ما هو جهاز قياس درجة حرارة المحولات؟

ما هو جهاز قياس درجة حرارة المحولات؟

جهاز قياس درجة حرارة المحولات عبارة عن جهاز آلي مصمم خصيصًا لمراقبة درجة حرارة الأجزاء الحرجة من المحول والتحكم فيها في الوقت الفعلي. وهو يقيس باستمرار درجة الحرارة داخل المحول (بشكل رئيسي اللفات والزيت العازل) عن طريق أجهزة استشعار درجة الحرارة عالية الدقة ويحول إشارات درجة الحرارة إلى بيانات مرئية. والأهم من ذلك أنه نظام حماية ذكي يمكنه إجراء سلسلة من العمليات تلقائيًا مثل الإنذار أو تنشيط نظام التبريد أو قطع التيار الكهربائي عن المحول مباشرةً عندما تصل درجة الحرارة إلى قيمة التحذير المحددة مسبقًا، وذلك لمنع حدوث تلف دائم للمعدات بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

ما أهمية مراقبة درجة الحرارة؟

ويعتمد عمر المحول إلى حد كبير على سلامة المواد العازلة الداخلية الخاصة به، ودرجة الحرارة هي العامل الأساسي الذي يؤثر على تقادم العزل. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المفرطة إلى تسريع التحلل الكيميائي والتدهور الفيزيائي للمواد العازلة بشكل كبير، مما يجعلها هشة وتفقد قوة العزل. لذلك، فإن المراقبة الدقيقة لدرجة الحرارة ضرورية لمنع تلف الحرارة الزائدة، وإطالة عمر خدمة المحول بشكل كبير من خلال التحكم في درجة حرارة التشغيل ضمن نطاق معقول، وتوفير أساس رئيسي للحكم على قدرة تحميل المحول. كما أن التغيرات غير الطبيعية في درجة الحرارة هي أيضًا مؤشر مبكر على حدوث عطل داخلي ويمكن أن توفر معلومات قيمة للصيانة الوقائية.

ما هي المواقع الرئيسية التي تراقبها بشكل أساسي؟

وتتمثل المهمة الأساسية لجهاز قياس درجة حرارة المحولات في مراقبة الموقعين اللذين يعكسان صحة المعدات على أفضل وجه:

1. درجة حرارة اللف: اللف هو مصدر الحرارة الرئيسي عند تشغيل المحول، ودرجة حرارته الداخلية هي أعلى نقطة، أي "درجة حرارة البقعة الساخنة المتعرجة"، هي تحديد ما إذا كان المحول يمكن أن يكون التشغيل الآمن للقيود الأساسية. هذه هي مؤشرات المراقبة الأكثر أهمية.

2. درجة حرارة الزيت العلوية: بالنسبة للمحولات المغمورة بالزيت، فإن الزيت العازل هو وسيط التبريد الرئيسي. يمكن أن تعكس درجة حرارة الزيت العلوي بشكل شامل التوليد الحراري الكلي للمحول وكفاءة التبريد لنظام التبريد.

كيف يعمل جهاز قياس درجة الحرارة؟

اعتمادًا على نوع المحولات، يختلف مبدأ وتقنية قياس درجة الحرارة باختلاف نوع المحول.

قياس درجة حرارة المحولات المغمورة بالزيت: عادةً ما يتم استخدام "طريقة المحاكاة الحرارية". في هذه الطريقة، يتم قياس درجة حرارة الزيت مباشرة عن طريق حزمة استشعار درجة الحرارة الموضوعة في الطبقة العليا من زيت المحول. وفي الوقت نفسه، يتدفق تيار صغير يتناسب مع تيار حمل المحول من خلال عنصر تسخين داخل جهاز قياس درجة الحرارة، والذي يوضع بجانب العبوة لمحاكاة ارتفاع درجة حرارة اللفات بسبب تيار الحمل. في نهاية المطاف، يعرض الجهاز القيمة المتراكبة لدرجة حرارة الزيت والارتفاع المحاكى لدرجة الحرارة، وبالتالي يعكس بشكل غير مباشر درجة حرارة البقعة الساخنة للملف.

قياس درجة حرارة المحولات من النوع الجاف: هذه الطريقة أكثر مباشرة. في عملية التصنيع، يتم تضمين Pt100 RTD البلاتيني Pt100 وأجهزة استشعار درجة الحرارة الأخرى مباشرة في اللف الداخلي ثلاثي المراحل. جهاز قياس درجة الحرارة عن طريق توصيل هذه المستشعرات، والقياس في الوقت الحقيقي لتغيرات قيمة مقاومتها، ووفقًا لمراسلات "المقاومة - درجة الحرارة" الدقيقة، يتم حساب درجة الحرارة الحقيقية للملف مباشرة.

قياس درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية: هذه هي تقنية قياس درجة الحرارة الأكثر تقدمًا ودقة حاليًا. وهي تستخدم في تصنيع المحولات، حيث يتم وضع مجسات الألياف البصرية الفلورية غير الموصلة للضوء مباشرة على لفات اللف. ويتمثل المبدأ في استخدام مادة فلورية محددة في إثارة النبض الضوئي، ويكون وقت اضمحلال التألق ودرجة الحرارة متوافقًا بدقة. ونظرًا لأن الألياف الضوئية نفسها معزولة ولا تخضع لأي تداخل كهرومغناطيسي (EMI)، فإنها تتيح القياس الأكثر مباشرةً وأمانًا ودقة لنقاط الحرارة في اللفات، خاصةً للمحولات المهمة ذات مستويات الجهد العالي ومتطلبات الموثوقية العالية.

