با افزایش چشم گیر پروژه های عایق های کامپوزیتی (سیلیکونی)، نگرانی هایی رد رابطه با رشد قارچ (کپک) و احتمال تاثیر آن بر روی عملکرد الکتریکی بوجود آمده است. به همین منظور استفاده کنندگان نیازمندند بدانند که بهترین راه در زمان مواجهه با این شریط در شبکه چیست. ممکن است دانستن اینکه دیگر افراد در مواجهه با این مسائل چه راه حل هایی را انتخاب کرده و چه نتایجی بدست آمده سودمند باشد. در این مقاله INMR یک مطالعه موردی بر روی تجربه ای از یک آلودگی جدی قارچی بر روی بوشینگ های با بدنه سیلیکونی در طول دهه ی ۱۹۹۰ انجام شد. در این مطالعه استفاده کننده، منطقه ای در آمریکا است که در منطقه ی رطوبت جنوب شرقی کشور واقع شده بود.

تعاونی برق منطقه لی (LCEC) که خدمات رسانی به منطقه ای پراکنده به وسعت ۲۵۰۰ مایل مربع در جنوب غربی فلوریدا را برعهده دارد. …….. . بخش اعظمی از منطقه ی سایت شامل جزایر و مناطق ساحلی می شود، که دارای هوای نیمه گرمسیری شامل درجه حرارت محیط تا ۳۰ الی ۳۸ درجه سانتی گراد در طول سال، رطوبت بسیار بالا، میزان بالای امواج رادیویی ماوراء بنفش و آلودگی زیاد نمک می باشد. در اواخر دهه ۱۹۸۰ شبکه با دو طوفان گرمسیری مواجه شد که غیر معمول بود زیرا باران زیادی تولید نکرد و در عوض باد های غلیظ نمک از خلیج مکزیکو را با خود آورد. این باد ها شامل میزان قابل توجهی آلودگی بود که لایه ای ازین آلودگی سطح اکثر تجهیزات الکتریکی شامل مقره ها و بوشینگ ها را پوشاند در نتیجه باعث قطعی حاصل از تخلیه الکتریکی شد. دو مورد از قطعی های جدی شامل فیل بوشینگ های با محفظه ی سرامیکی نصب بر روی تانک دژنگتور می باشد.  نیازمندی های میزان عایقی و فاصله خزشی در سیستم ۲۳۰ kV در آن زمان ۹۰۰ kV BIL و به همین ترتیب ۱۷۰ ورودی بود. (۴۳۲۰ میلی متر)

شکل :   دژنگتور جدید با بوشینگ های نصب شده از جنس عای سیلیکونی

شکل: رشد قارچ همچنین بر روی بدنه تانک قابل مشاهده است

این مجموعه از اتفاقات منجر به علاقمند تر شدن به نصب بوشینگ های با عایق غیر سرامیکی در مناطق آلوده شد. زمانبندی به نظر ایده آل می رسید زیرا در همان زمان شرکت در حال تنظیم مجدد باس ۲۳۰ kV در پست انتقال ۱۳۸/۲۳۰  kV بود. با توجه به پرسنل فنی، در اواخر ۱۹۸۰ مقدار قابل توجهی اطلاعات در رابطه با مشخصات عملکردی مواد اورگانیک، شامل EPDM و سیلیکون، برای استفاده در تولید مقره های غیر سرامیکی منتشر شد. متاسفانه از نقطه نظر آنها، هنوز اطلاعات کافی در رابطه با تاثیر بلند مدت دمای بالا، رطوبت، UV و آلودگی های نمک بر این مواد وجود نداشت. در نتیجه، نگرانی هایی از جمله اینکه چگونه این مواد در برابر پیری در جنوب فلوریدا رفتار می کنند وجود داشت. همانطور که تنظیم و طراحی دوباره سیستم باس ۲۳۰ kV در حال انجام و پیشرفت بود، تصمیم گرفته شد که برای ۶ عدد از قطع کننده های ۲۳۰ kV که نصب شده بودند از بوشینگ های سیلیکونی استفاده شود. این تصمیم بر پایه ی فاکتور های زیر گرفه شد:

• LCEC قبلا بر روی بوشینگ های سرامیکی تخلیه الکتریکی را بعلت آلودگی های نمک تجربه کرده بودند و در نتیجه باید تصمیمی اساسی در این رابطه گرفته می شد.
• این بوشینگ های با لاستیک سیلیکونی، فاصله خزشی بیشتری (۲۰۰ اینچ یا ۵۰۸۰ mm در نرخ BBL 900 kV در مقایسه با ۱۷۰ اینچ یا ۴۳۲۰ mm در ۹۰۰ BBL / سرامیک ) را فراهم می کردند و در نتیجه مقاومت بهتری را در مقابل جرقه و تجلیه الکتریکی از خود نشان می دهد.

