يُعد زيت المحولات أساسيًا للتشغيل الفعال والآمن لمحولات الطاقة. يعمل هذا الزيت - المعروف باسم زيت عزل المحولات - كعازل ومبرد في آنٍ واحد، وهو يُساعد على تبديد الحرارة والحفاظ على قوة العزل الكهربائي في أنظمة الجهد العالي. ومع ذلك، فإن التعرض للإجهاد الكهربائي والأكسجين ودرجات الحرارة المرتفعة يؤدي إلى تدهور الزيت بمرور الوقت، مما يؤدي إلى تكوين مركبات حمضية ورواسب وتراكم الرطوبة. تُضعف هذه الملوثات خصائص الزيت العازلة والحرارية، مما يزيد من خطر تعطل المحول.

للتخفيف من هذه المخاطر وإطالة عمر المحولات، يُعدّ استصلاح زيت المحولات أحد أكثر الحلول فعالية. تُقدّم هذه المقالة نظرةً مُعمّقةً على عملية تحلل زيت المحولات، وعواقب الزيت الملوث، وكيف يُحسّن الاستصلاح الأداء، مع توفير بديل مستدام وفعّال من حيث التكلفة لاستبدال الزيت.

فهم تدهور زيت المحولات وتأثيره

يتدهور زيت المحولات بشكل طبيعي مع مرور الوقت نتيجة تفاعله مع البيئة المحيطة والضغوط الكهربائية الداخلية. يحدث هذا التدهور بشكل رئيسي بسبب الأكسدة والتحلل الحراري، وكلاهما يُنتجان نواتج ثانوية غير مرغوب فيها.

مع تقدم عمر الزيت، يصبح أكثر حمضيةً ويتكون فيه رواسب ومركبات قطبية، مما يُضعف قوة العزل الكهربائي وموثوقية المحول بشكل عام. كما يمكن أن تنتقل الملوثات إلى العازل، مما يُسرّع تدهوره ويُعقّد جهود الترميم. إذا تُرك الزيت القديم دون معالجة، فقد يُسبب سلسلة من الأعطال التشغيلية:

1. زيادة الخسائر العازلة

مع مرور الوقت والتلوث، يصبح زيت المحولات أكثر توصيلًا للكهرباء. وهذا يُسبب خسائر في العوازل الكهربائية - تيارات تسرب تؤدي إلى تبديد الطاقة على شكل حرارة. ويؤدي هذا النقص في الكفاءة إلى ارتفاع تكاليف الطاقة وانخفاض أداء النظام.

2. انخفاض القوة العازلة

من أهم خصائص زيت المحولات قدرته على العزل بين المكونات النشطة. مع تدهور الزيت، تقل قوته العازلة بسبب الرطوبة والأحماض والملوثات القطبية الأخرى. هذا يزيد من خطر التفريغ الكهربائي أو القوس الكهربائي، مما قد يؤدي إلى إتلاف المكونات الداخلية.

3. دخول الرطوبة والاحتفاظ بها

الزيت القديم أقل فعالية في صد الماء، مما قد يؤدي إلى تراكم الرطوبة الداخلية. تعمل الرطوبة كموصل، مما يقلل من سلامة العزل ويزيد من احتمالية تلفه. كما أنها قد تُسهّل التآكل الداخلي وتُفاقم آثار الأكسدة.

4. سوء نقل الحرارة

تميل الرواسب المتكونة أثناء تحلل الزيت إلى الترسب على المكونات الداخلية، مما يعيق تبديد الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحولات. ويمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة المزمن إلى تمدد غير متساوٍ للمكونات، وتسارع تحلل الزيت، وانخفاض قدرة المحول.

غالبًا ما تكون هذه المشاكل مترابطة. على سبيل المثال، قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن الرواسب إلى زيادة الأكسدة، مما يُنتج بدوره المزيد من الأحماض والرطوبة. لذلك، تُعدّ معالجة تدهور الزيت في مراحله المبكرة أمرًا ضروريًا لمنع الضرر طويل الأمد.

ما هو استصلاح زيت المحولات؟

استصلاح زيت المحولات عملية ترميمية تهدف إلى تجديد زيت المحولات المستعمل بإزالة الرطوبة والأحماض والرواسب وغيرها من النواتج الثانوية. بخلاف استبدال الزيت بالكامل، والذي قد يكون مكلفًا ومضرًا بالبيئة، فإن الاستصلاح أكثر استدامةً واقتصادًا. يمكن إجراؤه عادةً في الموقع باستخدام وحدات أو منصات متنقلة لتنقية الزيت، وفي كثير من الحالات، يمكن إجراؤه حتى أثناء تشغيل المحول، مما يقلل من انقطاعات التشغيل.

الهدف الرئيسي من عملية الاستصلاح هو استعادة خصائص الزيت العازلة والحرارية الأصلية، مما يُمكّنه من العمل بكفاءة كعازل ومُبرّد من جديد. ومن خلال استصلاح الزيت بدلاً من استبداله، لا تُقلّل المؤسسات من بصمتها البيئية فحسب، بل تُطيل أيضاً عمر خدمة المُحوّل دون تكاليف باهظة للبنية التحتية.

المراحل الرئيسية لعملية استصلاح النفط

تشتمل عملية استصلاح زيت المحولات الفعالة على ثلاث مراحل رئيسية: اختبار الزيت، وتحليل الزيت، وعملية الاستصلاح نفسها.

