وصف عام للمحول

عندما يكون هناك تحريض متبادل بين ملفين، فإن أي تغيير في التيار سوف يحفز جهدًا في الملف الآخر، ويستخدم هذا المبدأ في المحولات. يحتوي كل محول على ملف ابتدائي وملف ثانوي، حيث يأخذ الملف الابتدائي الطاقة من المصدر وينقلها إلى الملف الثانوي من خلال تغيير المجال المغناطيسي. تظهر الطاقة كقوة دافعة في المرحلة الثانوية.

باستخدام المحولات يمكن نقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى دائرة أخرى، دون إنشاء اتصال كهربائي بينهما، ويتم نقل الطاقة الكامل هذا عن طريق المجال المغناطيسي المذكور. تلعب المحولات دورًا فريدًا في توزيع الطاقة الكهربائية المتناوبة لأنها تستطيع تحويل الطاقة الكهربائية بتيار وجهد معينين إلى طاقة بنفس القيمة ولكن بجهد ومستوى تيار مختلفين.

تطبيقات ومزايا المحولات ثلاثية الطور

تعتبر المحولات ثلاثية الطور من أهم وسائل نقل الطاقة التي تشكل أجزاء كبيرة من الشبكات الكهربائية. يتم إنتاج هذه المحولات من قبل بعض الشركات المصنعة للمعدات الكهربائية
يصبحون
الغرض الرئيسي من استخدام المحولات ثلاثية الطور هو نقل أو تحويل (تقليل أو زيادة) الطاقة الكهربائية. كما تعلم، يتم إنتاج الطاقة الرئيسية للشبكة الكهربائية في نطاق معين. المحولات ثلاثية الطور بهذا المعنى تنقل الطاقة من شبكة كهربائية بحيث تعمل هذه المحولات كنظام مهم لنقل الطاقة. كما أن إحدى نقاط القوة الرئيسية لاستخدام المحولات ثلاثية الطور هي أن هذه المحولات تستخدم كنظام لتوزيع الطاقة

صيانة المحولات

عادة ما يحدث تلف المحولات بطريقتين:

• فصل موصلات المحولات (احتراق ملفات الضغط الضعيفة والقوية)
• توصيل عزل المحولات (فقدان أو فقدان خصائص جزء من العزل)
  الاهتمام الأكثر شيوعًا للمحولات هو تقييم المظهر، بشكل عام، يتضمن تقييم المظهر بشكل عام فحص الظروف الخارجية ونظام التبريد. يجب فحص المحولات وتقييمها بشكل دوري حتى يمكن اكتشاف المشاكل وتصحيحها في المراحل المبكرة، قبل أن تكون هناك حاجة إلى إصلاحات كبيرة.

عادةً ما يتم فحص المحولات للصيانة مرة واحدة في الأسبوع بشكل روتيني، ومع ذلك، قد يختلف تواتر الزيارات. على سبيل المثال، إذا كان هناك مؤشر على وجود مشكلة منتشرة، فيمكن زيادة عدد الزيارات. يجب تحديد فترة صيانة المحول بناءً على متطلبات موثوقية المعدات والتعليمات الموصى بها من قبل الشركة المصنعة.

يمكن إجراء أنشطة الصيانة لأي فئة من المرافق على فترات زمنية، ولكن معظم الصناعات عادة ما تقوم بإغلاق عام مرة أو مرتين في السنة لأغراض الصيانة. فيما يلي، يتم فحص الأنشطة المعتادة لكل إجراء من إجراءات صيانة المحولات.

عمليات التفتيش الروتينية وإصلاحات المحولات الحد الأدنى

• التحقق من التوصيلات والمعدات المتصلة به
• فحص مستوى الزيت ونظام التبريد
• السحابات وأنظمة التحكم
• التفتيش البصري والتسرب
• قياس قيم مقاومة العزل
• تحليل الغازات من مرحل Buchholz (أخذ عينات الزيت)
• إعادة توصيل أو استبدال هلام السيليكا في غرفة التنفس
• تحقق من الاتصال الأرضي

الإصلاحات الروتينية

• فتح الترانس لفحص وتدوير الزيت أو استبداله
• فحص واختبار البطانات
• إصلاح مكونات المحولات بما في ذلك الخزان والخزان ونظام التبريد وغسالات الختم

الإصلاحات الرئيسية والإصلاحات

• الضغط على الأوراق الأساسية
• استبدال وصلات الملف والبطانات
• اصلاح الجزء النشط
• فتح المحول لاستبدال اللفات والعزل

