ما هي أجهزة الحماية المدمجة في المحولات الحديثة؟
ما هي الأجهزة الواقية المدمجة في المحولات الحديثة؟
تُجهز المحولات الحديثة بمجموعة متنوعة من الأجهزة الواقية الداخلية المصممة لضمان التشغيل الآمن، وتمديد عمرها الافتراضي، ومنع تفاقم الأعطال. فيما يلي نظرة عامة على بعض الأجهزة الواقية الداخلية الشائعة ووظائفها:
1. الحماية التفاضلية
• الوظيفة: تعتبر الحماية التفاضلية هي الحماية الأساسية ضد الأعطال الداخلية للمحول. تعمل عن طريق مقارنة التيار على جانبي المحول. إذا كان هناك عدم مطابقة في التيار، فإنها تقوم بفصل الدائرة بسرعة لعزل العطل وتمنع المزيد من الأضرار.
• التطبيق: مناسبة للمحولات ذات السعة الكبيرة أو تلك الموجودة في أنظمة الطاقة الحرجة.
2. حماية الغاز (بوخولتز)
• الوظيفة: تكشف حماية الغاز عن الغازات المتولدة داخل خزان زيت المحول. عند حدوث عطل (مثل: فشل العزل، قصر الدائرة في ملفات)، يتحلل الزيت وينتج غاز. يقوم جهاز الغاز بإصدار إنذار (غاز خفيف) أو إشارة فصل (غاز ثقيل) لقطع التيار الكهربائي ومنع تفاقم العطل.
• التطبيق: يستخدم بشكل واسع في المحولات المغمورة بالزيت، خاصة الوحدات الكبيرة والمتوسطة.
3. حماية الفائض في التيار
• الوظيفة: تكشف حماية الفائض في التيار عن زيادة غير طبيعية في التيار بسبب قصر دوائر خارجية أو داخلية. عندما يتجاوز التيار قيمة معينة، يقوم جهاز الحماية بفصل الدائرة بعد فترة تأخير معينة لمنع أضرار المحول بسبب زيادة التيار.
• التطبيق: تستخدم كحماية احتياطية لقصور الدوائر الخارجية في المحولات.
4. حماية الحمل الزائد
• الوظيفة: تراقب حماية الحمل الزائد حالة التشغيل تحت الحمل الزائد لفترة طويلة. إذا تم تشغيل المحول تحت الحمل الزائد لفترة طويلة، يقوم جهاز الحماية بإصدار إنذار لإعلام المشغلين باتخاذ الإجراءات اللازمة ومنع الأضرار الناجمة عن الحرارة الزائدة.
• التطبيق: مناسبة لجميع أنواع المحولات، خاصة تلك التي تعمل قرب الحد الأقصى للحمل لفترات طويلة.
5. حماية درجة الحرارة
• الوظيفة: تقوم حماية درجة الحرارة برصد درجة حرارة الزيت والملفات بشكل مستمر. إذا تجاوزت درجة الحرارة الحد المحدد، يقوم جهاز الحماية بإصدار إنذار وقد ينشط أنظمة التبريد لتقليل درجة الحرارة. في الحالات الشديدة، سيتم فصل الدائرة لقطع التيار الكهربائي.
• التطبيق: تستخدم في المحولات المغمورة بالزيت والمحولات الجافة، خاصة الوحدات ذات السعة الكبيرة.
6. حماية التيار الصفر
• الوظيفة: تقوم حماية التيار الصفر بكشف الأعطال الأرضية في المحول. عند حدوث عطل أرضي في الملفات أو القلب، يقوم جهاز حماية التيار الصفر بكشف زيادة غير طبيعية في التيار الأرضي ويفصل الدائرة بعد فترة تأخير معينة لعزل العطل.
• التطبيق: مناسبة للمحولات في الأنظمة ذات المحايد الأرضي.
7. صمام التفريغ الضاغط
• الوظيفة: يمنع صمام التفريغ الضاغط من زيادة الضغط الزائد داخل خزان زيت المحول. إذا سبب عطل (مثل: قصر الدائرة) توسع سريع للزيت والغاز، يفتح صمام التفريغ الضاغط تلقائيًا لتحرير الضغط الزائد، مما يمنع انفجار الخزان.
• التطبيق: يستخدم في المحولات المغمورة بالزيت، خاصة في الحالات التي يمكن فيها زيادة الضغط بسرعة.
8. جهاز التنفس (جهاز التنفس المعالج)
• الوظيفة: يقوم جهاز التنفس بإزالة الشوائب والرطوبة من الهواء الداخل إلى خزان المحافظ نتيجة للتغيرات في درجة حرارة المحول. يحتوي على مواد جافة (مثل: جيل السيليكا) التي تمتص الرطوبة، مما يمنع تلوث زيت المحول.