عکس: شروع رشد قارچ بر روی پترک های با لاستیک سیلیکونی

در نهایت ۶ قطع کننده با ۳۶ بوشینگ سیلیکونی خریداری شد. اصلی ترین موضوعاتی که در رابطه با این مقره ها باید بررسی و حل می شد، مقدار تخمینی طول عمر مقره ها و پیشرفت و بهبود عملکردشان در محیط های مرطوب و با آلودگی نمک بود.

عکس: رشد گسترده قارچ و نتیجه در جمع شدن آب

تجربه

طی سال های اولیه، دو موقعیت باعث نگرانی شد که اولین بار در حین نصب رخ داد. هنگام نصب بوشینگ و سوار کردن فلنج، یک قطعه از کانداکتور (رسانا) کنده شد و باعث ایجاد برشی ۲ اینچی (۵ cm) بین چترک ها شد. بوشینگ آسیب دیده بوسیله یک بوشینگ دیگر جایگزین شد، اما این اتفاق نمایانگر این بود که برای نصب و کار کرد با بوشینگ های سیلیکونی احتیاج به مراقبت های خاصی است. دومین اتفاق غیر معمولتر بود. طی یکی از بازرسی های معمول ۵ سال بعد از راه اندازی، برقکار پست متوجه رشد ماده ی سبز-مشکی بر روی سطح بوشینگ شد. به نظر می رسید این نقاط بیشتر در نواحی که بطور مستقیم تحت تابش نور خورشید نیستند بیشتر پیشرفت کرده بود، چیزی شبیه به رشد قارچ و خزه بر روی تنه درختان. نگرانیهای آشکاری که بوجود آمد این بود که چه اتفاقی برای خواص الکتریکی بوشینگ می افتد؟ و بهترین روش برای از بین بردنشان چیست؟ تولید کنندگان از قبل پیشنهاد کرده بوند که نیازی به شست و شوی LCEC ها نخواهد بود. ولی اگر مشتریان نیاز می دیدند که اینکار را انجام دهند، مراقبت ویژه ای موقع استفاده از مواد شوینده یا الکل نیازمند است زیرا امکان کاهش موقت مقدار آبگریزی بوسیله از بین بردن روغن سیلیکون می باشد. تصمیمی گرفته شد که بوشینگ آسیب دیده بلافاصله شست و شو نشود ولی وضعیت آن مرتب بررسی و مانیتور شود.

عکس: آبگریزی بعد از شست و شوی لایه ی رشد کرده

اگرچه طی سال بعد، قارج زدگی بطور واضح نه تنها بر روی نقاطی که تحت نور خورشید هم بودند بلکه بر روی هسته ی بدنه همینطور بالای چترک ها نمایان شده بود. همچنین نقاطی که رد معرض نور آفتاب نبودند حالا بوسیله لایه ای کامل از قارچ پوشیه شده بودند. حتی رشد قارچ بر روی قسمت هایی از تانک قطع کننده (برکر) هم دیده می شد، اگرچه هیچ دستگاه یا ابزاری در پست تحت معرض این رشد قرار نگرفته بودند. بررسی های بصری نشان داد که در حالی که نواحی آسیب ندیده بوشینگ خاصیت آبگریزی بسیار خوبی از خود نشان می دادند، نواحی قارچ  زده، شاهد جمع شدن و ماندن آب بودند. تکنسین ها مقدار رشد قارچ را بر روی هر کدام از بوشینگ ها بررسی و تعیین کردند و همچنین نمونه های بسیاری را برای انجام آنالیز به آزمایشگاه دانشگاهی در همان نزدیکی فرستادند.

بر اساس یافت های این آنالیز، لاستیک سیلیکونی مواد عایقی ظاهرا” گرده های حمل شده توسط هوا را به دام می اندازد که بطریقی خود را به بدنه / تانک برکر (قطع کننده) می رساند. قارچی که بر روی بوشینگ ا رشد می کند در واقه از همین گرده ها تغذیه می کند و به همین صورت به بدنه ی تانک می رسد.

