17 سؤال شائع حول محولات الطاقة

1 لماذا يجب تأريض لب المحول؟
خلال التشغيل العادي للمحولات الكهربائية، يجب أن يكون لللب نقطة تأريض واحدة موثوقة. بدون التأريض، ستحدث فرق جهد عائم بين اللب والأرض مما يؤدي إلى انفصال متقطع وتفريغ. يلغي التأريض بنقطة واحدة احتمالية وجود فرق جهد عائم في اللب. ومع ذلك، عندما توجد نقطتان أو أكثر من نقاط التأريض، تخلق الفروقات غير المتساوية في الجهد بين أجزاء اللب تيارات دائرية بين نقاط التأريض، مما يتسبب في أعطال تسخين بسبب التأريض المتعدد. يمكن للأعطال المرتبطة بتأريض اللب أن تسبب تسخينًا محليًا. وفي الحالات الشديدة، يمكن أن يرتفع حرارة اللب بشكل كبير، مما يؤدي إلى تشغيل إنذار الغاز الخفيف، وقد يؤدي إلى تشغيل حماية الغاز الثقيل. تتسبب الأجزاء المذابة من اللب في حدوث قصر كهربائي بين الأوراق، مما يزيد من خسائر اللب ويؤثر بشدة على أداء وتشغيل المحول، وأحيانًا يتطلب استبدال أوراق السيليكون الفولاذي لللب. لذلك، يجب أن يكون لللب المحول نقطة تأريض واحدة فقط—لا أقل ولا أكثر.

2 لماذا يتم استخدام صفائح السيليكون الفولاذي في صناعة لب المحولات؟
تتكون لب المحولات الشائعة من صفائح السيليكون الفولاذي. السيليكون الفولاذي هو فولاذ يحتوي على نسبة من السيليكون (المعروف أيضًا باسم الرمل) تتراوح بين 0.8-4.8٪. يتم استخدام السيليكون الفولاذي لأنه يتمتع بخصائص مغناطيسية ممتازة ويمكنه إنتاج كثافة تدفق مغناطيسي عالية في ملفات التوصيل، مما يسمح بتصغير حجم المحول. تعمل المحولات دائمًا تحت ظروف التيار المتردد، مع حدوث خسائر الطاقة ليس فقط في مقاومة الملفات ولكن أيضًا في اللب تحت التمغنط المتناوب. تسمى خسائر الطاقة في اللب "خسائر الحديد"، وتتكون من "خسارة الهستيريزيس" و"خسارة التيار الدوار". يحدث خسارة الهستيريزيس أثناء التمغنط بسبب الهستيريزيس المغناطيسي، حيث تكون الخسارة متناسبة مع المساحة المحاطة بحلقة الهستيريزيس للمادة. للسيليكون الفولاذي حلقة هستيريزيس ضيقة، مما يؤدي إلى خسارة هستيريزيس أقل وتسخين أقل.

إذا كان للسيليكون الفولاذي هذه المزايا، فلماذا لا نستخدم كتلًا صلبة؟ لأن اللب المُطبق يقلل من نوع آخر من خسائر الحديد—خسارة التيار الدوار. أثناء التشغيل، يخلق التيار المتردد في الملفات تدفقًا مغناطيسيًا متناوبًا، مما يولد تيارات في اللب. تتدفق هذه التيارات المستحثة في حلقات مغلقة عمودية على اتجاه التدفق، مما يشكل تيارات دوامية تسبب التسخين. لتقليل خسارة التيار الدوار، يتم استخدام صفائح السيليكون الفولاذي المعزولة المتراكبة في اللب، مما يجبر التيار الدوار على مروره عبر مسارات ضيقة ذات مساحة مقطعية أصغر لزيادة المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، يزيد السيليكون في الفولاذ من المقاومة الكهربائية، مما يقلل من التيار الدوار. عادة ما تستخدم لب المحولات صفائح سيليكون فولاذي بسماكة 0.35 مم، مقطوعة ومتراكبة في أشكال "E-I" أو "C". نظريًا، ستكون الأوراق الأرق والأشرطة الأضيق أفضل في تقليل التيار الدوار. وهذا سيقلل من خسارة التيار الدوار وانخفاض درجة الحرارة وحفظ المواد. ومع ذلك، فإن تصنيع اللب العملي يأخذ في الاعتبار العديد من العوامل—الأوراق الرقيقة للغاية ستزيد بشكل كبير من تكاليف العمل وتقلل من المساحة المقطعية الفعالة لللب. لذلك، يجب أن يوازن أبعاد صفائح السيليكون الفولاذي لللب المحول بين مجموعة متنوعة من الاعتبارات لتحقيق التصميم الأمثل.