• التطبيق: يستخدم في المحولات المغمورة بالزيت، خاصة تلك التي تتطلب التنفس بشكل متكرر.
9. جهاز تنقية الزيت (خزان التوسع الساخن للزيت)
• الوظيفة: يقوم جهاز تنقية الزيت بتنظيف زيت المحول بشكل مستمر. يحتوي على مواد امتصاصية تزيل الماء والأحماض الحرة وغيرها من منتجات الشيخوخة من الزيت أثناء مروره عبر الجهاز، مما يمد بحياة الزيت.
• التطبيق: يستخدم في المحولات المغمورة بالزيت ذات السعة الكبيرة والمتوسطة، خاصة تلك التي تتطلب التشغيل المستقر لفترات طويلة.
10. نظام المراقبة والتحكم
• الوظيفة: يقوم نظام المراقبة والتحكم بتتبع معلمات التشغيل للمحول بشكل مستمر، مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة ومستوى الزيت. إذا تم اكتشاف أي شذوذ، يمكن للنظام إصدار إنذارات واتخاذ إجراءات واقية مناسبة بناءً على المنطق المعرف لضمان التشغيل الآمن.
• التطبيق: مناسبة لجميع أنواع المحولات، خاصة تلك الموجودة في الشبكات الذكية.
11. الحماية غير الكهربائية
الوظيفة: تقوم أجهزة الحماية غير الكهربائية بكشف الأعطال غير الكهربائية داخل المحول، مثل الغاز ودرجة حرارة الزيت والضغط. تشمل الحمايات غير الكهربائية الشائعة:
حماية الغاز الثقيل: تقوم بفصل الدائرة عند توليد كمية كبيرة من الغاز داخل المحول.
حماية الغاز الخفيف: تصدر إنذار عند اكتشاف كمية صغيرة من الغاز.
حماية درجة حرارة الزيت العالية: تقوم بفصل الدائرة أو إصدار إنذار عند تجاوز درجة حرارة الزيت الحد المحدد.
حماية الإفراج عن الضغط: تقوم بفصل الدائرة أو إصدار إنذار عند تجاوز الضغط داخل خزان الزيت الحد الآمن.
التطبيق: يستخدم في المحولات المغمورة بالزيت، خاصة الوحدات الكبيرة والمتوسطة.
12. حماية انخفاض الجهد
• الوظيفة: تقوم حماية انخفاض الجهد بكشف انخفاض الجهد عبر المحول دون مستوى معين. إذا كان الجهد منخفضًا للغاية، يقوم جهاز الحماية بفصل الدائرة لعزل المحول، مما يمنع الأضرار الناجمة عن انخفاض الجهد.
• التطبيق: مناسبة لجميع أنواع المحولات، خاصة تلك المتصلة بالمعدات الحساسة.
13. حماية زيادة الجهد
• الوظيفة: تقوم حماية زيادة الجهد بكشف زيادة الجهد عبر المحول فوق مستوى معين. إذا كان الجهد مرتفعًا للغاية، يقوم جهاز الحماية بفصل الدائرة لعزل المحول، مما يمنع الأضرار الناجمة عن زيادة الجهد.
• التطبيق: مناسبة لجميع أنواع المحولات، خاصة تلك المعرضة للصدمات الكهربائية أو الزيادات العابرة في الجهد.
14. تحكم المقاطع الكهربائية
• الوظيفة: تعمل أجهزة تحكم المقاطع الكهربائية مع الأجهزة الواقية لفصل المحول من مصدر الطاقة بسرعة عند اكتشاف عطل، مما يمنع تفاقم العطل.
• التطبيق: مناسبة لجميع أنواع المحولات، خاصة في الحالات التي تتطلب العزل السريع.
15. وظيفة الاتصال
• الوظيفة: غالبًا ما تمتلك أجهزة حماية المحولات الحديثة قدرات اتصال، مما يسمح بتبادل البيانات مع أنظمة التحكم العليا أو أجهزة الحماية الأخرى. هذا يمكّن من الرصد عن بعد، وتشخيص الأعطال، وتحليل البيانات.
• التطبيق: تستخدم في المحولات ضمن الشبكات الذكية لإدارة مركزية وصيانة.
ملخص
تُجهز المحولات الحديثة بمجموعة واسعة من الأجهزة الواقية التي تغطي الحمايات الكهربائية وغير الكهربائية. تعمل هذه الأجهزة معًا لضمان التشغيل الآمن والموثوق للمحول في ظروف مختلفة. يمكن تحسين اختيار الأجهزة الواقية المناسبة والتكوينات بناءً على بيئة التطبيق الخاصة والمتطلبات الخاصة بالمحول، مما يعزز السلامة العامة للنظام.
