طرق حماية المحولات الكهربائية

طرق حماية المحولات الكهربائية، يجب حماية المعدات والدوائر الكهربائية في محطة فرعية من أجل الحد من الأضرار الناجمة عن التيارات غير الطبيعية والجهود الزائدة.

فجميع المعدات المركبة في نظام الطاقة الكهربائية لها تصنيفات موحدة لتحمل التيار لجهد قصير وقصير التردد، تابعوا موقع مقال للتعرف على طرق حماية المحولات الكهربائية.

ما هو المحول الكهربي؟

المحول هو جهاز كهربائي سلبي ينقل الطاقة الكهربائية من دائرة كهربائية إلى أخرى، أو دوائر متعددة.

وينتج التيار المتغير في أي ملف من المحولات تدفقًا مغناطيسيًا متغيرًا في قلب المحول.

مما يؤدي إلى قوة كهربائية متغيرة عبر أي ملفات أخرى ملفوفة حول نفس النواة.

كما يمكن نقل الطاقة الكهربائية بين ملفات منفصلة دون اتصال معدني (موصل) بين الدائرتين.

4ويصف قانون الحث في فاراداي، الذي تم اكتشافه في عام 1831م، تأثير الجهد المستحث في أي ملف بسبب تغير التدفق المغناطيسي المحاط بالملف.

شاهد أيضًا: طريقة استخدام الكهرباء بطريقة آمنة

استخدام المحولات الكهربائية

للمحولات الكهربائية العديد من الاستخدامات، منها:

• تستخدم المحولات بشكل شائع لزيادة جهد التيار المتردد المنخفض عند التيار العالي (محول تصاعدي).
• تقليل جهد التيار المتردد العالي عند التيار المنخفض (محول تنازلي)، في تطبيقات الطاقة الكهربائية.
• كما يمكن أيضًا استخدام المحولات للعزل، حيث الجهد يساوي الجهد الخارج، مع لفائف منفصلة غير مرتبطة كهربائيًا ببعضها البعض.
• كذلك لربط مراحل دوائر معالجة الإشارة.

منذ اختراع أول محول جهد ثابت في عام 1885م، أصبحت المحولات ضرورية لنقل وتوزيع.

واستخدام الطاقة الكهربائية المتناوبة، كما تمت مصادفة مجموعة كبيرة من تصميمات المحولات في تطبيقات الطاقة الإلكترونية والكهربائية.

وتتراوح المحولات في الحجم من محولات التردد اللاسلكي التي يقل حجمها عن سنتيمتر مكعب، إلى وحدات تزن مئات الأطنان تُستخدم لربط شبكة الكهرباء.

حماية المحولات الكهربائية

يجب أن يكون نظام الحماية انتقائيًا، فالانتقائية تعني أن أي خلل يجب أن يتم مسحه، بواسطة جهاز الانقطاع الحالي (قاطع الدائرة أو الصمامات)، كونه الأقرب إلى الخطأ.

حتى إذا تم الكشف عن الخطأ بواسطة وسائل حماية أخرى، مرتبطة بأجهزة المقاطعة الأخرى.

كمثال لدائرة كهربائية قصيرة تحدث على الجانب الثانوي من محول الطاقة، يجب فقط قطع قاطع الدائرة المثبت على الثانوي.

فيجب أن يظل قاطع الدائرة المركب على الجانب الأساسي مغلقًا، وبالنسبة للمحول المحمي بصمامات MV، يجب ألا تنفجر المصاهر.

وعادًة ما يكونان جهازين رئيسيين قادرين، على مقاطعة تيارات الأعطال، وقواطع الدائرة والصمامات.

ويجب أن تترافق قواطع الدائرة هذه مع مرحل حماية له ثلاث وظائف رئيسية، وهي:

• قياس التيارات.
• كشف الأعطال.
• انبعاث أمر تعثر إلى الكسارة.
• تنفجر الصمامات تحت ظروف خطأ معينة.

الضغوط الناتجة عن عرض وتغذية المحولات

هناك نوعان من الفولتية الزائدة واللذان قد يشددان على المحول، بل ويدمرانه:

• الصواعق للجهد الناتج عن السكتة الدماغية البرقية، التي تسقط على أو بالقرب من خط علوي يوفر التثبيت، حيث تم تركيب المحول.
• التبديل على الفولتية الناتجة عن فتح قاطع الدائرة أو مفتاح كسر الحمل على سبيل المثال.

اعتمادًا على التطبيق، قد يكون من الضروري، توفير الحماية من هذين النوعين من طفرات الجهد.

وغالبًا ما يتم ضمانها عن طريق مثبطات ZnO، التي يفضل توصيلها بجلبة MV للمحول.

الإجهاد بسبب الحمل الزائد على المحولات

دائمًا ما يكون الحمل الزائد للمحول ناتجًا عن زيادة الطلب الواضح على الطاقة (kVA) للتثبيت.

ويمكن أن تكون هذه الزيادة في الطلب إما نتيجة للتزامن التدريجي للأحمال أو تمديد التثبيت نفسه.

كما أن تأثير أي حمولة زائدة هو زيادة درجة حرارة الزيت، ولفات المحول مع تقليل مدة حياته.

تتم حماية المحول ضد التحميل الزائد من خلال حماية مخصصة، تسمى عادةً مرحل الحمل الزائد الحراري.

