الأعطال الخارجية والداخلية في المحول
من الضروري حماية المحولات ذات السعة العالية من الأعطال الكهربائية الخارجية والداخلية.
الأعطال الخارجية في محول الطاقة
الدائرة القصيرة الخارجية لمحول الطاقة
قد تحدث الدائرة القصيرة في مرحلتين أو ثلاثة مراحل من نظام الطاقة الكهربائي. مستوى التيار العاطل دائمًا عالي بما فيه الكفاية، ويعتمد على الجهد الذي تم قصره ومقاومة الدائرة حتى نقطة العطل. تتزايد خسارة النحاس للمحول المغذي للعطل بشكل مفاجئ. يسبب هذا زيادة الحرارة الداخلية في المحول. كما أن التيار العاطل الكبير ينتج أيضًا ضغوطًا ميكانيكية شديدة في المحول. تحدث الضغوط الميكانيكية القصوى خلال دورة أولى من التيار العاطل المتماثل.
اضطرابات الجهد العالي في محول الطاقة
اضطرابات الجهد العالي في محول الطاقة تنقسم إلى نوعين:
جهد الصدمة العابر
زيادة جهد التردد الأساسي
جهد الصدمة العابر
قد يحدث ارتفاع جهد عالي وتكرار عالي في النظام الكهربائي بسبب أي من الأسباب التالية:
التجاذب الأرضي إذا كان نقطة الوسط معزولة.
عمليات التبديل لأجهزة كهربائية مختلفة.
ضوء البرق الجوي.
مهما كانت أسباب جهد الصدمة، فهو في النهاية موجة سفرية ذات شكل عالي وحاد وتكرار عالي. هذه الموجة تسافر عبر شبكة النظام الكهربائي، وعند وصولها إلى محول الطاقة، تسبب انهيار العزل بين اللفائف المجاورة لنقطة الخط، مما قد يخلق دائرة قصيرة بين اللفائف.
زيادة جهد التردد الأساسي
يمكن أن يكون هناك دائمًا فرصة لزيادة جهد النظام بسبب انقطاع الحمل الكبير بشكل مفاجئ. رغم أن سعة هذا الجهد أعلى من مستواه الطبيعي، إلا أن تردده هو نفسه كما كان في الحالة الطبيعية. يؤدي زيادة الجهد في النظام إلى زيادة الضغط على العزل في المحول. كما نعلم، فإن زيادة الجهد تسبب زيادة متناسبة في التدفق العامل. لذلك، تزيد الخسارة الحديدية ويزداد التيار المغناطيسي بشكل كبير. يتم تحويل التدفق المتزايد من قلب المحول إلى أجزاء أخرى من الصلب الهيكلي للمحول. يمكن أن تخضع براغي القلب التي تحمل عادةً القليل من التدفق لمكون كبير من التدفق المتجه من منطقة التشبع في القلب. تحت هذه الظروف، يمكن أن تسخن البراغي بسرعة وتدمير العزل الخاص بها وكذلك عزل اللفائف.
تأثير التردد المنخفض في محول الطاقة
نظرًا لأن عدد اللفات في اللفائف ثابت، فإن:
من هذه المعادلة يتضح أنه إذا قل التردد في النظام، يزداد التدفق في القلب، والتأثيرات مشابهة تقريبًا لتلك الناتجة عن زيادة الجهد.
الأعطال الداخلية في محول الطاقة
تُصنف الأعطال الرئيسية التي تحدث داخل محول الطاقة كالآتي:
انهيار العزل بين اللفائف والأرض
انهيار العزل بين المراحل المختلفة
انهيار العزل بين اللفائف المجاورة (أي أعطال بين اللفائف)
عطل في قلب المحول
الأعطال الأرضية الداخلية في محول الطاقة
الأعطال الأرضية الداخلية في اللفائف المرتبطة بنظام النجمة مع نقطة الوسط مربوطة بالأرض عبر مقاومة
في هذه الحالة، يعتمد التيار العاطل على قيمة مقاومة الأرض وهو أيضًا متناسب مع المسافة بين نقطة العطل والنقطة الوسطية لأن الجهد عند النقطة يعتمد على عدد دورات اللفائف الموجودة بين نقطة الوسط ونقطة العطل. إذا كانت المسافة بين نقطة العطل والنقطة الوسطية أكبر، فإن عدد الدورات تحت هذه المسافة أكبر أيضًا، وبالتالي يكون الجهد بين نقطة الوسط ونقطة العطل عاليًا مما يسبب تيار عاطل أعلى. إذن، يمكن القول في كلمات قليلة أن قيمة التيار العاطل تعتمد على قيمة مقاومة الأرض وكذلك المسافة بين نقطة العطل والنقطة الوسطية. يعتمد التيار العاطل أيضًا على التفاعل الرقيق لجزء من اللفائف عبر نقطة العطل والنقطة الوسطية. ولكن مقارنة بمقاومة الأرض، فهي منخفضة جدًا ويمكن تجاهلها لأنها تأتي متسلسلة مع مقاومة الأرض الأعلى بكثير.
