يجب حماية طرق حماية المحولات والمعدات والدوائر الكهربائية في المحطة الفرعية لتقليل الضرر الناجم عن التيارات غير الطبيعية والجهد الزائد.
جميع المعدات المثبتة في نظام إمداد الطاقة لديها تصنيفات موحدة لتحمل الجهد القصير والتيار قصير التردد. اتبع موقع جديد اليومة للتعرف على طرق حماية المحولات الكهربائية.
ما هو المحول الكهربائي؟
المحول هو جهاز كهربائي سلبي ينقل الطاقة الكهربائية من دائرة كهربائية إلى أخرى أو دوائر متعددة.
يخلق التيار المتغير في أي ملف محول تدفقًا مغناطيسيًا متغيرًا في قلب المحول.
مما ينتج عنه قوة متغيرة في أي ملفات أخرى ملفوفة حول نفس النواة.
يمكن أيضًا نقل الطاقة الكهربائية بين الملفات الفردية بدون اتصال معدني (موصل) بين الدائرتين.
4 قانون فاراداي للحث، الذي اكتشف عام 1831، يصف تأثير الجهد المستحث في ملف بسبب التغير في التدفق المغناطيسي المحيط بالملف.
راجع أيضًا: كيفية استخدام الكهرباء بأمان
استخدام المحولات الكهربائية
للمحولات الكهربائية تطبيقات عديدة منها:
- تُستخدم المحولات بشكل شائع لتصعيد جهد التيار المتردد المنخفض بتيار مرتفع (محول تصاعدي).
- تنحي جهد التيار المتردد العالي بالتيار المنخفض (محول تنحي) في صناعة الطاقة.
- يمكن أيضًا استخدام المحولات للعزل حيث يكون الجهد مساويًا لجهد الخرج، مع عدم توصيل اللفات الفردية ببعضها البعض كهربائيًا.
- وكذلك لتوصيل مراحل دوائر معالجة الإشارات.
منذ اختراع أول محول جهد ثابت في عام 1885، أصبحت المحولات مهمة للنقل والتوزيع.
واستخدام التيار المتردد، ومجموعة متنوعة من تصميمات المحولات موجودة في تطبيقات الطاقة الكهربائية والإلكترونية.
يتراوح حجم المحولات من محولات التردد اللاسلكي التي تقل عن سنتيمتر مكعب إلى مئات الأطنان من الوحدات المستخدمة لتوصيل شبكة الطاقة.
حماية المحولات
يجب أن يكون نظام الحماية انتقائيًا لأن الانتقائية تعني أنه يجب إصلاح أي خطأ بواسطة جهاز التعثر (قاطع الدائرة أو المصهر) الأقرب إلى الخطأ.
حتى إذا تم اكتشاف الخطأ من خلال وسائل الحماية الأخرى المرتبطة بأجهزة مقاطعة أخرى.
كمثال لدائرة كهربائية قصيرة تحدث على الجانب الثانوي لمحول الطاقة، يجب فقط تعطل قاطع الدائرة المثبت على الملف الثانوي.
يجب أن يظل قاطع الدائرة المثبت على الجانب الأساسي مغلقًا ويجب ألا تنفجر الصمامات بالنسبة لمحول الجهد المنخفض المحمي.
عادة ما يكون هذان جهازان رئيسيان قادران على مقاطعة تيارات الأعطال، قواطع الدائرة والصمامات.
يجب توصيل قواطع الدائرة هذه بترحيل وقائي يؤدي ثلاث وظائف رئيسية وهي:
- قياس التيارات.
- اكتشاف الخطأ.
- الرمية هي أمر بإيقاف تشغيل قاطع الدائرة الكهربائية.
- تنفجر الصمامات في ظل ظروف خطأ معينة.
الفولتية الناتجة عن توريد المحولات
هناك نوعان من الفولتية الزائدة التي يمكن أن تفرط في المحولات بل وتدمره:
- مانع للجهد الناتج عن ضربة صاعقة على أو بالقرب من خط علوي يوفر الاستقرار حيث يتم تثبيت المحول.
- تنشيط ناتج، على سبيل المثال، عن طريق فتح قاطع الدائرة أو مفتاح الحمل.
اعتمادًا على التطبيق، قد يكون من الضروري توفير الحماية ضد هذين النوعين من طفرات الجهد.
غالبًا ما يتم تزويدهم بمثبطات ZnO، ويفضل توصيلهم بإدخال الجهد المتوسط للمحول.
الإجهاد بسبب التحميل الزائد للمحولات
يحدث الحمل الزائد للمحولات دائمًا بسبب زيادة متطلبات الطاقة (kVA) للتركيب.
قد تكون هذه الزيادة في الطلب نتيجة للتزامن التدريجي للأحمال أو توسيع التثبيت نفسه.
إن تأثير أي حمل زائد هو زيادة درجة حرارة الزيت ولفات المحولات مع تقليل عمر الخدمة في نفس الوقت.
المحول محمي من الحمل الزائد بواسطة حماية خاصة، تسمى عادةً مرحل الحمل الزائد الحراري.
هذا النوع من الحماية يحاكي درجة حرارة لفات المحولات. تعتمد المحاكاة على قياس التيار وثابت الوقت الحراري للمحول.