الأسباب الشائعة لتلف المحولات

الزائد

إذا أدى الجهد الزائد للشبكة إلى زيادة جهد الموصلات بالنسبة للجسم أو بالنسبة للطور الآخر إلى قيمة أكبر من قوة تحمل العزل أو قوة تحمل العزل الكهربائي، يحدث قوس كهربائي في العزل ويفقد العزل قوته ملكيات. وفي استمرار هذه العملية، إذا تم تثبيت الجهد العالي بشكل مستمر، فإن تيار التسرب للعازل سيزداد تدريجيا وسترتفع درجة حرارة العازل وفي النهاية سوف يتضرر. وبطبيعة الحال، في هذه الحالة يجب تفعيل مفاتيح الحماية للمحول. إذا زاد حمل المحول، بسبب توليد الحرارة في المحول، فإنه يتسبب في كسر الموصلات في نقاط الضعف في المحول، وهو ما يحدث غالبًا في محركات المحولات ذات اللفات المتعرجة عند نقطة الاتصال. لمنع الأضرار الناجمة عن الجهد الزائد العابر الخارجي مثل البرق، فإن الطريقة الأكثر ملاءمة هي تركيب مانع الصواعق.

الضرر الميكانيكي

نتيجة لعوامل مثل النقل غير الصحيح للمحول برافعة أو أي جهاز آخر، بسبب الصدمات القوية، يتحرك قلب المحول المثبت على الجسم ويتسبب في انقطاع توصيل الموصلات. أيضًا، في حالة حدوث دائرة قصر عند مدخل أو مخرج المحول، فإن موصلات المحول تمارس قوة كبيرة على بعضها البعض بسبب الاتصال. قد تتسبب هذه القوى في تمزق الموصلات أو تلف العزل الجاف للمحول أو تلف جسم المحول.

ارتفاع في درجة الحرارة

إن زيادة درجة الحرارة الداخلية للمحول إلى حد أكبر من تحمل العزل للمحول سوف يؤدي إلى إتلافه. إذا ارتفعت درجة الحرارة، تزداد موصلية العوازل، على عكس الموصلات، ويؤدي تسرب التيار الزائد في العزل إلى احتراق المحول. أحد أسباب ارتفاع درجة حرارة المحول هو زيادة درجة الحرارة المحيطة. يتم تحديد درجة حرارة ظروف العمل لتلقي الطاقة المقدرة من قبل الشركة المصنعة. أيضًا، يجب أيضًا ذكر مقدار انخفاض الطاقة بسبب ارتفاع درجة الحرارة من قبل الشركة المصنعة. لحل هذه المشكلة، يمكن استخدام نظام تبريد ذو كفاءة أعلى.

شيخوخة المحولات

عند استخدام المحول لفترة طويلة في الشبكة فإن العزل الجاف للمحول يفقد خصائصه الأصلية تدريجياً، ولا يعود إلى حالته الأصلية حتى بعد تغيير الزيت. عادةً ما يتم الإعلان عن العمر الإنتاجي للمحول من قبل الشركة المصنعة. يعد استخدام الملحقات مثل زيت المحولات عالي الجودة والحشيات المناسبة للختم فعالاً للغاية في زيادة عمر المحول.

مشكلة في زيت المحولات

إذا انخفض مستوى الزيت داخل المحول وبدلاً من ذلك يخترق الهواء داخل خزان المحول، بسبب انخفاض المقاومة الكهربائية للهواء مقارنة بالزيت، يحدث قوس كهربائي. يمكن أن تكون الزيارات المتكررة للمحول مفيدة في هذا الصدد. يعد ارتفاع الزيت في زجاج الزيت والبلل على الغطاء والمشعات وتحت المحول مقياسًا جيدًا لمعرفة تسرب الزيت.

اختراق الرطوبة

وجود جزيئات الماء في الزيت يقلل بشكل كبير من المقاومة الكهربائية لزيت المحولات مما يسبب حدوث قوس كهربائي في زيت المحولات. إن أخذ عينات واختبار زيت المحولات في فترات محددة مسبقًا يوفر معلومات دقيقة عن تغلغل الرطوبة في خزان المحولات.

