بررسي و نقش حيوانات مزاحم در تريپ‌ها و عملكرد ناخواسته در ايستگاه‌هاي فشار قوي

[seyed mehdi hoseyni 27119]

سهم غالبي از ايستگاه‌هاي فشار قوي كه جهت انتقال انرژي الكتريكي و تبديل سطوح ولتاژ مختلف در دنيا وجود دارند به صورت Out Door و در محيطي متاثر از شرايط اقليمي باز، طراحي و ساخته مي‌شوند. پيكربندي و موقعيت تجهيزات داخلي ايستگاه‌هاي فشار قوي و همچنين موقعيت قرارگيري آنها در شرايط جغرافيايي و آب و هوايي مختلف، بسيار متفاوت و گسترده مي‌باشد. اما معمولاً در تجهيزات فشار قوي استفاده شده در سيستم قدرت از ايزولاتورهايي از جنس پوليمر يا چيني كه جهت ايجاد فواصل عايقي و جلوگيري از خزش و آرك (جرقه) بين هادي‌ها و باسبارهاي حاوي ولتاژ (قسمتهاي زنده و تحت تانسيون) و زمين (پتانسيل صفر) استفاده شده است. اگرچه ايزولاتورها و يا بوشينگ‌ها فاصله‌ي عايقي مناسب ايجاد مي‌كنند (در ولتاژ عملكرد DC, AC, BIL) اما نمي‌توانند فاصله مناسبي جهت حذف و جلوگيري از ايجاد پل الكتريكي به علت برقراري تماس بين بسياري از حيوانات نزديك به قسمت‌هاي ولتاژدار با زمين ايجاد كنند.

پل الكتريكي ايجاد شده توسط حيوانات معمولاً در سطح ولتاژ پايين (سطح توزيع) در پست‌ها و در محدوده ولتاژي 36-12 كيلوولت اتفاق مي‌افتد. گزارشهاي تهيه شده از سوانح و خروجي‌هاي ناخواسته كه سبب ساز آن حيوانات و موجودات زنده مي‌باشند، سهم بسزايي در مشكلات ايجاد شده در سيستمهاي الكتريكي داشته و انديسهاي قابليت اطمينان سيستم را متاثر ساخته و حالت پيوستگي كاركرد آن را تحت شعاع قرار مي‌دهد و بايد به دنبال راهكاري جهت كاهش اين مسئله بود. از اثر اتصالي كه موجودات زنده باعث به وجود آمدن آن مي‌شوند تريپ‌هاي ناخواسته و مزاحم مي‌باشد. اين مسئله سبب آسيب‌ ديدن عايق چيني ادوات و تجهيزات موجود در ايستگاه‌هاي فشار قوي و كلا بوشينگ‌ها و ايزولاتورها مي‌گردد. با توجه به تحقيقات انجام شده در غرب حاكي از اين مطلب است كه با آسيب‌ديدن بوشينگ‌هاي ولتاژ پايين و فشار متوسط و خسارت مالي متوسط ناشي از آن در حدود 2000 دلار به ازاي هر بوشينگ مي‌باشد. حتي ممكن است سبب آسيب‌ديدن ترانسفورماتورها- با هزينه‌هاي ميليون دلاري- گردد. همچنين مي‌تواند با ايجاد محدوده ريسك و ايجاد خطاهاي فاجعه‌آميز مانند خروج روغن از تجهيزاتي مانند ترانسفورمر به دليل عملكرد رله بوخهلتس و حتي تركيدن و انفجار و سوختن ادوات به سبب خطاهاي الكتريكي سهمگين، گردد. خسارت ناشي از خروج ادوات هدايتگر انرژي الكتريكي در مسير بارهاي مصرفي به دليل برخورد حيوانات با قسمتهاي تحت تانسيون نيز ارقام بسيار بالايي مي‌باشد. بسياري از صنايع سنيگن مانند صنايع كاغذسازي، چيني‌سازي، ذوب فلز، سراميك، شيشه و پتروشيمي و صنايع خودروسازي از پروسه‌هاي بسيار حساس- نسبت به قطعي ولتاژ و خاموشي- استفاده مي‌كنند كه اگر با قطعي ولتاژ روبرو شدند بايستي زمان و هزينه بالايي جهت برگرداندن پروسه توليد به مرحله قبل از قطع شدگي ولتاژ متحمل شوند تا شرايط توليد محصول آنها به وضعيت نرمال برسد. ازدياد سيستم‌هاي مبتني بر رايانه و كنترلرهاي ديجيتالي قابل برنامه‌ريزي (PLC) و ساير سيستم‌هاي الكتريكي حساس، جهت كاركرد مطمئن خود به مقوله خاموشي و قطعي ولتاژ، حساس مي‌باشند. علاوه بر اين جهت حفاظت تجهيزات موجود در سيستم و بهبود قابليت اطمينان در سيستم و حذف ريسك‌هاي ناشي از همجواري ادوات با هم و با محيط جغرافيايي اطراف خود و حفظ رضايت مشتري، موضوع حفاظت تجهيزات در معرض مخاطره از طرف انواع گونه‌هاي جانوري مزاحم، موضوع چالش برانگيزي مي‌باشد. مهم است كه درباره انواع حيوانات ايجاد كننده مزاحمت به لحاظ گونه‌هاي زيستي و پراكندگي جانوران در مناطق جغرافيايي پيرامون ايستگاههاي فشار قوي اطلاعات جامعي جمع‌آوري كرد. براي ارزيابي اين مشكل و ارائه راهكارهاي ممكن، بايستي از جنبه‌هاي مختلفي موضوع يادشده بررسي شود.

