مراقبة أعطال المحولات من النوع الجاف: أنواع الأعطال وتحليل الأسباب ونظام المراقبة

أولاً، أنواع الأعطال الشائعة في المحولات من النوع الجاف

1. فشل اللف:: تشمل الأعطال الأكثر شيوعًا وخطورة ارتفاع درجة حرارة اللفات، والدوائر القصيرة من دورة إلى أخرى، والدوائر القصيرة من طور إلى آخر، وتشوه اللفات.
2. الفشل الأساسي:: يتجلى بشكل رئيسي في التأريض متعدد النقاط لقلب الحديد، أو فقدان قلب الحديد كبير جدًا، أو ارتخاء قلب الحديد أو شذوذ الاهتزاز.
3. فشل العزل:: المحولات من النوع الجاف هي في الغالب مصبوبة بالإيبوكسي أو عازلة غير مغلفة، وأشكال الفشل من تقادم العزل، ورطوبة العزل، وتفريغ كسر العزل.
4. خطأ التفريغ الجزئي:: يعد تركيز المجال الكهربائي الموضعي داخل أو على سطح العازل، مما يؤدي إلى تفريغات انهيار محلية، مقدمة مهمة لتدهور العزل.
5. تعطل نظام التبريد:: بالنسبة للمحولات من النوع الجاف المبردة بالهواء القسري (AF)، من الشائع أن تكون المراوح تالفة، وسرعة الهواء غير كافية، وقنوات التبريد مسدودة.

ثانياً - الأسباب الأساسية للفشل

1- عيوب التصميم والتصنيع

• لا ترقى عملية اللف إلى المستوى القياسي، مما يؤدي إلى ترتيب غير متساوٍ للأسلاك وسماكة غير كافية لطبقة العزل، مما يؤدي إلى خطر محتمل لحدوث ماس كهربائي من دورة إلى أخرى.
• عدم كفاية الدقة في تكديس قلب الحديد، وعدم كفاية قوة التشبيك، والاهتزاز وفقدان التيار الدوامي المفرط في التشغيل، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة قلب الحديد.
• الاختيار غير الصحيح لمواد العزل، أو مستوى مقاومة درجات الحرارة أو القوة الميكانيكية لا يفي بمتطلبات ظروف العمل، مما يسهل تلفها مع تقدم العمر.

2 - ظروف التشغيل غير الطبيعية

• تشغيل الحمل الزائد على المدى الطويل، يزداد فقدان اللف بشكل ملحوظ، وتتجاوز درجة الحرارة حد تحمل العزل، مما يسرع من شيخوخة العزل وتشوه اللف.
• تذبذب الجهد كبير جدًا أو عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار، مما يؤدي إلى تشبع الكثافة المغناطيسية لقلب الحديد، وزيادة الفقد وضوضاء الاهتزاز.
• تتعرض اللفائف لقوة كهرومغناطيسية ضخمة، والتي من السهل أن تتسبب في تشوه الأسلاك والوصلات المفكوكة.

3 - تأثير العوامل البيئية

• عندما تتجاوز الرطوبة البيئية المعيار، تمتص مادة العزل في المحولات من النوع الجاف غير المحكم الغلق الرطوبة، مما يؤدي إلى انخفاض في مقاومة العزل ويؤدي إلى حدوث أعطال في التفريغ.
• الغبار والغازات المسببة للتآكل (مثل المصانع الكيميائية والمناطق الساحلية) التي تلتصق بسطح اللفات أو النوى، مما يؤدي إلى تدمير طبقة العزل وتسريع تآكل المكونات.
• درجة الحرارة المحيطة مرتفعة للغاية، بما يتجاوز قدرة نظام التبريد على تبديد الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع غير طبيعي في درجة الحرارة الكلية للمعدات.

