يشير مقياس الحرارة عند السياج المحيط لمحطة تحويل فرعية بجهد 132 كيلو فولت (kV) في الجزء الغربي من أبوظبي إلى 49 درجة مئوية في الظل، في تمام الساعة الثالثة عصراً من يوم ثلاثاء في شهر أغسطس. في الواقع، لا يوجد ظل؛ إذ تعكس القاعدة الحصوية حرارة إضافية تتراوح بين 6 إلى 8 درجات مئوية على أي جسم يقف فوقها، بينما تعمل مجموعات المشعات في المحولات الرئيسية بكامل طاقة مراوحها، وزيت الجزء العلوي من الخزان يستقر عند حوالي 78 درجة مئوية — وهو رقم كفيل بإطلاق إنذار في معظم الشبكات ذات المناخ المعتدل، ولكنه هنا يمثل نقطة التشغيل العادية لمدة ثلاثة أشهر تقريباً من السنة.
إن صيانة محطة فرعية في منطقة الخليج ليست مثل صيانتها في هامبشاير، أو في مقاطعة لودون، أو حتى في فينيكس. فالمحيط الجوي أكثر حرارة، والتباين اليومي في درجات الحرارة أقل، وحمولة الغبار والأملاح أعلى، والرطوبة في الشريط الساحلي قاسية، والحمل الكهربائي — المدفوع بأنظمة تكييف الهواء في كافة القطاعات السكنية والتجارية والصناعية — لا ينخفض إلا قليلاً خلال الليل. إن الانضباط الذي تطور عبر DEWA و TRANSCO و FEWA و EWEC و ADDC و AADC و SEWA على مدار العقدين الماضيين يمثل، في نظر معظم المهندسين الدوليين الذين عملوا في مناخات متعددة، نظام صيانة المحولات والمحطات الفرعية الأكثر صرامة في العالم حالياً. ولا بديل عن ذلك.
منحنى الأحمال الذي لا يرحم
يقضي محول التوزيع النموذجي بجهد 132 كيلو فولت في أوروبا معظم عمره عند مستوى يتراوح بين 35 و 55 بالمئة من قدرته الاسمية، مع انخفاضات حادة بين الساعة الثانية والخامسة صباحاً تسمح للزيت والجزء النشط بالتبرد، وللرطوبة بالاستقرار، ولخط الأساس للغازات الذائبة بالثبات. أما الوحدة المماثلة في دولة الإمارات العربية المتحدة، خلال أشهر الصيف، فتستقر بين 70 و 90 بالمئة من قدرتها من مايو وحتى سبتمبر، مع انخفاضات ليلية لا تتجاوز خمس عشرة نقطة مئوية، وأدنى درجات حرارة لزيت القمة نادراً ما تقل عن 55 درجة مئوية حتى عند شروق الشمس.
إن التقادم الحراري المتسارع الناتج عن ذلك مفهوم جيداً؛ فدليل تحميل IEEE C57.91 صريح في هذا الشأن: يتضاعف معدل تقادم العزل السليلوزي تقريباً مقابل كل زيادة قدرها 6 إلى 8 درجات مئوية في درجة حرارة النقطة الأكثر سخونة في الملفات فوق القيمة المرجعية. والوحدة التي تعمل باستمرار عند نقطة ساخنة تبلغ 95 درجة مئوية — وهو أمر طبيعي تماماً في ظهيرة صيف الإمارات — يتقادم عزلها الورقي بمعدل أربعة إلى ستة أضعاف معدل وحدة أوروبية تعمل عند درجة حرارتها المرجعية البالغة 78 درجة مئوية. والمغزى هنا هو أن المحول المصمم لعمر خدمة يصل إلى 30 عاماً في مناخ معتدل، قد لا يتجاوز عمره الفعلي في الخليج 8 إلى 12 عاماً وفق قراءة صارمة للمعايير، ما لم يتم اتباع ممارسات تصميم وصيانة تعويضية.
ومن الناحية العملية، تقدم الوحدات في المنطقة بشكل روتيني خدمة تتراوح بين 25 و 35 عاماً. وهذه الفجوة — بين ما يتوقعه النموذج الحراري وما يحققه الأسطول فعلياً — يتم سدها بالكامل من خلال الانضباط في وضع المواصفات عند مرحلة الشراء، والانضباط في الصيانة طوال عمر الأصل.
ما أنجزته مرحلة التوريد مسبقاً
تُبنى معظم مزايا الصيانة في الخليج ضمن المواصفات الأصلية للمحول، قبل وقت طويل من تشغيل الوحدة. وتحدد المرافق الإقليمية، بشكل عام تقريباً، نقطة تصميم قصوى للمحيط تبلغ 50 درجة مئوية مقابل الافتراض الدولي البالغ 40 درجة مئوية. وتعد أنظمة العزل المطورة حرارياً، بما في ذلك ورق "كرافت" الممزوج بالأراميد لطبقات الملفات الداخلية، معياراً أساسياً وليست خياراً إضافياً. كما يتم تحديد مواصفات الزيت ليتحمل انهيار العزل الكهربائي العالي بعد الدورات الحرارية، مع عدم الاكتراث بنقطة الانصباب المنخفضة هنا، ويتم حقن مثبطات الأكسدة لملائمة الخدمة في المناطق الاستوائية. ويفضل تصميم خزانات الحفظ المزودة بأغطية نيتروجين محكمة الغلق على أجهزة تنفس هلام السيليكا (silica gel) لأن حمل الرطوبة المحيطة قد يشبع الهلام في غضون أسابيع.