1- تشخيص گونه‌هاي مختلف جانوري، اندازه آن‌ها و تمايلات غريزي آنها، 2- محدوده ولتاژ تجهيزات و كلرينس‌هاي عايقي آنها از زمين، 3- بررسي محيط طبيعي زيست جانوارن و همجواري آن با ايستگاه فشار قوي، 4- بررسي روش‌هاي ورود جانوران به محيط داخل ايستگاه فشار قوي، 5- تشخيص عوامل تاثيرگذار و جذب كننده جانوران جهت ورود به محدوده ايستگاه‌هاي فشار قوي، 6- بررسي روش‌هاي قابل پياده‌سازي جهت ايجاد حصار و موانع جهت جلوگيري از ورود حيوانات، 7- روش‌هاي مختلف جهت ترساندن انواع جانوران، 8- موارد اصلاح فواصل عايقي، 9- استفاده از روشهاي بازدارنده و غيره

 

1- فواصل عايقي مورد نياز:

در جدول زير كمترين فاصله هادي‌هاي فاز به زمين و فاصله عايقي بين هادي‌هاي فاز به فاز براي انواع تيپ جانوران ارايه شده است.

- سنجاب

در آمريكاي شمالي متهم اصلي جهت ايجاد اتصالي‌هاي ناخواسته سنجاب‌ها مي‌باشند. اگرچه تيپ‌هاي و گونه‌هاي زيستي بسياري از سنجاب‌ها در دنيا وجود دارند اما مي توان به طور عمومي قد اين موجودات را 18 اينچ (mm450) در نظر گرفت. با استفاده از اين مشخصات مي‌توان تجهيزات و فواصل عايقي را تعيين نمود كه با حضور اين حيوان در فاصله بين دو فاز يا فاصله فاز به زمين اتصالي رخ ندهد. در تجهيزات استفاده شده در ايستگاههاي فشار قوي مدرن در محدوده ولتاژي 35 كيلوولت به بالا به طور عمومي با توجه به فواصل عايقي در نظر گرفته شده مشكلات ناشي از سنجاب‌ها تا حدودي برآورده شده است. اگرچه فاصله بين فاز و فاز به زمين در تجهيزات مختلف بايستي امتحان گردد. مراكز تحقيقاتي مختلفي دلايل ورود سنجاب‌ها در محدوده ايستگاه‌هاي فشار قوي را بررسي مي‌كنند. براي توضيح اين مسئله همجواري درختان و بوته‌هاي رشد كرده در نزديكي سايت ايستگاه‌هاي فشار قوي مي‌تواند از عوامل جذب كننده اين موجودات باشد. بعضي از گزارشات حاكي از اين مطلب است كه حتي حذف و چيدن پوشش گياهي تاثيري بر خروجي‌هاي ناخواسته سيستم قدرت نداشته است. تجارب نشان مي‌دهد كه با توجه به مسير طي شده توسط حيوانات و ردپاي آنها و نحوه جاي‌گيري تجهيزات نتوانسته‌اند مشخص كنند كه سنجاب‌ها از چه مسيري وارد محوطه‌ي تجهيزات در ايستگاه فشارقوي مي‌شوند. با توجه مشاهدات تجربي، حيوانات و جانوران به دليل شكار، حرارت و عامل گرما، نوسانات و لرزشهاي تجهيزات الكتريكي، جذب و وارد محوطه و تجهيزات مي‌شوند. ورود به محوطه ايستگاه فشار قوي مي‌تواند از بالا و يا پايين و يا از روي حصار ايستگاه‌ها باشد. غالبا سنجاب‌ها مي‌توانند از روي هادي‌هاي بالاسري، وارد محوطه پست فشار قوي شوند. با توجه به اين مطلب روش‌هاي جلوگيري از ورود جانوران مزاحم از فنس‌ها و حصار جهت ورود سنجاب كارساز نمي‌باشد.

