إجراءات اختبار المحولات المتوافقة مع معايير IEEE C57 و GB 1094

1. أساسيات اختبار المحولات

1.1 نظرة عامة
تُعد المحولات من أكثر المعدات أهمية في نقل الطاقة الكهربائية. إن جودتها وموثوقيتها تؤثر بشكل مباشر على تزويد الكهرباء بأمان واعتماد. يمكن أن يؤدي تلف المحولات الخاصة بالمولدات أو محولات المحطات الفرعية الرئيسية إلى تعطيل نقل الطاقة، وغالبًا ما يستغرق إصلاح أو نقل هذه الوحدات الكبيرة عدة أشهر.

خلال فترة التوقف هذه، يتأثر توريد الكهرباء سلبًا، مما يؤثر على الإنتاج الصناعي والزراعي وكذلك استهلاك الكهرباء المنزلي – مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة.

مع تزايد متطلبات التشغيل الآمن والموثوق للمحولات، تطورت تقنيات اختبار المحولات بشكل كبير على مدار العقدين الماضيين. ومن بين التطورات البارزة:

• اختبارات القصر الدائري على المحولات الكبيرة عند الجهد المقنن،

• تقنيات قياس وتحديد التفريغ الجزئي،

• تطبيق دوال النقل لكشف الأعطال الناتجة عن الصواعق،

• استخدام التكنولوجيا الرقمية لقياس الفقد،

• إدخال طرق شدة الصوت في قياس الضوضاء،

• التحليل الطيفي لتشخيص تشوه اللفائف، و

• الاستخدام المتزايد على نطاق واسع لتحليل الغازات المنحلة (DGA) في زيت المحولات.

1.2 معايير اختبار المحولات
لضمان توافق المحولات مع المعايير المطلوبة من حيث جودة وموثوقية نقل الطاقة، تم وضع معايير وطنية لكل من المحولات وإجراءات اختبارها:

• GB 1094.1–1996: المحولات الكهربائية – الجزء 1: عام

• GB 1094.2–1996: المحولات الكهربائية – الجزء 2: ارتفاع درجة الحرارة

• GB 1094.3–1985: المحولات الكهربائية – الجزء 3: مستويات العزل، واختبارات العزل الكهربائي، والفراغات الخارجية في الهواء

• GB 1094.5–1985: المحولات الكهربائية – الجزء 5: القدرة على تحمل القصر الكهربائي

• GB 6450–1986: المحولات الكهربائية الجافة

1.3 بنود اختبار المحولات

1.3.1 الاختبارات الروتينية

• قياس مقاومة اللفات

• قياس نسبة الجهد وفقد الحمل

• قياس المعاوقة القصيرة والخسارة عند الحمل

• قياس التيار بدون حمل والخسارة بدون حمل

• قياس مقاومة العزل بين اللفات والأرض

• الاختبارات الروتينية للعزل — انظر الجدول 1-3 لعناصر اختبار العزل الروتينية بالمصنع

• اختبارات مغير التنصيف تحت الحمل

1.3.2 اختبارات النوع

• اختبار ارتفاع درجة الحرارة.

• اختبارات عزل النوع (انظر الجدول 1).

1.3.3 الاختبارات الخاصة

• قياس المعاوقة الصفرية لمحولات الطور الثلاثي.

• اختبار قدرة تحمل القصر الكهربائي.

• قياس مستوى الصوت.

• قياس مكونات التوافقيات في التيار عند عدم الحمل.

2. قياس نسبة الجهد وتحقق من تعيين مجموعة الاتصال

2.1 نظرة عامة
قياس نسبة الجهد هو اختبار روتيني للمحولات. يتم تنفيذه ليس فقط في المصنع أثناء التصنيع ولكن أيضًا في الموقع قبل تشغيل المحول.

2.1.1 هدف قياس نسبة الجهد

• لضمان أن النسب الجهدية في جميع مواقع التوصيل تقع ضمن التسامح المسموح به المحدد بالمعايير أو المتطلبات الفنية التعاقدية.

