محولات الطاقة مقاومة العزل وتحليل الخسائر الدييكتريكية

1 مقدمة

تعتبر محولات الطاقة من المعدات الأكثر أهمية في أنظمة الطاقة، ومن الضروري تقليل حدوث الأعطال والحوادث المتعلقة بالمحولات قدر الإمكان. تشكل فشل العزل بمختلف أنواعه أكثر من 85% من حوادث المحولات. لذا، لضمان التشغيل الآمن للمحولات، يجب إجراء اختبارات عزل دورية للمحولات للكشف عن عيوب العزل مبكرًا ومعالجة مخاطر الحوادث المحتملة بسرعة. طوال مسيرتي المهنية، شاركت بشكل متكرر في أعمال اختبار المحولات، مما أدى إلى تراكم خبرة واسعة في هذا المجال. يقدم هذا المقال مقدمة مفصلة حول اختبار العزل الشامل للمحولات والظروف العازلة التي تعكسها نتائج الاختبار.

2 قياس مقاومة العزل ونسبة الامتصاص

2.1 قياس مقاومة العزل

خلال القياس، يجب استخدام ميغومتر وفقًا للمواصفات القياسية لقياس مقاومة العزل بين كل ملف لفيف للمحول والأرض، وكذلك بين الملفات. يجب ربط طرفي ملف اللفيف الخاضع للاختبار بشكل قصير، بينما يجب ربط طرفي الملفات غير الخاضعة للاختبار بشكل قصير وتوصيلها بالأرض. يجب أن تتبع مواقع القياس والتسلسل الجدول أدناه.

عند مقارنة قيم مقاومة العزل، يجب تحويلها إلى نفس درجة الحرارة باستخدام المعادلة الرياضية التالية:

في الصيغة:

R1 يمثل قيمة مقاومة العزل (بالميجا أوم) المقاسة عند درجة حرارة t1

R2 يمثل قيمة مقاومة العزل (بالميجا أوم) المحسوبة عند درجة حرارة t2

تُقَدَّر القيم المقاسة لمقاومة العزل بشكل أساسي من خلال مقارنة نتائج القياسات المتتالية لكل ملف. يجب أن لا يكون هناك تغير كبير مقارنة بنتائج الاختبار السابقة، عادةً ما لا تقل عن 70٪ من القيمة السابقة. في اختبارات التشغيل الأولي، يجب عمومًا أن لا تقل القيمة عن 70٪ من قيمة اختبار المصنع (عند نفس درجة الحرارة).

عند عدم توفر قيم مرجعية، تكون المعايير العامة لقيم مقاومة العزل كما هو مذكور في الجدول أدناه.

2.2 قياس نسبة الامتصاص والمؤشر القطبي

نسبة الامتصاص هي نسبة قيم مقاومة العزل التي تم قياسها بواسطة ميغأوميتر بعد 60 ثانية و15 ثانية من تطبيق الجهد. نسبة الامتصاص حساسة جداً للرطوبة في العزل. عندما تكون درجة الحرارة بين 10°C و30°C، يجب ألا تكون نسبة الامتصاص أقل من 1.3.

بالنسبة للمحولات ذات التصنيف 220 كيلوفولت وأعلى أو 120 ميجافاراد وأعلى، يجب قياس المؤشر القطبي. هذا المؤشر هو نسبة القراءات المأخوذة بعد عشر دقائق ودقيقة واحدة، ويجب ألا يكون المؤشر القطبي أقل من 1.5.

قياس مقاومة العزل ونسبة الامتصاص هو طريقة بسيطة وعامة لفحص حالة العزل في المحولات. يمكن لهذا الاختبار أن يكشف بشكل فعال عن الرطوبة في العزل والعواقب المحلية مثل الكسر في الأكمام الفخارية والتوصيل بالأرض للأسلاك. إذا لم تكن مقاومة العزل ونسبة الامتصاص المقاسة تتوافق مع القيم المحددة، فإن هناك بالتأكيد عيوباً من الأنواع المذكورة في العزل.

3 اختبار التيار المتسرب

خلال الاختبار، يتم استخدام مولد جهد عالي مستمر وميكرو أمبيرمتر. نقاط تطبيق الجهد كما هو موضح في الجدول التالي:

يتم عرض معايير تطبيق الجهد الاختباري في الجدول التالي.

