بررسی و نقش حیوانات مزاحم در تریپ‌ها و عملکرد ناخواسته در ایستگاه‌های فشار قوی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: سهم غالبی از ایستگاه‌های فشار قوی که جهت انتقال انرژی الکتریکی و تبدیل سطوح ولتاژ مختلف در دنیا وجود دارند به صورت Out Door و در محیطی متاثر از شرایط اقلیمی باز، طراحی و ساخته می‌شوند.

 

پیکربندی و موقعیت تجهیزات داخلی ایستگاه‌های فشار قوی و همچنین موقعیت قرارگیری آن‌ها در شرایط جغرافیایی و آب و هوایی مختلف، بسیار متفاوت و گسترده می‌باشد. اما معمولاً در تجهیزات فشار قوی استفاده شده در سیستم قدرت از ایزولاتورهایی از جنس پولیمر یا چینی که جهت ایجاد فواصل عایقی و جلوگیری از خزش و آرک (جرقه) بین هادی‌ها و باسبارهای حاوی ولتاژ (قسمتهای زنده و تحت تانسیون) و زمین (پتانسیل صفر) استفاده شده است. اگرچه ایزولاتور‌ها و یا بوشینگ‌ها فاصله‌ی عایقی مناسب ایجاد می‌کنند (در ولتاژ عملکرد DC, AC, BIL)، اما نمی‌توانند فاصله مناسبی جهت حذف و جلوگیری از ایجاد پل الکتریکی به علت برقراری تماس بین بسیاری از حیوانات نزدیک به قسمت‌های ولتاژدار با زمین ایجاد کنند.
پل الکتریکی ایجاد شده توسط حیوانات معمولاً در سطح ولتاژ پایین (سطح توزیع) در پست‌ها و در محدوده ولتاژی ۳۶ - ۱۲ کیلوولت اتفاق می‌افتد. گزارشهای تهیه شده از سوانح و خروجی‌های ناخواسته که سبب ساز آن حیوانات و موجودات زنده می‌باشند، سهم بسزایی در مشکلات ایجاد شده در سیستمهای الکتریکی داشته و اندیسهای قابلیت اطمینان سیستم را متاثر ساخته و حالت پیوستگی کارکرد آن را تحت شعاع قرار می‌دهد و باید به دنبال راهکاری جهت کاهش این مسئله بود. از اثر اتصالی که موجودات زنده باعث به وجود آمدن آن می‌شوند تریپ‌های ناخواسته و مزاحم می‌باشد. این مسئله سبب آسیب دیدن عایق چینی ادوات و تجهیزات موجود در ایستگاه‌های فشار قوی و کلا بوشینگ‌ها و ایزولاتور‌ها می‌گردد. با توجه به تحقیقات انجام شده در غرب حاکی از این مطلب است که با آسیب‌دیدن بوشینگ‌های ولتاژ پایین و فشار متوسط و خسارت مالی متوسط ناشی از آن در حدود ۲۰۰۰ دلار به ازای هر بوشینگ می‌باشد.

 

حتی ممکن است سبب آسیب‌دیدن ترانسفورماتورها- با هزینه‌های میلیون دلاری- گردد. همچنین می‌تواند با ایجاد محدوده ریسک و ایجاد خطاهای فاجعه‌آمیز مانند خروج روغن از تجهیزاتی مانند ترانسفورمر به دلیل عملکرد رله بوخهلتس و حتی ترکیدن و انفجار و سوختن ادوات به سبب خطاهای الکتریکی سهمگین، گردد. خسارت ناشی از خروج ادوات هدایتگر انرژی الکتریکی در مسیر بارهای مصرفی به دلیل برخورد حیوانات با قسمتهای تحت تانسیون نیز ارقام بسیار بالایی می‌باشد. بسیاری از صنایع سنیگن مانند صنایع کاغذسازی، چینی‌سازی، ذوب فلز، سرامیک، شیشه و پتروشیمی و صنایع خودروسازی از پروسه‌های بسیار حساس- نسبت به قطعی ولتاژ و خاموشی- استفاده می‌کنند که اگر با قطعی ولتاژ روبرو شدند بایستی زمان و هزینه بالایی جهت برگرداندن پروسه تولید به مرحله قبل از قطع شدگی ولتاژ متحمل شوند تا شرایط تولید محصول آن‌ها به وضعیت نرمال برسد. ازدیاد سیستم‌های مبتنی بر رایانه و کنترلرهای دیجیتالی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و سایر سیستم‌های الکتریکی حساس، جهت کارکرد مطمئن خود به مقوله خاموشی و قطعی ولتاژ، حساس می‌باشند.

