الجهد العالي وتقنيات العزل الكهربائي

بنهاية هذه الدورة، سيكون المشارك قادرًا على:

1. فهم أساسيات الجهد العالي (HV) ومتطلبات العزل – تعريف الجهد العالي. أسباب استخدام الجهد العالي في نقل الطاقة: تقليل التيار، وبالتالي تقليل الفاقد (I²R) وزيادة كفاءة النقل. مستويات الجهد: الجهد المتوسط (MV) (1 كيلوفولت – 33 كيلوفولت)، الجهد العالي (HV) (33 كيلوفولت – 220 كيلوفولت)، الجهد العالي جدًا (EHV) (220 كيلوفولت – 800 كيلوفولت)، الجهد العالي للتيار المستمر (HVDC) (> 100 كيلوفولت تيار مستمر). تحديات العزل: منع الانهيار العازل (Dielectric Breakdown) تحت الضغط الكهربائي العالي (الإجهاد الكهربائي العالي)، والتعرض للرطوبة والغبار والملوثات.

2. فهم آليات انهيار العزل في الغازات والسوائل والمواد الصلبة – انهيار الغاز (Gas Breakdown): قانون باشن (Paschen's Law) (V = f(p × d) – جهد الانهيار كدالة للضغط (p) ومسافة القطب (d)). منحنى باشن (Paschen Curve). انهيار الزيت (Liquid Breakdown): نظرية الفقاعة (Bubble Theory). انهيار المواد الصلبة (Solid Breakdown): الانهيار الكهروحراري (Electro-thermal)، الانهيار الكهروكيميائي (Electro-chemical)، والتقادم (Aging). تصنيف المواد العازلة: صلبة (البورسلين (Porcelain)، الزجاج (Glass)، الايبوكسي (Epoxy))، غازية (SF6، الهواء)، سائلة (الزيت المعدني (Mineral Oil)، الزيت الاصطناعي (Synthetic Oil)).

3. تحديد وقياس التفريغ الجزئي (Partial Discharge – PD) في العزل – تعريف التفريغ الجزئي (PD): شرارات كهربائية محلية تحدث داخل العزل (بسبب الفراغات أو الشقوق أو الملوثات). آلية (PD): تسبب تأين الغاز داخل الفراغ، مما يؤدي إلى تآكل العزل تدريجيًا حتى الانهيار. قياس (PD): استخدام أجهزة قياس (PD) (كهربائية (Electrical)، صوتية (Acoustic)، فائقة التردد (Ultra-High Frequency – UHF)). تفسير (PD): تحديد مرحلة الجهد التي يحدث فيها التفريغ، وحجم الشحنة (pC). أهمية قياس (PD): كشف العزل المعيب قبل الفشل الكارثي.

4. تطبيق تقنيات اختبار الجهد العالي – اختبار جهد التيار المتردد (AC High Voltage Test): تعريض العزل لجهد أكبر من الجهد التشغيلي المقنن (عادة 1.5 إلى 2 مرة) لفترة قصيرة (60 ثانية). يستخدم لمحولات الطاقة (Power Transformers)، وقواطع الدائرة (Circuit Breakers)، وكابلات الجهد العالي (HV Cables). اختبار جهد التيار المستمر (DC High Voltage Test): يستخدم للكابلات (لتجنب مشاكل الشحن السعوي). اختبار مؤشر فقدان العزل (Tan Delta): قياس زاوية فقدان العزل (δ). تان δ = IR / IC (نسبة تيار التسرب (IR) إلى تيار الشحن (IC)). قيمة تان δ العالية تشير إلى تدهور العزل (رطوبة، تلوث). اختبار تحليل الغاز المذاب في الزيت (Dissolved Gas Analysis – DGA) (لمحولات الزيت): تحليل الغازات المذابة في زيت المحول (H2، CH4، C2H2، C2H4، CO، CO2). الغازات المولدة: (1) القوس الكهربائي (Arcing): C2H2 (أسيتيلين). (2) التفريغ الجزئي (PD): H2 (هيدروجين). (3) ارتفاع درجة الحرارة: C2H4 (إيثيلين). (4) تقادم العزل الورقي (Paper Aging): CO، CO2. استخدام مثلثات دوفال (Duvall Triangles) لتفسير (DGA).

5. تنفيذ الصيانة الوقائية (Preventive Maintenance) والتشخيص (Diagnostics) لمعدات الجهد العالي – الصيانة القائمة على الحالة (Condition-Based Maintenance – CBM): استبدال الصيانة المجدولة (الزمنية) بالصيانة المستندة إلى القياسات الفعلية للعزل. أنواع الاختبارات: (1) اختبارات روتينية (مقاومة العزل، تان δ) كل 1-2 سنة. (2) اختبارات تشخيصية (PD، (DGA)) عند الاشتباه في وجود مشكلة. تفسير النتائج: حدد ما إذا كانت المقاومة (IR) أكبر من 1 جيجا أوم، أو إذا كان تان δ أقل من 0.5% للمعدات الجديدة (أقل من 1% للقديمة). تخطيط الصيانة: حدد موعد للإصلاح أو الاستبدال قبل أن يؤدي تدهور العزل إلى عطل تشغيلي.

يستهدف هذا البرنامج التدريبي الفئات التالية:

1. مهندسو محطات التوزيع الفرعية (Substation Engineers) في شركات الكهرباء (SEC)، والمصانع، والمباني الكبيرة.

2. مهندسو الصيانة الكهربائية (Maintenance Engineers) للمعدات عالية الجهد.

3. مهندسو الاختبارات والتشغيل (Testing & Commissioning Engineers) لمحطات التوزيع الفرعية (Substations).

4. مهندسو الجودة (QA/QC) لمعدات الجهد العالي.

5. فنيو الكهرباء (Electricians) الذين يقومون باختبار وصيانة معدات الجهد العالي.

6. خريجو الهندسة الكهربائية (تخصص طاقة كهربائية).