التوافقيات العالية؟ قد يكون محولك يسخن بشكل كبير ويتأخر بسرعة

يعتمد هذا التقرير على تحليل بيانات رصد جودة الطاقة ليوم واحد لنظام التوزيع الخاص بشركتك. تظهر البيانات وجود تشوه توافقي كبير في التيار ثلاثي الأطوار (مع نسبة تشوه توافقي عالية للتيار THDi). وفقًا للمعايير الدولية (IEC/IEEE)، فإن التيار التوافقي بهذا المستوى يشكل مخاطر كبيرة على التشغيل الآمن والموثوق والاقتصادي لمحول الكهرباء، والتي تظهر بشكل أساسي في زيادة الحرارة الإضافية وتقليل العمر الافتراضي وحتى تلف المحول.

1. نظرة عامة على بيانات الاختبار

• البارامتر المرصود: التشوه التوافقي الكلي للتيار ثلاثي الأطوار (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• مدة الرصد: من الساعة 4:00 مساءً في 8 سبتمبر 2025 إلى الساعة 8:00 صباحًا في 9 سبتمبر 2025 (توقيت رواندا)

مصدر البيانات: FLUKE 1732 Power Logger

• خلال فترة الرصد، ظل التشوه التوافقي الكلي للتيار ثلاثي الأطوار (THDi) في مستوى عالٍ (على سبيل المثال، حوالي 60% باستمرار).

• فهذا المستوى التوافقي يتجاوز بشكل كبير نطاق الممارسات الجيدة الموصى بها (THDi < 5%) والنطاق العام المسموح به (THDi < 8%) لنظم التوزيع المحددة في المعايير الدولية مثل IEEE 519-2014 و IEC 61000-2-2.

2. آلية تأثير التيار التوافقي على المحولات (تحليل المشكلة)

تم تصميم المحولات بناءً على التيار الجيبوي النقي بتردد 50 هرتز. يتسبب التيار التوافقي (خاصة التوافقي الثالث والخامس والسابع) في مشكلتين أساسيتين:

• ضعف خسارة التيار الدوامي: خسارة التيار الدوامي في ملفات المحول تناسب مربع تردد التيار. يؤدي التيار التوافقي عالي التردد إلى زيادة حادة في خسارة التيار الدوامي، مما يتجاوز بكثير القيمة التصميمية المستندة إلى التيار الأساسي.

• زيادة إنتاج الحرارة والضغط الحراري: يتم تحويل الخسائر الإضافية هذه إلى حرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع غير طبيعي في درجة حرارة ملفات المحول والحديد.

3. تقييم المخاطر وفقًا للمعايير الدولية

وفقًا لأحكام IEC 60076-1 و IEEE Std C57.110 المتعلقة بتشغيل المحولات تحت تيار غير جيبوي، تشمل المخاطر الرئيسية التي يشكلها مستوى التوافقي الحالي على محولك:

• المخاطرة 1: تسريع الشيخوخة العازلة وتقليل العمر الافتراضي بشكل كبير. العمر الافتراضي للمحول يتحدد مباشرة بدرجة حرارة التشغيل. قاعدة الإبهام تشير إلى أن كل زيادة مستمرة بمقدار 6-10 درجات مئوية في درجة حرارة ملفات المحول، تتضاعف معدل الشيخوخة العازلة ويتم تقسيم العمر المتوقع للمحول إلى النصف بالمثل. سوف يؤدي التسخين طويل الأمد إلى جعل العازل للمحول هشًا، مما يؤدي في النهاية إلى أعطال الانهيار.

• المخاطرة 2: تقليل السعة الفعلية للحمل (يجب إعادة التقييم) لتجنب التسخين، لا يمكن للمحول العمل بسعته المقدرة تحت مستوى التوافقي الحالي. وفقًا لطريقة الحساب في IEEE Std C57.110، يجب إعادة تقييم المحول (على سبيل المثال، عندما يكون THDi 12%، قد يكون العامل المخفض 0.92 أو أقل). وهذا يعني أن المحول بسعة مقدرة 1000 كيلوفولت أمبير قد تكون سعته الفعلية الآمنة أقل من 920 كيلوفولت أمبير، مما يحد من إمكانات توسيع سعة النظام.

• المخاطرة 3: زيادة قوة المجال للمحول. وفقًا لصيغة القوة الكهرومغناطيسية Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (حيث f هو التردد)، ينتج التوافقيات تدفق مغناطيسي عالي التردد، مما يولد تيار دوامي كبير في موصلات ملفات المحول، مما يؤدي إلى نقاط ساخنة محلية والتسخين. يعمل التردد الزائد للتواقيع كـ "مضخم" - حتى لو كان حجم التدفق المغناطيسي التوافقي Φmh صغيرًا، فإن خاصيته ذات التردد العالي ستضاعف الجهد بين اللفائف المندفع بـ h مرة. يتم تطبيق هذا الجهد المندفع المضاعف على العازل للملفات، خاصة أول بضع لفات من الملف، مما يسبب زيادة فائقة للجهد المحلية ويزيد بشكل كبير من خطر انهيار العازل.