 

علاوه بر این جهت حفاظت تجهیزات موجود در سیستم و بهبود قابلیت اطمینان در سیستم و حذف ریسک‌های ناشی از همجواری ادوات با هم و با محیط جغرافیایی اطراف خود و حفظ رضایت مشتری، موضوع حفاظت تجهیزات در معرض مخاطره از طرف انواع گونه‌های جانوری مزاحم، موضوع چالش برانگیزی می‌باشد. مهم است که درباره انواع حیوانات ایجاد کننده مزاحمت به لحاظ گونه‌های زیستی و پراکندگی جانوران در مناطق جغرافیایی پیرامون ایستگاههای فشار قوی اطلاعات جامعی جمع‌آوری کرد. برای ارزیابی این مشکل و ارائه راهکارهای ممکن، بایستی از جنبه‌های مختلفی موضوع یادشده بررسی شود.

۱ - تشخیص گونه‌های مختلف جانوری، اندازه آن‌ها و تمایلات غریزی آنها، ۲ - محدوده ولتاژ تجهیزات و کلرینس‌های عایقی آن‌ها از زمین، ۳ - بررسی محیط طبیعی زیست جانوارن و همجواری آن با ایستگاه فشار قوی، ۴ - بررسی روش‌های ورود جانوران به محیط داخل ایستگاه فشار قوی، ۵ - تشخیص عوامل تاثیرگذار و جذب کننده جانوران جهت ورود به محدوده ایستگاه‌های فشار قوی، ۶ - بررسی روش‌های قابل پیاده‌سازی جهت ایجاد حصار و موانع جهت جلوگیری از ورود حیوانات، ۷ - روش‌های مختلف جهت ترساندن انواع جانوران، ۸ - موارد اصلاح فواصل عایقی، ۹ - استفاده از روشهای بازدارنده و ... ۱ - فواصل عایقی مورد نیاز:

- سنجاب
در آمریکای شمالی متهم اصلی جهت ایجاد اتصالی‌های ناخواسته سنجاب‌ها می‌باشند. اگرچه تیپ‌های و گونه‌های زیستی بسیاری از سنجاب‌ها در دنیا وجود دارند، اما می‌توان به طور عمومی قد این موجودات را ۱۸ اینچ (mm۴۵۰) در نظر گرفت. با استفاده از این مشخصات می‌توان تجهیزات و فواصل عایقی را تعیین نمود که با حضور این حیوان در فاصله بین دو فاز یا فاصله فاز به زمین اتصالی رخ ندهد.

 

در تجهیزات استفاده شده در ایستگاههای فشار قوی مدرن در محدوده ولتاژی ۳۵ کیلوولت به بالا به طور عمومی با توجه به فواصل عایقی در نظر گرفته شده مشکلات ناشی از سنجاب‌ها تا حدودی برآورده شده است. اگرچه فاصله بین فاز و فاز به زمین در تجهیزات مختلف بایستی امتحان گردد. مراکز تحقیقاتی مختلفی دلایل ورود سنجاب‌ها در محدوده ایستگاه‌های فشار قوی را بررسی می‌کنند. برای توضیح این مسئله همجواری درختان و بوته‌های رشد کرده در نزدیکی سایت ایستگاه‌های فشار قوی می‌تواند از عوامل جذب کننده این موجودات باشد. بعضی از گزارشات حاکی از این مطلب است که حتی حذف و چیدن پوشش گیاهی تاثیری بر خروجی‌های ناخواسته سیستم قدرت نداشته است.

 

تجارب نشان می‌دهد که با توجه به مسیر طی شده توسط حیوانات و ردپای آن‌ها و نحوه جای‌گیری تجهیزات نتوانسته‌اند مشخص کنند که سنجاب‌ها از چه مسیری وارد محوطه‌ی تجهیزات در ایستگاه فشارقوی می‌شوند. با توجه مشاهدات تجربی، حیوانات و جانوران به دلیل شکار، حرارت و عامل گرما، نوسانات و لرزشهای تجهیزات الکتریکی، جذب و وارد محوطه و تجهیزات می‌شوند. ورود به محوطه ایستگاه فشار قوی می‌تواند از بالا و یا پایین و یا از روی حصار ایستگاه‌ها باشد. غالبا سنجاب‌ها می‌توانند از روی هادی‌های بالاسری، وارد محوطه پست فشار قوی شوند. با توجه به این مطلب روش‌های جلوگیری از ورود جانوران مزاحم از فنس‌ها و حصار جهت ورود سنجاب کارساز نمی‌باشد.