بعد رفع الجهد إلى جهد الاختبار، قم بقراءة التيار المستمر المار عبر اللفة المعتمدة بعد دقيقة واحدة. هذا القيمة هي التيار التسرب المقاس.

اختبار التيار التسرب يقيس بشكل أساسي مقاومة العزل. ومع ذلك، بما أن جهد مستمر أعلى يستخدم لقياس التيار التسرب، فإنه يمكن الكشف عن عيوب في العزل لا يمكن للميغأومتر اكتشافها، مثل عيوب الانهيار الجزئي في المحولات وعيوب الأكمام. عند تحليل وتقييم نتائج القياس، يتم أساساً مقارنة النتائج مع محولات مشابهة وبين اللفات المختلفة، وكذلك مع نتائج الاختبارات السابقة، دون توقع حدوث تغييرات كبيرة. إذا زادت القيم عامًا بعد آخر، يجب الانتباه لأن هذا غالباً ما يشير إلى تدهور تدريجي في العزل. وإذا كان هناك زيادة مفاجئة مقارنة بالسنوات السابقة، فقد يشير ذلك إلى عيوب خطيرة تحتاج إلى تحقيق.

4 قياس ظل الزاوية من خسارة العازل

نظرًا لأن غلاف المحول مرتبط مباشرة بالأرض، يتم استخدام جسر التيار المتردد من نوع QS1 بتوصيلة عكسية لقياس ظل الزاوية من خسارة العازل. أما مواقع القياس فهي كما هو موضح في الجدول أدناه.

ملاحظة: لم يتم تقديم محتويات الجدول الفعلية في النص، لذلك تم ذكرها هنا بشكل عام. إذا كانت لديك تفاصيل أو بيانات محددة للجدول، يمكن تضمينها في الترجمة للحصول على دقة أكبر.

تشمل هذه الترجمة الإجراء الفني لاختبار زاوية خسارة العازل والسبب وراء استخدام بعض المعدات بسبب اعتبارات التأريض. كما تعكس أهمية مقارنة نتائج الاختبار الحالية مع البيانات التاريخية لتحديد أي مشاكل محتملة داخل نظام عزل المحول.

خلال القياس، يجب توصيل طرفي ملف الفحص معاً بشكل مباشر، بينما يجب توصيل جميع ملفات الطور غير المعينة بمجرد وصلها بالأرض. هذا يمنع الأخطاء في القياس الناجمة عن الحث الذاتي للملف.

تظهر القيم المعيارية لظل الزاوية من خسارة العزل الكهربائي لملف التحويل (عند 20 درجة مئوية) في الجدول التالي:

يجب ألا تظهر قيمة ظل الزاوية لخسارة العازل تغيرات كبيرة عند مقارنتها بالقيم التاريخية (وبشكل عام لا تتخطى 30%). يكون الجهد الاختباري 10 كيلو فولت عندما يكون جهد التفاف 10 كيلو فولت أو أعلى، ويكون مساوياً للجهد المقنن (Un) عندما يكون جهد التفاف أقل من 10 كيلو فولت.

عند القياس، يجب تحويل قيمة ظل الزاوية لخسارة العازل إلى نفس درجة الحرارة باستخدام المعادلة الرياضية التالية:

في المعادلة:

tgδ1 و tgδ2 تمثل قيم ظل الزاوية في درجات الحرارة t1 و t2 على التوالي.

يستخدم قياس قيمة ظل الزاوية لخسارة العازل لتفتيش عزل تفاف المحول بشكل أساسي للتحقق من دخول الرطوبة إلى المحول، وتقدم العزل، وتدهور الزيت، وتراكم الرواسب على العزل، والعيوب المحلية الشديدة. إذا لم تتوافق قيمة ظل الزاوية لخسارة العازل المقاسة مع القيم المحددة، فإن هذا يعني بوجود عيوب من الأنواع المذكورة أعلاه في العزل.

اختبار تحمل الجهد المتردد المستمر

عادة ما يتطلب معدات اختبار تحمل الجهد المتردد المستمر محولاً اختبارياً، ومعدل جهد، ومقياس جهد كهروستاتيكي عالي الجهد، وفراغ كروي. عند الحاجة، يمكن أيضاً ربط مقياس جريان متردد وأوم مقاومة مائية متصلين بشكل متسلسل على الجانب العالي الجهد. أثناء الاختبار، يجب اختيار المعدات الاختبارية بشكل صحيح بناءً على متطلبات الجهد والقدرة للمادة تحت الاختبار.