3 ما هو نطاق الحماية لحماية بوخولتز (الغاز)؟

• القصور الكهربائي المتعدد الأطوار داخل المحول
• قصور بين الشرائح، والقصور بين الملفات واللب أو الخزان
• أعطال اللب
• انخفاض مستوى الزيت أو تسرب الزيت
• اتصال ضعيف في أجهزة تغيير الخطوات أو لحام الموصلات السيئ

4 ما هي الاختلافات بين حماية الفرق الرئيسية للمحول وحماية بوخولتز؟

• تعمل حماية الفرق الرئيسية للمحول على مبدأ التيار الدائري، بينما تعمل حماية بوخولتز على أساس تكوين الغاز أثناء الأعطال الداخلية للمحول.
• توفر حماية الفرق الرئيسية الحماية الأساسية للمحولات، بينما توفر حماية بوخولتز الحماية الأساسية للأعطال الداخلية للمحول.
• تختلف نطاقات الحماية:
  أ) تغطي حماية الفرق:
  • القصور الكهربائي المتعدد الأطوار في أسلاك وملفات المحول الرئيسي
  • قصور الشرائح الواحدة الشديد
  • أخطاء الأرض على الملفات والأسلاك في أنظمة التأريض ذات التيار العالي
• ب) تغطي حماية بوخولتز:
• • القصور الكهربائي المتعدد الأطوار داخل المحول
  • قصور بين الشرائح، والقصور بين الشرائح واللب أو الخزان
  • أعطال اللب (التلف الناتج عن التسخين)
  • انخفاض مستوى الزيت أو تسرب الزيت
  • اتصال ضعيف في أجهزة تغيير الخطوات أو لحام الموصلات السيئ

5 كيف يتم التعامل مع أعطال مبرد المحول الرئيسي؟

• عند فقدان مصادر الطاقة العاملة لمبرد الأقسام I و II، يظهر إشارة "فشل الطاقة #1، #2"، ويتم تنشيط دائرة القفز الكاملة لمبرد المحول الرئيسي. يجب الإبلاغ فورًا إلى مركز التحكم وإلغاء هذه مجموعة الحماية.
• إذا فشلت عملية التحويل بين مصادر الطاقة I و II أثناء التشغيل، يضيء مؤشر "توقف المبرد تمامًا"، مما ينشط دائرة القفز الكاملة لمبرد المحول الرئيسي. يجب الإبلاغ فورًا إلى مركز التحكم لإلغاء هذه مجموعة الحماية وتنفيذ التحويل اليدوي بسرعة. إذا فشلت المفاتيح KM1 أو KM2، فلا يجب تقوية التحفيز.
• عند حدوث أي فشل في دارة مبرد واحدة، يجب عزل دارة المبرد المعيبة.

6 ما هي العواقب التي تحدث عند تشغيل محولات لا تتوافق مع شروط التشغيل المتوازٍ بشكل متوازي؟
عند تشغيل محولات ذات نسب تحويل مختلفة بشكل متوازي، ينشأ تيار دوار يؤثر على قدرة الإخراج المحول. عندما يتم تشغيل محولات ذات ممانعة نسبة مختلفة بشكل متوازي، لا يمكن توزيع الأحمال وفقًا لنسب القدرة المحولة، مما يؤثر أيضًا على قدرة الإخراج. عندما يتم تشغيل محولات ذات مجموعات اتصال مختلفة بشكل متوازي، يحدث قصر دائرة في المحولات.