4- الافتقار إلى إدارة الصيانة

• يؤدي الفشل في تنظيف قنوات التبريد بانتظام، وتراكم الغبار إلى سوء التهوية وانخفاض كفاءة التبريد إلى ارتفاع درجة الحرارة.
• لم يتم إجراء اختبارات وقائية مثل اختبار مقاومة العزل والكشف عن التفريغ الجزئي لفترة طويلة، ولا يمكن اكتشاف الأعطال المحتملة في الوقت المناسب.
• لا تتم صيانة مراوح نظام التبريد وأجهزة الاستشعار والمكونات الأخرى بانتظام ولا يتم استبدالها في الوقت المناسب بعد تعطلها.

ثالثًا، تصنيف نظام مراقبة أعطال المحولات من النوع الجاف وميزاته

1 - نظم الرصد الوقائي التقليدية

• اختبار مقاومة العزل:: قياس مقاومة عزل اللفات للأرض وبين المراحل عن طريق طاولة اهتزاز لتحديد درجة رطوبة أو تقادم العزل.
• اختبار مقاومة التيار المستمر:: الكشف عن قيمة مقاومة التيار المستمر للملف، واستكشاف المشاكل مثل وصلات اللف المفكوكة والدوائر القصيرة من دورة إلى أخرى.
• كشف التفريغ الجزئي:: استخدام أجهزة الكشف بالموجات فوق الصوتية أو أجهزة اختبار التفريغ الجزئي المحمولة للكشف عن إشارات التفريغ في الموقع على فترات منتظمة.
• قياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء:: مسح سطح المحول باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء لتحديد مناطق السخونة الزائدة في اللفات والقلب والمفاصل وما إلى ذلك.

2 - نظام الرصد الآني عبر الإنترنت

• وحدة مراقبة درجة الحرارةيمكن جمع درجة حرارة اللف واللب والبيئة في الوقت الفعلي بواسطة مستشعر درجة حرارة الألياف الضوئية أو مستشعر PT100، وسيتم إصدار الإنذار تلقائيًا عندما تتجاوز درجة الحرارة الحد المسموح به.
• وحدة مراقبة التفريغ الجزئي عبر الإنترنت:: يتم جمع إشارة التفريغ من خلال مستشعر اقتران مدمج، بالإضافة إلى خوارزمية تحلل قوة التفريغ وموقعه لتوفير إنذار مبكر بأعطال العزل.
• وحدة مراقبة الاهتزازات:: جمع إشارات اهتزاز تشغيل المحولات من خلال أجهزة استشعار الاهتزاز لتحليل خصائص الأعطال مثل النوى الحديدية المفكوكة واللفات المشوهة.
• منصة المراقبة المتكاملة:: دمج أنواع مختلفة من بيانات المراقبة لتحقيق المراقبة عن بُعد، وتخزين البيانات، وتشخيص الأعطال، وتحليل البيانات التاريخية، وتحسين كفاءة التشغيل والصيانة.

