فهم حماية المحولات: من مرحل Buchholz إلى الحماية التفاضلية

تعد المحولات أصولًا ثابتة مهمة تعمل بشكل مستمر والمعروفة بموثوقيتها العالية. ومع ذلك، يتم تركيبها في كثير من الأحيان في الهواء الطلق وتتعرض لأحمال مختلفة وتيارات خطأ النظام، وتظل عرضة للفشل. يستكشف هذا الدليل أساسيات حماية المحولات، ويسلط الضوء على الأخطاء الشائعة وأنظمة الحماية المتقدمة التي تضمن استقرار الشبكة وتمنع الأضرار المكلفة.

 

أخطاء المحولات الشائعة والتشوهات

 

يتم تصنيف أخطاء المحولات على نطاق واسع إلى أنواع داخلية وخارجية.

الأعطال الداخليةتحدث داخل الخزان، بما في ذلك شورتات الطور -إلى-الطور، وشورتات الدوران-إلى-اللف، وأخطاء اللف-إلى-القلب، والموصلات المكسورة.

العيوب الخارجيةتتضمن دوائر قصيرة بين أطراف البطانات الخارجية أو وميضًا عبر البطانات إلى الأرض.

الأعطال الداخلية خطيرة بشكل خاص. يمكن أن يؤدي قوس الطاقة-العالي إلى إتلاف القلب وعزل الملفات بشدة. كما أنه يتحلل الزيت العازل، ويولد غازات قد تؤدي إلى تمزق الخزان أو انفجاره. ولذلك، العزلة الفورية أمر بالغ الأهمية عند اكتشاف الخطأ.

ظروف التشغيل غير الطبيعية، مثل التحميل الزائد، وانخفاض مستويات الزيت، والتيار الزائد الناتج عن الأعطال الخارجية، ودرجات الحرارة أو الضغوط الزائدة، وفشل نظام التبريد، تتطلب إنذارات في الوقت المناسب لحث المشغل على التدخل ومنع التصعيد.

 

تكوين نظام حماية المحولات

 

غير-خطط الحماية الكهربائية

 

 

1. مرحل Buchholz (حماية تدفق الغاز والنفط)

تكتشف هذه الحماية الرئيسية الأخطاء عن طريق استشعار تراكم الغاز (من تحلل الزيت) وارتفاع تدفق الزيت داخل الخزان.

الأخطاء البسيطة (مرحلة الإنذار):يؤدي تراكم الغاز البطيء الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة الطفيفة إلى تشغيل آلية التعويم وإصدار إنذار.

الأخطاء الرئيسية (مرحلة الرحلة):يؤدي توليد الغاز المكثف وتدفق الزيت السريع من الأعطال الداخلية الشديدة إلى انحراف الغطاء، مما يؤدي إلى تعثر قاطع الدائرة على الفور.

الدور الحاسم:يعد مرحل Buchholz بمثابة حماية أساسية حيوية، وهو حساس للغاية للأخطاء مثل -قصور الانعطاف الداخلي الذي قد لا يؤدي إلى توليد فروق تيار كبيرة.

 

2. حماية الضغط

تعمل الأجهزة مثل أجهزة تخفيف الضغط ومرحلات الضغط المفاجئ كحماية أولية من خلال الاستجابة لارتفاع الضغط الخطير داخل الخزان الناتج عن الأقواس.

 

3. مراقبة درجة الحرارة ومستوى الزيت

تطلق هذه الأنظمة إنذارات لدرجات حرارة الزيت/الملفات المرتفعة أو مستويات الزيت غير الطبيعية، مما يتيح إجراء الصيانة الوقائية وتجنب تدهور العزل.

 

4. الحماية من فشل نظام التبريد

يؤدي الفقدان الكامل للتبريد إلى ارتفاع سريع في درجة الحرارة. تعمل هذه الحماية على الإنذار، وبعد فترة زمنية تسمح باتخاذ إجراء تصحيحي، تقوم برحلات المحول لمنع التلف الحراري.

 

الحماية التفاضلية: الدرع الأساسي الكهربائي

 

تقارن هذه الحماية التيارات الداخلة والخارجة من المحول. يشير أي اختلاف كبير (تيار تفاضلي) إلى وجود خطأ داخلي داخل المنطقة المحمية.

 

1. إدارة التدفق الحالي

يؤدي تنشيط المحول إلى ظهور تيار مغنطيسي مؤقت وعالي الشدة-(6-8 أضعاف التيار المقدر)، والذي يتدفق فقط عبر الجانب الأساسي، مما يؤدي إلى إنشاء إشارة تفاضلية خاطئة. يتميز تيار Inrush بميزات مميزة:
أ. سعة عالية مع مكون تيار مستمر قوي.
ب. شكل موجة ذروة مع زاوية ميتة كبيرة (متقطعة).
ج. محتوى توافقي عالي وخاصة التوافقي الثاني.

تستخدم المرحلات الحديثة التقييد التوافقي (على سبيل المثال، الحجب التوافقي الثاني) أو تقنيات تحليل الشكل الموجي للتمييز بين التدفق وتيارات الصدع الحقيقية، مما يمنع سوء التشغيل.

 

2. ارتفاع لحظي-تعيين العنصر التفاضلي

بالنسبة للعيوب الداخلية الشديدة التي تسبب تشبع محول التيار (CT)، يمكن للمحتوى التوافقي أن يمنع العنصر التفاضلي الرئيسي. توفر وظيفة التعيين التفاضلي العالي- حلاً. إنه يعمل فقط على حجم التيار التفاضلي، متجاوزًا كل منطق التقييد التوافقي لضمان -تعثر سريع للغاية للأخطاء الحرجة.

 

استراتيجيات الحماية الاحتياطية

 

تضمن الحماية الاحتياطية إزالة الأخطاء في حالة فشل الأنظمة الأساسية.

 

1. الجهد الكهربي- حماية التيار الزائد المقيدة/المتحكم فيها

هذا المخطط عبارة عن نسخة احتياطية حساسة لأخطاء الطور. فهو يجمع بين عناصر التيار الزائد والجهد المنخفض و/أو اكتشاف الجهد التسلسلي السلبي-. يسمح ضبط الجهد بإعداد التقاط تيار أقل، مما يعزز الحساسية مع الحفاظ على الأمان أثناء ظروف التحميل المستقرة.

 

 

 

 

 

مكتشف (معزول) محايد: للحد من تيار الصدع الأرضي، تكون بعض المحولات غير مؤرضة. هذه محمية بواسطة حماية إزاحة الجهد المحايد (الجهد الزائد المتبقي - 3U0)، والتي تعمل في حالة استمرار خطأ تأريض النظام بعد فصل المحولات المؤرضة.

 

مؤرض عبر مقاوم التأريض المحايد (NGR): طريقة شائعة للحد من تيار العطل. تقوم الحماية عادة بمراقبة التيار من خلال NGR.

 

خاتمة
يعد نظام الحماية-المتعدد-المصمم جيدًا والمتعدد الطبقات أمرًا بالغ الأهمية لضمان موثوقية المحولات وطول عمرها. إن فهم هذه المبادئ-بدءًا من مراقبة الغاز والضغط الأساسي وحتى الأنظمة التفاضلية والنسخ الاحتياطي المتقدمة-هو أمر أساسي لضمان أمان نظام الطاقة. كن شريكًا مع الخبراء لتنفيذ استراتيجية الحماية الصحيحة لأصولك المهمة.