أسباب وحلول التفريغ الجزئي في المحولات

التفريغ الجزئي هو في الأساس التفريغ الذي يحدث في العزل الداخلي للمحولات والمعدات الكهربائية عالية الجهد الأخرى تحت تأثير الجهد العالي. هذا النوع من التفريغ يوجد فقط في المواضع المحلية للعزل، ولن يؤدي فورًا إلى اختراق كامل للعزل أو توهج، لذلك يُسمى بالتفريغ الجزئي. كمية التفريغ الجزئي ضعيفة جدًا ولا يمكن اكتشافها بالحواس البشرية المباشرة، مثل السمع أو الرؤية، ولا يمكن اكتشافها إلا بواسطة أجهزة قياس التفريغ الجزئي عالية الحساسية.

يتعرض العزل الداخلي للمحولات أثناء التشغيل لجهد العمل لفترات طويلة، خاصة مع زيادة مستوى الجهد، حيث تصبح قيم شدة المجال الكهربائي للعزل عالية جدًا، مما يسهل حدوث تفريغ جزئي في نقاط الضعف بالعزل. سبب التفريغ الجزئي هو: تركيز المجال الكهربائي الشديد في نقطة معينة، أو شدة المجال الكهربائي العالية جدًا في نقطة ما، مثل وجود فقاعات في العوازل الصلبة، أو شوائب لم تُزال؛ أو احتواء الزيت على ماء أو غازات أو جسيمات عالقة؛ أو في حالات الجمع بين عوازل مختلفة، حيث يحدث تشويه خطير للمجال الكهربائي عند السطح البيني. غالبًا ما تترك آثار التفريغ الجزئي بقعًا صغيرة على العزل الصلب، أو حروقًا متفرعة. وفي الزيت، تظهر بعض فقاعات التحلل الصغيرة.

على الرغم من أن وقت التفريغ الجزئي قصير وطاقته صغيرة، إلا أنه ضار جدًا. وجوده لفترة طويلة يتسبب في أضرار جسيمة لمادة العزل. أولاً، تتعرض مواد العزل المجاورة للتفريغ الجزئي لقصف مباشر من جسيمات التفريغ. ثانيًا، يؤدي التأثير الكيميائي للغازات النشطة مثل الحرارة والأوزون وأكسيد النيتروجين الناتجة عن التفريغ إلى تآكل وشيخوخة العزل المحلي، وزيادة التوصيلية، مما يؤدي في النهاية إلى الانهيار الحراري. في المحولات قيد التشغيل، تبدأ معظم حالات شيخوخة وتلف العزل الداخلي من التفريغ الجزئي.

تتضمن طرق كشف التفريغ الجزئي في المحولات بشكل عام:
1. طريقة القياس الكهربائي. استخدام راسم الذبذبات أو مقياس تداخل الراديو للعثور على الشكل الموجي المميز للتفريغ أو مستوى تداخل الراديو.
2. الاختبار بالموجات فوق الصوتية. يتم اكتشاف الموجات الصوتية الناتجة عن التفريغ، وتحويلها إلى إشارات كهربائية، وتسجيلها على شريط للتحليل، ويمكن الحصول على المسافة من نقطة الكشف إلى نقطة التفريغ باستخدام فارق زمن الانتقال بين الإشارة الكهربائية والإشارة الصوتية( نوع الجهاز: GTPD-3 كاشف التفريغ الجزئي بالموجات فوق الصوتية ).

3. الاختبار الكيميائي. يتم قياس محتوى الغازات المختلفة الذائبة في الزيت ونمط زيادتها ونقصانها. يكشف هذا الاختبار عن التغيرات في التركيب والنسب والكميات في الزيت لتحديد وجود أو عدم وجود تفريغ جزئي (أو تسخين موضعي).