7 ما الذي يسبب الأصوات غير الطبيعية في المحولات؟

• التجاوز
• اتصالات داخلية ضعيفة تسبب القوس الكهربائي
• فراشات فردية فضفاضة
• التوصيل بالأرض أو قصر الدائرة في النظام
• تشغيل محرك كبير يسبب تقلبات حمل كبيرة

8 متى يجب عدم تعديل المفتاح التحويلي لمحول التحويل تحت الحمل؟

• خلال تشغيل المحول فوق الحمولة (باستثناء الظروف الخاصة)
• عندما يتم تفعيل حماية الغاز الخفيف للمفتاح التحويلي تحت الحمل بشكل متكرر
• عندما يظهر مؤشر زيت المفتاح التحويلي تحت الحمل أنه ليس هناك زيت
• عندما يتجاوز عدد التحويلات الحدود المحددة
• عندما يظهر الجهاز التحويلي عيوبًا

9 ما الذي تمثله القيم المعينة على لوحة البيانات المحول؟
تمثل القيم المعينة للمحول المواصفات التي وضعها الصانعون للعمل الطبيعي للمحول. يعمل ضمن هذه القيم المعينة يضمن التشغيل طويل الأمد بأداء جيد. تتضمن القيم المعينة:

• القدرة المعينة: القدرة المضمونة للإخراج تحت الظروف المعينة، ويتم التعبير عنها بوحدات الفولت أمبير (VA) أو الكيلوفولت أمبير (kVA) أو الميجافولت أمبير (MVA). بسبب كفاءة المحول العالية، يتم تصميم قدرات الطرف الأول والثاني المعينة لتكون متساوية.
• الجهد المعين: الجهد النهائي المضمون تحت ظروف عدم الحمل، ويتم التعبير عنه بوحدات الفولت (V) أو الكيلوفولت (kV). ما لم يُحدد خلاف ذلك، فإن الجهد المعين يشير إلى الجهد الخط.
• التيار المعين: التيار الخط المحسوب من القدرة المعينة والجهد المعين، ويتم التعبير عنه بوحدات الأمبير (A).
• التيار بدون حمل: التيار المثير كنسبة مئوية من التيار المعين أثناء التشغيل بدون حمل.
• خسارة قصر الدائرة: خسارة الطاقة النشطة عند قصر أحد اللفائف وتزويد الجهد للأخرى لتحقيق التيار المعين في كلا اللفتين، ويتم التعبير عنها بوحدات الواط (W) أو الكيلووات (kW).
• خسارة بدون حمل: خسارة الطاقة النشطة أثناء التشغيل بدون حمل، ويتم التعبير عنها بوحدات الواط (W) أو الكيلووات (kW).
• جهد قصر الدائرة: يسمى أيضًا بجهد الممانعة، النسبة المئوية للجهد المطبق للجهد المعين عندما يتم قصر أحد اللفائف ويحمل الآخر التيار المعين.
• مجموعة الاتصال: تشير إلى طرق الاتصال لللفائف الأولية والثانوية والفروق الطورية بين الجهود الخطية، ويتم تمثيلها باستخدام الترميز الزمني.

10 لماذا تحتاج مقلبات مصدر التيار إلى قدرة محول أكبر؟
عادةً ما يتم النظر في القدرة المعينة بدلاً من القوة المعينة عند تصميم المحول لأن التيار يتعلق فقط بالقدرة المعينة. بالنسبة لمقلبات مصدر الجهد، يكون معامل القوة المدخل قريبًا من 1، لذا تكون القدرة المعينة والقوة المعينة تقريبًا متساويتين. تختلف مقلبات مصدر التيار حيث أن معامل قوة المحول الجانب المدخل يساوي أقصى حد لمعامل قوة المحرك الشديد. لذلك، بالنسبة للمحرك الشديد نفسه، يجب أن تكون القدرة المعينة أكبر من تلك المستخدمة مع مقلبات مصدر الجهد.