الوظائف الأساسية لجهاز قياس درجة الحرارة

عادةً ما يحتوي جهاز قياس درجة حرارة المحول الكامل على الوظائف الأساسية التالية:

1. قياس البيانات وعرضها: يقيس درجة حرارة اللفات والزيت في الوقت الفعلي ويقيسها بدقة.

2. التحكّم في نظام التبريد: عندما تصل درجة الحرارة إلى قيمة "بدء تشغيل المروحة" المضبوطة مسبقًا، يغلق المرحل تلقائيًا ويبدأ تشغيل المروحة أو مضخة الزيت للتبريد القسري؛ وعندما تنخفض درجة الحرارة، يغلق نظام التبريد تلقائيًا.

3. وظيفة الإنذار: عندما تتجاوز درجة الحرارة قيمة "الإنذار" المحددة، يتم إخراج إشارة التبديل والصوت والضوء، وإخطار المشغل للانتباه.

4. حماية الرحلة من الحرارة الزائدة: عندما تصل درجة الحرارة إلى الحد الأقصى للمعدات التي يمكن أن تتحمل قيمة "الرحلة"، فإن إخراج إشارة تبديل حاسمة، وقطع إمدادات طاقة المحول مباشرة، وتنفيذ أعلى مستوى من الحماية.

5. الاتصال والإرسال عن بُعد: عادةً ما تكون مجهزة بـ RS485 وواجهات اتصال أخرى، يمكنها نقل جميع بيانات درجة الحرارة وحالة المعدات إلى نظام المراقبة في الخلفية، لتحقيق المراقبة عن بُعد وغير المراقبة.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

سؤال: لماذا تحتوي أجهزة قياس درجة الحرارة على نقطتين مختلفتين لدرجات الحرارة لـ "الإنذار" و"الرحلة"؟
ج: هذا من أجل الحماية المتدرجة والإدارة الوقائية. تعمل نقطة درجة الحرارة "الإنذار" الأدنى بمثابة إنذار مبكر، حيث تنبه المشغل إلى أن درجة حرارة المحول مرتفعة وأن الحمل أو نظام التبريد يحتاج إلى فحصه للتأكد من أنه في حالته الطبيعية، مما يتيح الفرصة للتدخل اليدوي. تعتبر نقطة درجة حرارة "الرحلة" الأعلى هي خط الدفاع الأخير، حيث تشير إلى أن درجة الحرارة قد وصلت إلى الحد الخطير، ويجب قطع التيار الكهربائي على الفور لمنع وقوع حوادث خطيرة مثل احتراق المعدات.

س: ما هو الفرق المعتاد بين درجة حرارة اللف ودرجة حرارة الزيت العلوية؟
ج: يسمى هذا الفرق "ارتفاع درجة حرارة اللف إلى الزيت"، وهو ليس قيمة ثابتة، ولكن مع تغير حمل المحول. كلما زاد الحمل، كلما زاد تدفق التيار عبر اللفات، زادت الحرارة المتولدة، وزاد هذا الفرق في درجة الحرارة. عند التحميل الكامل، يمكن أن يصل هذا الفرق إلى 20 إلى 30 درجة مئوية أو حتى أعلى، اعتمادًا على تصميم المحول وطريقة تبريده.

س: ما الذي يجعل أجهزة قياس درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية تتفوق على الطرق التقليدية؟
ج: تكمن الميزة الرئيسية في ثلاث نقاط: أولاً، "مباشرة"، فهي على اتصال مباشر مع الملف، والقياس هو درجة حرارة النقطة الساخنة الحقيقية، بدلاً من القيم التناظرية؛ ثانياً، "دقيقة"، دقة قياس عالية، وسرعة استجابة سريعة؛ ثالثاً، "آمنة". ثالثًا، إنه "آمن"، فالألياف الضوئية نفسها عبارة عن عازل، وخالية تمامًا من تداخل الجهد العالي والمجال الكهرومغناطيسي القوي، مما يلغي بشكل أساسي إمكانية إدخال مخاطر كهربائية بسبب قياس درجة الحرارة.

س: هل يمكنني إضافة جهاز قياس درجة الحرارة إلى المحول القديم الخاص بي؟
ج: بالنسبة للمحولات من النوع الجاف، من الصعب جدًا التعديل التحديثي في مرحلة لاحقة إذا لم تكن أجهزة الاستشعار مجهزة مسبقًا وقت التصنيع. أما بالنسبة للمحولات المغمورة بالزيت، فمن السهل تعديل أو استبدال منظم الحرارة التقليدي الذي يقيس درجة حرارة الزيت العلوية ويحاكي درجة حرارة اللف. ومع ذلك، ولتحقيق قياس درجة حرارة الألياف البصرية، من الضروري العودة إلى إصلاح المصنع أو تصنيع الألياف البصرية المدمجة مسبقًا، ولا يمكن إعادة تركيبها في الميدان على اللف الداخلي.