بعض المرحلات قادرة على مراعاة تأثير التوافقيات الحالية بسبب الأحمال غير الخطية.
مثل المقومات وأجهزة الكمبيوتر ومحركات الأقراص متغيرة السرعة وما إلى ذلك.
هذا النوع من الترحيل قادر أيضًا على تقدير الوقت المتبقي حتى يتم تعثر النظام ووقت التأخير قبل إعادة تشغيل المحول.
بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز المحولات الزيتية بثرموستات للتحكم في درجة حرارة الزيت.
تستخدم المحولات من النوع الجاف أيضًا مستشعرات حرارية مدمجة في الجزء الأكثر سخونة من عزل اللف.
يوفر كل من هذه الأجهزة (مرحل حراري، ترموستات، حساسات درجة الحرارة) مستويين من الكشف، وهما:
- يتم استخدام مستوى منخفض لتوليد إنذار لتقديم المشورة لموظفي الخدمة.
- هناك أيضًا مستوى عالٍ من إلغاء تنشيط المحول.
إقرأ أيضاً: فروع الصناعة التحويلية وأنواعها
الاعطال الداخلية في المحولات الزيتية
يمكن تصنيف الأعطال الداخلية في المحولات الزيتية على النحو التالي:
الأخطاء التي تولد تكوين الغاز هي بشكل أساسي:
- أقواس هشة ناتجة عن عيوب أولية في عزل اللف.
- التحلل البطيء للمواد العازلة.
- ماس كهربائى بين.
العيوب التي تخلق ضغطًا داخليًا أعلى من جهد الخط العالي فوق التيارات:
- سوف يتطور إلى دائرة كهربائية قصيرة.
- كما دخلت مرحلة قصيرة.
- يمكن أن تكون هذه الأخطاء نتيجة البرق الخارجي أو تبديل الجهد.
اعتمادًا على نوع المحول، هناك نوعان من الأجهزة القادرة على اكتشاف الأعطال الداخلية التي تؤثر على المحولات التي تعمل بالزيت.
الحمولات الزائدة والعيوب الداخلية للمحولات الجافة
محولات النوع الجاف محمية من الحرارة الزائدة بسبب الأحمال الزائدة المحتملة عن طريق مجسات حرارية خاصة للترحيل مدمجة في لفات المحولات.
يتم التخلص من الأعطال الداخلية، خاصة بين المنعطفات، والدوائر القصيرة على الأرض، والتي تحدث في المحولات الجافة.
إما بواسطة قاطع دارة أو فتيل مثبت على الجانب الأساسي من المحول،
قواطع الدائرة، عند استخدامها، هي أيضًا طور إلى طور ومن طور إلى أرض للحماية من التيار الزائد.
تتطلب أخطاء Inter Turn اهتمامًا خاصًا
- عادة ما ينتج تيارات خط معتدلة، على سبيل المثال، إذا كان 5 ٪ من لفائف الجهد العالي قصيرة الدائرة، لا يتجاوز تيار الخط للمحول 2 In، إذا كانت الدائرة القصيرة تؤثر على 10 ٪ من تيار اللف، فإن الخط الحالي يقتصر على حوالي 3 بوصة.
- الصمامات ليست مناسبة للتنظيف، فهذه التيارات مناسبة.
- المحولات من النوع الجاف غير مجهزة بأجهزة حماية إضافية، مثل DGPT، المصممة لاكتشاف الأعطال الداخلية.
لذلك، لا يمكن إزالة الأخطاء الداخلية التي تخلق مستوى منخفضًا من التيار الزائد في الخط بأمان بواسطة الصمامات.
الحماية المفضلة بواسطة المرحلات الحالية ذات الخصائص والإعدادات المناسبة (مثل نطاق ترحيل Schneider Electric VIP).
الانتقائية بين أجهزة الحماية المنبع والمصب
من الممارسات الشائعة توفير الانتقائية بين قاطع دائرة الجهد المتوسط أو المصهر المركب على الجانب الأساسي من المحول وقاطع دارة الجهد المنخفض.
يجب أن تكون خصائص الحماية التي تتطلب فصلًا أو منحنيات تشغيل قاطع الدائرة ذات الجهد المتوسط أو الصمامات عند استخدامها هي نفسها في حالة تيار الدائرة القصيرة.
يتحرك مفتاح الجهد المنخفض فقط ويجب أن يظل مفتاح الجهد المتوسط مغلقًا أو يجب ألا ينفجر المصهر.
تم رسم منحنيات التعثر للصمامات ذات الجهد المتوسط وحماية الجهد المتوسط وقواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض كرسم بياني يوضح وقت التشغيل كدالة للتيار.
المنحنيات قابلة للانعكاس، وتتميز قواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض بانقطاعات حادة تحدد حدود الحركة اللحظية.
قد تكون مهتمًا أيضًا بما يلي: معلومات حول الهندسة الكهربائية
ومع ذلك، في النهاية، أصبحت مرحلات الحماية الآن خالية من الصيانة تقريبًا لأنها تتضمن ميزات الاختبار الذاتي. نأمل أن تكون قد وجدت المقال مفيدًا، ولمعرفة المزيد قم بزيارة مقلة!