مراقبة حالة المحولات
تُعدّ مراقبة حالة المحولات في الهندسة الكهربائية عمليةً لجمع ومعالجة البيانات المتعلقة بمختلف معايير المحولات لتحديد جودتها والتنبؤ بأعطالها. ويتم ذلك من خلال رصد انحراف معايير المحول عن قيمها المتوقعة. تُعتبر المحولات من أهم أصول أنظمة نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية ، وقد تتسبب أعطالها في انقطاع التيار الكهربائي ، ومخاطر على الأفراد والبيئة ، وتكاليف باهظة لإعادة توجيه الطاقة أو شرائها من موردين آخرين. يُمكّن تحديد المحول الذي يقترب من العطل من استبداله في ظروف مُحكمة وفي وقت غير حرج، مما يُجنّب حدوث عطل في النظام.
قد تحدث أعطال المحولات الكهربائية لأسباب متعددة. عادةً ما تنتج انقطاعات وأعطال المحولات أثناء التشغيل عن انهيار العازل ، وتشوه الملفات الناتج عن قصر الدائرة ، وارتفاع درجة الحرارة الناتج عن انحرافات موضعية في الملفات والمجالات الكهرومغناطيسية، وتدهور العزل ، وتأثيرات الصواعق والاضطرابات الكهربائية الأخرى ، وعدم كفاية الصيانة، والوصلات غير المحكمة، والحمل الزائد، أو تعطل المكونات الملحقة (مثل: منظمات الجهد تحت الحمل ، والبطانات ، إلخ). [ 1 ] يُتيح رصد هذه الأسباب تحديد الحالة العامة للمحول.
وجوه
تتمثل الجوانب المهمة لمراقبة حالة المحولات فيما يلي: [ 2 ]
النمذجة الحرارية - يتحدد العمر الافتراضي للمحول جزئيًا بقدرته على تبديد الحرارة المتولدة داخليًا إلى محيطه. [ 3 ] يمكن لمقارنة درجات حرارة التشغيل الفعلية والمتوقعة أن توفر تشخيصًا دقيقًا لحالة المحول، وقد تشير إلى وجود خلل في التشغيل. تشمل عواقب ارتفاع درجة الحرارة التدهور التدريجي للعزل ، وهو تلف مكلف للغاية. وللتنبؤ بذلك، تُستخدم النمذجة الحرارية لتحديد ارتفاع درجة حرارة زيت المحول العلوي ودرجة حرارة البقعة الساخنة (أعلى درجة حرارة تحدث في نظام عزل الملفات).
تحليل الغازات المذابة – ينتج عن تحلل زيت المحولات ومواد العزل الصلبة غازات تتولد بمعدل أسرع عند حدوث عطل كهربائي. [ 4 ] من خلال تقييم تركيز ونسبة غازات الهيدروكربون والهيدروجين وأكاسيد الكربون الموجودة في المحول، يمكن التنبؤ بالأعطال في مراحلها المبكرة ضمن ثلاث فئات: التفريغ الهالي أو الجزئي ، والتسخين الحراري، والتقوس الكهربائي . [ 5 ]
تحليل استجابة التردد - عندما يتعرض المحول لتيارات عالية نتيجةً لتيارات الأعطال (التيارات غير الطبيعية)، يتعرض الهيكل الميكانيكي والملفات لإجهادات ميكانيكية شديدة، مما يؤدي إلى حركة الملفات وتشوهاتها. وقد ينتج عن ذلك أيضًا تلف في العزل وأعطال بين اللفات. [ 6 ] يُعد تحليل استجابة التردد (FRA) تقنية غير تداخلية وحساسة للكشف عن أعطال حركة الملفات وتقييم التشوه الناتج عن فقدان ضغط التثبيت أو قوى قصر الدائرة. تتضمن تقنية FRA قياس معاوقة ملفات المحول باستخدام إشارة جيبية منخفضة الجهد تتغير ضمن نطاق تردد واسع. [ 7 ]
تحليل التفريغ الجزئي (PD) - يحدث التفريغ الجزئي عندما يتجاوز المجال الكهربائي الموضعي قيمة عتبة معينة، مما يؤدي إلى تمزق جزئي في الوسط المحيط. ويؤدي تأثيره التراكمي إلى تدهور العزل. [ 8 ] ينشأ التفريغ الجزئي نتيجة عيوب أثناء التصنيع أو إجهاد أعلى تفرضه اعتبارات التصميم. ويمكن جمع القياسات للكشف عن هذه التفريغات الجزئية ومراقبة سلامة العزل. وتظهر التفريغات الجزئية على شكل نبضات تيار حادة عند أطراف المحول، وتعتمد طبيعتها على أنواع العزل والعيوب ودوائر القياس وأجهزة الكشف المستخدمة. [ 9 ]
مراجع
- ↑ أرفيند دينغرا، سينغ خوشديب، وكومار ديباك، "مراقبة حالة محولات الطاقة: مراجعة". مؤتمر ومعرض النقل والتوزيع، 2008. T&D. IEEE/PES. IEEE، 2008.
- ↑ WH Tang و QH Wu، "مراقبة حالة وتقييم محولات الطاقة باستخدام الذكاء الحسابي"، سبرينغر، 2011
- ↑ تانغ، دبليو إتش، كيو إتش وو، وز جيه ريتشاردسون. "نموذج حراري لمحولات الطاقة قائم على دائرة حرارية مكافئة." تطبيقات الطاقة الكهربائية، وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - المجلد 149، العدد 2. معهد الهندسة والتكنولوجيا، 2002. الرقم الدولي الموحد للدوريات 1350-2352.
- ↑ إمسلي، أ.م.، وستيفنز، ج.س. "مراجعة المؤشرات الكيميائية لتدهور عزل الورق الكهربائي السليلوزي في المحولات المملوءة بالزيت." العلوم والقياس والتكنولوجيا، وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. المجلد 141، العدد 5. معهد الهندسة والتكنولوجيا، 1994.
- ↑ وانغ، ديان. تشخيص الأعطال القائم على علم الوجود لمحولات الطاقة. أطروحة دكتوراه. جامعة ليفربول، 2011.
- ↑ أبو العنان، أحمد إي بي، وسلامة إم إم إيه. "دراسة استقصائية حول مراقبة حالة المحولات." هندسة الطاقة، مؤتمر أنظمة الهندسة الكبيرة لعام 2007. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، 2007.
- ↑ غونزاليس، كارلوس، وآخرون. "نهج تشخيص المحولات باستخدام طريقة تحليل استجابة التردد." المؤتمر السنوي الثاني والثلاثون للإلكترونيات الصناعية IEEE، IECON 2006. IEEE، 2006.
- ↑ بارتنيكاس، ر. "التفريغات الجزئية. آليتها، واكتشافها، وقياسها." العوازل الكهربائية والعزل الكهربائي، معاملات IEEE 9.5 (2002): 763-808.
- ↑ ستون، جي سي، وآخرون. "التنفيذ العملي لكاشفات التفريغ الجزئي ذات النطاق العريض للغاية." معاملات العزل الكهربائي، IEEE 27.1 (1992): 70-81.
- جيزيك، جيه إل. تقييم حالة المحولات باستخدام طريقة HFCT. انظر المقال في موقع transformers-magazine.com، يوليو 2016.
- المحولات الكهربائية