فيحاكي هذا النوع من الحماية درجة حرارة ملفات المحول، وتعتمد المحاكاة على قياس التيار وعلى ثابت الوقت الحراري للمحول.

بعض المرحلات قادرة على أن تأخذ في الاعتبار تأثير توافقيات التيار، بسبب الأحمال غير الخطية.

مثل المقومات وأجهزة الكمبيوتر، ومحركات الأقراص المتغيرة السرعة وما إلى ذلك.

هذا النوع من المرحلات قادر أيضًا على تقييم الوقت المتبقي قبل انطلاق الانطلاق النظام، والتأخير الزمني قبل إعادة تنشيط المحول.

بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز المحولات المملوءة بالزيت بثرموستات للتحكم في درجة حرارة الزيت.

كما تستخدم المحولات من النوع الجاف مستشعرات حرارة مدمجة في الجزء الأكثر سخونة من عزل اللفات.

ويوفر كل من هذه الأجهزة (مرحل حراري، منظم حرارة، مستشعرات حرارة) مستويين للكشف، وهما:

• مستوى منخفض يستخدم لتوليد إنذار، لتقديم المشورة لموظفي الصيانة.
• أيضًا مستوى عالٍ لإلغاء تنشيط المحول.

تابع أيضًا: الصناعات التحويلية وانواعها

الأعطال الداخلية في المحولات المملوءة بالزيت

في المحولات المملوءة بالزيت، يمكن تصنيف الأعطال الداخلية على النحو التالي:

أخطاء تولد إنتاج الغازات، بشكل رئيسي:

• أقواس دقيقة ناتجة عن أعطال أولية في العزل المتعرج.
• التحلل البطيء لمواد العزل.
• انتر يتحول ماس كهربائي.

أخطاء تولد ضغطًا داخليًا فوق الضغوط بمستوى عالٍ من الخط فوق التيارات:

• طور إلى ماس كهربائي.
• أيضًا طور إلى طور قصير.
• قد تكون هذه العيوب نتيجة البرق الخارجي أو تبديل الجهد.

اعتمادًا على نوع المحول، هناك نوعان من الأجهزة القادرة على اكتشاف الأعطال الداخلية، التي تؤثر على المحولات المملوءة بالزيت.

الأحمال الزائدة والعيوب الداخلية في المحولات من النوع الجاف

المحولات من النوع الجاف محمية ضد التسخين الزائد بسبب الأحمال الزائدة المحتملة في اتجاه التيار، من خلال أجهزة استشعار حرارية مخصصة لمراقبة التتابع مضمنة في لفات المحول.

يتم مسح العيوب الداخلية، بشكل رئيسي بين الانعطافات، والدوائر القصيرة للأرض، التي تحدث داخل محولات من النوع الجاف.

إما عن طريق قاطع الدائرة أو الصمامات المثبتة، على الجانب الأساسي من المحول,

كما يتم ترتيب قواطع الدائرة عند استخدامها، بواسطة الطور إلى طور وطور إلى الأرض فوق الحماية الحالية.

وتحتاج أخطاء Inter Turn إلى اهتمام مخصص

• عادة ما تولد خطًا معتدلًا على التيارات، كمثال عندما تكون 5٪ من لفائف الجهد العالي قصيرة الدائرة، فإن تيار الخط للمحول لا يتجاوز 2 In، لدائرة قصيرة تؤثر على 10 ٪ من لف التيار، يكون خط الخط محدودًا حول 3 In.
• المصاهر ليست مناسبة لمسح، مثل هذه التيارات بشكل صحيح.
• المحولات من النوع الجاف غير مجهزة بأجهزة حماية إضافية، مثل DGPT مخصصة للكشف عن الأعطال الداخلية.

وبالتالي، قد لا يتم إزالة العيوب الداخلية، التي تولد مستوى منخفضًا من الخط فوق التيار بأمان، بواسطة الصمامات.

يفضل الحماية عن طريق الترحيل الحالي بخصائص، وإعدادات مناسبة (نطاق التتابع Schneider Electric VIP على سبيل المثال).

الانتقائية بين أجهزة الحماية أعلى التيار وأسفل المحول

إنها ممارسة شائعة لضمان الانتقائية بين قاطع الدائرة MV أو الصمامات المثبتة، على الجانب الأساسي من المحول وقاطع الدائرة LV.

يجب أن تكون خصائص الحماية التي تتطلب الانطلاق أو قاطع الدائرة MV أو منحنيات التشغيل للمصاهر عند استخدامها كما هو الحال في حالة حدوث خلل في التيار.

فإن قواطع الدائرة LV لا تسير إلا، كما يجب أن يظل قاطع الدائرة MV مغلقًا أو يجب ألا ينفجر المصهر.

يتم إعطاء منحنيات الانطلاق من الصمامات MV، وحماية MV وقواطع الدائرة LV من خلال الرسوم البيانية التي تعطي وقت التشغيل كدالة للتيار.

وتكون المنحنيات بشكل عكسي، كما تتميز قواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض، بانقطاع مفاجئ يحدد حدود الحركة الآنية.

قد يهمك: معلومات عن الهندسة الكهربائية

في النهاية، على الرغم من كل ذلك، أصبحت مرحلات الحماية الحديثة الآن تقريبًا خالية من الصيانة، لأنها تتضمن ميزات الاختبار الذاتي، نرجو أن يكون المقال أفادكم، وللمزيد من المواضيع، زوروا موقع مقال!