآكل البصري والارتفاع.

آليات الفشل المتقدمة في المكونات المركبة

وبما أن الموصلات المركبة أصبحت هي المميزة للخطوط الجديدة، فقد ظهرت عدة أساليب فشل فريدة من نوعها في تصميمها.

Fracture of Fiber-Reinforced Rods

وكسر الرئة مفاجئ، وفشل مفجع في النواة المركبة دون إنذار، وكثيرا ما يحدث تحت حمولة آلية عادية، وسببه كسر في الإجهاد، و، وتحول النسيج الزجاجي الخفي عندما يتعرض للرطوبة والحما (من الكشف عن السور الكامن).

الفشل بين الشيد والكون

(أ) [الربط بين السكن المطاطي الحرفي ولب الألياف له أهمية حاسمة بالنسبة للاختتام. ويمكن أن تحدث حالات الانفصال (الفصل بين الوجوه) بسبب سوء التصنيع أو التدوير الحراري أو التلويث الميكانيكي أثناء التركيب.

تعقب وتحديق مطاط سيليكون

وعلى الرغم من أن مطاط السيليكون هو في جوهره هودروفوربيتش، فإن الشيخوخة تقلل من قدرته على استعادة الهيدروفوب بعد التلوث أو العروق، وتكليف طبقة سطحية مستنفدة للهيدروفيات، وهو عملية عادية للشيخوخة تزيد من سرعة السير السطحي، وفي الحالات القصوى، يمكن للتتبع السطحي أن يتطور على طول الشوفان، مما يتخطى مسارات الزاحف المعتزمة)١(.

التقنيات التشخيصية ورصد حالات الطوارئ

ومن الضروري الكشف عن الفشل الوشيك في العزل، وتستخدم المرافق الحديثة مجموعة من أدوات التشخيص على الإنترنت وخارجها.

التفتيش الافتراضي وعلم الحرارة تحت الحمراء

وتبيّن التفتيش البصري من الأرض أو بواسطة كاميرات مجهزة بالطائرات بدون طيار الضرر الواضح: الأغطية المكسورة (الطنان أو الزجاج) أو المضغ أو التشقق (الحيازة)، أو التآكل في تركيبات النهاية، أو طبقة التلوث.

الرصد الحالي

ويوفِّر التسجيل المستمر لسجل التسرب الحالي على الأوتار المبرِّعة الفردية نظرةً آنيةً إلى حالة سطح الأرض، إذ تقيس أجهزة الاستشعار الحديثة حجم ومواءمة محتوى LC. وتزيد في الروابط الحالية الثالثة المتوائمة مع نشاطات التلقيح الجاف، وتثير أجهزة الإنذار لدى تجاوز العتبات، مما يتيح الغسيل المستهدف أو الاستبدال قبل حدوثه.

الكشف الجزئي عن المعلومات

ويُحدد الكشف عن الديوكسينات باستخدام الأزواج الأسريين، أو مركبات الكربون الهيدروفلورية (المحولات الحالية ذات التردد العالي)، أو أجهزة الاستشعار فوق الصوتية، نشاط التصريف المحلي داخل أو على الموصل، وتميز قياسات الديوكسينات PD عن ظروف الرطب أو الكثافة العالية عندما تكون التصريفات السطحية نشطة، وفي أجهزة القياس المركبة، يشير المسح الرئوي الداخلي إلى عيوب خطير (التلقيح أو الواجهة).

تحليل الاستجابة التغذوية

(أ) تقنيات مثل المضاربة الغذائية و] التحلل/الاستنباط في التحلل في المختبرات الافتراضية في المستقبل، هي التي توفر بصمات الأصابع المعقدة للناسور وعامل الخسارة على نطاق الترددات الناشئة في المصانع.

التدابير الوقائية وتحسينات التصميم

والمعرفة بأساليب الفشل تدفع الحلول الهندسية التي توسّع نطاق الحياة العزلة وتخفض احتمال الفشل.

Silicone Grease and Hydrophobicity Recovery

وتعيد استخدام شحيحة السيليكون في أسطح الموصلات (لا سيما المصابون بالهيدروفوبيك) وتمنع تصوير المياه، وتملأ الغسيل كميات كبيرة من المراكب السطحية ورطوبة الصدر، غير أنها تراكم التلوث ويجب إعادة استخدامها كل سنتين إلى خمس سنوات.

تصميمات الشياطين الهوائية

وتخفض السقائف الأيرودينامية (على شكلها الجوي) تراكم الملوثات وتيسر التنظيف الذاتي عن طريق الأمطار والرياح، كما أن السماد المُخَلَّب (أضلاع طويلة وقصيرة) في تصميمات الموصلات المركبة تزيد من مسار التزاحف المتناوب وتجعل من التلوث أقل احتمالا، كما تؤثر الصورة المُنْقَلة على إنشاء الكارونا؛ وتُحد من التصفحات التي تُن.

المعتقلون والتجمعات الكبيرة

كما أن حلقات التخرج (حلقات كورونا) هي مناورات معدنية تم تركيبها في الطرف العالي من سلسلة التلقيح لتوزيع الإجهاد الكهربائي ووقف تصريف الكارونا، كما أنها تقلل من التدرج الميداني الكهربائي على طول الموصل، وتحمي العزل من الأضرار الناجمة عن ارتفاع حجمه، وفي خطوط الارتفاع العالية (فوق عام 2000م) تكون حلقات التخرج حرجة بسبب انخفاض عدد الترددات.

انتقاء المواد وتجميع المواد

إن اختيار المواد العزلة الصحيحة للسياق الجغرافي والبيئي هو أكثر التدابير الوقائية فعالية، فعلى سبيل المثال، يفضل المطاط الذي يحتوي على محتوى عالي الكثافة ومثبتات التردد فوق العالي في المناطق ذات التربة العالية؛ وكثيرا ما يتم اختيار الموصلات الزجاجية لشفائها للكسر الواضح (حيث يسهل رصد قرص متضرر)؛ ويمكن استخدام الخزف الذي يحتوي على مقاومة شبه متطورة في مناطق التلوث الثقيل.

المعايير والاختبارات

International standards provide the framework for evaluating insulation failure modesulation and eligibleing products. For overhead line insulators, key standards include IEC 60383 (porcelain and glass), ]IEC 62217 (polymeric insulators),

  • Meechanical tests]: tension, torsion, and cantilever load to verify failing load.
  • Electrical tests]: جفاف ومرن من حيث تواتر الطاقة، وضغط البرق على الصمود، وتغيير اختبارات الاندفاع.
  • Tracking and erosion tests: salt fog test (IEC 60507) and rotating wheel dip test (IEC 60507) assess pollution performance.
  • Water immersion and boiling water tests (IEC 62217) verify seal integrity and moisture resistance of composite insulators.
  • Thermalميكانيكي performance test] (TMP) cycles the insulator through temperature extremes underميكانيكي load to simulate aging.

For more detailed guidance, refer to ] IEC 62217:2013] and ]IEE 1024-2013].

خاتمة

إن العزل العالي المدى في خط الضغط يخضع لتفاعل معقد بين الطاقة الكهربائية والميكانيكية والبيئية والضغوط الناشئة، ويمكن أن يتجلى الفشل في التتبع والارتفاع في المستقبل تحت التلوث، أو كسر في الوصلات المركبة من جراء الهجوم الحمضي، أو فقدان القدرة على التشخيص تدريجياً للهيدروفوري مما يعجل بتآكل السطح، ولا توجد مواد أو تصميمات وحيدة محصنة لجميع أنماط الفشل؛