دليل لأحدث تكنولوجيات اختبار المحولات
توجد محولات كهربائية من أنواع عديدة، وتعتبر الأكثر شيوعاً هي النوع المغمور بالزيت والنوع الجاف. تتنوع أعراض الأعطال في هذه المحولات، ولكن معظم الأعطال تتركز في اللفائف والقلب والأجزاء المتصلة والتلوث النفطي. على سبيل المثال، تلف العزل في اللفائف، فتحات الدائرة، قصر الدائرة، وقصر بين دورات اللفائف عند نقاط الاتصال. من الأعراض الخارجية الشائعة للأعطال في المحولات الحرارة الشديدة، الارتفاع الزائد في درجة الحرارة، الضوضاء غير الطبيعية، وعدم التوازن الثلاثي.
تشمل الصيانة الروتينية للمحولات اختبارات العزل (مقاومة العزل، نسبة الامتصاص الكهربائي، إلخ)، قياس المقاومة المباشرة (لكشف الأعطال المتعلقة باللفائف)، فحص رفع القلب، واختبارات بدون حمل. تقوم بعض الشركات أيضاً بتحليل جودة الزيت في المحولات المغمورة بالزيت للتأكد من أن خصائص العزل الكهربائي والأداء الحراري لا تزال سليمة.
فيما يلي بعض طرق اختبار المحولات المتقدمة للرجوع إليها.
1. طريقة ALL-Test
تعتمد طريقة ALL-Test على استخدام الإشارات عالية التردد ومنخفضة الجهد بدلاً من الإشارات عالية الجهد لقياس المعلمات الداخلية مثل المقاومة المباشرة، المعاوقة، زاوية الطور للاندكتانس في اللفائف، ومعامل التيار إلى التردد (I/F) للمعدات المستندة إلى اللفائف. هذا يسمح بتقييم دقيق للأعطال الداخلية ومراحل تطورها. مزايا هذه الطريقة هي:
تمكن من التشخيص السريع للأعطال في الموقع، مما يساعد في تحديد ما إذا كانت عمليات الفحص الأكثر استهلاكاً للوقت والجهد، مثل رفع القلب، ضرورية أم لا.
دقة القياس عالية. بما أن مقاومة اللفائف المباشرة للمحولات عادة ما تكون منخفضة جداً، فإن استخدام الإشارات عالية التردد ومنخفضة الجهد يتجنب تفاقم العيوب الموجودة. مع دقة تصل إلى ثلاثة أرقام عشرية، يمكن اكتشاف قصر بين دورات اللفائف حتى لو كان صغيراً من خلال التغييرات الواضحة في المقاومة المباشرة (R) - وهو ما لا يمكن تحقيقه عبر الاختبارات التقليدية للمقاومة المباشرة.
تسهيل الرصد القائم على الحالة. يمكن تسجيل كل قياس وتخزينه. من خلال إجراء الاختبارات بشكل منتظم ورسم منحنيات الاتجاه، يمكن مراقبة التغييرات في المعلمات الرئيسية مع مرور الوقت، مما يوفر بيانات موثوقة لكشف الأعطال المبكر والصيانة التنبؤية - مما يدعم إدارة الأعطال الكمية في المرافق الصناعية.
تحليل شامل للمعلمات (R، Z، L، tgφ، I/F) يقدم وصفاً أكثر شمولية وتوقيتاً ودقة للأعطال الداخلية في المحولات.
الإجراء الأساسي لـ ALL-Test:
بعد قطع التيار عن المحول، يجب تأريض الجانب الثانوي (أو الأولي). ثم قم بتوصيل أسلاك الإشارة للأداة بطرفيات الجانب الأولي (أو الثانوي) (H1، H2، H3) واحداً تلو الآخر، قم بقياس المعلمات بين الأطوار (R، Z، L، tgφ، I/F). من خلال مقارنة النتائج بين الأطوار أو مع البيانات التاريخية لنفس الطور في أوقات مختلفة، يمكن تحديد حالة العطل في المحول.
على سبيل المثال، فيما يلي معايير التقييم التجريبية المقترحة:
المقاومة (R):
إذا كانت R > 0.25 Ω، فإن فرق أكثر من 5% بين الأطوار يشير إلى عدم التوازن الثلاثي.
إذا كانت R ≤ 0.2 Ω، استخدم عتبة 7.5% لحكم عدم التوازن.
المعاوقة (Z):
لا يجب أن يتجاوز عدم التوازن بين الأطوار 5%.
غالباً ما تظهر المحولات المعيبة عدم توازن يتوجه نحو أكثر من 100%.
الاندكتانس (L):
لا يجب أن يتجاوز عدم التوازن 5%.
ظل الزاوية (tgφ):
يجب أن يكون الفرق بين الأطوار ضمن رقم واحد (مثل 0.1 مقابل 0.2 هو مقبول؛ 0.1 مقابل 0.3 ليس مقبولاً).
نسبة التيار إلى التردد (I/F):
يجب ألا يتجاوز الفرق بين الأطوار رقمين (مثل 1.23 مقابل 1.25 هو مقبول).
بناءً على الخبرة الميدانية، أثناء التقدم من عدم التوازن إلى الفشل، تشهد بيانات اختبار المحولات تغيرات كبيرة. بالنسبة للمحولات الهامة، يُنصح بإجراء قياسات ALL-Test على الأقل مرة واحدة في الشهر.
