تُعدّ عمليات الفحص الدوري ومراقبة الحالة أمرًا بالغ الأهمية، ولكن لا تُوفّر جميع الطرق مستوى الرؤية اللازمة للكشف عن المشاكل في مرحلة مبكرة. بالنسبة لمحولات الجهد العالي، يُعدّ تحليل الغازات المذابة (DGA) أداة التشخيص الأكثر موثوقيةً وانتشارًا. من خلال تحليل الغازات المذابة في زيت عازل المحول، يكشف تحليل الغازات المذابة عن الأعطال الكهربائية والحرارية الخفية قبل وقت طويل من ظهورها أو تسببها في تلف سطحي.
يستكشف هذا المقال كيفية عمل DGA، وأنواع المشكلات التي يكتشفها، ولماذا يعد حجر الأساس للصيانة التنبؤية لمحولات HT.
لماذا لا تكفي عمليات التفتيش وحدها؟
تُعد طرق الفحص التقليدية والتقنيات الخارجية، مثل التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، مفيدة، إلا أنها تقتصر على اكتشاف المشاكل الظاهرة أو السطحية. قد يبدو المحول طبيعيًا من الخارج بينما يعاني من تدهور شديد داخليًا.
على سبيل المثال، قد يُطلق انهيار العزل غازات دون ظهور أعراض خارجية فورية. وبالمثل، قد تبقى التفريغات الجزئية داخل اللفات أو القوس الكهربائي داخل الزيت غير مرئية حتى يتفاقم العطل ويتحول إلى عطل كبير. وبحلول ظهور ارتفاع درجة حرارة السطح أو التغيرات الفيزيائية، غالبًا ما يكون الضرر واسع النطاق.
وهنا يتفوق نظام DGA. فبدلاً من انتظار العلامات الخارجية، يفحص مباشرةً المكونات الكيميائية داخل زيت المحول، موفرًا مؤشرًا مبكرًا ودقيقًا للأعطال الداخلية.
ما هو تحليل الغاز المذاب (DGA)؟
تحليل الغازات المذابة (DGA) هو طريقة تشخيصية مخبرية تُحلل الغازات المذابة في زيت عازل للمحولات. عند تعطل مواد العزل أو الزيت نتيجةً للإجهاد الكهربائي أو الحراري، تُطلق غازات بتركيزات قابلة للقياس. بتحديد هذه الغازات وتفسير نسبها، يُمكن للمهندسين تحديد نوع العطل الذي يحدث داخل المحول.
تتضمن العملية جمع عينة زيت، واستخراج الغازات المذابة، وتحليلها باستخدام كروماتوغرافيا الغاز. تُقارن النتائج بعد ذلك بالمعايير الدولية مثل IEC 60599 أو IEEE C57.104، مما يسمح للخبراء بتصنيف حالة المحول واقتراح الإجراءات التصحيحية اللازمة.
التوقيعات خطأ في DGA
تتوافق الغازات المختلفة مع ظروف خطأ مختلفة، مما يجعل DGA "بصمة" تشخيصية فعالة لصحة المحول:
الهيدروجين (H₂):غالبًا ما يرتبط بالتفريغ الجزئي أو نشاط الإكليل.
الميثان (CH₄) والإيثان (C₂H₆):مرتبط بارتفاع درجة حرارة الزيت أو العزل على مستوى منخفض.
الإيثيلين (C₂H₄):يشير إلى ارتفاع درجة حرارة الملفات أو الموصلات.
الأسيتيلين (C₂H₂):دليل قوي على حدوث قوس كهربائي أو تفريغ كهربائي شديد.
أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO₂):يشير إلى تدهور العوازل القائمة على السليلوز مثل الورق أو الكرتون المضغوط.
ومن خلال تحليل ليس فقط وجود هذه الغازات ولكن أيضًا نسبها النسبية، يمكن لفرق الصيانة التمييز بين عمليات الشيخوخة غير الضارة والأعطال الخطيرة النامية.
لماذا لا غنى عن DGA
تكمن أهم مزايا تقنية DGA في قدرتها على اكتشاف الأعطال مبكرًا. فعلى عكس عمليات التفتيش الخارجية، تُتيح هذه التقنية رؤية مباشرة للحالة الداخلية للمحول. ولأنها غير مُزعجة، لا تتطلب إيقاف التشغيل أو التفكيك، مما يجعلها عملية حتى للمحولات التي تحتاج إلى تشغيل مستمر.
توفر هذه الطريقة أيضًا تغطية شاملة، حيث تكشف عن المشاكل الحرارية والكهربائية والعزلية في اختبار واحد. وتستند إلى عقود من الاستخدام والتوحيد القياسي في هذا المجال، مما يعني أن النتائج متسقة وقابلة للمقارنة في جميع المرافق حول العالم. وبالنسبة لمديري الأصول، يُترجم هذا إلى مخاطر أقل، وعمر افتراضي أطول للمحولات، وتوفير كبير في التكاليف من خلال منع الأعطال غير المخطط لها.