 

- پرندگان

پرندگان مي‌توانند هنگام ورود به ايستگاه‌هاي فشار قوي مسائل متعددي ايجاد كنند. بديهي و مشهود است با توجه به طول بال پرندگان به هنگام پرواز امكان اتصال فاز به زمين و فاز به فاز وجود دارد. مسئله ديگر درمورد ايجاد اتصال كوتاه، خارها و خاشاك استفاده شده براي لانه‌سازي بر روي تجهيزات فشار قوي و استراكچرها (گنتري‌ها، دكل‌هاي فشار قوي، موج‌گيرها) مي‌باشد. حتي در گزارشات (ثبت شده در امريكا) مشاهده شده، پرندگان به هنگام لانه‌سازي از رشته‌هاي سيم و يا حتي نوار مغناطيسي استفاده شده در نوار كاست استفاده كرده و اين امر سبب بروز اتصال كوتاه شده است. مواد زائد و رساناي الكتريكي در هنگام باد و طوفان با سقوط‌كردن از روي استراكچرها و باسبار منجر به ايجاد جرقه و آرك و ايجاد خطا و بروز تريپ ناخواسته سيستم قدرت شده‌اند. به عنوان مثال در گزارشات ثبت شده از طرف ديسپاچينگ برق منطقه‌اي زنجان حاكي از آن است كه بارها بر اثر برخورد پرندگان با سلولهاي بانك خازني (قزوين 1- تابستان 88) و بوشينگ 20 كيلوولت ترانسفورماتورهاي 20/63 ، باعث خروج خودكار سيستم شده است (پست ماهنشان توسط R.E/F- 23/6/88). مشكل سوم ايجاد شده توسط پرندگان، آلوده ساختن ايزولاتورها و مقره‌ها به سبب خروج مدفوع آنها مي‌باشد. آلودگي مقره‌ها به سبب باقي ماندن مواد زائد مي‌تواند مسيري براي ايجاد جرقه و اتصال هادي فاز به زمين شده و سطح خراش ايزولاتورها را كه از جنس چيني و پوليمر مي‌باشد را كاهش دهد. چهارمين مشكل ايجاد شده توسط پرندگان كه معروف به Streamer Outage است. منشا ايجاد آن آشيانه‌هاي توري شكل پرندگان بر روي مقره‌ها و ايزولاتورها مي‌باشد. مسير ايجاد شده مي‌تواند سبب اتصال كوتاه‌شدن هادي‌ها و باسبار شده و تشكيل آرك گردد . وجود لانه‌ها و جوجه‌هاي داخل آن مي‌تواند انگيزه‌اي براي شكار كردن آن‌ها در حيواناتي مانند گربه‌ها و مارها و راكن‌ها و راسوها و كركس‌ها كه سعي در بدست‌آوردن غذا دارند شده و سبب بروز مشكلات حاد مي‌گردد.

 

- مارها

مارها سهم بسزايي در خروج ايستگاه‌هاي فشار قوي از مدار دارند در بعضي از مناطق عامل اصلي خروجي‌هاي كاذب مارها هستند. زيرا اندازه آنها از نظر طولي و توانايي بالارفتن از موانع طبيعي از ويژگي آنان مي‌باشد. اگر از ورود مارها به محوطه پست ممانعت به عمل آيد ممكن است مشكلات جديد ديگري ايجاد شود. دليل ورود مارها به محوطه پست شكار پرندگان و تغذيه از تخم پرندگان مي‌باشد. حذف اين موجود شكارچي، سبب افزايش جمعيت پرندگان در ايستگاه‌هاي فشار قوي مي‌گردد. زيرا هجوم پرندگان منجر به مشكلات مخصوص آنها مي‌باشد.

