العوامل الرئيسية المؤثرة في أداء العزل للمحولات

خلال تشغيل المحول ، فإن العوامل الرئيسية المؤثرة على أداء العزل في المحولات هي درجة الحرارة، الرطوبة، طرق حماية الزيت وتأثيرات الجهد الزائد. لذا، فإن التحكم في هذه العوامل ضمن نطاق معقول يُعد عنصراً أساسياً لضمان الاستخدام الآمن للمحولات.

1- تأثير درجة الحرارة

تعتمد محولات الطاقة على العزل بالورق المشبع بالزيت، حيث تمتلك الرطوبة في الورق الزيتي منحنيات توازن مختلفة عند درجات حرارة متباينة. في الظروف العادية، عند ارتفاع درجة الحرارة، تتحرر الرطوبة من الورق إلى الزيت؛ والعكس صحيح، حيث يمتص الورق الرطوبة من الزيت. وبالتالي، عندما تكون درجة الحرارة أعلى، يكون محتوى الرطوبة في زيت العزل بالمحول أكبر؛ والعكس، يكون المحتوى المائي أقل.

تختلف درجة انحلال وكسر سلاسل السليولوز الناتج عن الغازات المصاحبة باختلاف درجات الحرارة. عند درجة حرارة معينة، يكون ناتج غازي أول أكسيد الكربون CO وثاني أكسيد الكربون CO2 ثابتاً، أي أن محتوى الغازين CO و CO2 في الزيت يرتبط خطياً بالزمن. ومع استمرار ارتفاع درجة الحرارة، تميل معدلات تولد CO و CO2 إلى الزمن بشكل أسي. وبالتالي، فإن محتوى CO و CO2 في الزيت يرتبط مباشرةً بالتقدم الحراري لعزل الورق، ويمكن استخدام تغير هذا المحتوى كأحد المعايير للحكم على وجود خلل في طبقات الورق داخل المحول المغلق.

تعتمد حياة المحول على درجة شيخوخة العزل، والتي بدورها تعتمد على درجة حرارة التشغيل. تحت الحمل المقنن، ترتفع درجة الحرارة المتوسطة لملفات المحول المغمور بالزيت إلى 65 درجة مئوية، وترتفع درجة الحرارة الأكثر سخونة إلى 78 درجة مئوية. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة المتوسطة 20 درجة مئوية، فإن درجة حرارة النقطة الأكثر سخونة تكون 98 درجة مئوية؛ عند هذه الدرجة، يمكن للمحول أن يعمل لمدة 20-30 عامًا، وإذا تم تحميل المحول فوق طاقته، سترتفع درجة الحرارة، مما يقصر العمر الافتراضي.

تعتبر اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) أن المحولات المعزولة من الفئة A تكون في نطاق درجة حرارة 80 إلى 140 درجة مئوية، ولكل 6 درجات مئوية زيادة في درجة الحرارة، يتضاعف العمر الفعال لعزل المحول. هذه هي قاعدة 6 درجات مئوية ، والتي توضح قيود الحرارة. وهي أكثر صرامة من قاعدة 8 درجات مئوية المقبولة في الماضي.

2، تأثير الرطوبة

وجود الرطوبة يسرع من تدهور السليلوز الورقي. لذلك، فإن إنتاج CO و CO2 يرتبط أيضًا بمحتوى الرطوبة في المواد السليلوزية. عندما تكون الرطوبة ثابتة، كلما زاد محتوى الماء، زاد تحلل ثاني أكسيد الكربون. على العكس من ذلك، كلما انخفض محتوى الماء، زاد تحلل CO.

الرطوبة الضئيلة في زيت العزل هي أحد العوامل المهمة المؤثرة على أداء العزل. وجود كميات ضئيلة من الرطوبة في زيت العزل له ضرر كبير على الخواص الكهربائية والفيزيائية والكيميائية للعازل الكهربائي. ستقلل الرطوبة من جهد التفريغ الشراري لزيت العزل، وتزيد عامل الفقد العازلي tg8، وتعجل بشيخوخة زيت العزل، وتجعل أداء العزل أسوأ. رطوبة المعدات لن تقلل فقط من موثوقية التشغيل والعمر الافتراضي لمعدات الطاقة، بل قد تسبب أيضًا تلف المعدات وحتى تعريض السلامة الشخصية للخطر.

3. تأثير نمط الحماية من الزيت

يعمل الأكسجين في زيت المحولات على تسريع تفاعل تحلل العزل، ويرتبط محتوى الأكسجين بطريقة حماية الزيت. بالإضافة إلى ذلك، تحمي الأحواض المختلفة بطرق مختلفة تذوب وتنتشر فيها غازات أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون في الزيت. على سبيل المثال، تكون كمية أول أكسيد الكربون المذابة صغيرة، مما يسهل انتشاره في المساحة فوق سطح الزيت في المحولات المفتوحة. لذلك، لا تتجاوز نسبة حجم أول أكسيد الكربون في المحولات المفتوحة عادةً 300 جزء في المليون. أما في المحولات المغلقة، فإن سطح الزيت معزول عن الهواء، مما يجعل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون غير قابلين للتبخر بسهولة، وبالتالي يكون محتواهما مرتفعًا نسبيًا.

4. تأثير الجهد الزائد

(1) تأثير الجهد الزائد العابر

الجهد النسبي للأرض الناتج عن التشغيل الطبيعي للمحول ثلاثي الطور هو 58% من جهد الطور، ولكن عند حدوث عطل أحادي الطور، يزداد جهد العزل الرئيسي بنسبة 30% لنظام التأريض عند النقطة المحايدة وبنسبة 73% للنظام غير المؤرض عند النقطة المحايدة، مما قد يتسبب في تلف العزل.

(2) تأثير جهد الصواعق الزائد

نظرًا لشدة موجة جهد الصواعق الزائد، يكون توزيع الجهد على العزل الطولي (بين اللفات، المتوازي، العزل) غير متجانس للغاية، مما قد يترك علامات تفريغ على العزل، وبالتالي يتلف العزل الصلب.

(3) تأثير جهد التشغيل الزائد

نظرًا لأن قمة جهد تشغيل الفائض تكون سلسة نسبيًا، فإن توزيع الجهد يكون خطيًا تقريبًا. عند انتقال موجة جهد تشغيل الفائض من ملف إلى آخر، فإنها تكون متناسبة تقريبًا مع عدد اللفات بين الملفين، مما قد يؤدي إلى تدهور أو تلف العزل الرئيسي أو العزل بين الأطوار.

5. تأثير قوة الدفع الكهربائية أثناء القصر

قد تتسبب قوة الدفع الكهربائية عند حدوث قصر في المخرج في تشويه ملفات المحول وإزاحة خط الخروج، مما يغير مسافة العزل الأصلية، ويتسبب في تسخين العزل، وتسريع شيخوخته أو تلفه، مما يؤدي إلى حدوث تفريغ، وشرارة، وعطل قصر.

جهاز فحص مقاومة العزل JYM