رابعا، ما هي المشاكل الشائعة لمراقبة الأعطال في المحولات من النوع الجاف

1. س: ما هي العلامات الشائعة لارتفاع درجة الحرارة في لفات المحولات من النوع الجاف؟ج: المظاهر الرئيسية هي الزيادة غير الطبيعية في درجة الحرارة السطحية للمعدات، والتشغيل المستمر عالي السرعة لمروحة التبريد، وظهور رائحة غريبة (تقادم العزل)، وعدم تجاوز عامل التحميل للمعيار ولكن ارتفاع درجة الحرارة يتجاوز المعيار.
2. س: ما مدى تأثير الرطوبة المحيطة على عزل المحولات من النوع الجاف؟ج: التأثير كبير ، الرطوبة النسبية تتجاوز 85% ، مادة عزل المحولات غير المغلفة سهلة امتصاص الرطوبة ، مما يؤدي إلى انخفاض مقاومة العزل ، وحتى التسبب في تفريغ جزئي ، يوصى بالتحكم في رطوبة بيئة التشغيل في 40%-70%.
3. س: ما هي مزايا أنظمة المراقبة عبر الإنترنت مقارنة بالمراقبة اليدوية التقليدية؟ج: تشمل المزايا المراقبة القوية في الوقت الحقيقي، والمراقبة المستمرة على مدار 24 ساعة دون انقطاع؛ والقدرة على التقاط إشارات الأعطال العابرة (مثل التفريغ الجزئي المفاجئ)؛ وتقليل تكلفة الفحص اليدوي؛ وتحقيق التحذير عن بُعد لتجنب توسع العطل.
4. س: هل التفريغات الجزئية في المحولات من النوع الجاف تعني دائمًا فشل العزل؟ج: ليس بالضرورة، قد تكون التفريغات الجزئية البسيطة ناتجة عن عوامل بيئية مؤقتة (مثل الرطوبة الزائدة)، ولكن إذا استمرت شدة التفريغ في الارتفاع أو تكرر حدوثها، فهذا يشير إلى أن العزل قد تدهور ويحتاج إلى التعامل معه على الفور.
5. س: ما هي عواقب تعطل المروحة في محول من النوع الجاف المبرد بالهواء القسري؟ج: سيؤدي تعطل المروحة إلى انخفاض مفاجئ في كفاءة التبريد، إذا كان المحول يعمل تحت الحمل، سترتفع درجة حرارة اللف بسرعة، مما قد يؤدي إلى تسارع تقادم العزل على المدى القصير، وعلى المدى الطويل قد يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي في اللف.
6. س: كيف يمكن تحديد ما إذا كان هناك عطل أرضي متعدد النقاط في قلب محول من النوع الجاف؟ج: يمكن قياسها بواسطة القلب إلى مقاومة العزل الأرضي، إذا كانت قيمة المقاومة أقل من 1MΩ، فإن احتمال التأريض متعدد النقاط؛ في نفس الوقت، جنبًا إلى جنب مع مراقبة الاهتزاز، سيؤدي التأريض متعدد النقاط إلى اهتزاز غير طبيعي للقلب، وزيادة الخسارة.
7. س: ما هو السبب الرئيسي لتشوه اللفات في المحولات من النوع الجاف؟ج: تشمل الأسباب الرئيسية صدمات الدائرة القصيرة المفاجئة، وتشغيل الحمل الزائد على المدى الطويل، والصدمات أثناء النقل أو التركيب، وعدم كفاية قوة التثبيت أثناء لف اللفات.
8. س: هل تتطلب أجهزة الاستشعار في نظام المراقبة عبر الإنترنت صيانة دورية؟ج: نعم، يوصى بفحص أسلاك المستشعر للتأكد من عدم وجود رخاوة، ومستشعرات الألياف البصرية للتأكد من عدم وجود كسر، ودقة معايرة مستشعر درجة الحرارة كل 6-12 شهرًا لضمان دقة بيانات المراقبة.
9. س: هل يمكن تشغيل المحولات من النوع الجاف في البيئات المتربة؟ج: لا يوصى بتشغيله لفترة طويلة، فتراكم الغبار سيؤدي إلى سد قناة تبديد الحرارة، مما يؤدي إلى ضعف تبديد الحرارة، في حين أن الغبار قد يحتوي على شوائب موصلة، فإن التصاقه بسطح العزل سيقلل من أداء العزل، ويحتاج إلى تنظيفه بانتظام والقيام بعمل جيد لتدابير التحكم في الغبار.
10. س: ما هي العلاقة بين الاختبار الوقائي والمراقبة عبر الإنترنت؟ج: الاثنان متكاملان، فالمراقبة عبر الإنترنت تركز على الإنذار المبكر في الوقت الحقيقي، والاختبار الوقائي (مثل اختبار العزل السنوي، واختبار مقاومة التيار المستمر) يركز على التحقيق المتعمق في الأعطال المحتملة، ويمكن أن يكون الجمع بين استخدام المحول شاملاً لضمان التشغيل الآمن للمحول.