كيفية ضمان التشغيل الآمن لقواطع الدوائر في المحطات الفرعية؟

البروتوكولات الوقائية قبل التشغيل لسلامة قواطع الدوائر

التحقق من العزل والتأريض وحالة انقطاع التيار الكهربائي قبل الدخول

عند العمل مع معدات التحكم والتبديل، يجب على الفنيين التحقق من ثلاث عمليات تفتيش أمنية أساسية أولاً: التأكد من فصل جميع المكونات عن مصادر الطاقة، وتطبيق التأريض السليم، والتحقق من عدم وجود أي كهرباء متبقية في النظام. أما بالنسبة للعزل، فيجب علينا فعليًّا فصل المعدات يدويًّا وتثبيت أجهزة القفل/الوسم (Lockout/Tagout) لمنع أي شخص من تشغيلها بالخطأ أثناء إجراء أعمال الصيانة. ويكتسب التأريض أهميةً كبيرةً أيضًا لأنه يوفّر مسارًّا آمنًا لأي تيار كهربائي متبقٍ ليتدفق عبره. ووفقًا لإرشادات IEEE 80، يساعد هذا الإجراء في الحفاظ على جهد اللمس عند مستوى أقل من ٥٠ فولت، ما يعزِّز سلامة جميع الأشخاص المعنيين. وبعد ذلك تأتي مرحلة التحقق. وينبغي على الفنيين استخدام أجهزة قياس الجهد المُعايرة لاختبار جميع الموصلات، دون أن ننسى تلك المكثفات المزعجة التي قد تحتفظ بالشحنات الكهربائية أحيانًا حتى بعد فصلها. وإن اتباع هذه الخطوات يقلل فعليًّا من وقوع الحوادث. فقد أظهرت دراسات صادرة عن NFPA 70E-2021 أن الالتزام بهذا البروتوكول يمكن أن يخفض الحوادث الكهربائية بنسبة تصل إلى ٩٠٪ تقريبًا. ولذلك لا بد من التذكير يا رفاق: أبدًا لا تفترضوا أن النظام غير مشحون فقط لأن مظهره يوحي بذلك. بل تأكَّدوا دائمًا من اختباره قبل وضع أيديكم في مكانٍ قريب منه.

التحقق من تسلسلات التبديل ووظائف القفل المتبادل

تتطلب عمليات مفاتيح التوزيع الالتزام الصارم بالتسلسلات المحددة من قبل الشركة المصنعة، والتي يتم التحقق منها من خلال تشغيل تجريبي افتراضي قبل التنفيذ الفعلي. يجب اختبار أنظمة القفل المتبادل - الميكانيكية أو الكهربائية أو المستندة إلى البرمجيات - لضمان قيامها بما يلي:

• منع الوصول إلى الحجرات المشحونة كهربائيًا
• فرض الترتيب الصحيح للتشغيل (مثل التأريض قبل الوصول إلى اللوحة)
• حظر الإجراءات غير المتوافقة مثل إغلاق الدائرة بينما تكون أبواب الصيانة مفتوحة

وجدت دراسة أجرتها معهد الطاقة عام 2022 أن المرافق التي تحقق من أنظمة القفل المتبادل ربع سنويًا نجحت في خفض حوادث القوس الكهربائي بنسبة 78%. أثناء التشغيل الأولي، ينبغي على الفنيين اختبار أنظمة القفل المتبادل باستخدام إجراءات التجاوز المعتمدة – مع إعادة تفعيل وسائل الحماية فور الانتهاء. ويجب إيقاف التشغيل في حال حدوث أي عطل حتى يتم تصحيحه.