11 ما العوامل التي تؤثر على قدرة المحول؟
يتعلق اختيار اللب بالجهد، بينما يتعلق اختيار الموصل بالتيار - حيث يؤثر سمك الموصل مباشرة على توليد الحرارة. بعبارة أخرى، تتعلق قدرة المحول فقط بتوليد الحرارة. بالنسبة للمحول المصمم بشكل جيد يعمل في ظروف تبريد سيئة، قد يعمل وحدة 1000kVA بقدرة 1250kVA مع تبريد محسن. بالإضافة إلى ذلك، تتعلق القدرة المعينة بالارتفاع الحراري المسموح به. على سبيل المثال، محول 1000kVA بمعدل ارتفاع حراري 100K قد يتجاوز قدرة 1000kVA إذا سُمح له بالعمل بـ 120K في ظروف خاصة. هذا يوضح أن تحسين ظروف تبريد المحول يمكن أن يزيد من قدرته المعينة. بالعكس، بالنسبة لمقلبة ذات نفس القدرة، يمكن تقليل حجم خزانة المحول.

12 كيف يمكن تحسين كفاءة المحول؟

• اختر المحولات ذات الخسارة المنخفضة والكفاءة العالية لتوفير الطاقة كلما أمكن
• اختر سعة المحول بشكل معقول بناءً على ظروف الحمل
• حافظ على معدل الحمل المتوسط للمحول فوق 70٪
• اعتبر استبدال المحولات بمحولات ذات سعة أصغر عندما يكون معدل الحمل المتوسط أقل من 30٪ باستمرار
• تحسين عامل قوة الحمل لتعزيز قدرة المحول على توصيل الطاقة النشطة
• تكوين الأحمال بشكل معقول لتقليل عدد المحولات المعملية

13 لماذا يجب تسريع التحديث التقني للمحولات التوزيعية ذات الاستهلاك العالي للطاقة؟
تُشير المحولات التوزيعية ذات الاستهلاك العالي للطاقة بشكل أساسي إلى سلسلة المحولات SJ، SJL، SL7، S7، والتي تكون خسائر الحديد والنحاس فيها أعلى بكثير من المحولات الشائعة من سلسلة S9. على سبيل المثال، مقارنة بـ S9، فإن S7 لديها خسائر حديد أعلى بنسبة 11٪ وخسائر نحاس أعلى بنسبة 28٪. المحولات الجديدة مثل S10 وS11 هي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من S9، بينما المحولات المصنوعة من سبائك غير بلورية لها خسائر حديد تعادل فقط 20٪ من محولات S7. عادة ما يكون عمر الخدمة للمحولات عدة عقود. استبدال المحولات ذات الاستهلاك العالي للطاقة بأخرى عالية الكفاءة لا يحسن فقط كفاءة تحويل الطاقة ولكنه يحقق أيضًا توفير كبير في استهلاك الكهرباء خلال فترة حياتها.

14 ما هو التيار الدوامي؟ وما الضرر الذي يسببه التيار الدوامي؟
عندما يتدفق التيار المتردد عبر الموصل، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا حول الموصل. هذا المجال المغناطيسي المتناوب يثير تيارات داخل الموصلات الصلبة. بما أن هذه التيارات المستفزة تشكل حلقات مغلقة داخل الموصل مشابهة للأمواج المائية، فإنها تسمى بالتيارات الدوامية. التيار الدوامي ليس فقط يضيع الطاقة الكهربائية ويقلل من كفاءة المعدات ولكنه أيضًا يسبب ارتفاع درجة الحرارة في الأجهزة الكهربائية (مثل قلب المحول)، مما قد يؤثر على التشغيل الطبيعي للمعدات عند حدوثه بشدة.