- پرندگان
پرندگان می‌توانند هنگام ورود به ایستگاه‌های فشار قوی مسائل متعددی ایجاد کنند. بدیهی و مشهود است با توجه به طول بال پرندگان به هنگام پرواز امکان اتصال فاز به زمین و فاز به فاز وجود دارد. مسئله دیگر درمورد ایجاد اتصال کوتاه، خار‌ها و خاشاک استفاده شده برای لانه‌سازی بر روی تجهیزات فشار قوی و استراکچر‌ها (گنتری‌ها، دکل‌های فشار قوی، موج‌گیرها) می‌باشد. حتی در گزارشات (ثبت شده در امریکا) مشاهده شده، پرندگان به هنگام لانه‌سازی از رشته‌های سیم و یا حتی نوار مغناطیسی استفاده شده در نوار کاست استفاده کرده و این امر سبب بروز اتصال کوتاه شده است.

 

مواد زائد و رسانای الکتریکی در هنگام باد و طوفان با سقوط‌کردن از روی استراکچر‌ها و باسبار منجر به ایجاد جرقه و آرک و ایجاد خطا و بروز تریپ ناخواسته سیستم قدرت شده‌اند. به عنوان مثال در گزارشات ثبت شده از طرف دیسپاچینگ برق منطقه‌ای زنجان حاکی از آن است که بار‌ها بر اثر برخورد پرندگان با سلولهای بانک خازنی (قزوین ۱ - تابستان ۸۸) و بوشینگ ۲۰ کیلوولت ترانسفورماتورهای ۲۰ / ۶۳، باعث خروج خودکار سیستم شده است (پست ماهنشان توسط R.E/F- ۲۳ / ۶ / ۸۸). مشکل سوم ایجاد شده توسط پرندگان، آلوده ساختن ایزولاتور‌ها و مقره‌ها به سبب خروج مدفوع آن‌ها می‌باشد.

 

آلودگی مقره‌ها به سبب باقی ماندن مواد زائد می‌تواند مسیری برای ایجاد جرقه و اتصال هادی فاز به زمین شده و سطح خراش ایزولاتور‌ها را که از جنس چینی و پولیمر می‌باشد را کاهش دهد. چهارمین مشکل ایجاد شده توسط پرندگان که معروف به Streamer Outage است. منشا ایجاد آن آشیانه‌های توری شکل پرندگان بر روی مقره‌ها و ایزولاتور‌ها می‌باشد. مسیر ایجاد شده می‌تواند سبب اتصال کوتاه‌شدن هادی‌ها و باسبار شده و تشکیل آرک گردد. وجود لانه‌ها و جوجه‌های داخل آن می‌تواند انگیزه‌ای برای شکار کردن آن‌ها در حیواناتی مانند گربه‌ها و مار‌ها و راکن‌ها و راسو‌ها و کرکس‌ها که سعی در بدست‌آوردن غذا دارند شده و سبب بروز مشکلات حاد می‌گردد.

- مار‌ها
مار‌ها سهم بسزایی در خروج ایستگاه‌های فشار قوی از مدار دارند در بعضی از مناطق عامل اصلی خروجی‌های کاذب مار‌ها هستند. زیرا اندازه آن‌ها از نظر طولی و توانایی بالارفتن از موانع طبیعی از ویژگی آنان می‌باشد. اگر از ورود مار‌ها به محوطه پست ممانعت به عمل آید ممکن است مشکلات جدید دیگری ایجاد شود. دلیل ورود مار‌ها به محوطه پست شکار پرندگان و تغذیه از تخم پرندگان می‌باشد. حذف این موجود شکارچی، سبب افزایش جمعیت پرندگان در ایستگاه‌های فشار قوی می‌گردد. زیرا هجوم پرندگان منجر به مشکلات مخصوص آن‌ها می‌باشد.

