ما هي أنظمة الحماية المستخدمة في المحولات الكهربائية؟
تعتبر المحولات مكونات حيوية في أنظمة الطاقة. لضمان تشغيلها بأمان وموثوقية، يتم تجهيزها عادة بأنظمة حماية مختلفة. يمكن لهذه الأنظمة اكتشاف والاستجابة لنوعيات مختلفة من الأعطال والظروف غير الطبيعية، مع قطع التيار الكهربائي بسرعة لمنع تفاقم العطل. فيما يلي بعض أنظمة حماية المحولات الشائعة:
1. حماية التيار الزائد
1.1 حماية التيار الزائد الفوري
الوظيفة: اكتشاف والاستجابة السريعة للأعطال القصيرة الدائرة، مع قطع التيار الكهربائي على الفور.
التطبيق: مناسبة لعزل الأعطال القصيرة الدائرة بسرعة لمنع ارتفاع درجة حرارة المحول وتلفه.
1.2 حماية التيار الزائد ذات التأخير الزمني
الوظيفة: اكتشاف التيار الزائد المستمر وقطع التيار الكهربائي بعد فترة تأخير معينة.
التطبيق: مناسبة للتعامل مع حالات الحمل الزائد، ومنع ارتفاع درجة حرارة المحول على مدى فترات طويلة.
2. حماية التفاضلية
2.1 حماية التفاضلية للمحولات
الوظيفة: مقارنة التيار على جانبي المحول لاكتشاف الأعطال الداخلية.
المبدأ: تحت الظروف الطبيعية، يجب أن يكون التيار على جانبي المحول متساويًا ومعكوس الاتجاه. أي اختلاف يشير إلى وجود عطل داخلي محتمل.
التطبيق: مناسبة للمحولات الكبيرة، قادرة على اكتشاف وعزل الأعطال الداخلية بسرعة.
3. حماية الغاز (التابع بوخولتز)
3.1 حماية الغاز الخفيف
الوظيفة: اكتشاف كميات صغيرة من الغاز المولد داخل المحول وتوجيه إنذار.
التطبيق: يستخدم كتحذير مبكر، مما يحث فريق الصيانة على إجراء عمليات تفتيش.
3.2 حماية الغاز الثقيل
الوظيفة: اكتشاف كميات كبيرة من الغاز المولد داخل المحول وقطع التيار الكهربائي على الفور.
التطبيق: يستخدم لعزل الأعطال الداخلية الشديدة بسرعة، مما يمنع الحرائق والانفجارات.
4. حماية الحرارة
4.1 حماية حرارة ملفات المحول
الوظيفة: رصد درجة حرارة ملفات المحول وتوجيه إنذار أو قطع التيار الكهربائي إذا تجاوزت درجة الحرارة قيمة محددة.
التطبيق: منع ارتفاع درجة حرارة المحول، مما يزيد من عمره الافتراضي.
4.2 حماية حرارة الزيت
الوظيفة: رصد درجة حرارة زيت المحول وتوجيه إنذار أو قطع التيار الكهربائي إذا تجاوزت درجة الحرارة قيمة محددة.
التطبيق: منع ارتفاع درجة حرارة الزيت، مما يؤدي إلى تدهور وإخفاق المواد العازلة.
5. حماية الضغط
5.1 حماية الإفراج عن الضغط
الوظيفة: رصد الضغط الداخلي للمحول وإطلاق الضغط إذا تجاوز قيمة محددة لمنع الانفجار.
التطبيق: مناسبة للمحولات المنغمسة بالزيت، مما يضمن إطلاق الضغط بأمان عندما يكون الضغط الداخلي مرتفعًا جدًا.
6. رصد العزل
6.1 رصد مقاومة العزل
الوظيفة: رصد مقاومة العزل لملفات المحول وتوجيه إنذار إذا انخفضت أقل من قيمة محددة.
التطبيق: اكتشاف مبكر لتقدم عمر العزل أو تلفه، مما يمنع الأعطال.
7. حماية التيار الصفر
7.1 حماية التيار الصفر
الوظيفة: اكتشاف التيار الصفر في النظام ثلاثي الأطوار لاكتشاف أعطال الأرضية أحادية الطور.
التطبيق: مناسبة لأنظمة الأرضية المحايدة، مما يمنع تلف المعدات بسبب أعطال الأرضية أحادية الطور.
8. حماية الجهد
8.1 حماية الجهد الزائد
الوظيفة: رصد جهد النظام وتوجيه إنذار أو قطع التيار الكهربائي إذا تجاوز الجهد قيمة محددة.
التطبيق: منع انهيار العزل وتلف المعدات بسبب الجهد الزائد.
8.2 حماية الجهد المنخفض
الوظيفة: رصد جهد النظام وتوجيه إنذار أو قطع التيار الكهربائي إذا انخفض الجهد أقل من قيمة محددة.
التطبيق: منع خلل المعدات بسبب الجهد المنخفض.
9. الحماية غير الكهربائية
9.1 حماية مستوى الزيت
الوظيفة: رصد مستوى الزيت في المحول وتوجيه إنذار إذا انخفض أقل من قيمة محددة.
التطبيق: منع انخفاض كفاءة التبريد وتلف المعدات بسبب انخفاض مستوى الزيت.
9.2 تحليل الكروماتوغرافيا للزيت
الوظيفة: تحليل محتوى الغاز في زيت المحول بشكل دوري لاكتشاف الأعطال الداخلية.
التطبيق: يستخدم لاكتشاف مبكر للأعطال الداخلية، مما يوجه الصيانة والإصلاحات.
10. الحماية الرقمية
10.1 حماية المعالج الدقيق
الوظيفة: استخدام المعالجات الدقيقة والخوارزميات الذكية لدمج وظائف الحماية المتعددة، مما يعزز دقة وموثوقية الحماية.
التطبيق: مناسبة للشبكات الذكية الحديثة، مما يسمح برصد بعيد وأتمتة الحماية.
ملخص
تستخدم أنظمة حماية المحولات طرقًا مختلفة لاكتشاف والاستجابة لنوعيات مختلفة من الأعطال والظروف غير الطبيعية، مما يضمن تشغيل المحولات بأمان وموثوقية. تتضمن هذه أنظمة الحماية حماية التيار الزائد، حماية التفاضلية، حماية الغاز، حماية الحرارة، حماية الضغط، رصد العزل، حماية التيار الصفر، حماية الجهد، والحماية غير الكهربائية. اختيار نظام الحماية يعتمد على نوع المحول وسعته وبيئة التطبيق. من خلال هذه التدابير الوقائية، يمكن منع وتقليل أخطاء المحولات بكفاءة، مما يزيد من عمر المعدات ويضمن التشغيل المستقر لأنظمة الطاقة.
