تحليل عميق لتقنية السيطرة على التفريغ الجزئي ورصد التحويلات الجافة عبر الإنترنت

1. المقدمة: التفريغ الجزئي - "القاتل الخفي" للعزل الجاف

بالنسبة للمحولات الجافة، وخاصة تلك التي تستخدم تقنية الراتنج المصبوب (CR)، فإن التفريغ الجزئي (PD) هو مؤشر أساسي يحدد عمرها التشغيلي. على عكس المحولات المغمورة بالزيت، فإن العزل في الوحدات الجافة يتعرض للتلف غير القابل للإصلاح بمجرد حدوث التفريغ الجزئي (مثل مسارات التفريغ الشجرية)، والتي لا يمكن استعادتها عبر ترشيح الزيت أو استبداله. السيطرة على التفريغ الجزئي أقل من 10pC (أو حتى 5pC) ليست فقط مطلبًا قياسيًا ولكن أيضًا أساسًا لضمان 30 عامًا من التشغيل الآمن.

2. الآليات المجهرية والعيوب الفيزيائية للتفريغ الجزئي

من خلال 29 عامًا من الملاحظات التقنية، ينشأ التفريغ الجزئي في المحولات الجافة عادةً من ثلاثة أنواع من العيوب الفيزيائية:

3. تحسين توزيع المجال الكهربائي والتكنولوجيا الحامية

الوسيلة الرئيسية لتقليل التفريغ الجزئي هي تحسين توزيع المجال الكهربائي وإزالة قمم المجال الكهربائي:

• تصميم الدرع الكهروستاتيكي: تثبيت حلقات درع تسوية الجهد مستديرة جدًا عند نهايات ملفات الجهد العالي والمنخفض وفي أطراف التوصيل.
• تحسين التدوير والتقفيل: يجب أن تتبع جميع الدعامات المعدنية وصلات الحافلة المعايير الصارمة لمعالجة الزوايا المستديرة. حتى الشوائب الصغيرة يمكن أن تصبح مصادر مستمرة للتفريغ الجزئي تحت الجهد 10kV أو 35kV.
• الإحتياط في المسافات العازلة: في البيئات ذات الارتفاع الكبير أو الغبار، يجب حساب المسافة السطحية للوميض الهوائي عبر نماذج البرامج، مع احتفاظ بهامش أمان بنسبة 15%-20%.

4. المعلمات الأساسية للتحكم في عملية الصب

تعتبر المحولات الجافة عالية الجودة "تصنع" وليس فقط "مصممة".

5. المقارنة والتطور في تكنولوجيا رصد التفريغ الجزئي

مع متطلبات التحول الرقمي للشبكة، تحول رصد التفريغ الجزئي من الرصد المختبري إلى الرصد عبر الإنترنت:

• طريقة التيار النبضي (IEC 60270): الطريقة القياسية، والتي تتميز بحساسية عالية ولكنها عرضة بشدة للتشويش الكهرومغناطيسي على الموقع.
• طريقة الترددات الفائقة العالية (UHF): مراقبة الترددات بين $300\text{MHz}\sim 1500\text{MHz}$، وتتميز بقدرات قوية لمكافحة التشويش. وهي تحدد فعالة نبضات التفريغ الداخلية وتناسب بشكل خاص محطات التحويل الحضرية ذات البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة.
• الكشف بالموجات فوق الصوتية: يستخدم كأداة مساعدة لتحديد نقاط التفريغ المادية المحددة (مثل، الأكمام المفككة أو تتبع السطح الخارجي).

6. رؤى الخبراء: تحليل الاتجاه بدلاً من القيم المطلقة

في الصيانة العملية، بينما تعتبر القيمة المطلقة لاختبار التفريغ الجزئي الواحد مهمة، فإن تحليل الاتجاه لحجم التفريغ الجزئي مع مرور الوقت يحمل قيمة تنبؤية أكبر.

• إذا ارتفع حجم التفريغ الجزئي بشكل أسي خلال ستة أشهر، فإن هذا يشير إلى تدهور جسدي عميق في نظام العزل، حتى لو كانت القيمة الحالية ضمن النطاق المؤهل.
• من خلال استخدام أنماط PRPD (Phase-Resolved Partial Discharge)، يمكن للمهندسين ذوي الخبرة التمييز بين "تفريغ الفراغ الداخلي" و"تتبع السطح"، مما يسمح بوضع خطط صيانة مستهدفة.

7. الخاتمة

التحكم في التفريغ الجزئي في المحولات الجافة هو مشروع منظم يغطي علم المواد ونظرية المجال الكهربائي وعمليات التصنيع. من خلال السيطرة على العمليات المحسنة والرصد عبر الإنترنت بتقنية UHF المتقدمة، يمكننا رفع موثوقية الوحدات الجافة إلى مستوى مماثل أو أفضل من الوحدات المنغمرة بالزيت، مما يوفر الأمان الطويل الأمد للحمولات الحرجة.