- راکن‌ها و راسوها:
این حیوان بالارونده‌ی بسیار ماهری از موانع می‌باشد و می‌توانند به راحتی داخل پست‌ها شوند. برخلاف مارها، راکن‌ها گاه و بی‌گاه و نه به دلایل خاصی از روی کنجکاوی وارد محوطه پست‌ها می‌شوند و به علت اندازه نسبتا بزرگشان می‌توانند سبب اتصال کوتاه شدن فاز به فاز و فاز به زمین در محدوده ولتاژهای زیر kv۳۰ شوند (رفتن راسو روی ترانسفورماتور مصرف داخلی در پست ناصرآباد- خروج خودکار توسط رله‌ی R.E/F – ۲۶ / ۵ / ۸۸ و عملکرد رله بوخهلتس ترانسفورماتور نوتر).

۲ - روشهای کاهش مشکلات ناشی از ورود جانوران به محوطه ایستگاه‌های فشار قوی

۲ - ۱ - ایجاد موانع
برخی از روشهای ایجاد موانع شامل حصارهای مقابله با گردباد و طوفانهای موسمی، حصارهای کوچک بافته شده از سیم توری، حفاظ‌های لازم جهت جلوگیری از بالا رفتن آسان موجودات مزاحم، حصارهای الکتریکی، موانع دیواری محکم و حصارهایی با اشکال هندسی نامرسوم می‌باشند. روشهای موانع‌سازی در مقابله با نفوذ حیوانات می‌توانند بسیار موثر باشند. شواهد عینی گزارش می‌دهند که استفاده از حصارهای کوچک سیم توری تا ارتفاع کمتراز ۳ - ۴ فوت (۱ - ۱. ۳ متر) دور تا دور محیط پست‌ها از ورود و نفوذ گونه‌های خاصی از مار‌ها جلوگیری می‌کند.

 

بعضی از دارندگان پست‌های برق اختصاصی با استفاده از سیم‌های لخت متصل به لوله‌های پی وی سی که با ترانسفورماتورهای ولتاژ پایین برق دار شده است توانسته‌اند حصار الکتریکی ایجاد کنند که دور تا دور ساختمان و درون حصار ایستگاه فشار قوی را احاطه می‌کند. همچنین ثابت شده است که این روش برای جلوگیری از ورود مار‌ها تاثیرگذار است. اما در برابر ورود حیوانات پادار تاثیر آنچنانی ندارند. همچنین حفاظ‌های خاصی جهت جلوگیری از بالارفتن آسان بر روی استراکچر‌ها به کار می‌روند تا از بالارفتن حیوانات از بدنه‌های قائم تجهیزات جلوگیری کنند. با کشیدن این حصار پیرامون ادوات الکتریکی می‌توان از بالارفتن برخی حیوانات مثل سگها، روباه‌ها، حیوانات بسیار چابک مانند سنجاب‌ها، صاریغ‌ها و گربه‌ها جلوگیری کرد.

۲ - ۲ - بازدارنده‌ها و ترساننده‌ها
وسایل بازدارنده تجاری بسیاری جهت تهیه نمودن در بازار وجود دارند. بسیاری از این ابزار‌ها در حقیقت از تقاضای عمومی مردم برای مقابله با موجودات مزاحم مثل سنجاب‌ها، کبوتر‌ها و روباه‌ها ساخته شده‌اند. این ابزار‌ها علیرغم فراوانی، تاثیر چندانی بر روی حیوانات وحشی ندارند. بعضی از این ابزار‌ها از قبیل، ابزارهای تولیدکننده امواج فراصوتی- تولید صداهایی با محدوده فرکانسی بیش از ۲۰ کیلوهرتز که از محدوده شنوایی انسان بالاتر است- مواد ضد حشره‌ی شیمیایی، ژله‌های چسبنده، مواد با بو و خاصیت ادرار حیوانات شکارکننده، مار‌ها یا جغدهای پلاستیکی، سموم و ترساننده‌ها و میله‌های خاردار برای جلوگیری از نشستن پرندگان جهت آشیانه‌سازی.

 

با توجه به گزارشات، ابزارهای فراصوتی (التراسونیک) در ابتدا تاثیر خوبی برای جلوگیری از حیوانات دارند، اما پس از زمان نسبتا کوتاهی یا به خاطر سازگاری حیوانات با صدا‌ها و یا نیاز به حفظ وسایل، تاثیر آن‌ها کاسته می‌شود. ابزارهای تولیدکننده اصوات بلند، مثل ابزار فراصوتی، بسیار سریع قابلیت مقابله با حیوانات را از دست می‌دهند. به محض آشنایی آن‌ها با صدا از تاثیر آن کاسته می‌شود. مواد ضد حشره شیمیایی، ژله‌های چسبنده و ادرار شکارچی بازدارنده‌های موثری برای جلوگیری از ورود حیوانات می‌باشند در صورتیکه در فاصله‌های زمانی زیاد به صورت مکرر به کار برده شود. از سموم برای کنترل هجوم موجودات مزاحمی مثل کبوتران استفاده می‌شود.