 

- راكن‌ها و راسوها:

اين حيوان بالارونده‌ي بسيار ماهري از موانع مي‌باشد و مي‌توانند به راحتي داخل پست‌ها شوند. برخلاف مارها، راكن‌ها گاه و بي‌گاه و نه به دلايل خاصي از روي كنجكاوي وارد محوطه پست‌ها مي‌شوند و به علت اندازه نسبتا بزرگشان مي‌توانند سبب اتصال كوتاه شدن فاز به فاز و فاز به زمين در محدوده ولتاژهاي زير kv30 شوند (رفتن راسو روي ترانسفورماتور مصرف داخلي در پست ناصرآباد- خروج خودكار توسط رله‌ي R.E/F – 26/5/88 و عملكرد رله بوخهلتس ترانسفورماتور نوتر).

2- روشهاي كاهش مشكلات ناشي از ورود جانوران به محوطه ايستگاه‌هاي فشار قوي

 

2-1- ايجاد موانع

برخي از روشهاي ايجاد موانع شامل حصارهاي مقابله با گردباد و طوفانهاي موسمي، حصارهاي كوچك بافته شده از سيم توري، حفاظ‌هاي لازم جهت جلوگيري از بالا رفتن آسان موجودات مزاحم، حصارهاي الكتريكي، موانع ديواري محكم و حصارهايي با اشكال هندسي نامرسوم مي‌باشند. روشهاي موانع‌سازي در مقابله با نفوذ حيوانات مي‌توانند بسيار موثر باشند. شواهد عيني گزارش مي‌دهند كه استفاده از حصارهاي كوچك سيم توري تا ارتفاع كمتراز 3-4 فوت (1-1.3 متر) دور تا دور محيط پستها از ورود و نفوذ گونه‌هاي خاصي از مارها جلوگيري مي‌كند. بعضي از دارندگان پست‌هاي برق اختصاصي با استفاده از سيم‌هاي لخت متصل به لوله‌هاي پي وي سي كه با ترانسفورماتورهاي ولتاژ پايين برق‌‌دار شده است توانسته‌اند حصار الكتريكي ايجاد كنند كه دور تا دور ساختمان و درون حصار ايستگاه فشار قوي را احاطه مي‌كند. همچنين ثابت شده است كه اين روش براي جلوگيري از ورود مارها تاثيرگذار است. اما در برابر ورود حيوانات پادار تاثير آنچناني ندارند. همچنين حفاظ‌هاي خاصي جهت جلوگيري از بالارفتن آسان بر روي استراكچرها به كار مي‌روند تا از بالارفتن حيوانات از بدنه‌هاي قائم تجهيزات جلوگيري كنند. با كشيدن اين حصار پيرامون ادوات الكتريكي مي‌توان از بالارفتن برخي حيوانات مثل سگها، روباه‌ها، حيوانات بسيار چابك مانند سنجاب‌ها، صاريغ‌ها و گربه‌ها جلوگيري كرد.

 

2-2- بازدارنده‌ها و ترساننده‌ها

وسايل بازدارنده تجاري بسياري جهت تهيه نمودن در بازار وجود دارند. بسياري از اين ابزارها در حقيقت از تقاضاي عمومي مردم براي مقابله با موجودات مزاحم مثل سنجاب‌ها، كبوترها و روباه‌ها ساخته شده‌اند. اين ابزارها عليرغم فراواني، تاثير چنداني بر روي حيوانات وحشي ندارند. بعضي از اين ابزارها از قبيل، ابزارهاي توليدكننده امواج فراصوتي- توليد صداهايي با محدوده فركانسي بيش از 20 كيلوهرتز كه از محدوده شنوايي انسان بالاتر است- مواد ضد حشره‌ي شيميايي، ژله‌هاي چسبنده، مواد با بو و خاصيت ادرار حيوانات شكاركننده، مارها يا جغدهاي پلاستيكي، سموم و ترساننده‌ها و ميله‌هاي خاردار براي جلوگيري از نشستن پرندگان جهت آشيانه‌سازي. با توجه به گزارشات، ابزارهاي فراصوتي (التراسونيك) در ابتدا تاثير خوبي براي جلوگيري از حيوانات دارند اما پس از زمان نسبتا كوتاهي يا به خاطر سازگاري حيوانات با صداها و يا نياز به حفظ وسايل، تاثير آنها كاسته مي‌شود. ابزارهاي توليدكننده اصوات بلند، مثل ابزار فراصوتي، بسيار سريع قابليت مقابله با حيوانات را از دست مي‌دهند. به محض آشنايي آنها با صدا از تاثير آن كاسته مي‌شود. مواد ضد حشره شيميايي، ژله‌هاي چسبنده و ادرار شكارچي بازدارنده‌هاي موثري براي جلوگيري از ورود حيوانات مي‌باشند در صورتيكه در فاصله‌هاي زماني زياد به صورت مكرر به كار برده شود. از سموم براي كنترل هجوم موجودات مزاحمي مثل كبوتران استفاده مي‌شود. اما گاهي اوقات اثر منفي بر روي ديگر گونه‌هاي جانوري به جا مي‌گذارند- اگر اين موجودات بر اثر خوردن سموم در بيرون از محوطه پست‌ها بميرند و توسط جانوران ديگرخورده شوند. طبق تجربه ثابت شده است كه موانع خاردار در جلوگيري از لانه‌سازي يا جمع‌شدن پرندگان كوچك؛ در بالاي گنتري‌ها و دكل‌ها و كراس آرم‌ها و نواحي حساس از نظر الكتريكي، موفق عمل مي‌كنند. اما در مواقعي هم به عنوان يك پشتيبان كارآمد براي پرنده‌هاي بزرگتر جهت حفاظت لانه‌هايشان عمل مي‌كنند.

