تحليل الأعطال وحالات معالجة الأخطاء للمحولات التوزيعية

أسباب أعطال محولات التوزيع
الأعطال الناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة
تأثير على المواد المعدنية
عند تشغيل المحول، إذا كان التيار كبيرًا جدًا مما يؤدي إلى تجاوز الحمل الزبائن للقدرة المعينة للمحول، فإن درجة حرارة المحول ستزداد، مما يؤدي بدوره إلى تليين المواد المعدنية وتقليل قوتها الميكانيكية بشكل كبير. خذ النحاس كمثال. إذا تم تعريضه لبيئة ذات درجة حرارة عالية تتجاوز 200 °C لفترة طويلة، فسوف يضعف قوته الميكانيكية بشكل كبير؛ وإذا تجاوزت درجة الحرارة 300 °C في فترة قصيرة، فسوف تنخفض القوة الميكانيكية أيضًا بشكل حاد. بالنسبة لمواد الألومنيوم، يجب أن يتم السيطرة على درجة الحرارة العاملة طويلة الأمد لتكون أقل من 90 °C، وأن تكون درجة الحرارة العاملة قصيرة الأمد لا تتجاوز 120 °C.
تأثير الاتصال السيء
الاتصال السيء هو سبب مهم لكثير من أعطال معدات التوزيع، وله تأثير كبير على جودة الاتصال الكهربائي. عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا، سوف يتعرض سطح موصل الاتصال الكهربائي للأكسدة بقوة، وسيزداد مقاومة الاتصال بشكل كبير، مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الموصل وأجزائه، وفي الحالات الشديدة قد تتلاحم نقاط الاتصال معًا.
تأثير على مواد العزل
عندما تتجاوز درجة الحرارة البيئية النطاق المعقول، ستصبح المواد العازلة العضوية هشة، مما يسرع عملية الشيخوخة ويؤدي إلى انخفاض كبير في خصائص العزل، وفي الحالات الشديدة قد يحدث الانهيار الكهربائي. أظهرت الدراسات أنه بالنسبة للفئة A من مواد العزل، ضمن نطاق تحملها للحرارة، لكل زيادة بمقدار 8-10 °C في درجة الحرارة، سيتم تقليص العمر الفعال للمادة بنسبة تقارب النصف. هذه العلاقة بين درجة الحرارة والعمر الفعال تُعرف بـ "تأثير الشيخوخة الحرارية"، وهو عاملاً مهمًا يؤثر على موثوقية مواد العزل.
 أعطال محولات التوزيع الناجمة عن الاتصال السيء
الأعطال الناتجة عن أكسدة الطلاءات الواقية
لتحسين الأداء الشامل لأجزاء التوصيل، غالبًا ما تستخدم تقنيات التعديل السطحي في الممارسة الهندسية لمعالجة أجزاء الاتصال الرئيسية. خذ قضيب التوصيل في المحول كمثال. عادة ما يتم تكوين طبقة واقية من المعادن الثمينة (مثل الذهب أو الفضة أو سبيكة القصدير) على سطحه العامل عبر الاستخدام الكهروكيميائي. يمكن لهذه الطبقة الرابطة الميتاليجية أن تحسن بشكل كبير الخصائص الفيزيائية والكيميائية لواجهة الاتصال.

يجب ملاحظة أنه أثناء التشغيل الميكانيكي في صيانة المعدات أو تحت الحمل الحراري طويل الأمد، قد يتقشر الطلاء جزئيًا أو يتعرض للتآكل والأكسدة، مما يؤدي إلى مشاكل مثل زيادة غير طبيعية في مقاومة الاتصال وتقليل قدرة التوصيل. تظهر البيانات التجريبية أن عندما تتجاوز نسبة فقدان سمك الطلاء 30٪، ستظهر استقرارية التوصيل الكهربائي لواجهته في انحدار أسى.
التآكل الكيميائي الناجم عن ربط النحاس والألمنيوم مباشرة
في نظام التوصيل الكهربائي، سيشكل الاتصال المباشر بين المعادن المختلفة النحاس والألمنيوم فرقًا كبيرًا في الجهد الكهربائي، ويمكن أن يصل قيمة هذا الفرق إلى 0.6-0.7 فولت. سيؤدي هذا الفرق الجهد إلى التآكل الكهربائي الجالفاني. في الممارسة الهندسية، بسبب عدم الامتثال للمواصفات الإنشائية أو اختيار المواد غير المناسب، يحدث الاتصال المباشر بين موصلات النحاس والألمنيوم دون معالجة انتقالية بشكل متكرر.