تلوث زيت المحولات

خلال فترة عمل المحول، وبسبب دوران الزيت بين الموصلات والنواة، يصبح الزيت قديماً وتنفصل جزيئاته عن سطحه، وتتراكم هذه الجزيئات على شكل حمأة وتترسب في قاع المحول. الخزان وعلى الجزء النشط من المحول. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود جزيئات في الزيت يقلل من المقاومة الكهربائية للزيت. يعد اختبار الزيت المجدول طريقة جيدة لاكتشاف وجود تلوث بزيت المحولات.
يتسبب زيت المحولات في نقل الحرارة وعزل الكهرباء. بين اللفات، بين الصفائح وحول القلب والوصلات الداخلية، يعمل كعازل ويمنع حدوث ماس كهربائي. عند الفولتية العالية جدًا، هناك احتمال لحدوث ماس كهربائي بسبب قفز التيار، والذي يمنع الزيت ذلك من خلال حمايته. في بعض الأحيان يسخن قلب المحول بقوة أثناء تكوين المجال المغناطيسي في أجزاء مختلفة ويتسبب في ذوبان الملف ونتيجة لذلك يتعطل المحول. ولهذا السبب، يتم تصنيع جسم المحول على شكل زعانف بحيث يمكن نقل الحرارة إلى الهواء الطلق بسرعة أكبر.
ومن الضروري الإشارة إلى أن الزيوت المستخدمة في المحولات يتم إنتاجها بنوعين الأول والثاني، ويستخدم النوع الأول في محولات التوزيع.

إصلاحات المحولات

بشكل عام، في إصلاح المحولات الصناعية، يتم استبدال أو إصلاح العناصر التالية:

• ضبط تسرب زيت المحولات
• استبدال أو إصلاح مفتاح تبديل الصنبور لضبط الجهد
• استبدال أو إصلاح قلب المحول
• إصلاح أو استبدال أجزاء ومعدات المحولات (البطانات، الأحذية، الأجزاء الخشبية، إلخ)
• إصلاح وإعادة لف ملفات الضغط الضعيف أو استبدال ملفات الضغط الضعيفة والقوية
• استبدال أو إصلاح المعدات الجانبية للمحولات المعيبة

الأجزاء الفعالة في أعطال المحولات

لفائف

تفشل الملفات عند فقدان عزلها. قد يتم تدمير عزل الملفات بسبب الرطوبة وارتفاع درجة الحرارة والاهتزاز والإفراط في استخدام طاقة المحولات والضغط الميكانيكي الناتج عن الأعطال.

جلبة

تتضرر البطانات بسبب التقوس والتآكل وزيادة العمر ومرور الوقت. كما أن التلوث الداخلي والرطوبة يمنعان البطانات من العمل بشكل صحيح. يجب عليك أيضًا ملاحظة أنه ليس من السهل اكتشاف عملية فشل البطانات.

جوهر

الضرر الذي يحدث للنواة يحدث في حالة انفصال النواة أو ارتفاع درجة حرارة النواة بسبب قصر الدائرة الكهربائية.

تدمير العزل

يؤدي تدهور العزل إلى زيادة قصر الدائرة في التدفق المغناطيسي لينتج تيار دائرة قصر مستقر وتنتج هذه الوصلات حرارة زائدة مما قد يسبب العديد من المشاكل.

مشاكل أخرى

وهناك أسباب أخرى تسبب فشل المحولات مثل: تلوث الزيت، تسرب الزيت، الجهد غير الطبيعي، والأحداث الطبيعية مثل البرق والفيضانات والحرائق وغيرها.

ما هي العوامل التي تسبب فشل الملفات؟

• عدم استقرار العزل على الموصلات
• وجود ماس كهربائي بين الحلقات المتجاورة
• ماس كهربائى بسبب الرطوبة
• فقدان العزل حول جانب المحول بسبب عملية التجفيف غير الصحيحة عند تطبيق الجهد
• يمكن أن تتسبب الموجات العابرة في حدوث ماس كهربائي وتؤدي في النهاية إلى ثقب في العوازل.

التدريب على استكشاف أخطاء المحولات وإصلاحها

يتم استكشاف أخطاء المحولات وإصلاحها بالطريقتين التاليتين:

• تحليل الغاز
• اختبارات دورية

في طريقة استكشاف أخطاء المحولات وإصلاحها بطريقة تحليل الغاز، يتم أخذ عينات الزيت كالمعتاد. بعد ذلك يتم فصل الغاز عن الزيت ويتم تحليل الغاز، ويمكن تحديد مشاكل المحول بناء على نسبة الغازات الموجودة في الزيت. وفقا لنسبة الغازات، من الممكن اكتشاف ظواهر مثل التفريغ الجزئي، تفريغ الإكليل، القوس مع ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد في المحول وتحديد الخلل داخل المحول.
يجب أن يتمتع الزيت العازل للمحول بالقدرة على امتصاص الغازات تحت الضغط بحيث يمكن من خلال تحليل الغازات الذائبة فيه التعرف على الأعطال وأسباب الظروف غير الطبيعية في عمل المحول. تخلق مركبات الهيدروجين إلى جانب الهيدروكربونات الأبسط مثل الميثان والإيثان والإيثيلين والأسيتيلين نسبًا مختلفة يمكن فحصها كمؤشر لدرجة الحرارة المنتجة في زيت المحولات. على سبيل المثال، تشير كمية عالية من الهيدروجين إلى القصف الأيوني بسبب التفريغ الجزئي.

