ما هي الأعطال في المحول الكهربائي؟
ما هي الأعطال في المحول الكهربائي؟
تعريف أعطال المحول الكهربائي
تشير الأعطال في المحول الكهربائي إلى مشاكل مثل انهيار العزل وأعطال النواة التي يمكن أن تحدث داخل أو خارج المحول.
الأعطال الخارجية في المحول الكهربائي
الدائرة القصيرة الخارجية للمحول الكهربائي
يمكن أن تحدث الدوائر القصيرة في مرحلتين أو ثلاثة مراحل من نظام الطاقة الكهربائي. عادة ما يكون تيار العطل مرتفعًا، اعتمادًا على الجهد المقصور ومقاومة الدائرة حتى نقطة العطل. يزيد هذا التيار العالي لخسارة النحاس، مما يسبب تسخينًا داخليًا في المحول. كما أنه يخلق ضغوطًا ميكانيكية شديدة، خاصة خلال الدورة الأولى لتيار العطل.
اضطرابات الجهد العالي في المحول الكهربائي
هناك نوعان من اضطرابات الجهد العالي في المحول الكهربائي،
ارتفاع جهد السرعة العالية المؤقت
ارتفاع جهد التردد الرئيسي
ارتفاع جهد السرعة العالية المؤقت
قد يحدث ارتفاع جهد عالي وتكرار عالي بسبب أي من الأسباب التالية،
التوصيل الأرضي إذا كان نقطة المحايدة معزولة.
عمليات التبديل للأجهزة الكهربائية المختلفة.
الصاعقة الجوية.
مهما كانت أسباب ارتفاع الجهد، فهو في النهاية موجة سفر ذات شكل عالٍ وحاد وتكرار عالٍ. هذه الموجة تنتقل عبر شبكة النظام الكهربائي، عند الوصول إلى المحول الكهربائي، تسبب انهيار العزل بين اللفائف المجاورة لنقطة الخط، مما قد يخلق دائرة قصيرة بين اللفائف.
ارتفاع جهد التردد الرئيسي
قد يكون هناك دائمًا فرصة لارتفاع جهد النظام بسبب انقطاع حمل كبير بشكل مفاجئ. رغم أن سطوع هذا الجهد أعلى من مستواه الطبيعي لكن التردد هو نفسه كما كان في الحالة الطبيعية. يؤدي ارتفاع الجهد في النظام إلى زيادة الضغط على عزل المحول. كما نعلم، فإن زيادة الجهد تسبب زيادة متناسبة في الفيض المغناطيسي.
وبالتالي، يسبب ذلك زيادة في خسارة الحديد وزيادة كبيرة متناسبة في تيار المغناطيس. يتم تحويل الفيض الزائد من نواة المحول إلى أجزاء أخرى من الصلب الهيكلي للمحول. قد تتعرض البراغي الأساسية التي تحمل عادةً قليلًا من الفيض لمكون كبير من الفيض الذي تم تحويله من المنطقة المشبعة من النواة. تحت هذه الظروف، قد تسخن البراغي بسرعة وتدمّر عزلها الخاص وكذلك عزل اللفائف.
تأثير التردد المنخفض في المحول الكهربائي
نظرًا لأن عدد اللفات في اللفائف ثابت. من هذه المعادلة يتضح أنه إذا انخفض التردد في النظام، يزداد الفيض في النواة، والتأثيرات مشابهة تقريبًا لتلك الخاصة بالجهد العالي.
الأعطال الداخلية في المحول الكهربائي
تُصنف الأعطال الرئيسية التي تحدث داخل المحول الكهربائي كـ،
انهيار العزل بين اللفائف والأرض
انهيار العزل بين المراحل المختلفة
انهيار العزل بين اللفائف المجاورة (أي العطل بين اللفائف)
عطل نواة المحول
أعطال الأرض الداخلية في المحول الكهربائي
أعطال الأرض الداخلية في اللفائف المتصلة بنظام النجمة مع نقطة المحايدة متصلة بالأرض عبر ممانعة
في اللفائف المتصلة بنظام النجمة مع نقطة المحايدة متصلة بالأرض عبر ممانعة، يعتمد تيار العطل على ممانعة الأرض ومسافة نقطة العطل عن نقطة المحايدة. يكون الجهد عند نقطة العطل أعلى إذا كانت بعيدة عن نقطة المحايدة، مما يؤدي إلى زيادة تيار العطل. يعتمد تيار العطل أيضًا على المفاعلة المسربة للجزء من اللفائف عبر نقطة العطل والنقطة المحايدة، ولكن هذا عادةً ما يكون منخفضًا مقارنة بممانعة الأرض.
