1. التعريف
تشوّه الملفات يشير إلى الإزاحة الميكانيكية، أو التشويه، أو الانتفاخ، أو الالتواء، أو الانضغاط الذي يحدث لملفات المحول نتيجة القوى الكهرومغناطيسية، أو الصدمات الميكانيكية، أو الإجهادات الأخرى.
يؤدي هذا التشوه إلى تغيير الشكل الهندسي المصمم للملفات، مما يؤثر بدوره على مسافة العزل، والمتانة الميكانيكية، والخصائص الكهربائية للمحول.
أثناء تشغيل المحول، تكون أعطال القصر حتمية - خاصة عند أطراف خرج المحول أو بالقرب منها.
يولد القصر المفاجئ نبضات تيارية كبيرة للغاية، مما يتسبب في تعرض الملفات لـ قوى كهرومغناطيسية أكبر بعشرات إلى مئات المرات مقارنة بالتشغيل العادي.
تنتج هذه القوى:
تسخينًا سريعًا، مما يلين مادة الموصل (النحاس أو الألومنيوم).
إجهادًا ميكانيكيًا قويًا، يتجاوز المتانة الميكانيكية للملف.
يمكن تقسيم القوى المؤثرة على ملفات المحول إلى فئتين:
القوى الشعاعية (المستعرضة):
تعمل من المركز نحو الخارج أو الداخل.
تتعرض الملفات الخارجية لقوى تمدد.
تتعرض الملفات الداخلية لقوى ضغط.
إذا كانت الدعامات الداخلية أو أسطوانة العزل غير قوية بما يكفي، فقد تنتفخ الملفات أو تنحني، مشكلةً تشوهات "زهرة البرقوق" أو انتفاخات.
القوى المحورية (الطولية):
تعمل على طول ارتفاع الملف.
تضغط على فواصل العزل، وتسبب انحناء لفات الملف، وقد تؤدي إلى إزاحة الملفات عموديًا بالنسبة للقلب الحديدي.
تفاوت ارتفاعات الملفات (مثلًا بسبب محولات التنظيم أو عدم التوازن المغناطيسي) يعزز الإجهاد المحوري أكثر، مما يؤدي غالبًا إلى حوادث خطيرة.
الخلاصة:
تتعرض ملفات المحولات أثناء تيارات القصر المفاجئة لقوى مشتركة قوية شعاعية ومحورية.
تكون الملفات الداخلية - خاصة في المحولات الذاتية - الأكثر عرضة للضرر، مما يؤدي إلى تشوه لا رجعة فيه، مثل الانتفاخ والالتواء والإزاحة.
قد تتطور هذه التشوهات إلى انهيار في العزل، أو دوائر قصر بين اللفات، أو أعطال كارثية.
خلال عمليات النقل أو الرفع أو تركيب الغطاء، قد تتعرض الملفات إلى اصطدام أو اهتزاز أو صدمة عرضية، مما يؤدي إلى تشوه فيزيائي.
إذا كان لدى نظام مرحلات الحماية منطقة ميتة أو فشل في العمل، فقد يتعرض المحول لـ تيار قصر مستمر.
يمكن للإجهاد الكهرومغناطيسي المطول أن يشوه الملفات.
تشير البيانات الإحصائية إلى أن حوالي 30% من أضرار المحولات ناتجة عن الفشل في الفصل أثناء حالات القصر الخارجية.
إذا لم يضمن تصميم المحول أو عملية التصنيع صلابة ميكانيكية كافية، فإن قدرته على تحمل القصر تضعف بمرور الوقت.
تظهر الإحصائيات الحديثة حول أعطال محولات 110 كيلو فولت أن عدم كفاية قوة تحمل القصر أصبحت سببًا داخليًا رئيسيًا لحوادث المحولات.
يُعد تشوه الملفات خطرًا كامنًا كبيرًا على التشغيل الآمن لمحولات الطاقة.
من الصعب اكتشافه من خلال الاختبارات التقليدية مثل مقاومة العزل أو اختبارات العزل الزيتي، مما يجعله عطلًا كامنًا.
يمكن أن يؤدي تغير مسافة العزل أو تلف العزل الصلب إلى حدوث تفريغ جزئي (PD).
في ظل ظروف الجهد الزائد الناتج عن البرق أو عمليات التحويل، قد تؤدي التفريغات الجزئية إلى انهيار بين اللفات أو بين الأقراص.
حتى تحت الجهد العادي، يمكن أن يؤدي التفريغ الجزئي طويل الأمد إلى فشل العزل.
بمجرد تشوه الملف، يفقد قوته الميكانيكية.
إذا حدث قصر آخر، فإن الهيكل المضعف لا يستطيع بعد ذلك تحمل الإجهاد الديناميكي الكهربائي، مما يؤدي إلى مزيد من التشوه أو الفشل الكلي.
نظرًا لأنه لا يمكن تجنب تشوه الملفات تمامًا، فإن التشخيص المبكر أمر بالغ الأهمية.
يمكن للكشف الدقيق أن يحدد:
ما إذا حدث تشوه
درجة التشوه وموقعه
ما إذا كان يمكن للمحول الاستمرار في العمل بأمان
ما إذا كانت هناك حاجة إلى صيانة أو تفكيك
التشخيص الاستباقي لا يوفر فقط تكاليف العمالة والمواد بل يمنع أيضًا حوادث المحولات الكبرى.
أدرك البحث العالمي أهمية كشف تشوه الملفات.
في العديد من البلدان، يُعتبر اختبارًا رئيسيًا للصيانة التنبؤية.
وفقًا لوثيقة شركة الدولة للكهرباء رقم I20001589 — "25 متطلبًا رئيسيًا لمنع الحوادث الكبرى في إنتاج الطاقة"، فإن اختبار تشوه الملفات هو بند فحص إلزامي في الحالات التالية:
بعد القبول في المصنع والتسليم
بعد حدث عطل قصر الدائرة
البنود ذات الصلة:
البند 15.6:
بعد تعرض المحول لقصر دائرة في المنطقة المجاورة، يجب إجراء اختبار معاوقة القصر ذو الجهد المنخفض أو تحليل استجابة التردد (FRA).
يجب مقارنة النتائج بالبيانات الأصلية من المصنع قبل إعادة تشغيل المحول.
البند 20.2.9:
عند طلب المحولات، يجب على المصنّع توفير:
منحنى خاصية استجابة التردد للملفات
تقرير اختبار تحمل القصر
تقرير الحساب الديناميكي للقوى الكهروميكانيكية
يجب أيضًا إجراء تحليل استجابة التردد (FRA):
أثناء التركيب والتشغيل
بعد أي عطل قصر تشغيلي
يجب أن تكون نتائج الاختبار أحد المعايير الرئيسية لتحديد أهلية الاستمرار في التشغيل.
تشوه الملفات هو ظاهرة كهروميكانيكية معقدة ترتبط مباشرة بسلامة وموثوقية المحول.
السبب الرئيسي هو تيار القصر الدافع، لكن الصدمات الميكانيكية الخارجية وفشل الحماية يساهمان أيضًا.
الكشف المبكر – خاصة عبر تحليل استجابة التردد – ضروري لمنع تدهور العزل الخفي والانهيار الميكانيكي وحوادث المحولات الكبرى.
شركة كينغران لأجهزة اختبار المحولات المحدودة
المزيد من أجهزة اختبار المحولات من كينغران