استراتيجيات تخفيف المخاطر لمعدات مفاتيح التوزيع عالية الجهد

تقييم مخاطر القوس الكهربائي باستخدام معايير IEEE 1584–2018

يتطلب العمل مع أجهزة التحكم في الجهد العالي إجراء تحليلٍ دقيقٍ لمخاطر انفجارات القوس الكهربائي لتفادي وقوع حوادث جسيمة. ويوفّر معيار IEEE 1584-2018 طريقةً موثوقةً لتحديد كمية الطاقة التي قد تُطلق أثناء حادثٍ ما، وكذلك تحديد المواقع الفعلية للمناطق الخطرة. ويتضمّن الالتزام بهذا المعيار تنفيذ عدة خطواتٍ أساسيةٍ في المقام الأول: إجراء اختبارات القصر الكهربائي، والتحقق من كيفية تعاون مختلف أجهزة الحماية مع بعضها البعض، ونمذجة المدة الزمنية التي قد يستمرّ فيها القوس الكهربائي. وهذه الخطوات ليست مجرّد إجراءات ورقيةٍ، بل إنها تؤثّر مباشرةً في نوع معدّات الحماية التي يحتاجها العاملون، وفي مدى أمان الأداء الذي يمكنهم تحقيقه في مهامهم. وتساعد الحسابات الرياضية الكامنة وراء هذه العملية في تحديد المسافات الآمنة من المعدّات استنادًا إلى شدة التيار المارّ عبرها وسرعة إزالة الأعطال، مما يقلّل بشكلٍ كبيرٍ من مخاطر الصعق الكهربائي. غير أن الأمر بالغ الأهمية حقًّا هو أخذ التفاصيل الخاصة بكل قطعةٍ من المعدّات بعين الاعتبار، مثل أبعاد غلاف المعدّة وتخطيطها الداخلي. ففي حال أُهمِلت هذه التفاصيل أو أُخطِئت في تقديرها، فقد تختلف نتائج حسابات المخاطر بنسبة تصل إلى ٤٠٪ وفقًا لأحدث طبعة من معيار NFPA 70E.

التحكم في جهد الخطوة وجهد اللمس من خلال تصميم نظام التأريض

تُقلِّل أنظمة تأريض معدات التبديل من جهدي الخطوة واللمس — وهما تدرجات جهدٍ قاتلة تظهر أثناء أعطال التأريض. وتستخدم التصاميم المتوافقة مع معيار IEEE 80 ما يلي:

• تكوينات الشبكة : موصلات مدفونة تُشكِّل مناطق ذات جهد كهربائي متساوٍ للحد من الفروق الجهدية
• مواد السطح : طبقات ذات مقاومة كهربائية عالية (مثل الحصى المطحون) لتقليل تدفُّق التيار عبر الأشخاص
• أقطاب التأريض : قضبان مُثبتة عميقًا في الأرض لتخفيض المقاومة الكلية

تحافظ الأنظمة الكهربائية المصممة جيدًا على جهود اللمس عند 650 فولت أو أقل عند النظر في شخص يبلغ وزنه حوالي 50 كيلوغرامًا. وهذا أمر ضروري تمامًا لضمان السلامة في أي محطة تحويل حيث تتجاوز الجهد 36 كيلوفولت. وعند فحص هذه الأنظمة في الظروف الواقعية، يقوم المهندسون عادةً بتحديد توزيع مقاومة التربة وإجراء ما يُعرف باختبارات سقوط الجهد. تساعد هذه الطرق في التأكد من أن مقاومة التأريض تظل أقل من خمسة أوم في المناطق التي تكون فيها تيارات العطل مرتفعة بشكل خاص. ووفقًا للبيانات الصادرة عن معهد أبحاث الطاقة الكهربائية (EPRI Transmission) في عام 2022، فإن استراتيجية الحماية المتكاملة هذه تمنع تقريبًا 89 بالمئة من حوادث الصعق الكهربائي الناتجة عن أعطال الأرضية في المرافق التي يتم صيانتها بانتظام والحفاظ عليها وفق المعايير.

الامتثال لإجراءات القفل والوسم (LOTO) لسلامة معدات الفصل

يجب اتباع إجراءات صارمة لقفل ووضع علامة تحذيرية (LOTO) عند العمل على معدات التبديل إذا كان الهدف هو الحفاظ على السلامة. والغرض الرئيسي من هذه الإجراءات هو العزل المادي لمصادر الطاقة الخطرة باستخدام الأقفال والعلامات التحذيرية، وذلك لمنع إعادة تشغيل المعدات عن طريق الخطأ أثناء قيام شخص ما بصيانتها. ووفقاً لأنظمة إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA)، هناك ستة عناصر أساسية يجب تنفيذها: إعلام جميع الأشخاص الذين قد يتأثرون بالعملية بما يجري، وإيقاف تشغيل المعدات تماماً، وتحديد جميع مصادر الطاقة وفصلها، وتركيب الأقفال والعلامات التحذيرية معاً لمنع أي تلاعب، وإطلاق أي طاقة مخزَّنة لا تزال موجودة، وأخيراً التحقق من كل شيء للتأكد من عدم بقاء أي طاقة نهائياً. ويُطلق بعض الأماكن على هذه الخطوة الأخيرة اسم «LOTOTO» بدلاً من «LOTO» فقط، لأنهم يقومون فعلياً باختبار أجهزة التحكم باستخدام أجهزة متعدد القياس (متر رقمي) للتحقق المزدوج من وجود أي جهد كهربائي متبقٍ. وتجدر الإشارة إلى أن عدم الالتزام بإجراءات LOTO السليمة يظهر مراراً وتكراراً في تقارير مخالفات OSHA، وقد أدى ذلك عبر السنين إلى إصابات كهربائية خطيرة للغاية. وفي المناطق عالية الخطورة بشكل خاص، مثل المحطات الفرعية الكهربائية، فإن دمج ممارسات LOTO القياسية مع تقييمات شاملة لمخاطر الانفجارات القوسية (Arc Flash) بالإضافة إلى تقنيات التأريض المناسبة، يوفِّر طبقات متعددة من الحماية ضد حوادث الصعق الكهربائي المميتة المحتملة والانفجارات القوسية المدمِّرة.