أعطال الأرض الداخلية في اللفائف المتصلة بنظام النجمة مع نقطة المحايدة متصلة بالأرض بشكل صلب
في هذه الحالة، تكون ممانعة الأرض مثالية صفر. يعتمد تيار العطل على المفاعلة المسربة للجزء من اللفائف عبر نقطة العطل والنقطة المحايدة للمحول. يعتمد تيار العطل أيضًا على المسافة بين نقطة المحايدة ونقطة العطل في المحول.
كما ذُكر في الحالة السابقة، يعتمد الجهد عبر هذين النقطتين على عدد دورات اللفائف عبر نقطة العطل والنقطة المحايدة. وبالتالي، في اللفائف المتصلة بنظام النجمة مع نقطة المحايدة متصلة بالأرض بشكل صلب، يعتمد تيار العطل على عاملين رئيسيين، الأول هو المفاعلة المسربة للجزء من اللفائف عبر نقطة العطل والنقطة المحايدة، والثاني هو المسافة بين نقطة العطل والنقطة المحايدة.
ولكن المفاعلة المسربة لللفائف تختلف بطريقة معقدة مع موقع العطل في اللفائف. يمكن ملاحظة أن المفاعلة تنخفض بسرعة كبيرة عندما يقترب موقع العطل من نقطة المحايدة وبالتالي يكون تيار العطل أعلى عند العطل القريب من نقطة المحايدة. لذلك، يكون الجهد المتاح لتيار العطل منخفضًا وفي نفس الوقت تكون المفاعلة التي تعارض تيار العطل منخفضة أيضًا، وبالتالي يكون قيمة تيار العطل عالية بما فيه الكفاية.
مرة أخرى، عند نقطة العطل بعيدة عن نقطة المحايدة، يكون الجهد المتاح لتيار العطل عاليًا ولكن في نفس الوقت تكون المفاعلة التي تقدمها الجزء من اللفائف بين نقطة العطل والنقطة المحايدة عالية. يمكن ملاحظة أن تيار العطل يظل في مستوى عالٍ طوال اللفائف. بعبارة أخرى، يحافظ تيار العطل على قيمة عالية بغض النظر عن موقع العطل على اللفائف.
أعطال المرحلة إلى المرحلة الداخلية في المحول الكهربائي
نادرًا ما تحدث أعطال المرحلة إلى المرحلة في المحول. إذا حدثت مثل هذه العطل، ستؤدي إلى تيار كبير لتشغيل مفتاح التيار الزائد اللحظي على الجانب الأساسي وكذلك مفتاح التفاضل.
أعطال اللفائف الداخلية في المحول الكهربائي
من المرجح أن يكون المحول الكهربائي المتصل بنظام نقل الطاقة ذو الجهد العالي جداً عرضة لجهد عالي وحاد التردد بسبب الصاعقة على خط النقل. تصبح الضغوط الكهربائية بين دورات اللفائف كبيرة جدًا بحيث لا يمكنها تحمل الضغط وتسبب فشل العزل بين دورات اللفائف في بعض النقاط. كما يتم تحميل اللفائف ذات الجهد المنخفض بسبب الجهد المنقول. تنشأ العديد من حالات فشل المحولات الكهربائية من العطل بين دورات اللفائف. يمكن أيضًا أن يحدث عطل بين دورات اللفائف بسبب القوى الميكانيكية بين دورات اللفائف الناتجة عن الدائرة القصيرة الخارجية.
عطل النواة في المحول الكهربائي
إذا تضررت أي جزء من صفائح النواة أو تمت توصيلها بواسطة مادة موصلة، يمكن أن تسبب تيار الدوامة والتبريد المحلي. يمكن أن يحدث هذا أيضًا إذا فشل عزل البراغي المستخدمة لتثبيت صفائح النواة. تسبب هذه الأعطال تسخينًا محليًا شديدًا ولكنها لا تؤثر بشكل كبير على تيار الدخل والخرج للمحول، مما يجعلها صعبة الكشف باستخدام أنظمة الحماية الكهربائية القياسية. يمكن أن يؤدي التسخين الشديد إلى تفكك زيت المحول وإطلاق غازات تتجمع في جهاز بوخولتز وتثير إنذارًا.