إجراءات للحد من التفريغ الجزئي في المحولات
1. التحكم في الغبار
من بين العوامل المولدة للتفريغ الجزئي، تُعد الأجسام الغريبة والغبار محفزات مهمة جداً. تظهر نتائج الاختبار أن الجسيمات المعدنية بقطر 1.5 ميكرومتر قد تولد تفريغاً يتجاوز بكثير 500 بيكوكولوم تحت تأثير المجال الكهربائي. سواء كان الغبار معدنياً أو غير معدني، فإنه يولد مجالاً كهربائياً مركزاً مما يخفض جهد التفريغ الأولي للعزل ويقلل جهد الاختراق. لذا، من المهم جداً في عملية تصنيع المحول الحفاظ على بيئة وجسم نظيفين، وتنفيذ التحكم في الغبار بدقة. يجب التحكم بدقة في درجة تأثر المنتجات بالغبار أثناء التصنيع، وإنشاء ورشة عمل مغلقة ومانعة للغبار. على سبيل المثال، لا يُسمح بدخول بقايا أجسام غريبة أو غبار أثناء تسوية الأسلاك، وتغليف الأسلاك، ولف الملفات، وتجميع الملفات، وتراصف القلب الحديدي، وتصنيع العزل، وتجميع الجسم، وتشطيب الجسم. يجب التحكم بدقة في درجة تأثر المنتجات بالغبار أثناء التصنيع، وإنشاء ورشة عمل مغلقة ومانعة للغبار. على سبيل المثال، لا يُسمح بدخول بقايا أجسام غريبة أو غبار أثناء تسوية الأسلاك، وتغليف الأسلاك، ولف الملفات، وتجميع الملفات، وتراصف القلب الحديدي، وتصنيع العزل، وتجميع الجسم، وتشطيب الجسم.
2. المعالجة المركزة للأجزاء العازلة
من المحظور جداً احتواء الأجزاء العازلة على غبار معدني، لأنه بمجرد التصاق الغبار المعدني بالأجزاء العازلة، يصعب إزالته تماماً. لذلك، يجب معالجتها مركزياً في ورشة العزل، وتخصيص منطقة للتشغيل الآلي، مع عزلها عن المناطق الأخرى المنتجة للغبار.
3. التحكم الصارم في الحواف الخشنة لصفائح الحديد السيليكوني
تتشكل شرائح قلب المحول عن طريق القص الطولي والعرضي، وهذه القصوط تترك درجات متفاوتة من الحواف الخشنة. لا تسبب الحواف الخشنة فقط قصراً بين الشرائح، وتشكيل تيارات دوامية داخلية، وزيادة الفقد بدون حمل، بل تزيد أيضاً من سمك القلب الحديدي مما يقلل فعلياً من عدد الشرائح المتراصة. والأهم: عند إدخال القلب في النير أو تعرضه للاهتزاز أثناء التشغيل، قد تسقط الحواف الخشنة على الجسم وتحدث تفريغاً. حتى إذا سقطت في قاع الخزان، قد تترتب بشكل منتظم تحت تأثير المجال الكهربائي مسببة تفريغاً لجهد الأرض. لذا، يجب أن تكون الحواف الخشنة للقلب صغيرة قدر الإمكان. لا يجب أن تتجاوز حواف شرائح قلب منتجات 110 كيلوفولت 0.03 ملم، ولا تتجاوز 0.02 ملم لمنتجات 220 كيلوفولت.
4. استخدام نهايات ضغط باردة للوصلات
يُعد استخدام نهايات ضغط باردة للوصلات إجراءً فعالاً للحد من التفريغ الجزئي. لأن اللحام بالنحاس الفوسفوري يولد الكثير من شظايا اللحام المتطايرة، التي قد تتشتت بسهولة في الجسم والأجزاء العازلة. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج منطقة حدود اللحام إلى عزل بحبل أسبستوس مشبع بالماء، مما قد يدخل الرطوبة إلى العزل. إذا لم تُزال الرطوبة تماماً بعد تغليف العزل، ستزيد من التفريغ الجزئي للمحول.
5. تدوير حواف المكونات
الهدف من تدوير حواف الأجزاء هو: 1) تحسين توزيع شدة المجال وزيادة جهد التفريغ الأولي. لذلك، يجب تدوير الأجزاء الهيكلية المعدنية في القلب مثل المشابك، وألواح الشد، والحشوات وحواف الدعامات، وألواح الضغط وحواف مخرج الأسلاك، وجدار صاعدة الغلاف، والدرع المغناطيسي على الجانب الداخلي لجدار الخزان. 2) منع الاحتكاك من إنتاج برادة حديدية. على سبيل المثال، يجب تدوير منطقة التلامس بين فتحة رفع المشبك والحبل أو الخطاف.
6. بيئة المنتج وتشطيب الجسم أثناء التجميع النهائي
بعد تجفيف الجسم بالتفريغ، يجب ترتيب الجسم قبل التعبئة. كلما كبر المنتج وتعقدت هيكليته، طال وقت التشطيب. نظراً لضغط الجسم وشد المشدات، يتعرض الجسم للهواء، مما قد يؤدي إلى امتصاص الرطوبة وتشتت الغبار خلال هذه الفترة. لذا، يجب تنظيف الجسم في منطقة مانعة للغبار، فإذا تجاوز وقت التشطيب (أو التعرض للهواء) 8 ساعات، يجب تجفيفه مرة أخرى. بعد انتهاء تشطيب الجسم، تبدأ مرحلة تفريغ وخزان الوقود. لأن عزل الجسم يمتص الرطوبة أثناء مرحلة التشطيب، يجب إزالة الرطوبة من الجسم. وهذا إجراء مهم لضمان قوة عزل منتجات الجهد العالي. الطريقة المتبعة هي تفريغ المنتج. يتم تحديد درجة التفريغ بناءً على الجسم، ورطوبة البيئة، ومعايير محتوى الماء، وتحديد وقت التفريغ حسب وقت الإطلاق، ودرجة حرارة البيئة، والرطوبة.
7. التزيت بالتفريغ
الهدف من حقن الزيت بالتفريغ هو إزالة الزوايا الميتة في الهيكل العازل للمنتج عن طريق تفريغ المحول، وإخراج الهواء تماماً، ثم حقن زيت المحول في حالة تفريغ لنقع جسم المحول بالكامل. يمكن اختبار المحول بعد التزيت بعد تركيه 72 ساعة على الأقل، لأن درجة تشبع المادة العازلة ترتبط بسمك المادة العازلة، ودرجة حرارة زيت العزل، ووقت النقع في الزيت. كلما كانت درجة التشبع أفضل، قل احتمال التفريغ، لذا يجب التأكد من منح وقت راحة كافٍ.
8. إحكام خزان الوقود والأجزاء

جودة هيكل الإحكام ترتبط مباشرة بتسرب المحول. إذا كانت هناك نقطة تسرب، فسيدخل الرطوبة حتماً إلى داخل المحول، مما يؤدي إلى امتصاص زيت المحول والأجزاء العازلة الأخرى للرطوبة، وهو أحد عوامل التفريغ الجزئي. لذلك، من الضروري ضمان أداء إحكام معقول.

شركة كينغران لأجهزة المحولات المحدودة

المزيد من أجهزة اختبار المحولات من كينغران