15 لماذا يجب على الحماية الفورية للمحول تجنب تيار القصر ذو الجهد المنخفض؟
هذا يعتبر أساساً من أجل اختيارية تشغيل الحماية المتصلة بالشبكة. الحماية الفورية الجانب عالي الجهد تحمي بشكل أساسي ضد الأعطال الخارجية الخطيرة للمحول. أثناء الإعداد، إذا لم تتجنب الحماية تيار القصر الأقصى على الجانب المنخفض الجهد للمحول، فإن نطاق الحماية سيتوسع ليشمل خطوط الإخراج المنخفضة الجهد حيث لا تتغير قيم تيار القصر بشكل كبير في مدى قصير بالقرب من منفذ الجهد المنخفض. هذا سيؤدي إلى فقدان الاختيارية. بينما تعتبر الحماية غير الاختيارية أكثر موثوقية، فإنها تخلق صعوبات في التشغيل. على سبيل المثال، العديد من المناطق الصناعية لديها غرف توزيع رئيسية بـ 10 كيلو فولت (10 كيلو فولت بوس + مفاتيح دائرية)، ولكل ورشة حلقات توزيع منخفضة الجهد (وحدات الحلقة الرئيسية + محولات). إذا لم تتجنب المفاتيح الدائرية تيار القصر الأقصى على الجانب المنخفض الجهد للمحول، فإن المفاتيح الرئيسية المنخفضة الجهد (مفاتيح الأحمال الوحدات الرئيسية) والمفاتيح الدائرية عالية الجهد ستقوم بالتشغيل، مما يسبب صعوبات في التشغيل.

16 لماذا لا يُسمح بتوصيل نقطتي محايدتين لمجموعتين من المحولات المتوازية على الأرض في نفس الوقت؟
في الأنظمة ذات التيار العالي، لتحقيق متطلبات التنسيق الحساسة للحماية المتصلة بالشبكة، يجب أن تكون بعض المحولات الرئيسية مربوطة بالأرض بينما تبقى الأخرى غير مربوطة. في محطة تحتوي على محولين رئيسيين، عدم ربط نقطتي المحايدة للأرض في نفس الوقت يتناول أساساً التنسيق بين حماية التيار الصفر والجهد الصفر. في محطات التحويل التي تحتوي على عدة محولات متوازية، عادة ما يتم ربط نقطة محايدة لأحد المحولات بالأرض بينما تبقى نقاط المحايدة الأخرى غير مربوطة. هذا يحد من تيار القصر الأرضي إلى مستويات معقولة ويقلل من تأثير تغييرات وضع التشغيل على حجم وتوزيع التيار الصفر عبر الشبكة، مما يحسن حساسية أنظمة حماية التيار الصفر.

17 لماذا يتم إجراء اختبارات الإغلاق النبضي قبل تشغيل المحولات الجديدة أو المحولات بعد التجديد؟
فصل المحول الخالي من الحمل عن الشبكة يخلق جهود فتح مفتاح. في أنظمة التأريض ذات التيار الصغير، يمكن أن تصل هذه الجهود إلى 3-4 مرات الجهد الفاز المعتمد؛ في أنظمة التأريض ذات التيار العالي، يمكن أن تصل إلى 3 مرات الجهد الفاز المعتمد. لذلك، لتأكيد ما إذا كانت عزلة المحول تستطيع تحمل الجهد المعتمد وجهود فتح المفتاح أثناء التشغيل، يجب إجراء عدة اختبارات للإغلاق النبضي قبل التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، تزويد المحول الخالي من الحمل ينتج تيار مغناطيسي يمكن أن يصل إلى 6-8 مرات التيار المعتمد. بما أن التيار المغناطيسي يخلق قوى مغناطيسية كبيرة، فإن اختبارات الإغلاق النبضي تؤكد أيضًا قوة المحول الميكانيكية وما إذا كان نظام الحماية قد يعمل بشكل خاطئ.