واستنادا إلى الجدول القياسي لـ IEEE، يمكننا تحديد هذه العيوب بشكل أكثر دقة.

مستويات التقييم	شروط	قيمة TCDG
المستوى 1	إذا كان مستوى الغاز في الزيت عند هذا المستوى، فهذا يدل على أن الترانس سليم.	720
المستوى 4	إذا كانت كمية TCDG عند هذا المستوى، فهذا يعني أن الغاز القابل للاشتعال أكثر من حالة العمل العادية، لذلك فهو يحتاج إلى مزيد من الفحص. من الممكن أن يكون لدى المحول عدة أعطال.	721-1921
المستوى 7	ويشير وجود TCDG عند هذا المستوى إلى أن المستوى الأعلى للنفط ينهار. وينبغي إجراء المزيد من التفتيش والتعامل. هذا يعني أن هناك خطأ أو أكثر ونحتاج إلى إصلاح المحول.	1921-4620
المستوى 9	تشير قيمة TCDG عند هذا المستوى إلى وجود مشكلة خطيرة ويجب إصلاح المحول في أسرع وقت ممكن وقد يؤدي العمل إلى الفشل.	>4620

يتم إجراء اختبارات مختلفة لإصلاح محول الطاقة، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

1. اختبار اللفات:

يتم فحص واختبار ملفات المحولات من الجوانب التالية:

• قطع
• وجود اتصال مع نقاط أخرى من المحولات
• تلف أو تآكل نظام العزل
• تغيير الموقع الفعلي
• اتصالات فضفاضة

2. قياس المقاومة الأومية لملفات المحولات:

أثناء إصلاح محولات الطاقة، فإن أي اتصال أو تلف أو ارتخاء أو تآكل مفرط للملفات سيغير مقاومتها الأومية، من خلال قياس المقاومة الأومية للملفات، من الممكن معرفة وجود عيوب في المحولات.

3. اختبار نسبة التحويل للملفات:

نسبة جهد جزء الضغط العالي من المحول إلى جهد جزء الضغط المنخفض من المحول هي نسبة تحويل المحول. من خلال قياس هذه القيمة عمليًا ومقارنتها بالقيمة الاسمية للنسبة المذكورة في لوحة المحول، من الممكن فهم صحة ملفات المحولات. عندما تختلف نسبة التحويل عن قيمتها الاسمية، فهذا يعني أن عددًا كبيرًا من بكرات الأسلاك خارج الخط.

4. اختبار قطبية المحولات:

ترتبط قطبية المحول بوصلاته الداخلية. في صيانة وإصلاح المحول، تجدر الإشارة إلى أن القطبية الصحيحة للمحول مهمة عند توصيل عدة محولات على التوازي.

يتم إجراء اختبار قطبية المحول بطريقتين أثناء إصلاح محول الطاقة الصناعي.

• باستخدام الصدمة الحثية
• عن طريق تطبيق الجهد المتناوب

كيفية منع التحميل الزائد للمحولات؟

يعد الاختيار الأمثل لطاقة المحولات أمرًا مهمًا جدًا لتغذية الشبكة. وتعتبر أسوال وجود حمل بين 30 و40% حملاً منخفضاً ووجود حمل أكثر من 70% يسمى حملاً مرتفعاً. يستخدمون طريقة التيار للتحقق من الحمل الزائد للمحول. وبهذه الطريقة يتم فحص المحولات من حيث عدد الصمامات المنفوخة وعدد قطرات المفتاح في اليوم السابق، ونتيجة الفحص إذا كان المحول زائد التحميل يتم استبدال المحول بقوة أعلى.
لمنع التحميل الزائد للمحولات، من الأفضل استخدام التوصيلات القياسية في نهايات العوارض واللوحات الكهربائية وصناديق المصاهر.