متى يتم إجراء DGA
يكون اختبار DGA أكثر فعالية عند إجرائه بانتظام كجزء من برنامج مراقبة الحالة. يُجري العديد من المشغلين اختبارات سنوية أو نصف سنوية لتحديد الاتجاهات بدقة. كما ينبغي إجراؤه بعد أحداث تشغيلية غير عادية، مثل أعطال النظام، أو الصواعق، أو ارتفاعات الأحمال المفاجئة، إذ قد تُسبب هذه الأعطال توليد الغاز داخل المحول.
يُعدّ تتبع اتجاهات النتائج بمرور الوقت أمرًا بالغ الأهمية. يوفر اختبار واحد معلومات مفيدة، لكن التتبع طويل المدى يكشف ما إذا كانت تركيزات الغاز مستقرة، أو تتزايد تدريجيًا، أو ترتفع فجأة. يتيح تحليل الاتجاهات هذا للمشغلين اتخاذ الإجراءات اللازمة في الوقت المناسب - قبل أن يتفاقم العطل المتطور ويتحول إلى عطل خطير.
التقنيات التكميلية
على الرغم من أن تحليل DGA هو الأداة التشخيصية الرئيسية لمحولات الجهد العالي، إلا أنه لا يُستخدم بمعزل عن غيرها. لإجراء تقييم شامل لحالة المحول، غالبًا ما يُدمج مع اختبارات أخرى. يُمكن للتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء تحديد ارتفاع درجة حرارة المكونات الخارجية مثل البطانات أو المشعات. يكشف اختبار مقاومة اللفات عن تغيرات طفيفة في حالة الموصل. يُوفر تحليل الفوران فهمًا دقيقًا لتدهور عزل السليلوز، بينما يُقيّم اختبار محتوى الرطوبة وجود الماء في الزيت، مما يُقلل من قوة العزل الكهربائي.
وتشكل هذه الأساليب مجتمعة استراتيجية صيانة شاملة، مع وضع DGA في جوهرها.
التطبيقات في العالم الحقيقي
لقد أثبت تحليل DGA جدارته مرارًا وتكرارًا في مختلف الصناعات والمرافق. تعتمد عليه مرافق توليد الطاقة لمراقبة المحولات في محطات التوزيع، حيث تكون موثوقيتها أمرًا لا غنى عنه. وتستخدمه المنشآت الصناعية لحماية خطوط الإنتاج من انقطاعات الطاقة غير المتوقعة. وتطبق شركات المرافق تحليل DGA على أساطيل كاملة من المحولات لتحديد أولويات ميزانيات الصيانة وإطالة أعمار الأصول. وفي العديد من هذه العمليات، يُستكمل تحليل DGA بخدمات مثل إصلاح المحركات الكهربائية، مما يضمن أداءً موثوقًا لكل من المحولات والمحركات في ظل الظروف الصعبة.
في كل هذه الحالات، فإن التكلفة المنخفضة نسبيا لاختبارات DGA المنتظمة تتضاءل مقارنة بالمدخرات التي تولدها - سواء من خلال تجنب استبدال المحولات المكلفة أو منع الانقطاعات غير المخطط لها والتي قد تكلف ملايين الدولارات في فقدان الإنتاجية.
أفضل الممارسات لبرامج DGA
ولتحقيق أقصى قدر من القيمة لـ DGA، ينبغي على الشركات اتباع أفضل الممارسات المثبتة:
الحفاظ على الاتساق في أخذ العينات.ينبغي دائمًا جمع الزيت في ظل ظروف خاضعة للرقابة لتجنب التلوث أو فقدان الغاز.
اعتمد على تفسير الخبراء.يجب أن يتم تحليل تركيزات الغاز ونسبها بواسطة متخصصين ذوي خبرة ومعرفة بمعايير الصناعة.
التكامل مع التشخيصات الأخرى.ينبغي النظر إلى نتائج DGA جنبًا إلى جنب مع الاختبارات الكهربائية والحرارية للحصول على الصورة الأكثر دقة.
تتبع الاتجاهات طويلة الأمد.تُعد الاختبارات الفردية مفيدة، ولكن تحليل الاتجاهات على مدار الأشهر والسنوات يوفر الرؤية الأكثر وضوحًا فيما يتعلق بصحة المحول.
التصرف بناء على التحذيرات المبكرة.حتى الانحرافات الصغيرة يمكن أن تشير إلى مشكلة متطورة؛ والتدخل السريع يكون دائمًا أكثر فعالية من حيث التكلفة من الإصلاحات الطارئة.
خاتمة
محولات الطاقة العالية (HT) أصول حيوية، وقد يؤدي تعطلها إلى خسائر مالية وتشغيلية فادحة. يُعد تحليل الغازات المذابة (DGA) الطريقة الأكثر فعالية للكشف عن الأعطال الداخلية قبل أن تصبح حرجة، حيث يوفر مستوى من الفهم لا توفره عمليات التفتيش الخارجية وحدها.
من خلال دمج DGA في برنامج صيانة منظم، يكتسب المشغلون القدرة على اكتشاف الأخطاء المخفية مبكرًا، وجدولة الإصلاحات بشكل استراتيجي، وإطالة عمر معداتهم الأكثر قيمة.