 

2-3- ايزولاتورها

عمر عايقي هاديها از لحاظ سخت‌افزاري مي‌تواند بسيار موثر باشد از لحاظ حذف خروجي‌هاي ناشي از برخورد جانوران با قسمت‌هاي ولتاژدار. انواع ايزولاتورهاي موجود عبارتند از:

1- پوشش‌هايي كه موارد آر تي وي بر روي آنها اسپري شده

2- نوار چسب‌هاي عايق

3- نوارها و مواد كاغذي شكل و لوله‌هايي از جنس عايق و جمع شونده در مقابل حرارت و گرما (از جنس لوله‌ پليكا)

4- پوشش‌هاي عايقي از پيش شكل يافته

ايزولاتورها بايد در مكانهايي به كار برده شوند كه احتمال اتصال فاز به زمين يا فاز به فاز توسط حيوانات وجود داشته باشد. نمونه كاربردهاي اين مواد عبارتند از:

1- سخت‌افزارهاي عايقي تجهيزاتي مانند پايه فيوزها، Recloser‌ها، ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهاي پتانسيل، خازن‌ها، ريگولاتورها و غيره.

2- ايزولاتور نگهدارنده باسبار و رابط‌هاي عايق كننده و ساپورت باسبارها به پايه استراكچر

3- رابط هاي عايق‌كننده سوئيچ‌هاي چنگكي با پايه سوئيچ

4- هر محلي كه فاصله عايقي بين هاديهاي فاز و زمين ناكافيست و امكان ايجاد پل الكتريكي محتمل است.

5- عايق كاري باسبارها و هاديهاي فاز به فاز كه فضاي كافي بين آنها وجود ندارد.

به دليل اينكه اين محصولات به عنوان ايزولاتومر مورد استفاده قرار مي‌گيرند، ضروريست از موادي تهيه شوند كه بتوانند در سيستم‌هايي با ولتاژ زياد، مقاومت عايقي خوبي از خود نشان دهند. برخلاف وسايل ايجاد كننده‌ي موانع و بازدارنده‌ها، ايزولاتورها از مواد عايقي ساخته شده‌اند كه براي متعادل كردن ميدان‌هاي الكتريكي و افزايش قدرت عايقي و افزايش سطح خزش عايق‌هاي ديگري مثل چيني بوشينگ‌ها و ساير ايزولاتورها استفاده مي‌شوند. بايد در انتخاب نوع محصولات بر حسب مورد استفاده آنها (در محيط‌هاي باز و تنش‌هاي الكتريكي قابل تحمل توسط آنها) دقت شود.

 

2-4 وسائل جداسازي

وسائل جداسازي، ديسك‌هاي عايقي محكمي هستند كه در مسير خزش عايق‌هاي چيني نصب مي‌شوند. اين وسايل از بالارفتن حيوانات جلوگيري مي‌كند. اين ديسكها هم در ايزولاتورهاي پشتيبان و هم ايزولاتورهاي سوئيچ‌ها (كليدها) استفاده مي‌شوند. همانند ايزولاتورها، وسايل جداساز بايد از موادي تهيه شده باشند كه در محيط‌هاي با ولتاژ زياد استقامت عايقي خوبي داشته باشند.