اختبارات الصيانة العامة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها للمحولات

فيما يلي، سوف نقوم بفحص الاختبارات الروتينية لمكونات المحولات، والتي يتم إجراؤها لغرض الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

جوهر

• مقاومة العزل
• اختبار ارضي

زيت عازل

• اختبار قوة العزل الكهربائي
• عامل فقدان عامل القدرة
• عدد الأحماض
• مثبط الأكسجين
• تحليل الغازات الذائبة

البطانات

• خسائر عازلة
• عامل الطاقة
• مستوى الزيت (إن أمكن)
• الفحص البصري للشقوق والأوساخ
• درجة حرارة

الحافظ

• معايرة مقياس المستوى
• المظهر (تسرب الزيت وتسرب الحجاب الحاجز)
• نظام الهواء المدخول

مخزن و متعلقات

• مؤشر درجة حرارة السلك
• مسح درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
• تحليل الخلل (الموجات فوق الصوتية)
• تحليل الاهتزازات
• تتابع Buchholts (المظهر والفحص الأومي)
• مرحل اكتشاف خطأ الضغط (اختبار الأداء)
• تحليل المائة

نظام التبريد

• محامل المضخة (الاهتزاز والصوت ودرجة الحرارة)
• تحقق من المبرد
• المراوح والتحكم (تحقق من الدوران)
• نظافة شفرات المروحة والرادياتير
• مضخات الزيت

لفائف

• تسرب الجهد مقاومة المفاعلة
• الخسائر الحالية والمقاومة الزائدة
• تحليل استجابة التردد (SFRA)
• عامل فقدان عامل القدرة
• مقاومة العاصمة
• نسبة التحويل

المرفقات:

وصف عام لأهمية فحص زيت المحولات:

مع الانتباه إلى أن العديد من محولات الطاقة في العالم تتراوح أعمارها ما بين 30 إلى 40 سنة، وبالتالي تزداد احتمالية حدوث الأخطاء والخروج عن الدائرة. وهذا سوف يسبب الكثير من المشاكل منها انسحاب المحول من الشبكة والذي في المقابل سوف يسبب أضرار مادية وضرر في استقرار الشبكة أو استقرار الشبكات لذلك تعتبر هذه المسألة في غاية الأهمية لقياس حالة الشبكة وخاصة محولات الطاقة .

عند تقييم حالة وقياس عمر المحولات وفق اختبارات الزيت والكهرباء المختلفة، وكذلك مع التحليل الذي يتم على نتائج هذه الاختبارات، يمكن الحصول على نتيجة حقيقية لحالة المحول ومقارنتها بحالته. العمر التصميمي والحلول العملية للاستخدام الأمثل للمحول وبالتالي زيادة عمره الافتراضي.

زيت المحولات يمنع تدمير المحولات. زيت المحولات هو سائل عازل، وبالإضافة إلى وظيفته العازلة، فإنه يلعب أيضًا دور نقل الحرارة في المحولات.
نتيجة الظروف الجوية ونوع التحميل من المحول والحوادث التي قد تؤثر على الزيت. يتدهور زيت المحولات مع مرور الوقت. يؤدي هذا الانهيار في الزيت إلى فقدان الزيت لخصائصه العازلة وما يسمى بالشيخوخة. يتسبب تقادم زيت المحولات بمرور الوقت في حدوث مشكلات خطيرة ويؤدي في النهاية إلى إتلاف المحول أو فرضه عليه.
من بين جميع تقنيات اختبار زيت المحولات، تعتبر الغازات المذابة في الزيت هي الطريقة الأكثر أهمية. هذه الغازات هي نتيجة تحلل الزيت، والذي يحدث نتيجة لظروف مختلفة، مثل العطل أو الخلل في المحول. هذه الغازات هي أيضًا مؤشر على تدمير المحولات.

يمكن تحليل هذه الغازات بشكل منفصل باستخدام طرق التحليل اللوني للغاز. لقد مر أكثر من 30 عامًا على صياغة المعايير المتعلقة بالطرق المعتمدة على تحليل الزيت مثل كروماتوغرافيا الغاز وتنفيذها، ولا يمكن لهذه الطرق سوى تقديم مؤشر عام لحالة المحول. يتم إجراء اختبارات مختلفة لتشخيص وتقييم حالة المحول، بما في ذلك اختبارات الزيت، بما في ذلك اختبارات مراقبة الجودة وكروماتوغرافيا الغاز والمرشحات، والاختبارات الكهربائية بما في ذلك قياس مقاومة عزل الملفات، وقياس معامل فقدان العزل، وقياس المقاومة وأشار أوم ونسبة التحويل. هناك فئة أخرى من الاختبارات والتي يشار إليها بالاختبارات الحديثة. وتشمل هذه الاختبارات قياس التفريغ الجزئي (PD)، وقياس تيار الاستقطاب والاستقطاب (PDC)، وقياس استجابة التردد (FRA).