• لتأكيد أن الدوائر المتوازية أو أقسام الألفاظ (مثل الأقسام الموصولة) لها نفس عدد الألفاظ.

• لتأكيد أن أسلاك التوصيل والتوصيلات إلى جهاز تغيير التوصيل متصلة بشكل صحيح.

نسبة الجهد هي معلمة أداء مهمة للمحول. بما أن هذا الاختبار يستخدم جهدًا منخفضًا ويتم تنفيذه بسهولة، فإنه يتم إجراؤه عدة مرات أثناء التصنيع للتأكد من التوافق مع المواصفات التصميمية.

3. قياس مقاومة التيار المستمر للألفاظ

3.1 الهدف والمتطلبات
وفقًا لـ GB 1094.1–1996 “محولات الطاقة – الجزء 1: العام”، يتم تصنيف قياس مقاومة التيار المستمر كاختبار روتيني. لذلك، يجب أن تخضع كل محول لهذا الاختبار أثناء وبعد التصنيع.

الغرض الرئيسي لقياس مقاومة التيار المستمر هو فحص الجوانب التالية:

• جودة اللحامات أو الاتصالات الميكانيكية بين ألاف الألفاظ—فحص وجود اتصالات ضعيفة؛

• سلامة الاتصالات بين الأسلاك والقابسات، وبين الأسلاك وجهاز تغيير التوصيل؛

• موثوقية اللحامات أو الاتصالات الميكانيكية بين أسلاك التوصيل؛

• إذا كانت أبعاد الموصل ومقاومته تتوافق مع المواصفات؛

• توازن المقاومة بين الأطوار؛

• حساب ارتفاع درجة حرارة الألفاظ، والذي يتطلب قياس مقاومة الحالة الباردة قبل اختبار ارتفاع درجة الحرارة ومقاومة الحالة الساخنة مباشرة بعد قطع التيار خلال الاختبار.

3.2 طرق القياس
وفقًا لـ JB/T 501–91 “دليل اختبار محولات الطاقة”، هناك طريقتان قياسيتان لقياس مقاومة التيار المستمر للألفاظ:

• طريقة الجسر (مثل جسر كلفن المزدوج)

• طريقة الفولت أمبير (V-A)

4. اختبار عدم الحمل

4.1 نظرة عامة
قياس خسارة عدم الحمل وتيار عدم الحمل هو اختبار روتيني للمحولات. يتم تحديد الخصائص المغناطيسية الكاملة للمحول من خلال اختبار عدم الحمل.

أهداف هذا الاختبار هي:

• قياس خسارة عدم الحمل وتيار عدم الحمل؛

• تأكيد ما إذا كان تصميم النواة وعملية التصنيع تتوافقان مع المعايير والمواصفات الفنية المعمول بها؛

• اكتشاف أي عيوب محتملة في النواة، مثل تسخين موضعي أو ضعف العزل.

4.2 خسارة عدم الحمل
تعتبر خسارة عدم الحمل أساساً من الهستيريزيس وخسائر التيار الدوامي في صفائح الفولاذ الكهربائي. كما تتضمن خسائر إضافية، مثل الخسائر الجانبية الناجمة عن تسرب المجال المغناطيسي.

4.3 تيار عدم الحمل
تحدد قيمة تيار عدم الحمل بشكل أساسي من خلال منحنى B–H (المغناطيسية) للفولاذ الكهربائي المستخدم في النواة.

5. قياس خسارة الحمل ومعامل العزل تحت القصر

5.1 نظرة عامة على اختبار الحمل
قياس خسارة الحمل ومعامل العزل تحت القصر هو اختبار روتيني.

يقوم المصنّعون بهذا الاختبار ل:

• تحديد قيم خسارة الحمل ومعامل العزل تحت القصر؛

• تحقق من التوافق مع المعايير والاتفاقيات الفنية؛

• اكتشف العيوب المحتملة في اللفائف.