 

اما گاهی اوقات اثر منفی بر روی دیگر گونه‌های جانوری به جا می‌گذارند- اگر این موجودات بر اثر خوردن سموم در بیرون از محوطه پست‌ها بمیرند و توسط جانوران دیگرخورده شوند. طبق تجربه ثابت شده است که موانع خاردار در جلوگیری از لانه‌سازی یا جمع‌شدن پرندگان کوچک؛ در بالای گنتری‌ها و دکل‌ها و کراس آرم‌ها و نواحی حساس از نظر الکتریکی، موفق عمل می‌کنند. اما در مواقعی هم به عنوان یک پشتیبان کارآمد برای پرنده‌های بزرگتر جهت حفاظت لانه‌هایشان عمل می‌کنند.

۲ - ۳ - ایزولاتور‌ها
عمر عایقی هادی‌ها از لحاظ سخت‌افزاری می‌تواند بسیار موثر باشد از لحاظ حذف خروجی‌های ناشی از برخورد جانوران با قسمت‌های ولتاژدار. انواع ایزولاتورهای موجود عبارتند از:
۱ - پوشش‌هایی که موارد آر تی وی بر روی آن‌ها اسپری شده
۲ - نوار چسب‌های عایق
۳ - نوار‌ها و مواد کاغذی شکل و لوله‌هایی از جنس عایق و جمع شونده در مقابل حرارت و گرما (از جنس لوله پلیکا)
۴ - پوشش‌های عایقی از پیش شکل یافته
ایزولاتور‌ها باید در مکانهایی به کار برده شوند که احتمال اتصال فاز به زمین یا فاز به فاز توسط حیوانات وجود داشته باشد. نمونه کاربردهای این مواد عبارتند از:
۱ - سخت‌افزارهای عایقی تجهیزاتی مانند پایه فیوزها، Recloser‌ها، ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهای پتانسیل، خازن‌ها، ریگولاتور‌ها و ....
۲ - ایزولاتور نگهدارنده باسبار و رابط‌های عایق کننده و ساپورت باسبار‌ها به پایه استراکچر
۳ - رابط‌های عایق‌کننده سوئیچ‌های چنگکی با پایه سوئیچ
۴ - هر محلی که فاصله عایقی بین هادیهای فاز و زمین ناکافیست و امکان ایجاد پل الکتریکی محتمل است.
۵ - عایق کاری باسبار‌ها و هادیهای فاز به فاز که فضای کافی بین آن‌ها وجود ندارد.
به دلیل اینکه این محصولات به عنوان ایزولاتومر مورد استفاده قرار می‌گیرند، ضروریست از موادی تهیه شوند که بتوانند در سیستم‌هایی با ولتاژ زیاد، مقاومت عایقی خوبی از خود نشان دهند. برخلاف وسایل ایجاد کننده‌ی موانع و بازدارنده‌ها، ایزولاتور‌ها از مواد عایقی ساخته شده‌اند که برای متعادل کردن میدان‌های الکتریکی و افزایش قدرت عایقی و افزایش سطح خزش عایق‌های دیگری مثل چینی بوشینگ‌ها و سایر ایزولاتور‌ها استفاده می‌شوند. باید در انتخاب نوع محصولات بر حسب مورد استفاده آن‌ها (در محیط‌های باز و تنش‌های الکتریکی قابل تحمل توسط آنها) دقت شود.

 

۲ - ۴ وسائل جداسازی
وسائل جداسازی، دیسک‌های عایقی محکمی هستند که در مسیر خزش عایق‌های چینی نصب می‌شوند. این وسایل از بالارفتن حیوانات جلوگیری می‌کند. این دیسک‌ها هم در ایزولاتورهای پشتیبان و هم ایزولاتورهای سوئیچ‌ها (کلیدها) استفاده می‌شوند. همانند ایزولاتورها، وسایل جداساز باید از موادی تهیه شده باشند که در محیط‌های با ولتاژ زیاد استقامت عایقی خوبی داشته باشند