الأعطال الأرضية الداخلية في اللفائف المرتبطة بنظام النجمة مع نقطة الوسط مربوطة بالأرض بشكل صلب
في هذه الحالة، تكون مقاومة الأرض مثالية صفر. يعتمد التيار العاطل على التفاعل الرقيق لجزء من اللفائف عبر نقطة العطل والنقطة الوسطية للمحول. يعتمد التيار العاطل أيضًا على المسافة بين نقطة الوسط ونقطة العطل في المحول. كما ذُكر في الحالة السابقة، يعتمد الجهد بين هذين النقطتين على عدد دورات اللفائف الموجودة بين نقطة العطل والنقطة الوسطية. لذا في اللفائف المرتبطة بنظام النجمة مع نقطة الوسط مربوطة بالأرض بشكل صلب، يعتمد التيار العاطل على عاملين رئيسيين: الأول هو التفاعل الرقيق للجزء من اللفائف عبر نقطة العطل والنقطة الوسطية، والثاني هو المسافة بين نقطة العطل والنقطة الوسطية. ولكن التفاعل الرقيق للجزء من اللفائف يتغير بطريقة معقدة بموقع العطل في اللفائف. يُلاحظ أن التفاعل يقل بسرعة كبيرة للعطل القريب من نقطة الوسط، وبالتالي يكون التيار العاطل أعلى للعطل بالقرب من نهاية الوسط. لذا في هذه النقطة، يكون الجهد المتاح للتيار العاطل منخفضًا وفي الوقت نفسه يكون التفاعل الذي يعارض التيار العاطل منخفضًا أيضًا، وبالتالي تكون قيمة التيار العاطل عالية بما فيه الكفاية. مرة أخرى، بالنسبة للعطل بعيدًا عن نقطة الوسط، يكون الجهد المتاح للتيار العاطل عاليًا ولكن في الوقت نفسه يكون التفاعل المقدم من قبل الجزء من اللفائف بين نقطة العطل والنقطة الوسطية عاليًا. يمكن ملاحظة أن التيار العاطل يظل في مستوى عالٍ طوال اللفائف. بعبارة أخرى، يحافظ التيار العاطل على مستوى عالٍ بغض النظر عن موقع العطل في اللفائف.
الأعطال الداخلية بين المراحل في محول الطاقة
الأعطال بين المراحل في المحول نادرة. إذا حدث مثل هذا العطل، فإنه سيؤدي إلى تيار كبير يعمل على تنشيط الريلاي الفائق التيار الفوري على الجانب الأولي وكذلك الريلاي التفاضلي.
أعطال بين اللفائف في محول الطاقة
محول الطاقة المرتبط بنظام نقل الطاقة ذو الجهد العالي جدًا، من المرجح أن يتعرض لجهد الصدمة العالي والتكرار العالي بسبب الصدمة الناتجة عن البرق على خط النقل. تصبح الضغوط الكهربائية بين دورات اللفائف كبيرة جدًا بحيث لا يمكنها تحمل الضغط وتسبب فشل العزل بين اللفائف في بعض النقاط. كما يتأثر اللفائف ذات الجهد المنخفض بسبب جهد الصدمة المنقول. يحدث العديد من حالات فشل محولات الطاقة بسبب العطل بين اللفائف. يمكن أن يحدث العطل بين اللفائف أيضًا بسبب القوى الميكانيكية بين اللفائف الناتجة عن الدائرة القصيرة الخارجية.
عطل في قلب محول الطاقة
إذا تضررت أي جزء من صفائح القلب، أو تم توصيل صفائح القلب بواسطة مواد موصلة، فإنه يسبب تدفق تيار دوامة كافٍ، وبالتالي يصبح هذا الجزء من القلب محمومًا. في بعض الأحيان، يفشل عزل البراغي (المستخدمة لربط صفائح القلب معًا) مما يسمح بتدفق تيار دوامة كافٍ عبر البرغي ويسبب الإحماء الزائد. يؤدي فشل العزل في الصفائح والبراغي إلى تسخين محلي شديد. رغم أن هذا الإحماء المحلي يسبب زيادة في خسارة القلب، إلا أنه لا يمكن أن يسبب أي تغيير ملحوظ في التيار الداخل والخارجي للمحول، ولذلك لا يمكن اكتشاف هذه الأعطال بواسطة نظام الحماية الكهربائية العادي. من المستحسن اكتشاف حالة الإحماء المحلية لقلب المحول قبل حدوث أي عطل رئيسي. يؤدي الإحماء الزائد الشديد إلى انهيار زيت عزل المحول وإطلاق الغازات. تتجمع هذه الغازات في الريلاي بوخولتز وتفعل إنذار بوخولتز.
بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، وإذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.