بعد استخدام هذا النوع من الاتصال، ستتشكل طبقة من الأكسيد تدريجيًا عند واجهة الاتصال، مما يؤدي إلى زيادة غير خطية في مقاومة الاتصال. تحت درجة الحرارة العاملة المعينة، يكون عمر الخدمة الفعال لمثل هذه الوصلات عادةً لا يتجاوز 2000 ساعة، وفي النهاية، ستحدث الأعطال بسبب تدهور سطح الاتصال.
التسخين الشديد في نقاط الاتصال الكهربائي الناجم عن الاتصال السيء
خلال تركيب محولات التوزيع الفعلي، يتم عادة تجهيز صناديق قياس مضادة للسرقة على الجانب المنخفض الجهد. بسبب محدودية المساحة الداخلية لصندوق القياس وعدم اتباع تقنيات البناء القياسية، غالبًا ما تحدث مشاكل مثل التوصيل المتعرج للأسلاك أو الضغط الميكانيكي غير الكافي على اللوحات الطرفية. سيؤدي هذا النوع من الاتصالات السيئة إلى زيادة غير طبيعية في مقاومة الاتصال، مما يؤدي إلى تسخين شديد تحت تأثير تيار الحمل، ومن ثم إحداث فشل التآكل في قضيب التوصيل المنخفض الجهد.

وبشكل أكثر خطورة، سيسرع الارتفاع المستمر في درجة الحرارة في نهاية ملفات الجهد المنخفض عملية الشيخوخة الحرارية للمادة العازلة، مما يخلق مخاطر حدوث التفريغ الجزئي. في الوقت نفسه، سيؤدي التسخين الزائد أيضًا إلى حدوث تفاعل التحلل الحراري للزيت المحول، مما يقلل من قوته العازلة وقدرات التبريد. تظهر البيانات التجريبية أنه عندما تتجاوز درجة حرارة الزيت باستمرار 85 °C، ستنخفض جهده الانهيار بمعدل حوالي 15-20% سنويًا. هذا التأثير المتعدد للتردي من المرجح أن يؤدي إلى حوادث انهيار العزل عند التعرض لفرط الجهد الكهربائي الناتج عن الصواعق أو التبديل، مما يؤدي في النهاية إلى فشل المحول.
أعطال محولات التوزيع الناجمة عن الرطوبة
زيادة الرطوبة النسبية للبيئة لها تأثير مزدوج على نظام العزل لمعدات التوزيع. أولاً، تقل قوة العزل الهوائي بشكل كبير، وتعتبر قوة الانهيار الكهربائي سلبية الارتباط بالرطوبة؛ ثانياً، يؤدي امتصاص جزيئات الماء على سطح مواد العزل إلى تشكيل قنوات موصلة، مما يؤدي إلى انخفاض مقاومة السطح. وبشكل أكثر خطورة، عندما تنتشر الرطوبة داخل الوسائط العازلة الصلبة أو تذوب في زيت المحول، ستحدث زيادة حادة في خسائر الدييكتريك.

عندما يصل محتوى الماء في زيت المحول إلى حوالي 100 μL/L، سينخفض جهده الانهيار الترددي إلى حوالي 12.5٪ من القيمة الأولية. هذا التدهور في أداء العزل سيزيد بشكل كبير من التيار التسرب للمعدات. في بيئة رطبة، قد يحدث التفريغ الجزئي حتى تحت الجهد التشغيلي المحدد. تظهر البيانات الإحصائية أنه في بيئة تتجاوز الرطوبة النسبية فيها 85٪، يزداد معدل فشل محولات التوزيع بمقدار 3-5 مرات مقارنة ببيئة جافة، حيث يظهر بشكل رئيسي كحوادث انهيار العزل و事故发生率在潮湿环境中比干燥环境高出3-5倍，主要表现为绝缘击穿和表面闪络事故。

عندما يصل محتوى الماء في زيت المحول إلى حوالي 100 μL/L، سينخفض جهده الانهيار الترددي إلى حوالي 12.5٪ من القيمة الأولية. هذا التدهور في أداء العزل سيزيد بشكل كبير من التيار التسرب للمعدات. في بيئة رطبة، قد يحدث التفريغ الجزئي حتى تحت الجهد التشغيلي المحدد. تظهر البيانات الإحصائية أنه في بيئة تتجاوز الرطوبة النسبية فيها 85٪، يزداد معدل فشل محولات التوزيع بمقدار 3-5 مرات مقارنة ببيئة جافة، حيث يظهر بشكل رئيسي كحوادث انهيار العزل وحوادث الوميض السطحي.