پس از انجام بررسی های بصری برای تایید اینکه هیچگونه شکستگی، پارگی و متورم شدنی در طول عایق سیلیکون وجود ندارد، شرکت تصمیم می گیرد تست هایی برای ارزیابی تاثیر رشد قارچ بر روی عملکرد الکتریکی بوشینگ های آسیب دیده انجام دهد. این تست ها فقط بر روی بوشینگی که بیشترین آلودگی (درصد پوشیدگی سطح با قارچ) انجام شد(تقریبا ۴۰%). اندازه گیری جریان نشتی تحت اعمال ولتاژ به منظور اندازه گیری کاهش عایق الکتریکی نتیجه ی آلودگی قارچی در بدنه ی سیلیکونی. جریان نشتی بوشینگ ها در ولتاژ ها و مکان های مختلف اندازه گیری شد. این تست ها همچنین شامل مقایسه تحت شرایط خشک و مرطوبت می شد. ولتاژ های تست در پله های ۲۰ کیلوولتی تا ماکسیموم ۲۰۰ kV DC در سرتاسر بوشینگ اعمال شد.  از آنجایی که شرکت تا حدودی بوسیله ابزار تست موجود محدود شده بود، ولتاژ در ابتدا در فاصله نشتی کامل اعمال شد(۲۰۰ اینچ یا ۵۰۸۰ mm) و سپس بطور پیوسته از میزان آن تا ۱۳۲ اینچ(۳۳۵۰ mm) و در نهایت تا ۶۶ اینچ (۱۶۸۰ mm) کاسته شد. به نظر می رسید، روند انجام این تست، اطلاعات خوبی درباره ی اینکه آلودگی های قارچی چه تاثیرات مهمی بر میزان عایق دارد فراهم می کند. در نتیجه، بوشینگ با آب فشار بالا و الکل دی نیچر شده شست و شو داده شد. پس از تمیز کاری، با آب یونیزه شده اسپری شد تا به تاثیر تمیزکاری بر آبگریزی بوشینگ کمک شود. در نهایت بوشینگ تمیز کاری شده دوباره  تحت همان تغییر ولتاژ تست و راه اندازی شد.

شکل: جدول ۱ و ۲

نتایج تست (جدول ۱ و ۲) نشان می دهد که بوشینگ های آلوده افزایش قابل توجهی در میزان جریان نشتی تحت شرایط مرطوب داشته اند (کاهش نشتی ۶۶ اینچپ۱۶۸۰ mm ). زیرا حتی در این کاهش  نشت از بوشینگ توقع داشتن مشکل نمی رود و این افزایش شدید در جریان نشتی باعث نگرانی شد.

بعد از تمیز کاری بوشینگ، همان تست دوباره تکرار شد. ولی این بار وقتی بوشینگ به ۲۰۰ kV در فاصله نشتی ۶۶ اینچ (۱۶۸۰ mm) رسید، بطور قابل ملاحضه ای جریان نشتی کمتری در مقایسه با زمانی که تحت آلودگی قارچی بود، دیده شد. این اتفاق مهر تاییدی بود برای این فرضیه که رشد قارچ بر روی سطح بوشینگ در واقع میزان عایقی الکتریکی آن را کاهش می دهد. کارکنان فنی این موضوع را مطرح کردند که در حالی که مقدار دی‌گرید شده جزو موارد بحث هست اما از نقطه نظر آنها به عنوان یک کاربر شست و شوی آلودگی های قارچی از پلاستیک سیلیکونی مطمئنا باعث تقویت میزان عایقی می شود.

نتیجه گیری

طبق کارکنان مهندسی، با وجود اینکه سطوح ولتاژ و شرایط میدانی، تستها بطور کامل در آزمایشگاه تکرار نشده اند، اطلاعات برای تایید این موضوع که با کندن/پاک کردن آلودگی های قارچی از بوشینگ، میزان ظرفیت عایقی بوشینگ سیلیکونی تقویت شد کافی به نظر می رسید. سپس آنها اضافه کردند که این صرفا این مفهوم که آلودگی های قارچی بر روی بوشینگ باعث سطح عایقی نامناسب می شوند را نمی رساند.

در حالی ک این فقط پیشنهاد می کند که بوشینگ های سیلیکونی، خاصیت عایقی بهتری نسبت به بوشینگ هایی که با آلودگی های قارچی پوشیده شده اند دارند. به طور مشابه، شرکت مشخص کرد که شست و شوی سیلیکون بوسیله الکل دی نیچر شده و آب یا فشار بالا، خواصیت آبگریزی را حتی پس از سال ها سرویس کاهش نمی دهد.