1. اختبار الزيت

قبل البدء بعملية الاستصلاح، من الضروري تقييم حالة الزيت من خلال سلسلة من الاختبارات المعيارية. تُقدم هذه التقييمات فهمًا دقيقًا لمستويات تلوث الزيت، وتُرشد نهج المعالجة. تشمل الاختبارات الموصى بها ما يلي:

· عامل الطاقة:يقيس الخسائر العازلة في الزيت؛ وتشير القيم العالية إلى التلوث أو التدهور.

· رقم الحمض: يشير إلى تركيز المركبات الحمضية بسبب الأكسدة.

· التوتر السطحي:تشير القيم المنخفضة إلى زيادة وجود منتجات الأكسدة أو الملوثات.

· جهد انهيار العازل:يقوم بتقييم قدرة الزيت على تحمل الضغوط الكهربائية دون فشل.

· اختبار اللون:يشير مؤشر اللون المرتفع عادةً إلى التلوث أو الشيخوخة.

يتم تضمين هذه التشخيصات عادةً في بروتوكولات اختبار زيت محولات الطاقة لضمان السلامة والكفاءة التشغيلية.

2. تحليل الزيت

بعد الاختبار، يجب تفسير النتائج بشكل إجمالي لتحديد صحة الزيت بدقة. لا يُقدم اختبار واحد صورة كاملة، بل يُعد التقييم الشامل أمرًا أساسيًا.

وفقًا لـ IEEE Std C57.637-2015، يتم تصنيف الزيوت إلى مجموعتين:

· المجموعة الأولى:الزيوت المناسبة لإعادة التأهيل (التطهير الميكانيكي).

· المجموعة الثانية:الزيوت في حالة سيئة، مما يستلزم استصلاحها بالكامل أو التخلص منها اعتمادًا على العوامل الاقتصادية.

يساعد هذا التصنيف في إعداد استراتيجية الصيانة وتحديد ما إذا كان الاستصلاح خيارًا قابلاً للتطبيق أم لا.

3. عملية الاستصلاح

عندما يكون الاستصلاح هو الخيار المُفضّل، فإنه يشمل المعالجة الميكانيكية والكيميائية لاستعادة وظيفة الزيت. وكما هو مُوضّح في معيار IEEE C57.637-2015، فإنّ التمييز بين إعادة التأهيل والاستصلاح أمرٌ بالغ الأهمية:

· تجديد الزيت:الإزالة الميكانيكية للغازات المذابة والرطوبة والجسيمات.

· استصلاح النفط:الإزالة الكيميائية والامتصاصية للمواد الحمضية والقطبية والمكونة للطين.

ينبغي أن تتضمن عملية الاستصلاح الكاملة المكونات التالية:

أ. المعالجة الحرارية

يُسخّن الزيت لتسهيل انتقال الرطوبة من مواد العزل إلى الزيت. كما يُساعد على إذابة الرواسب داخل المحول، مما يُسهّل استخلاصها أثناء المعالجة. تُسهّل عملية استصلاح المحولات المُفعّلة هذه العملية من خلال الاستفادة من الحرارة المُولّدة من الحمل.

ب. فراغ التفريغ والجفاف

يُمرَّر الزيت المُسخَّن عبر عمود تفريغ لإزالة الغازات الذائبة والرطوبة والأحماض المتطايرة. يُحسِّن تعظيم مساحة السطح في هذه الخطوة الكفاءة. ويضمن التشغيل المُستمر بالتفريغ عدم عودة الرطوبة المُزالة من العازل الورقي إلى المُحوِّل.

ج. معالجة فولر إيرث

يمرّ الزيت بعد ذلك عبر طبقة من طين فولر، وهو طين طبيعي معروف بقدرته العالية على الامتصاص. يزيل الزيت الأحماض والرواسب والكحوليات وجزيئات الكربون بفعالية. تُحسّن هذه الخطوة من توتر السطح البيني ومعامل القدرة مع تقليل محتوى الأحماض.

د. إعادة حقن المثبط

تعمل العديد من المحولات بمثبطات الأكسدة. أثناء عملية الاستخلاص، تُنزع هذه المثبطات من الزيت. لذلك، تُحقن جرعة جديدة من مُضاف مضاد للأكسدة مناسب في الزيت المُستعاد أثناء عودته النهائية إلى المحول، مما يُساعد على إبطاء تحلله مستقبلًا.

هـ. مراحل الترشيح

لضمان عدم عودة أي جسيمات معدنية أو غريبة إلى المحول، يمر الزيت عبر سلسلة من المرشحات. غالبًا ما تتضمن المرحلة النهائية مرشحًا بقطر 0.5 ميكرون لإزالة أي جسيمات متبقية. يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية لتجنب دخول الملوثات التي قد تؤثر على أداء العزل أو تسبب تآكلًا ميكانيكيًا.

ومن الجدير بالذكر أن استصلاح زيت المحولات هو أحد استراتيجيات الصيانة الوقائية العديدة التي يمكن أن تكمل برامج خدمة المعدات الكهربائية الأوسع نطاقًا، مثل إصلاح المحرك الكهربائي، مما يضمن طول عمر نظام توزيع الطاقة بأكمله.

خاتمة

إن الحفاظ على جودة زيت المحولات لا يقتصر على الحفاظ على الزيت نفسه فحسب، بل هو أمرٌ أساسي لحماية نظام المحولات بأكمله. فتراكم الملوثات يُعرّض موثوقية المعدات وكفاءتها وعمرها الافتراضي للخطر. يُقدّم استصلاح زيت المحولات حلاً شاملاً وفعّالاً من حيث التكلفة وصديقاً للبيئة لهذه التحديات، مما يُمكّن مديري المرافق من منع الانقطاعات المُكلفة، وإطالة عمر الأصول، والحفاظ على استمرارية توصيل الطاقة.