أما الجزء النشط، فيُبنى ليتناسب مع المحتوى التوافقي لحمل يسيطر عليه محطات التبريد والمحركات التي تعمل بمغيرات التردد. ويتم تحديد مساحة سطح المشعات للتشغيل بالتبريد القسري كوضع افتراضي لا استثنائي. كما تُحدد مغيرات الجهد تحت الحمل (OLTC) بعمر تلامس ممتد، لأن نمط الأحمال ينتج عمليات تشغيل يومية أكثر مما هو عليه في المنشآت الأوروبية، ويتم الاعتماد بشكل متزايد على تقنية القاطع الفراغي في آلية التغيير تحت الحمل لتجنب تفحم التلامسات الذي تعاني منه التلامسات الزيتية التقليدية نتيجة كثافة الخدمة الإقليمية.
والنتيجة هي أن محول المحطة الفرعية في دولة الإمارات، وقبل أن تراه أطقم الصيانة، هو كائن مختلف عن نظيره الأوروبي؛ فهو أثقل مادياً، وأكثر تحفظاً كهربائياً، ومصمم حرارياً بشكل مفرط، وأغلى ثمناً بشكل ملحوظ في فاتورة الشراء. وتتمثل مهمة برنامج الصيانة في الحفاظ على هذا الهامش المدمج لأطول فترة ممكنة.
تحليل الغازات الذائبة كل ستة أسابيع، لا مرة في السنة
إن التعبير الأوضح عن هذا الانضباط هو برنامج تحليل الغازات الذائبة (DGA). فالممارسة الدولية للمحول الصحي من فئة التوزيع تكون عادةً عبر أخذ عينة زيت سنوية، ولا يتم تقصير الفترات إلا عند ظهور خلل. أما مرافق الكهرباء الكبرى في الإمارات، فتطبق دورة أخذ عينات كل ستة أسابيع كمعيار قياسي لكل محول تزيد قدرته عن 20 ميجا فولت أمبير (MVA)، وفترة كل أربعة أسابيع لأي وحدة لها تاريخ حالات مسجلة أو تعمل بما يزيد عن 80 بالمئة من قدرتها الاسمية. وقد تم الآن تركيب أجهزة تحليل الغازات الذائبة عبر الإنترنت (Online DGA) على كامل أسطول النقل تقريباً فوق 132 كيلو فولت، وتم ضبط عتبات الإنذار لتناسب نمط الأحمال الإقليمي بدلاً من القيم الافتراضية لمنظمة IEC.
يتم إجراء التحليل نفسه في مختبرات إقليمية — مثل مرفق الاختبار المركزي التابع لـ DEWA في جبل علي، ومختبر TRANSCO في أبوظبي، ومجموعة من دور الاختبار المستقلة بما في ذلك مرفق ETS Group الإقليمي — ضمن فترات زمنية للإنجاز تُعتبر قياسية في أماكن أخرى. فالعينة التي تؤخذ صباح الأحد في محطة فرعية بالمنطقة الغربية عادةً ما تُرجع نتائج كاملة لملف الغازات والـ "فوران" بحلول ظهر الثلاثاء، مع تحليل الاتجاهات مقابل خط الأساس الخاص بالوحدة نفسها بدلاً من مقارنتها بجدول قبول عام.
السبب في هذا الإيقاع بسيط؛ ففي درجات حرارة التشغيل في الخليج، يمكن للعطل الناشئ الذي قد يستغرق ستة أشهر ليصبح مرئياً في وحدة أوروبية، أن يتحول إلى حالة خطيرة في غضون ثمانية إلى عشرة أسابيع. لذا يجب أن تكون فترة أخذ العينات قصيرة بما يكفي لالتقاط هذا الاتجاه بينما لا يزال هناك وقت للتدخل المفيد. إن أخذ العينات السنوي، في هذا المناخ، لا يعتبر صيانة، بل هو "تشريح للجثة" بعد فوات الأوان.
الرمل والملح والمفاتيح الكهربائية
تتطلب المفاتيح الكهربائية الخارجية والعوازل (bushings) انضباطاً خاصاً بها. فالضباب الملحي على طول الشريط الساحلي من رأس الخيمة وحتى أبوظبي يرسب طبقة موصلة على العوازل الخزفية، والتي إذا اجتمعت مع ندى الصباح الذي يتشكل حتى في الصيف عندما تتجاوز الرطوبة 80 بالمئة عند الشروق، يمكن أن تؤدي إلى حدوث مسارات تتبع سطحي ووميض كهربائي في وحدات قد تكون سليمة تماماً لو كانت على بعد مائتي كيلومتر في الداخل. والاستجابة المعيارية هي استخدام عوازل السيليكون المطاطي المركبة ذات الأسطح الطاردة للماء، مع تحديد مسافة الزحف (creepage distance) عند 31 مم لكل كيلو فولت بين الأطوار — وهو معدل يتجاوز بكثير توصيات IEC للتلوث الشديد — بالإضافة إلى برنامج غسل دوري، يعمل في مناطق التعرض الأسوأ كل أربعة إلى ستة أسابيع باستخدام مياه منزوعة الأيونات ومعدات مخصصة.
