مخططات حماية المحولات: نظرة عامة

يعد المحول عنصرًا حاسمًا في نظام الطاقة، ومن الضروري تنفيذ مخططات الحماية لضمان تشغيله الآمن والموثوق. تم تصميم أنظمة حماية المحولات للكشف عن ظروف التشغيل غير الطبيعية والاستجابة لها، مثل التحميل الزائد والدوائر القصيرة وفشل العزل، وذلك لمنع تلف المعدات وتوقف نظام الطاقة. في هذه المقالة، سنقدم نظرة عامة على أنظمة حماية المحولات المختلفة المستخدمة في الصناعة، بما في ذلك مبادئها وأجهزتها وتطبيقاتها.

الحماية التفاضلية

تعد الحماية التفاضلية واحدة من أكثر المخططات شيوعًا والأكثر استخدامًا لحماية المحولات. إنه يعمل على مبدأ مقارنة التيار الداخل والخارج من ملفات المحولات. إذا كان هناك خطأ داخل المنطقة المحمية، فسيكون التيار غير متوازن، وسيعمل المرحل التفاضلي على تعطيل المحول. توفر الحماية التفاضلية حساسية عالية للأخطاء الداخلية وهي محصنة ضد الأخطاء والاضطرابات الخارجية. يتم تطبيقه عادةً على محولات الطاقة الكبيرة وهو فعال في اكتشاف الأخطاء الأولية وفشل العزل.

حماية بوخهولز

مرحل Buchholz هو جهاز حماية متخصص يتم تركيبه في الأنابيب بين خزان المحولات والحافظ. إنه مصمم لاكتشاف الأخطاء الأولية مثل انهيار العزل وارتفاع درجة الحرارة ووجود الهواء أو الغاز داخل زيت المحولات. يعمل الريلاي على مبدأ تدفق الغاز والنفط بسبب العطل الداخلي. عند حدوث خطأ، يتم توليد الغاز داخل خزان المحول، مما يتسبب في تحريك تدفق الزيت للعوامة في المرحل، والذي بدوره يعطل المحول. تعتبر حماية Buchholz فعالة بشكل خاص في اكتشاف الأخطاء في المحولات المغمورة بالزيت وهي وسيلة فعالة من حيث التكلفة لمنع فشل المحولات الكارثي.

حماية التيار الزائد

حماية التيار الزائد هي مخطط أساسي يستخدم لحماية المحولات من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة. إنه يعمل من خلال مراقبة التيار المتدفق عبر ملفات المحولات وتعطيل قاطع الدائرة إذا تجاوز التيار عتبة محددة مسبقًا. يمكن تنفيذ حماية التيار الزائد باستخدام أجهزة مختلفة، مثل مرحلات التيار الزائد، والمرحلات الإلكترونية، وأنظمة الحماية الرقمية. إنه ضروري لحماية المحولات من التلف الحراري الناجم عن الأحمال الزائدة لفترات طويلة وأعطال الدائرة القصيرة.

مراقبة الغاز ودرجة الحرارة

تعد مراقبة الغاز ودرجة الحرارة جانبًا أساسيًا لحماية المحولات، حيث أنها توفر تحذيرًا مبكرًا من الأعطال الداخلية وتدهور العزل. تتضمن مراقبة الغاز اكتشاف وتحليل الغازات المتولدة داخل زيت المحولات بسبب القوس الكهربائي وارتفاع درجة الحرارة وانهيار العزل. تشمل الغازات الصدعية الشائعة الميثان والإيثيلين والهيدروجين، والتي تشير إلى أنواع محددة من الأعطال. من ناحية أخرى، تتضمن مراقبة درجة الحرارة استخدام أجهزة استشعار لقياس درجة حرارة ملفات المحولات والزيت. يمكن أن يشير الارتفاع غير الطبيعي في درجة الحرارة إلى وجود خطأ داخلي أو حالة حمل زائد، ويمكن استخدامه لبدء إجراءات وقائية مثل إعلان الإنذار أو التعثر.

الحماية الزائدة

تم تصميم الحماية من التدفق الزائد لحماية المحولات من مستويات التدفق المغناطيسي المفرطة التي يمكن أن تؤدي إلى تشبع القلب وارتفاع درجة الحرارة. يمكن أن يحدث التدفق الزائد أثناء اضطرابات النظام، أو تنشيط المحولات المفرغة، أو في ظل ظروف عامل الطاقة المنخفض. يتضمن نظام الحماية عادةً استخدام مرحل التدفق الزائد المخصص الذي يقيس أشكال الطول الموجي للجهد والتيار عند أطراف المحولات ويقوم برحلات المحول إذا تجاوزت مستويات التدفق الحدود المسموح بها. تعد الحماية من التدفق الزائد أمرًا حيويًا لمنع تلف النواة وضمان موثوقية المحول على المدى الطويل.

باختصار، تلعب مخططات حماية المحولات دورًا حاسمًا في ضمان التشغيل الآمن والفعال لمحولات الطاقة. الحماية التفاضلية، وحماية Buchholz، وحماية التيار الزائد، ومراقبة الغاز ودرجة الحرارة، وحماية التدفق الزائد هي مجرد أمثلة قليلة على مجموعة متنوعة من المخططات المتاحة لحماية المحولات. ولكل نظام مبادئه وأجهزته وتطبيقاته الفريدة، وتعمل معًا لتوفير حماية شاملة ضد حالات الأعطال المختلفة. ومن خلال تنفيذ خطط الحماية المناسبة، يمكن للمرافق والمرافق الصناعية تقليل مخاطر فشل المحولات وتحسين مرونة أنظمة الطاقة الخاصة بها.