في الوقت الحالي، الطريقة الرئيسية للكشف عن عطل التفريغ في المحول هي قياس مستوى التفريغ الجزئي، وتوجد طريقتان: طريقة قياس كمية التفريغ الجزئي بالتيار النبضي (يشار إليها فيما بعد بطريقة التيار النبضي) وطريقة قياس التفريغ الجزئي بالموجات فوق الصوتية (يشار إليها فيما بعد بطريقة الموجات فوق الصوتية). تتطلب طريقة التيار النبضي الكشف عند انقطاع التيار عن الجهاز تحت الجهد المطبق. رغم إمكانية قياس كمية التفريغ كمياً لتحديد الموقع الكهربائي لنقطة التفريغ، إلا أنه لا يمكن تحديد الموقع المكاني لنقطة التفريغ، ويجب أن يتم الكشف أثناء انقطاع التيار. لذلك، أصبح تنفيذ الكشف بالموجات فوق الصوتية على المحولات بشكل فوري وعبر الإنترنت بالتعاون مع فحوصات العزل الأخرى (مثل تحليل غاز كروماتوغرافيا الزيت، قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء البعيدة، إلخ) لتحليل حالة عزل المحولات وتحديد طبيعة عيوب العزل في الوقت المناسب أمراً بالغ الأهمية بشكل متزايد.
1. مبدأ اختبار التفريغ الجزئي بالموجات فوق الصوتية
هناك نوعان من التفريغ الجزئي في الوسيط العازل: التفريغ داخل الفقاعة؛ انهيار الوسيط عند شدة المجال العالية. بعض الوسائط العازلة المصبوبة والمضغوطة عرضة لتكوين فجوات هوائية أو فقاعات. ثابت العزل للهواء أقل من الوسائط الصلبة، وشدة المجال تتناسب عكسياً مع ثابت العزل. لذلك، تكون الفجوات الهوائية أو الفقاعات في الوسيط مصدراً للتفريغ الجزئي؛ وعندما يكون المجال الكهربائي المحلي أعلى، سيحدث انهيار عازل عند النقطة الضعيفة في العزل. غالباً ما يحدث هذان النوعان من التفريغ الجزئي في نفس الوقت أو يحفز أحدهما الآخر في معظم الحالات.
عند حدوث تفريغ جزئي عند جهد اختبار المحول (أو جهد التشغيل)، يرافقه ظواهر فيزيائية مثل النبضات الكهربائية، الموجات فوق الصوتية، الضوء، الحرارة، والتغيرات الكيميائية. طالما يوجد تفريغ جزئي داخل المحول، فلا بد من حدوث اضطرابات كهربائية عالية التردد وستنتشر إلى جميع الدوائر الكهربائية المتصلة به. يمكن الكشف كمياً عن التفريغ الجزئي للمحول عن طريق استقبال إشارة التفريغ من جهاز اختبار متصل بمحطة الجهاز. في الوقت نفسه، طالما يوجد تفريغ جزئي، أثناء عملية التفريغ، مع حدوث التفريغ، يرافق الانبعاث الصوتي الشبيه بالانفجار تولد موجات فوق صوتية، تنتشر بسرعة في الوسيط المحيط، وعند تحويل الموجة فوق الصوتية المركبة على الجدار الخارجي لخزان المحول إلى إشارة كهربائية، يمكن قياس مستوى التفريغ الجزئي داخل المحول. هذه هي طريقة قياس التفريغ الجزئي بالموجات فوق الصوتية للمحول.
عند حدوث تفريغ جزئي داخل المحول، تنتشر الموجات فوق الصوتية عبر وسائط مختلفة (ورق الزيت، الفاصل، الملف، الزيت، إلخ) مع إطلاق الطاقة الصوتية. تنتشر إشارة الموجات فوق الصوتية إلى خارج خزان المحول عبر وسيط مثل لوح الورق العازل أو الزيت العازل بسرعة معينة، وتنتشر على شكل موجة كروية. تمر الموجات فوق الصوتية عبر الوسيط العازل وتصل إلى المستشعر على جدار المحول بطريقتين: الأولى الانتشار المباشر، أي أن الموجة الطولية للموجات فوق الصوتية تمر عبر الوسيط العازل، زيت المحول، إلخ إلى الجدار الداخلي للخزان، ثم عبر الصفيحة الفولاذية لتصل إلى المستشعر؛ والثانية تنتقل إلى الجدار الداخلي للخزان بواسطة الموجة الطولية، ثم تنتشر الحافة الخلفية للصفيحة الفولاذية إلى المستشعر وفقاً للموجة المستعرضة، وهي موجة مركبة. يظهر مسار انتشار الموجات فوق الصوتية في الشكل 1. المصدر S يولد موجات فوق الصوتية، SA هي موجة طولية، وSBA وSCA هما موجتان مركبتان.
تمتلك الموجات فوق الصوتية قوة اختراق قوية، لكنها تسبب بعض التشويه في شكل الموجة عند اختراقها وسائط مختلفة. هذا التشويه ناتج بشكل رئيسي عن توهين السعة. يوضح الجدول 1 سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في وسائط مختلفة ومعدل التوهين النسبي مقارنة بزيت المحول.
رغم أن الموجات فوق الصوتية تنتقل أسرع بكثير في الصفيحة الفولاذية مقارنة بزيت المحول، إلا أن توهين الموجات فوق الصوتية في الصفيحة الفولاذية كبير، لذا فإن سعة الموجة المباشرة التي تصل إلى المستشعر أكبر بكثير من سعة الموجة المركبة.
تعتبر مخاطر التفريغ الجزئي (PD) معروفة جيداً؛ ومع ذلك، غالباً ما تكون عمليات التفتيش على ارتفاعات عالية ومسافات طويلة وفي ظروف غير مرئية للتفريغ الجزئي أقل فعالية. لذلك، يعد استخدام الموجات فوق الصوتية لاختبار التفريغ الجزئي طريقة فعالة. مع نطاق كشف يصل إلى 30 متراً، يمكنه تغطية غالبية المعدات الكهربائية، مما يتيح التعرف السريع والدقيق على نقاط عطل التفريغ الجزئي مع ضمان سلامة طاقم الاختبار. تتغلب هذه الطريقة على القيد الكبير لاختبار الأشعة تحت الحمراء، الذي يمكن إجراؤه فقط في ظروف مرئية، وهي أيضاً فعالة من حيث التكلفة، مما يجعلها مثالية لشركات الصيانة والإصلاح الكهربائية التي تراعي الميزانية.
جهاز كشف التفريغ الجزئي GTPD-3 هو جهاز كشف يمكنه تشخيص أعطال خطوط الطاقة من خلال جمع وتحليل الإشارات فوق الصوتية غير الطبيعية لخطوط الطاقة. وهو مناسب أيضاً للكشف عن التفريغ الجزئي في العوازل، ونهايات الكابلات، والأكمام عالية الجهد، والمحولات الحالية والجهد (CT\PT)، وقواطع الصواعق، والمفاتيح، وغيرها. يحقق هذا الجهاز تحديد موقع ونوع الخطر الخفي في خطوط الطاقة والمعدات أثناء عملها تحت الجهد.
شركة كينغران لأجهزة المحولات المحدودة
المزيد من أجهزة اختبار المحولات من كينغران