خلال الاختبار، يتم تطبيق جهد على لفيفة واحدة بينما تكون الأخرى متصلاً قصيراً. وفقًا للتوازن بين الأمبير-دوران، عندما يصل التيار في اللفيفة المرتبطة بالطاقة إلى قيمته المحددة، يحمل اللفيفة المتصلة قصيرة أيضًا التيار المحدد.

على الرغم من أن التدفق المغناطيسي الرئيسي في اللب صغير جدًا خلال هذا الاختبار، إلا أن التدفق المغناطيسي الساطع يتولد بسبب تدفق التيار العالي. يسبب هذا التدفق المغناطيسي الساطع:

• خسائر التيار الدوامي في موصلات اللفائف؛

• خسائر التيار الدائري في الموصلات الموازية؛

• خسائر إضافية في الهياكل الضاغطة، وجدران الخزان، والguards المغناطيسية، وأطر اللب، والألواح الرابطة.

جميع هذه الخسائر تعتمد على التيار وتُصنف بشكل جماعي كخسائر الحمل.

6. اختبار الجهد المستمر المطبق

6.1 نظرة عامة
لضمان أمان وموثوقية المحولات أثناء التشغيل على الشبكة، يجب أن تفي العوازل ليس فقط بمعايير الأداء ولكن أيضًا بقوة العزل الكهربائي المطلوبة. تحدد قوة العزل الكهربائي ما إذا كان يمكن للمحول تحمل الجهود التشغيلية الطبيعية وكذلك الظروف غير الطبيعية مثل الصدمات الكهربائية أو فائض الجهد الناتج عن التحويل.

فقط بعد النجاح في الاختبارات بما في ذلك تحمل الجهد المستمر ذو المدة القصيرة، وتحمل الصدمات، وقياسات الانبعاث الجزئي، يمكن اعتبار المحول جاهزًا للاتصال بالشبكة.

يقوم اختبار الجهد المستمر المطبق بشكل أساسي بتقييم قوة العزل الرئيسي بين اللفائف والأرض، وبين اللفائف.

• بالنسبة للمحولات المعزولة تمامًا، يقوم هذا الاختبار بتأكيد كامل العزل الرئيسي.

• بالنسبة للمحولات ذات العزل المدرج، فإنه يقيم فقط العزل عند نهاية اللفائف القريبة من الإطار والعزل لبعض الأقسام الأرضية. لا يمكنه تقييم قوة العزل الكاملة بين اللفائف والأرض أو بين اللفائف.

بالنسبة للمحولات ذات العزل المدرج، يكون اختبار الجهد المنبعث ضروريًا بدلاً من ذلك لتقييم شامل لقوة العزل بين اللفائف، للأرض، وللأسلاك المرتبطة.

7. اختبار تحمل الجهد المنبعث

7.1 نظرة عامة
اختبار تحمل الجهد المنبعث هو اختبار كهربائي آخر حاسم يلي اختبار الجهد المستمر المطبق.

• بالنسبة للمحولات المعزولة تمامًا، يقوم اختبار الجهد المستمر المطبق بمراجعة العزل الرئيسي فقط، بينما يتم التحقق من العزل الطولي بين الدورات والطبقات والأقسام بواسطة اختبار الجهد المنبعث.

• بالنسبة للمحولات ذات العزل المدرج، يقوم اختبار الجهد المستمر المطبق فقط بتأكيد العزل عند نقطة الوسط. يعتبر اختبار الجهد المنبعث ضروريًا لتقييم:

• العزل الطولي (بين الدورات والطبقات والأقسام)؛

• العزل بين اللفائف والأرض؛

• العزل بين اللفائف وفيما بين الأطوار.

وبالتالي، يعتبر اختبار الجهد المنبعث طريقة أساسية لتقييم سلامة العزل الرئيسي والطولي.

7.2 متطلبات الاختبار
يتم عادةً تنفيذ اختبار الجهد المنبعث عن طريق تطبيق ضعف الجهد المحدد على محطات اللفائف ذات الجهد المنخفض، مع ترك جميع اللفائف الأخرى مفتوحة الدائرة. يجب أن يكون شكل الجهد المطبق قريبًا قدر الإمكان من موجة الجيب النقية.