الصيانة القائمة على الحالة للحفاظ على موثوقية معدات التبديل

التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء واختبار التفريغ الجزئي لاكتشاف الأعطال بشكل استباقي

تحول الصيانة القائمة على الحالة (CBM) موثوقية معدات التبديل من خلال استبدال الفحوصات الدورية القائمة على التقويم بمراقبة صحية في الوقت الفعلي. يحدد التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء النقاط الساخنة الناتجة عن وصلات فضفاضة أو أحمال زائدة، في حين أن اختبار التفريغ الجزئي (PD) يكشف تدهور العزل في المراحل المبكرة. يُحدّد هذا الأسلوب المزدوج الأعطال المخفية قبل ذلك قبل أن تتفاقم:

• الانomalies الحرارية >100°C تشير إلى مخاطر فورية (وفقًا لـ IEEE 3007.2)
• نبضات التفريغ الجزئي >10 pC تشير إلى تدهور تدريجي في العزل

من خلال تطبيق هذه التقنيات غير الجراحية معًا، تقلِّل المنشآت حالات التوقف غير المخطط لها بنسبة ٨٥٪ مقارنةً بنماذج الصيانة الاستجابية. وتُغذِّي بيانات المستشعرات المستمرة أنظمة التحليل التنبؤي، ما يمكِّن من جدولة التدخلات بدقة — وبالتالي إطالة عمر المعدات وتجنُّب مخاطر انفجارات القوس الكهربائي. كما تخفض التشخيصات الاستباقية تكاليف الصيانة بنسبة ٣٠٪، مع دعم الامتثال المستمر لمتطلبات السلامة الواردة في معيار NFPA 70E.

الأسئلة الشائعة

ما أهمية بروتوكولات السلامة ما قبل التشغيل لمعدات التبديل؟

تتمثِّل أهمية بروتوكولات السلامة ما قبل التشغيل لمعدات التبديل في كونها تضمن تمامًا انقطاع التغذية الكهربائية عن النظام، مما يقلِّل من خطر الحوادث الكهربائية ويعزِّز سلامة العاملين.

كيف يسهم التحقق من تسلسل عمليات التشغيل ووظائف الأقفال التلقائية في تعزيز السلامة؟

يمنع التحقق من تسلسل عمليات التشغيل ووظائف الأقفال التلقائية الوصول العرضي إلى الأجزاء المشحونة، ويضمن تنفيذ العمليات بالترتيب الصحيح، ما يقلِّل بشكل كبير من حالات انفجارات القوس الكهربائي.

ما المقصود بجهدي الخطوة واللمس في أجهزة التحكم الكهربائية، وكيف يتم التحكم فيهما؟

يشير جهدا الخطوة واللمس إلى تدرجات الجهد التي قد تحدث أثناء أعطال التأريض. ويتم التحكم فيهما من خلال تصميم نظام التأريض، بما في ذلك تكوينات الشبكة واستخدام مواد سطحية ذات مقاومة كهربائية عالية، وذلك للحفاظ على معايير السلامة.

لماذا تُعد إجراءات قفل-ووضع علامة (LOTO) ضرورية لسلامة أجهزة التحكم الكهربائية؟

تُعد إجراءات قفل-ووضع علامة (LOTO) ضرورية لأنها تفصل مصادر الطاقة فعليًّا، مما يمنع إعادة تغذية المعدات بالطاقة عن غير قصد أثناء عمليات الصيانة، وبالتالي تقلل من خطر الإصابات الكهربائية.

كيف يعزز الصيانة القائمة على الحالة موثوقية أجهزة التحكم الكهربائية؟

تعزز الصيانة القائمة على الحالة موثوقية أجهزة التحكم الكهربائية من خلال استخدام تقنيات الرصد الفعلي مثل التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء واختبار التفريغ الجزئي، وذلك لمعالجة الأعطال المحتملة مسبقًا، مما يقلل من حالات الانقطاع غير المخطط لها وتكاليف الصيانة.