جدول 1 بيانات تجريبية لمحول جيد بقدرة 2500kVA، 28800:4300، اختبار الجانب الثانوي
| ح₁ - ح₂ | ح₁ - ح₃ | ح₂ - ح₃ | |
| ر | 0.103 | 0.100 | 0.096 |
| ز | 15 | 14 | 14 |
| ل | 2 |
2 | 2 |
| tgφ | 75 | 75 | 75 |
| I/F | -48 | -48 | -49 |
جدول 2 بيانات تجريبية لمحوّل عاطل بسعة 500 كيلوفايت، 13800:240 فولت، اختبار الجانب الأولي
| H₁ - H₂ | H₁ - H₃ | H₂ - H₃ | |
| R | 116.1 | 88.20 | 48.50 |
| Z | 4972 | 1427 | 1406 |
| L | 7911 | 2267 | 2237 |
| tgφ | 23 |
21 | 20 |
| I/F | -33 | -29 |
-29 |
2. طريقة اختبار نسبة اللفات
في اختبارات الميدان للمحولات، يعد قياس نسبة اللفات مباشرة طريقة فعالة وسريعة للكشف عن الأعطال الداخلية مثل التوصيل الخاطئ أو الدوائر القصيرة أو الدوائر المفتوحة. أثناء التشغيل، قد تختلف نسبة اللفات الفعلية للمحول عن القيمة المدونة عليه بسبب الاختلافات في التصنيع أو تدهور العزل مع مرور الوقت. إذا تم قياس نسبة اللفات بدقة، يمكن أن تكون مؤشراً رئيسياً على الحالة يساعد في تحديد وتتبع تطور العيوب الداخلية. لمعالجة هذا، يتم استخدام جهاز اختبار نسبة اللفات في المحولات (TTR)، والذي يتطلب عادة دقة عالية جداً في القياس.
3. اختبار جودة زيت المحول
تستخدم المحولات المغمورة بالزيت بشكل واسع، ويعد تقييم حالة الزيت العازل جزءاً أساسياً من صيانتها. يمكن غالباً تحديد علامات تدهور الزيت مثل اللون الداكن أو الرائحة الحمضية أو انخفاض قوة العزل (جهد الانهيار) أو تكوين الرواسب من خلال الفحص البصري. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر تحليل الكمية لخصائص الزيت الرئيسية بما في ذلك اللزوجة ونقطة الشرارة ومحتوى الرطوبة ضرورياً لتقييم شامل. راجع الجدول أدناه لمعايير التقييم.
| رقم التسلسلي | العنصر | فئة الجهد للمعدات (كيلو فولت) | مؤشر الجودة | طريقة الفحص | |
| زيت قبل التشغيل | زيت أثناء التشغيل | ||||
| 1 |
حمض قابل للذوبان في الماء (قيمة pH) | >5.4 | ≥4.2 | GB7598 | |
| 2 | قيمة الحموضة (ملغم كايوه/غرام) | ≤0.03 | ≤0.1 | GB7599 أو GB264 | |
| 3 | نقطة الاشتعال (كأس مغلق) | >140 (لزيت رقم 10، 25) >135 (لزيت رقم 45) |
1. لا تقل عن معيار الزيت الجديد بـ 5 2. لا تقل عن القيمة المقاسة السابقة بـ 5 |
GB261 | |
| 4 | الشوائب الميكانيكية | لا يوجد | لا يوجد | الفحص البصري | |
| 5 | الكربون الحر | لا يوجد | لا يوجد | الفحص البصري | |
ما يلي هو ملخص لطريقة إجراء التحليل والفحص باستخدام الكروماتوغرافيا الغازية. عند تدهور زيت المحول أو حدوث أعطال، فإن الطريقة الأساسية تتضمن استخراج عينة من الزيت من المحول دون قطع التيار الكهربائي، ثم تحليل أنواع وتركيزات الغازات المذابة، ومن ثم تحديد حالة العطل. في الظروف الطبيعية، يكون محتوى الغازات في الزيت منخفضًا جدًا، خاصة الغازات القابلة للاشتعال، والتي تمثل فقط من 0.001% إلى 0.1% من الإجمالي.
ومع زيادة شدة أعطال المحولات، يتم إنتاج غازات مختلفة من قبل الزيت ومادة العزل الصلبة تحت تأثير الحرارة والتاثيرات الكهرومغناطيسية بسبب الأعطال الحرارية. على سبيل المثال، عندما يحدث تسخين محلي، تقوم مواد العزل بإنتاج كميات كبيرة من CO و CO₂؛ بينما عندما يسخن الزيت نفسه، فإنه ينتج كميات كبيرة من الإثيلين والميثان. باستخدام محتوى الغازات القابلة للاشتعال كمعيار للحكم، يمكن تطبيق الإرشادات التالية: محتوى الغاز أقل من 0.1% يشير إلى الحالة الطبيعية؛ 0.1% إلى 0.5% يشير إلى عطل بسيط؛ فوق 0.5% يشير إلى عطل خطير.
الغازات الرئيسية التي تنتج عن الأعطال الكهربائية في المحولات هي الهيدروجين والأسيتيلين (C₂H₂)، وتسببها بشكل أساسي الشرارة أو التفريغ الكهربائي. يمكن استخدام المؤشرات المرجعية التالية للحكم: محتوى H₂ <0.01% يعتبر طبيعيًا، 0.01–0.02% يتطلب الانتباه، و>0.02% يشير إلى وجود عطل؛ C₂H₂ <0.0005% يعتبر طبيعيًا، و>0.001% يشير إلى وجود عطل.
بعد تعرض المحول للرطوبة، يكون محتوى H₂ (الهيدروجين) عاليًا نظرًا لأن غاز الهيدروجين يتم إنتاجه عبر التحليل الكهربائي تحت تأثير التيار. يمكن تحليل هذه البيانات الغازية بشكل شامل لتقييم حالة المحول.