أما التعرض للرمال في المناطق الداخلية فيمثل مشكلة مختلفة؛ حيث يتغلغل سيليكا الرياح الناعم في فتحات التهوية، وموانع تسرب خزائن التحكم، وآليات القواطع، وأغطية محركات مغيرات الجهد. وتطورت ممارسة الصيانة نحو استخدام حاويات محكمة الغلق مع أنظمة هواء نظيف بضغط إيجابي في الأصول الأكثر حيوية، بما في ذلك جميع غرف التحكم الرئيسية والأجزاء الداخلية للمحطات المعزولة بالغاز (GIS). ويتم فحص المعدات الخارجية في دورة شهرية للتأكد من سلامة موانع التسرب، في حين يتم إجراء تدخل التنظيف العميق الدوري — والذي يشمل التفكيك الكامل للقاطع، وتنظيف الآليات، وإعادة التشحيم — كل ثلاث سنوات بدلاً من العرف الدولي الذي يتراوح بين خمس وسبع سنوات.
القوى العاملة المبنية للمناخ
إن القوى العاملة في مجال الصيانة بالخليج، من منظور واحد مهم، أسهل في التوصيف من نظيراتها الأمريكية أو البريطانية؛ فهي أصغر سناً، وأكثر تنوعاً دولياً، وفي حالة نمو وليس انكماش. وقد نجحت برامج تطوير القوى العاملة الوطنية — مثل "توطين" في DEWA، ومستهدفات التوطين في TRANSCO والمرافق المرتبطة بـ ADNOC، وبرامج مماثلة في السعودية وقطر وعمان — خلال العقد الماضي في وضع آلاف المهندسين والفنيين الإقليميين في أدوار صيانة المحطات الفرعية. بينما تشغل القوى العاملة الفنية الوافدة، المستقطبة أساساً من الهند وباكستان والفلبين وبشكل متزايد من جنوب أوروبا، طبقات التشغيل المتخصص والتدخلات الحرجة.
وقد نضجت البنية التحتية للتدريب بالتوازي مع ذلك؛ إذ تقدم كليات التقنية العليا في الإمارات، وأكاديمية السعودية للكهرباء، ومجموعة من مراكز التدريب المرتبطة بالمصنعين الأصليين بما في ذلك أكاديمية ETS Group الهندسية الإقليمية في الشارقة، مناهج متخصصة للمحولات والمحطات الفرعية تعادل في محتواها أي برنامج مماثل في أوروبا أو أمريكا الشمالية. ليس التحدي في تأمين الكوادر، بل التحدي المتزايد يكمن في الحفاظ على الأخصائيين ذوي الخبرة المتوسطة أمام إغراءات أصحاب العمل في قطاعات مراكز البيانات والنفط والغاز الذين يتنافسون على نفس المهارات.
ما حققه البرنامج الإقليمي بصمت
الأرقام هي الفيصل في الأداء التشغيلي. تفيد مرافق الكهرباء الكبرى في الإمارات الآن عن معدلات انقطاع إجبارية في محولات فئة النقل تقع، وفقاً لبيانات هيئة الربط الكهربائي لدول مجلس التعاون الخليجي، ضمن الربع الأعلى عالمياً من حيث الكفاءة. أما متوسط الوقت بين التدخلات غير المبرمجة لمحولات التوزيع بجهد 132 كيلو فولت في شبكة DEWA، فوفقاً لأحدث الأرقام المنشورة، هو أطول من الرقم المماثل للعديد من مشغلي النقل في أوروبا. ويتحقق ذلك في أسطول يعمل تحت ظروف تُعتبر "عقابية" في أي مكان آخر.
والدرس المستفاد للمرافق في أماكن أخرى، والتي تواجه الآن ارتفاع درجات الحرارة المحيطة وأحمالاً أثقل ونوافذ صيانة أضيق، هو أن نهج الخليج ليس مجرد حالة مناخية استثنائية، بل هو برنامج متكامل: التصميم بسخاء، أخذ العينات بشكل متكرر، التدخل بناءً على التوجهات (trend) لا الجدول الزمني، والاستثمار المستمر في الأشخاص الذين يقومون بالعمل. إن المحطة الفرعية التي تعمل تحت 49 درجة مئوية في ظهيرة أغسطس لا تنجو بالصدفة؛ بل تنجو لأن ثلاثة آلاف مهندس عبر ستة مرافق قرروا قبل عشرين عاماً أن المناخ هو من سيضع المعايير، وأن كل شيء آخر يجب أن يتكيف معه.
